分子生物学蛋白质ppt课件.ppt

任何一个蛋白质分子，在其天然状态或活性形式下，都具有特定的基本结构和独特而稳定的空间构象，这是蛋白质分子在结构上的一个最显著的特征。 我们要研究蛋白质的功能，就必需要研究蛋白质的结构，不仅要研究其一级结构，还要了解其空间构象，这样才能全面而深入的阐明蛋白质结构与功能的相互关系。 （一）活性蛋白质与前体 许多活性蛋白质都有一个不具有生物活性的前体，需经专一性蛋白酶的限制性水解，切去一个或几个肽段，才能转变成有活性的蛋白质。 许多激素，如：胰岛素、甲状腺素、生长激素和胰高血糖素等均存在激素前体。 另有多种蛋白水解酶和凝血酶也都是由其前体—酶原转变而来。 前体蛋白均无生物活性。 胰岛素前体及其激活 人的胰岛素最初由胰腺细胞合成时，是一条由110个氨基酸残基组成的前胰岛素原肽链； 其N端有一个约24个氨基酸残基组成的信号肽，富含疏水氨基酸，因此可穿过内质网膜，将新生肽链输送到内质网腔，经内质网膜上的信号肽酶作用，剪去信号肽序列，形成胰岛素原（proinsulin) 胰岛素原是一条有86个氨基酸残基组成的多肽链，B 链在前，A 链在后，C 链〈连接肽〉插在中间 当胰岛素原在高尔基体包装并分泌时，A 、B 链间的 C 链才被切除，生成由A链与B链组成的具有生物活性的胰岛素。 胰岛素前体的激活 这种Hb分子一级结构的微小改变，使原来处于分子表面的含有可解离基团侧链的谷氨酸被具有疏水性侧链的缬氨酸取代，从而使HbS的β亚基表面形成局部疏水区，称为粘斑。 这种Hbs在氧分压低的情况下进行线形缔合，形成纤维状沉淀，导致与氧的亲和力降低，并使RBC被扭曲成镰刀状，可塑性下降，容易破裂溶血。 二、蛋白质的空间结构与功能 （三）结构域: 在一些相当大的蛋白质分子中，由于多肽链上相邻的超二级结构紧密联系，形成在三维空间上明显区别的局部区域，称为结构域。 结构域一般由100～200个氨基酸残基组成，具有独特的空间结构，并具有不同的生物学功能。 较大的蛋白质分子可含有两个或多个结构域，如木瓜蛋白酶含有2个结构域；IgG含有12个结构域。 一个蛋白质分子中的几个结构域有的是相同的，如硫氰酸酶的2个结构域是相同的；有的则是不同的，如木瓜蛋白酶的2个结构域不相同。 不同蛋白质中也可有相似的结构域，如LDH和苹果酸脱氢酶都以NAD+为辅酶，都由2个不同的结构域组成，其中与NAD+结合的结构域是基本相同的。 （五）蛋白质的三级结构: 是指一条多肽链中所有原子的空间排布，这条多肽链可以是完整的蛋白质分子，也可以是多亚基蛋白质的亚基。 也可以说，具有二级结构、超二级结构或结构域的一条多肽链，由于顺序上相隔较远的氨基酸残基侧链的相互作用，而进行范围广泛的盘曲和折叠，形成包括主、侧链在内的空间排布。 这种由一条多肽链所形成的三维空间的整体排布称为三级结构。 （六）模序（模体motif） 随着蛋白质三级结构研究的进展，在许多蛋白质分子中，可发现2个或3个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成立体形状或拓扑结构颇为类似的，具有特殊功能的局部区域，被称为模序。 每个模序都有特征性的氨基酸序列，并发挥特殊功能。 如：钙结合模序、锌指模序、亮氨酸拉链。都具有结合DNA的功能。 （七）蛋白质的四级结构: 许多蛋白质分子作为一个活性单位时，是由两条以上的多肽链组成，这些多肽链都有各自的三级结构，称为蛋白质分子的亚基。 有二个或二个以上亚基借非共价键聚合在一起就形成蛋白质的四级结构。 分子量在55000以上的蛋白质几乎都有亚基。 亚基虽然具有三级结构，但单独存在时均无生物活性，只有聚合成完整的四级结构才具有生物活性。 （八）蛋白质空间结构的折叠 蛋白质翻译的产物多肽链必须正确的折叠才能形成具有天然构象的蛋白质。 新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新生肽链N-端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开始。可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级结构、模序、结构域到形成完整空间构象。 几种有促进蛋白质折叠功能的大分子: (1) 热休克蛋白(heat shock protein, HSP) (2) 伴侣蛋白(chaperonin) （九）蛋白质空间结构与功能的关系 酶是具有催化活性的蛋白质，同样具有一、二、三级结构，有些酶还具有四级结构。 自然界的酶有数千种，各种酶都具有特异的催化功能，这是由于各种酶的空间结构，特别是酶活性中心的空间构像不同所决定的。 酶活性中心的空间构象是酶表现活性的关键部位，不同酶活