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第二章 生命的化学基础 3
3、蛋白质的三维结构
蛋白质中原子的空间排列称为构象conformation
蛋白质的一级结构primary structure
是对多肽链中氨基酸残基的排列顺序的描述
二级结构secondary structure
指氨基酸残基稳定的特殊排列所形成的重复结构模式。关于二级结构主要讨论多肽链骨架有规律的、常见的折叠模式上。
在蛋白质中稳定广泛存在的是α螺旋和β片层
α螺旋αhelix
多肽骨架紧紧围绕一个假想的纵向穿过螺旋中心的轴,氨基酸残基的R基团从螺旋骨架上向外突出,螺旋以重复单位弯转。
所有蛋白质中发现的α螺旋都是右手的
由于α螺旋最佳利用了内部氢键,因此它更为稳定
β片层βsheet
更加伸展的多肽链构象,多肽链骨架可以肩并肩排列成一种类似于一系列褶皱的结构,相邻的多肽链片断间形成氢键。
形成一个βsheet的各个片断在多肽链上常常是接近的,但也可以是在多肽链的线性序列中相隔很远,甚至可以是不同多肽链上的片段。
Z形结构中相邻氨基酸残基的R基团是反向的,产生侧视图所见的一种交替模式。
β转角βturn
连接一个反平行β片层的两个相邻片断末端的,包括了4个氨基酸残基的一个180℃转角
三级结构tertiary structure
描述一条多肽三维折叠的全部面貌。
四级结构quaternary structure
当一个蛋白质含有两个或更多相同或不相同的分开的多肽链或亚基时,这些三维复合物中蛋白质亚基的空间排列称为四级结构
以实例讲解蛋白质的三级结构和四级结构
在考虑蛋白质的高级结构时,通常把蛋白质分成两种主要类别:
具有排列成长线或片的多肽链的纤维蛋白fibrous protein
具有折叠成球形的多肽链的球蛋白globular protein。
纤维蛋白常含有大量单一形式的二级结构;
球蛋白常含有几种二级结构
α角蛋白
哺乳动物中,与力量有关
α角蛋白卷曲中的一条单独肽链有相对简单的三级结构
主要的二级结构是α螺旋,以左手超螺旋拧成螺旋轴。
两条α螺旋肽链的相互缠绕是一个四级结构的例子
胶原蛋白collagen
与提供力量有关
连接组织如腱、软骨、骨头的组织基质及眼睛角膜
卷曲螺旋,但是有显著的三级结构和四级结构:三条分离的多肽链,叫做α链,相互之间超卷曲
肌红蛋白
理解球蛋白三维结构的第一个突破 :肌红蛋白的X射线衍射研究
肌肉细胞的氧结合蛋白,功能是贮存氧气并协助氧在急速收缩的肌肉组织中扩散
153个氨基酸残基的多肽链,并含一个血红素基团
8个相对较直的α螺旋片段组成,由拐角分开,其中一些是βturn
最长的α螺旋有23个氨基酸残基,最短的只有7个
脱氧肌红蛋白的四级结构
脱氧肌红蛋白是没有氧分子和血红素结合的血红蛋白
四个亚基
4、蛋白质的沉淀
沉淀作用(precipitation):是指某些物理因素和化学因素使蛋白质从溶液中析出的现象。
天然蛋白质受到某些物理或化学因素的作用,使蛋白质严格的空间结构受到破坏(不包括肽键的断裂)而引起蛋白质若干物理、化学和生物学性质的改变,这种现象称为蛋白质的变性作用(denaturation)
5、蛋白质的功能
结构和功能的关系
氨基酸在肽链中的顺序是由遗传因素所决定的,因此蛋白质便是带有遗传信息的物质
正常人的血红蛋白(以HbA表示)同镰刀形红细胞贫血病血红蛋白(以Hbs表示)
574个氨基酸组成的血红蛋白分子中,仅一个氨基酸残基的差异,就可引起血红蛋白分子结构的改变,从而使红细胞形态和机能发生显著变化,给人体生理功能带来严重的后果
蛋白质分离分析技术:
凝胶层析、亲和层析、蛋白质电泳
四、核酸
核酸分为脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA,它们是遗传信息的分子基础。
每种蛋白质、每种生物分子和细胞组分的结构都是细胞中核苷酸序列编码信息的产物。
保持并在亲代和子代之间传递遗传信息的能力是生命存在的基本条件。
含合成生命功能产物(无论是蛋白质还是RNA)必需信息的DNA分子片段被称为基因gene。
贮存和传递生物信息是DNA唯一已知的功能。
RNA的功能较多
核糖体RNA:ribosomal RNA rRNA 是核糖体的结构组分,核糖体是蛋白质合成的场所。
信使RNA:messenger RNA mRNA 是信息中间体,将RNA一个或几个基因的遗传信息带到核糖体,在此合成RNA相应的蛋白质。
转运RNA:transfer RNA tRNA 是适配分子,它忠实的将信使RNA中的信息RNA翻译成特定的蛋白质序列。
1、核苷酸
核苷酸有3个典型的组分:含氮碱基、戊糖和磷酸
核苷酸去掉磷酸基团的部分叫核苷nucleoside,含氮碱基是嘧啶和
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