生物化学 生物化学 2.2.2蛋白质的空间结构.ppt

项目二 蛋白质的结构与功能 蛋白的空间结构 知识点二 蛋白质空间结构 ： 蛋白质的二级结构、三级结构、四级结构统称为蛋白质的空间结构。 蛋白质的构象： 指蛋白质分子内各原子围绕某些共价键的旋转而形成的各种空间排布及相互关系，也称为蛋白质的构象。 蛋白质的构象分为主链构象和侧链构象。 基本知识 概念 是指蛋白质多肽链主链原子局部的空间排列，不涉及氨基酸残基侧链的构象。 维系蛋白质二级结构的主要化学键是氢键。 一、蛋白质的二级结构 肽键（C-N）键长为0.132nm C-N单键长为0.149nm C=N双键长为0.127nm 肽键有双键性能，不能自由旋转，有顺反异构现象。 1、形成二级结构的基础 肽键平面 在肽键中与 C-N 相连的O和H为反式结构，使肽键中的C、O、N、H 4个原子和与它们相邻的2个Cα处在同一平面内，这个平面称为肽键平面，又称肽单元。 肽单元中的Cα-N和Cα-C单键可以自由旋转，旋转的角度决定了两个相邻肽键平面的相对空间位置。肽键平面随Cα两侧单键的旋转而构成的排布是主链构象的结构基础。 酰胺平面与α-碳原子的二面角（ φ和ψ ） 二面角 两相邻酰胺平面之间，能以共同的Cα为定点而旋转，绕Cα-N键旋转的角度称φ角，绕C-Cα键旋转的角度称ψ角。φ和ψ称作二面角，亦称构象角。 2、肽链的a-螺旋结构 蛋白质分子中多个肽单元通过α-碳原子的旋转，多肽链主链围绕中心轴呈有规律的螺旋式上升的结构。 ①多肽链以肽键平面为单位，α-碳原子为转折点，有规律的盘绕成右手螺旋结构。 ②每3.6个氨基酸残基盘绕一圈，螺距为0.54nm。 ③相邻螺旋的肽键之间形成氢键，方向与长轴基本平行，维持螺旋的稳定。 ④R基团伸向螺旋外侧，其大小、形状及电荷，性质均影响α-螺旋的形成。 α-螺旋的结构特点 3、蛋白质的β－折叠结构 特征： 两条或多条伸展的多肽链（或一条多肽链的若干肽段）侧向集聚，通过相邻肽链主链上的N-H与C=O之间有规则的氢键，形成锯齿状片层结构，即β－折叠片。 类别：平行，反平行 ①多肽链呈伸展状态，肽键平面沿长轴折叠呈锯齿状，两平面间夹角为110°，R基交替地伸向锯齿状结构的上下方。 ②若干肽段互相靠拢，平行排列，通过氢键连接。氢键的方向与长轴垂直。 ③若两条肽段走向一致（N端、C端方向相同），称为顺向平行；反之，称之为逆向平行，逆向更稳定。  β-折叠的结构特点 4、蛋白质的β－转角结构 特征 多肽链中氨基酸残基n的羰基上的氧与残基（n+3）的氮原上的氢之间形成氢键，肽键回折1800 。 β-转角的特点 ①主链骨架本身以大约180°回折 ②回折部分通常由4个氨基酸残基构成 ③构象依靠第一残基的-CO基与第四残基的- NH基之间形成氢键来维系。  （4）无规卷曲 是指多肽链中除了以上几种比较规则的构象外，其余没有确定规律性的那部分肽链构象。 无规则卷曲示意图 无规则卷曲 细胞色素C的三级结构 二、蛋白质的三级结构 概念 是指整条肽链中所有原子的空间排布，它包括主链构象和侧链构象。 主要化学键 疏水键、氢键、盐键等非共价键和二硫键。疏水键是维持三级结构稳定的最主要作用力。 　　实例：肌红蛋白， 核糖核酸酶 1.肌红蛋白质的三级结构 2.核糖核酸酶的三级结构 三、蛋白质的四级结构 　　四级结构是指由相同或不同的称作亚基（subunit）的亚单位按照一定排布方式聚合而成的蛋白质结构，维持四级结构稳定的作用力是疏水键、离子键、氢键、范得华力。亚基本身都具有球状三级结构，一般只包含一条多肽链，也有的由二条或二条以上由二硫键连接的肽链组成。 实例：血红蛋白 烟草花叶病毒的外壳蛋白四级结构 1、血红蛋白四级结构 2、烟草花叶病毒外壳蛋白四级结构的自我组装 四、蛋白质结构的主要层次 超二级结构 结构域 维持蛋白质分子构象的作用力a.盐键 b.氢键 c.疏水键 d.范得华力 e.二硫键 五、蛋白质结构中应注意的几个问题 由一条多肽链形成的蛋白质其最高级结构为三级，具有三级结构的蛋白质才具有生物学活性。 形成蛋白质的四级结构至少要有两条多肽链。 两条或两条以上的多肽链靠共价键连接的蛋白质没有四级结构。 由一条多肽链形成的蛋白质与亚基不同。 项目二 蛋白质的结构与功能