蛋白总论第二课

蛋白质的四级结构是指多亚基蛋白质分子中各个具有三级结构的多肽链以适当方式聚合所呈现的三维结构。

蛋白总论第二课

• 【教学重点】
  • 蛋白质一级结构
    • 蛋白质一级结构(primary structure)是指蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序，即氨基酸序列(amino acid sequence)。
      • 一级结构(primary structure)： *蛋白质的氨基酸排列次序 *一定意义上也包含其它共价结合成分
      • • 胰岛素的一级结构
  • 空间结构中的ɑ-螺旋和β-折叠结构特点。
    • • 右手螺旋
      • 氨基与羰基形成的氢键是稳定螺旋的主要作用力
      • 螺旋每圈3.6 个氨基酸
      • 侧链基团位于螺旋外侧
    • • 若干多肽链正向或反向平行排列
      • 氨基与羰基形成链间氢键
      • 侧链伸向片层的上下方
      • 是一种肽链最伸展的构象
      • 较小的侧链基团使肽链间能够相互靠近，有利于 β-折叠的形成
      • 1、1951年由Pauling等人提出的，在纤维状和球状蛋白质中都存在。 2、多肽链相当伸展，相邻肽单元（肽平面）之间折叠成锯齿状结 构，侧链交错位于锯齿状结构的上下方---见结构。 3、两段以上的此结构平行排列，两链间可顺向平行，也可反向平行。 4、两链间的肽链之间形成氢键，以稳固 --折叠结构，氢键与螺旋长轴垂直（反平行中）。 5、相邻氨基酸之间的距离为0.35nm。
• 【教学难点】
  • 蛋白质一级结构测定原则
    • （1）蛋白质分子的多肽链数目---相对分子量
    • （2）每条肽链的末端残基种类--N端和C端测定
      • 多肽N末端氨基酸的测定
        • Sanger法(二硝基氟苯反应)
        • DNS法(丹磺酰氯反应)
        • Edman法(苯异硫氰酸脂反应)
        • 氨肽酶法
      • 多肽C-末端氨基酸的测定
        • 肼解法
        • 还原法
        • 羧肽酶法
    • （3）每条肽链的氨基酸顺序---叠加法
    • （4）链内或链间二硫键的配置等
  • 蛋白质分子构象的形成
• 肽
  • 肽单元
    • 肽键具有部分双键性质，六个原子处于一个
  • 肽链的结构
  • 【肽的生物功能】
    • 一是蛋白质的结构要素
    • 二是以肽游离形式存在构成生理活性物质，统称生物活性肽。
    • 三作为激素 ---催产素(9肽)、加压素(9肽)、降钙素(32肽)、胰高血糖素(29肽) 、胰岛素（51肽）等。
  • 【活性肽的来源】
    • 1、体内途径:
      • 体内的活性肽大多数是从非活性的蛋白质前体经特殊的酶系加工而成的（如多肽链裂解、酰化、乙酰化等）
    • 2、体外途径：
      • 分离纯化天然活性肽（盐析、层析、选择性沉淀等）
      • 化学合成制备活性肽（可用于临床诊断、治疗、预防某些重大疾病）
• 蛋白质的结构层次
  • 一级结构
    • 蛋白质一级结构(primary structure)是指蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序，即氨基酸序列(amino acid sequence)。
      • 一级结构(primary structure)： *蛋白质的氨基酸排列次序 *一定意义上也包含其它共价结合成分
      • • 胰岛素的一级结构
  • 空间结构
    • 二级结构
      • 蛋白质二级结构(secondary structure)指一条多肽链主链骨架原子的局部空间构象，由N（氨基氮）、Ca (a-碳原子）和Co（羧基碳）3个原子依次重复排列形成的骨架链；各氣基酸残基的R基团构成多肽链的侧链。二级结构指主链骨架原子构象，不涉及R基团。
        • 二级结构(secondary structure)： *蛋白质分子中某一肽段局部空间结构 *二级结构主要是肽链主链的相对空间位置 *不涉及氨基酸侧链基团的构象
      • 蛋白质二级结构主要类型
        • ★α-螺旋(α-helix)：盘曲程度较高的形态，最常见
          • 影响 α-螺旋形成的因素 1.过多的带相同电荷的 R 基团，如：Glu、Lys 2.过多的大 R 基团，如：Leu、Ile、Asn 3.间隔 3-4 残基的 R 基团间的相互作用： *酸性、碱性侧链的离子键 *芳香族侧链间的疏水相互作用 4.Pro 无法形成α-螺旋： *分子的刚性 *形成肽键的 N 原子无 H，不能形成氢键
        • ★β-折叠(β-pleated sheet)：伸展的状态，也比较常见
        • ★β-转角(β-turn)：肽链中的回折
        • ★无规则卷曲(random coil)：无特定结构特征的状态
      • 超二级结构：模体
        • Motif：模体/模序/基序
          • 由若干二级结构单元组成，但不能脱离蛋白质的整体结构而独立存在
          • 特定基序具有特殊的氨基酸序列，并承担特殊的功能
          • *DNA 结合蛋白：锌指模体
          • *钙结合蛋白：钙离子结合模体
    • 三级结构
      • 蛋白质的三级结构(tertiary structure)是整条多肽链所有原子的整体空间排布，即在二级结构的基础上加上侧链R基团的相互作用，整条多肽链进行折桑盘区形成的空间结构。在水环境中，极性基团常位于蛋白分子表面，非极性基团常位于蛋白分子的内部。
        • 三级结构(tertiary structure)： *蛋白质分子整体的空间结构，包括主链构象与侧链构象 由若干二级结构组成 *可独立存在并发挥其功能
      • 维持三级结构稳定的因素
        • 共价键
          • 二硫键(disulfide bond)
        • 次级键
          • 氢键(hydrogen bond)
          • 离子键(ionic bond)
          • 疏水相互作用(hydrophobic interaction)
            • *在水环境中疏水性基团相互聚集的倾向 *蛋白质分子在水溶液中往往折叠为球状，疏水性基团位于内部，亲水性基团位于外部
          • 范得华力(van derWaals interaction)
      • 肌红蛋白的三级结构
        • *第一个阐明三级结构的蛋白质 *包含八段 α-螺旋，占 75％， 其余为转角和无规则卷曲 *内部为疏水区域，结合有血红素，外侧多为亲水基团
          • • 肌红蛋白(myoglobin)
      • 结构域
        • ★结构域(domain)：
          • 蛋白质分子中三级结构相对独立的部分
          • 它可以脱离整体而存在并独立行使其功能
        • ★真核细胞的脂肪酸合成酶：一条多肽链，含有六种酶活性，各酶活性区域具有独立的三级结构
        • ★纤连蛋白：含有七个独立的功能域
    • 四级结构
      • 由多条多肽链构成的多聚体蛋白质，每条多肽链折叠形成各自独立的三级结构并缔合在一起，构成多聚体蛋白的这些多肤链就是蛋白质的亚基(subunit)，亚基间的缔合方式就是蛋白质的四级结构(quart enary structure)，包括亚基的空间排布及相互作用。
        • 四级结构(quaternary structure)： *多条具有各自独立三级结构的多肽链，相互结合形成完整多聚体蛋白的方式 *具有独立各自结构的多肽链称为亚基(subunit) *亚基间通过次级键而非共价键缔合