华中农业生化考研 01 Protein B(127－6).ppt

第三节? 蛋白质的高级结构一、蛋白质的二级结构和纤维状蛋白质 （一）肽链的构象（conformation） 在生物体内的蛋白质只有一种或很少几种稳定 构象，这种构象称天然构象。 天然构象的蛋白质具有生物活性，主链上的单 键一般不能自由旋转。 2.多肽链折叠的空间限制 Φ和Ψ同时为0的构象实际不存在 二面角（Φ、Ψ）所决定的构象能否存在，主要取决于两个相邻肽单位中非键合原子间的接近有无阻碍。 Cα上的R基的大小与带电性也影响Φ和Ψ P206表5－3 蛋白质中非键合原子间的最小接触距离 拉氏构象图： Ramachandran根据蛋白质中非键合原子 （non-covelently-bonded atom）间的最小接触 距离，确定了二面角（Φ、Ψ）存在的区域。 以Φ为横坐标，以Ψ为纵坐标，在图上标出二 面角（Φ、Ψ）可能存在的区域，该图称拉氏构 象图。? Gly除外 ⑴实线封闭区域（一般允许区） 非键合原子间的距离大于一般允许距离，此区域内任何二面角确定的构象都是允许的，且构象稳定。 ⑵虚线封闭区域（最大允许区） 非键合原子间的距离介于最小允许距离和一般允许距离之间，立体化学允许，但构象不够稳定。 （二）二级结构的基本类型 驱使蛋白质折叠的主要动力－熵效应 A. 暴露在溶剂中的疏水基团降低至最少程度 B. 要保持处于伸展状态的多肽链和周围水分子 间形成的氢键相互作用的有利能量状态 α-螺旋 典型α螺旋（3.613）的特征： A. 二面角Φ= -57°,Ψ= - 48°，右手螺旋? B. 每圈3.6个氨基酸残基， 高度0.54nm C. 每个残基绕轴旋转100°，沿轴上升0.15nm D. 氨基酸残基侧链向外 E. 相邻螺圈之间形成链内氢链，氢键的取向几乎 与中心轴平行 F. 肽键上的C=0氧与它后面第四个残基上的N-H 氢间形成氢键 α-螺旋截面 典型的α螺旋用3.613表示，3.6表示每圈螺旋 包括3.6个残基，13表示氢键封闭的环包括13个原 子。 封闭环原子数3n+4（n=1、2、） 2.27螺旋 （n=1） 310 螺旋 （n=2） 3.613螺旋（n=3） 4.316螺旋（n=4） n表示从第一个酰胺平面开始，增加的酰胺平 面数（见下图） （2）R侧链对α-螺旋稳定性的影响 R侧链的大小和电荷决定了α-螺旋的稳定性 A.多肽链上连续出现带同种电荷的氨基酸残基，不能形成稳定的α-螺旋，如多聚Lys、多聚Glu B.Gly的Φ角和Ψ角可取较大范围，在肽中连续存在时，不易形成α-螺旋 C.R基大的氨基酸不易形成α-螺旋，例如Ile （3）pH对α-螺旋的影响 多聚L-Glu和多聚L-Lys （4）右手α-螺旋与左手α-螺旋 右手螺旋比左手螺旋稳定 蛋白质中的α-螺旋几乎都是右手螺旋。 但也有例外，在嗜热菌蛋白酶中有很短的一段左手α-螺旋，由Asp-Asn-Gly-Gly（226-229）组成（φ+64°、Ψ+42°） （5）α-螺旋结构的旋光性 由于α-螺旋结构是一种不对称的分子结构，因而具有旋光性。 A.α碳原子的不对称性 B. 构象本身的不对称性 天然α-螺旋能引起偏振光右旋 α-螺旋的比旋不等于氨基酸比旋的加和，而无规卷曲短肽链的比旋等于所有氨基酸比旋之和。 2.β-pleated sheet? β-折叠 3.β-turn 4.无规卷曲 没有规律的多肽链主链骨架构象，往往与生物活性有关。 α-螺旋、β-折叠在拉氏构象图上有固定的位置，而无规卷曲的φ、Ψ二面角可存在于所有允许区域内。 三、超二级结构（super-secondary structure） 若干个相邻的二级结构单元（α-螺旋、 β-折叠、β-转角及无规卷曲）组合在一起， 形成规则的二级结构组合体。 1.复绕α-螺旋（αα结构 ） 由两股或三股右手α-螺旋缠绕形成的左手螺旋，存在于α-角蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋和纤维蛋白原中。 蛋白质超二级结构 2.βxβ结构 两个平行式的β-折叠通过一段连接链（x结构） 连接而形成的超二级结构。 ①βcβ x为无规卷曲