new第5章蛋白质的三维结构.ppt

蛋白质天然折叠结构决定于3个因素： ①与溶剂分子（一般是水）的相互作用(外） ②溶剂的pH和离子组成(外） ③蛋白质的氨基酸序列是最重要的因素 研究蛋白质构象的方法 （一）X射线衍射法——观察晶体结构 （二）研究溶液中蛋白质构象的方法 1、紫外差光谱 2、荧光和荧光偏振 3、园二色性 4、核磁共振（NMR） 一、稳定蛋白质三维结构的作用力 非共价键： 包括氢键、范德华力、疏水相互作用力和盐键（静电相互作用力） 蛋白质中存在的几种键能大小 键 键能(kJ/mol) 氢键 13~30 范德华力 4~8 疏水作用 12~20 盐键 12~30 二硫键 210 水分子依靠氢键键合 范德华力 盐键 通常蛋白质荷电侧链分布在球状蛋白质分子表面，对稳定蛋白质的构象有着一定的作用 有少数带相反电荷的侧链在分子的疏水内部形成盐键 二硫键 一旦蛋白质采取了它的三维结构则二硫键的形成将对此构象起稳定作用 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 二、多肽主链折叠的空间限制 三、二级结构：多肽链折叠的规则方式 其他类型的螺旋 不常见 310-螺旋： 直径0.4nm 螺距0.6nm π 螺旋，又4.416-螺旋 直径0.6nm 螺距0.52nm α -螺旋是有规则的构象，在折叠形成螺旋时具有协同性 一旦形成了一圈α螺旋，随后逐个残基的加入变得容易而快速，这是因为第一个螺圈成为相继螺圈形成的模板。 影响α 螺旋形成的因素 R基团的电荷性质 Pro（hypro)断裂 （2)β－折叠 (β－pleated sheet) 称β－折叠或β－片层。 2. β－折叠结构特点 （3）β－转角(β－turn) 四、纤维状蛋白质 α角蛋白存在于动物体的表皮、毛、发、角、蹄中，其疏水残基和半胱氨酸含量高，因此α角蛋白极为稳定，不溶于水。 洗头后，头发长度为原来的130%-300%，原因在于二级结构由螺旋变成折叠片。干燥后可恢复。 五、超二级结构和结构域 （一）超二级结构 1、超二级结构概念是由Rossman M. G. 于1973年首次提出 特别是在球状蛋白质分子中经常可以看到由若干相邻的二级结构元件（主要是α螺旋和β折叠片）组合在一起，彼此相互作用，形成种类不多的、有规则的二级结构组合或二级结构串，在多种蛋白质中充当三级结构的构件，称为超二级结构、标准折叠单位或折叠花式 2、超二级结构的主要类型 （1）αα 是一种α螺旋束，常由两股平行或反平行排列的右手螺旋互相缠绕而成的左手卷曲螺旋（coiled coil）或称超螺旋 （2）β αβ 最简单的βαβ组合又称βαβ 单元 最常见的βαβ组合是3段β股和两段α螺旋 又称Rossman折叠（ βαβαβ ） （3）ββ ——实际上，反平行式β折叠片 最简单的ββ 超二级结构是β发夹 （4）α螺旋-转角-α螺旋 （1）概念 多肽在二级结构或超二级结构的基础上组装而成的，多肽链折叠成近乎球状的组装体，这种相对独立的三维实体称为结构域（structural domain）或域domain） 木瓜蛋白酶的两个结构域 十分不同 结构域的出现是蛋白质进化史的一个重大事件 其意义： 从结构角度上，为多肽链折叠成复杂的三级结构提供更为合理途径成为可能 从功能角度上，由于结构域间的共价连接（连接肽）提供了两个结构域发挥作用的变构效应的可能 结构域与功能域 功能域（functional domain ），一般是指蛋白质分子中能够独立存在的功能单位。 可以是一个结构域，也可以由两个结构域或两个以上结构域组成 六、球状蛋白质与三级结构 蛋白质结构的复杂性和功能的多样性主要体现在球状蛋白质 蛋白质的三级结构是指由二级结构元件（α螺旋，β折叠、β转角和无规卷曲等）构建成的总三维结构，包括一级结构中相距远的肽段之间的几何相互关系和侧链在三维空间中彼此间的相互关系 （一）球状蛋白质的分类 根据它们的结构域类型分为四大类： 全α结构 α，β结构 全β结构 富含金属或二硫键结构 （二）球状蛋白质的三维结构特征 某些共同特征 （1）含多种二级结构元件（结构单元） （2）具有明显的折叠层次（结构多层次） （3）致密的球状或椭圆球状实体（空间可塑性） （4）疏水侧链埋藏在分子内部，亲水侧链暴露在分子表面（最稳定的三维结构） （5）球状蛋白质分子的表面有一个空穴（也称裂沟、凹槽或口袋