生物课件3分子生物学b.pptx

第二章 分子生物学概论Institute of Molecular Genetics概念 蛋白质氨基酸结构式分类物理性质等电点肽、肽键、氨基酸残基、多肽链多肽链的方向性XJTU蛋白质(protein)是由许多氨基酸通过肽键相连形成的具有特定分子结构的高分子含氮化合物氨基酸：组成蛋白质的基本单位在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点 II.蛋白质的分子结构The Molecular Structure of Protein蛋白质是由许多氨基酸单位通过肽键连接起来的，具有特定分子结构的高分子化合物。构象是由于有机分子中单键的旋转所形成的。蛋白质的构象通常由非共价键（次级键）来维系高级结构XJTU蛋白质的分子结构包括（人为划分） 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构二、蛋白质的一级结构定义：蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。(包括蛋白质分子中所有的二硫键的位置）主要的维系键：肽键，有些蛋白质还包括二硫键。 一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素定义蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象 三、蛋白质的二级结构多肽链本身的折叠和盘旋方式主要的维系键： 氢键蛋白质立体结构原则 由于C=O双键中的π电子云与N原子上的未共用电子对发生“电子共振”，使肽键具有部分双键的性质，不能自由旋转。（一）肽单元肽键平面——由于肽键具有部分双键的性质，使参与肽键构成的六个原子被束缚在同一平面上，这一平面称为肽键平面或肽单元。由于α-碳原子与其他原子之间均形成单键，因此两相邻的肽键平面可以作相对旋转 (二）蛋白质二级结构的主要形式 ?-螺旋 ( ? -helix ) ?-折叠 ( ?-pleated sheet ) ?-转角 ( ?-turn )π-螺旋 Ω环（ Ω-loop）无规卷曲 ( random coil )1. α-螺旋： α-螺旋是多肽链的主链原子沿一中心轴盘绕所形成的有规律的螺旋构象 结构特征： ⑴ 为一右手螺旋，侧链伸向螺旋外侧 ⑵ 螺旋每圈包含3.6个氨基酸残基,螺距 0.54nm；每圈含有13个原子 ⑶ 螺旋以氢键维系2. ?-折叠 β-折叠是由若干肽段或肽链排列起来所形成的扇面状片层构象β-折叠包括平行式和反平行式两种类型结构特征：⑴ 由若干条肽段或肽链平行或反平 行排列组成片状结构；⑵ 主链骨架伸展呈锯齿状；⑶ 涉及的肽段较短，一般为5～10个 氨基酸残基；⑷ 借相邻主链之间的氢键维系。3. ?-转角 是多肽链180°回折部分所形成的一种二级结构4. π-螺旋 Ω环5. 无规卷曲无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。 （三）超二级结构蛋白质分子中α-螺旋、β-折叠、β-转角等组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的二级结构组合体，作为三级结构的单元，其基本结合形式有:αα,βββ,βαβ 钙结合蛋白中结合钙离子的模体锌指结构螺旋－折叠－折叠2个His和2个Cys 与Zn离子结合螺旋区 与 DNA 结合XJTU（四）氨基酸残基的侧链对二级结构形成的影响蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成?-螺旋或β-折叠，它就会出现相应的二级结构。 主要的维系键：疏水键、离子键、氢键和 Van der Waals力等。四、蛋白质的三级结构（一） 定义整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。 C端N 端 肌红蛋白 (Mb) 为单肽蛋白质，含有153个氨基酸，有8个螺旋区三级结构的特征：?含多种二级结构单元；?有明显的折叠层次；?是紧密的球状或椭球状实体；?分子表面有一空穴(活性部位)；?疏水侧链埋藏在分子内部， 亲水侧链暴露在分子表面。NLys41His119His12 C三级结构的重要性：三级结构形成后，蛋白质分子才形成固有的分子形状；才具有亲水胶体的特性；功能蛋白质的活性部位得以形成并表现出相应的生物学活性。核糖核酸酶三级结构示意图XJTU对于单一多肽链的蛋白质，三级结构是它的最高级结构，只有具有完整的三级结构，才具有全部的生物学功能（二）结构域大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，各行使其功能，称为结构域(domain) 。纤连蛋白分子的结构域 结构域五、蛋白质的四级结构亚基(subunit) 有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基 。 胰岛素受体：由4个亚基组成(α2β2) ，α亚基与β亚基形成单体，2个单体形成二聚体。 蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位