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1、关于蛋白质的结构第一页，本课件共有29页n蛋白质的分子结构包括蛋白质的分子结构包括:高级高级结构结构一级结构一级结构(primary structure)二级结构二级结构(secondary structure)三级结构三级结构(tertiary structure)四级结构四级结构(quaternary structure)第二页，本课件共有29页n定义定义:蛋白质的一级结构指在蛋白质分子从蛋白质的一级结构指在蛋白质分子从N-端至端至C-端端的的氨基酸排列顺序氨基酸排列顺序。一、一、蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构 主要的化学键主要的化学键:1.1.肽键肽键2.2.二硫键二硫键(disulf
2、ide bond)(disulfide bond)是指由两个硫原子间所形成的化学是指由两个硫原子间所形成的化学键，在蛋白质分子中由两个半胱氨酸侧链的巯基脱氢形成。二键，在蛋白质分子中由两个半胱氨酸侧链的巯基脱氢形成。二硫键是较强的化学键，键能约为硫键是较强的化学键，键能约为210kJ/mol210kJ/mol，对稳定蛋白质结构，对稳定蛋白质结构具有重要作用具有重要作用 第三页，本课件共有29页一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础功能的基础，但但不是不是决定蛋白质空间构象的决定蛋白质空间构象的唯一因素唯一因素。第四页，本课件共有29页第五页，本课件共
3、有29页二、二、蛋白质二级结构蛋白质二级结构蛋蛋白白质质分分子子中中某某一一段段肽肽链链的的局局部部空空间间结结构构，即即该该段段肽肽链链主主链链骨骨架架原原子子的的相相对对空空间间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。n定义定义:n主要的化学键主要的化学键：氢键氢键 第六页，本课件共有29页（一）参与肽键形成的（一）参与肽键形成的6个原子在同一平面上个原子在同一平面上肽肽键键与与相相邻邻的的两两个个碳碳原原子子所所组组成成的的基基本本单单位位（参参与与肽肽键键的的6个个原原子子C 1、C、O、N、H、C 2位于同一平面）构成了所谓的位于同一平面）构成了所谓的肽
4、单位肽单位(peptide unit)。其结构式为：其结构式为：肽单位和各氨基酸残基侧链的结构和性质对蛋白质的空间构象有重要影响。肽单位和各氨基酸残基侧链的结构和性质对蛋白质的空间构象有重要影响。第七页，本课件共有29页肽单位具有以下特性：（1）肽单位中的肽键具有部分双键的性质，不能自由旋转。（2）肽单位是刚性平面（rigid plane）结构。即肽单位上的六个原子都位于同一个平面，称为肽平面（图2-6）。肽单位中与C-N相连的氢和氧原子与两个碳原子呈反向分布。第八页，本课件共有29页 -螺旋螺旋 (-helix)-折叠折叠 (-pleated sheet)-转角转角 (-turn)无规则卷曲
5、无规则卷曲 (random coil)（二）（二）-螺旋螺旋结构是常见的蛋白质二级结构结构是常见的蛋白质二级结构n蛋白质二级结构蛋白质二级结构第九页，本课件共有29页蛋白质分子中多个肽键平面通过氨基酸碳原子的旋转，使多肽链的主骨架沿中心轴盘曲成稳定的-螺旋（-helix）构象，螺旋具有如下特征：（1）右手螺旋右手螺旋，每3.6个氨基酸旋转一周，螺距为0.54nm，每个氨基酸残基的高度为0.15nm，肽键平面与螺旋长轴平行。（2）氢键氢键是螺旋稳定的主要次级键。相邻的螺旋之间形成链内氢键。因此螺旋靠氢键维持是相当稳定的。若破坏氢键，则螺旋构象即遭破坏。（3）肽链中氨基酸残基的R基侧链分布在螺旋的
6、外侧，其形状、大小及电荷等均影响螺旋的形成和稳定性。第十页，本课件共有29页n-螺旋螺旋第十一页，本课件共有29页人头发中角蛋白的二级结构是典型的螺旋结构，请简述化学烫发的基本原理。思考题：思考题：第十二页，本课件共有29页（三）（三）-折叠使多肽链形成片层结构折叠使多肽链形成片层结构在折叠中，两条以上氨基酸链（肽链），或同一条肽链之间的不同部分形成平行或反平行排列，成为“股”。肽平面之间呈手风琴状折叠，股与股之间会通过氢键固定，但氢键主要在股间而不是股内。氨基酸残基的R侧链分布在片层的上下。第十三页，本课件共有29页（四）（四）-转角和无规卷曲在蛋白质分子中普转角和无规卷曲在蛋白质分子中普遍
7、存在遍存在-转角转角无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。分肽链结构。转角也称转角也称弯曲、弯曲、回折、紧密转角回折、紧密转角和发夹结构。这种结构是伸展的肽链形和发夹结构。这种结构是伸展的肽链形成成180的的U型回折。型回折。第十四页，本课件共有29页第十五页，本课件共有29页（五）（五）超二级结构超二级结构在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个具在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个个有规则的二级结构组合，被称为有规则的二级结构组合，被称为超二级结构超二级结构
8、。超二级结构也称为超二级结构也称为基序基序(motif)(motif)或或基元基元。超二级结构组合形式有超二级结构组合形式有3 3种：种：，第十六页，本课件共有29页第十七页，本课件共有29页基序是具有特殊功能的超二级结构，是蛋基序是具有特殊功能的超二级结构，是蛋白质发挥特定功能的基础。白质发挥特定功能的基础。第十八页，本课件共有29页钙结合蛋白中结合钙离子的模序钙结合蛋白中结合钙离子的模序锌指结构锌指结构-螺旋螺旋-转角（或环）转角（或环）-螺旋螺旋链链-转角转角-链链链链-转角转角-螺旋螺旋-转角转角-链链n基序常见的形式基序常见的形式锌指结构锌指结构由一个-螺旋和两个反向平行的-折叠三个
9、肽段组成。形似手指，具有结合锌离子的功能。第十九页，本课件共有29页（六）结构域（六）结构域（Domain）在蛋白质的三级结构内的独立折叠单元。通常是几在蛋白质的三级结构内的独立折叠单元。通常是几个超二级结构单元的组合，是介于二级结构和三级结构之个超二级结构单元的组合，是介于二级结构和三级结构之间的一种蛋白质结构。间的一种蛋白质结构。结构域是构成蛋白质三级结构的基本单元结构域是构成蛋白质三级结构的基本单元丙酮酸激酶，具有三个结构域丙酮酸激酶，具有三个结构域的一种蛋白质的一种蛋白质第二十页，本课件共有29页第二十一页，本课件共有29页（七）蛋白质的三级结构（七）蛋白质的三级结构氢键、疏水键、离子
10、键、配位键和氢键、疏水键、离子键、配位键和 Van der Waals力等。力等。n主要的化学键主要的化学键:整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。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。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。n定义定义:（一）三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残（一）三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置基的相对空间位置第二十二页，本课件共有29页第二十三页，本课件共有29页纤连蛋白分子的结构域纤连蛋白分子的结构域（二）结构域是三级结构层次上的局部折叠区（二）结构域是三级结构层次上的局部折叠区分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结
11、构较为紧分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密的区域，并各行其功能，称为密的区域，并各行其功能，称为结构域结构域 (domain)。第二十四页，本课件共有29页 肌红蛋白肌红蛋白(Mb)N 端端 C端端肌肌红红蛋蛋白白是是一一个个只只有有三三级级结结构的单链蛋白质，有构的单链蛋白质，有8 8段段-螺旋结构。螺旋结构。肌红蛋白（肌红蛋白（Myoglobin,MbMyoglobin,Mb）是哺乳）是哺乳动物细胞动物细胞(主要是肌细胞主要是肌细胞)储存和分储存和分配氧的蛋白质，它是由一条多肽链配氧的蛋白质，它是由一条多肽链和一个辅基血红素构成，相对分子和一个辅基血红素构成，相对分子质量为质量为
12、16 70016 700，含，含153153个氨基酸残基。个氨基酸残基。第二十五页，本课件共有29页亚基之间的结合主要是亚基之间的结合主要是氢键氢键和和离子键离子键。（八）蛋白质的四级结构（八）蛋白质的四级结构蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构。有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，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，称为蛋白每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的质的亚基亚基 (subunit)。第二十六页，本课件共有29页由由2个个亚亚基基组组成成的的蛋蛋白白质质四四级级结结构构中中，若若亚亚基基分分子子结结构构相相同同，称称之之为为同同二二聚聚体体(homodimer)，若若亚亚基基分分子子结结构不同，则称之为构不同，则称之为异二聚体异二聚体(heterodimer)。血红蛋白的血红蛋白的四级结构四级结构第二十七页，本课件共有29页蛋白质的结构蛋白质的结构第二十八页，本课件共有29页感谢大家观看第二十九页，本课件共有29页