纤维蛋白和膜蛋白构象课件

(一)角蛋白（keratin）:

-角蛋白,β-角蛋白,羽毛角蛋白,无定形角蛋白

1.-角蛋白：头发角蛋白构成：-helix(0.45nm)原纤维(2nm)微纤维(8nm)大纤维(200nm)特性:a有较强的伸缩性，在热水或碱溶液中可伸展为β-sheetb水不溶性(含大量的疏水aa)c韧性，多螺旋结构紧密

2.β-角蛋白:例如：各种丝蛋白代表：蚕丝中的丝心蛋白(fibroin)。含大量-Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala-重复单位不能形成-helix，多以反平行β-sheet存在维持力：链间(氢键)；片层之间(范德华力)纵向有韧性，无伸展性

彩色电镜下观察从蜘蛛吐丝器吐出的丝心蛋白束（蓝色）

(二)弹性蛋白（elastin）:存在：韧带、声带、主动脉等特性：非极性aa占90%以上，不含Met,Cys很少弹性和韧性极强（最多可伸长2~2.5)；富含Ala,Lys，以及Pro,Val,Gly等；含锁链素和异锁链素两种特殊的修饰aa；超分子结构：

非弹性区：富含Ala和Lys，右手-helix（交联区）弹性区：呈左手油化螺旋(直径1.2~1.5nm,0.25nm/4aa)疏水，由Pro，Gly，Val等交替排列形成重复肽NH3+-CH-COO-

NH3+(CH2)3NH3+CH-(CH2)2—

—

(CH2)2-CHCOOCOO-

(CH2)4NH3+-CH-COO-N1-

弹性蛋白的网状结构：(三)胶原蛋白（collagen):1.特征：存在：皮肤、软骨、肌腱等。水解后为明胶至少有5种链，形成19种胶原，具有不同的化学结构及免疫学特性。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ及Ⅺ型胶原为有横纹的纤维形胶原。Ⅰ型（21+2），韧性强度超过钢筋。分子量：胶原链分子量都在~100,000;~1000aa/肽链每分子长3000A°、15A°厚，长棒状分子结构特征：含三股胶原螺旋，96%符合(Gly-X-Y)n

维持力：螺旋间氢键、链间范德华力以及链间共价交联（存在Lys和Hyl间醇醛交联或吡啶啉结构，二硫键） 2.胶原的形成：以I型胶原为例

羟化酶①羟化:发生在Pro,LysHyp,Hyl(90%)②糖化:Hyl-OH(葡萄糖、半乳糖)糖苷③前原胶原的形成：三条肽链交接在一起④原胶原形成:去处C-端和N-端端肽Lys氧化脱氨形成ε-醛基Lys交联Lys⑤胶原纤维的形成：原胶原分子首尾相对,定向排列,链间1/4错位排列胶原微纤维→胶原小纤维→胶原纤维端肽

I型胶原的结构：40nm空穴区280nm3合成部位：胶原蛋白前体在粗面内质网上合成，并在形成三股螺旋之前于内质网腔中进行羟基化修饰。Pro残基的羟化反应是在与膜结合的脯氨酰-4羟化酶及脯氨酰-3羟化酶的催化下进行的。VC是这两种酶所必需的辅因子。VC缺乏导致胶原的羟化反应不能充分进行，不能形成正常的胶原纤维。导致血管、肌腱、皮肤变脆，易出血，称为坏血病。年龄增长，氧化反应加剧，胶原蛋白交联程度过大，韧性降低，脆性增加，易断裂，产生皱纹。二膜蛋白结构:

膜蛋白：各种与生物膜相关连的蛋白

(一)膜蛋白的分类：1.外周蛋白:位于膜表面或通过其它蛋白和膜相连的蛋白。与膜结合松散，一般是水溶性的结合力：与脂双层表面通过静电力、氢键或范德华力结合，改变离子强度或加入金属螯合剂可达到分离如：红细胞血影收缩蛋白，藻胆蛋白，cytC等1膜外周蛋白示例：藻胆蛋白藻胆蛋白

PEPCAPC2内在蛋白:占膜蛋白的70%-80%依靠疏水作用与膜相互作用，在膜内部是疏水作用,膜外部是亲水难于和膜分离，常需要借助去污剂、有机溶剂或超声波根据与膜相互作用情况，目前主要有两大类，分别以-螺旋（血型糖蛋白、菌紫质、LHCII）和以β-折叠片跨膜（某些孔道蛋白，如LamB等）①人红细胞血型糖蛋白（glycophorin)位于人红细胞膜表面的糖蛋白，富含带负电的唾液酸。有A、B、C、D4种，B、C、D在红细胞中含量较少

A型由131aa构成：N-端：70aa，在细胞膜外，结合约16个糖链，约100个糖残基，决定血型中部：20aa残基构成一个跨膜-螺旋棒，固定蛋白C-端：41aa残基，亲水，在细胞膜内

②细菌视红素（菌紫质）（bacteriorhodopsin）:

有色蛋白（247aa的单肽链–Lys216--NH-视黄醛），是一个光驱动的跨膜质子泵，可参与ATP合成分子量26,000，C-端在细胞质侧，N-端在细胞外侧肽链共形成7个跨膜-helix，螺旋之间以亲水性短链连接。每个螺旋3.5nm长，与膜同高，相隔1nm围成桶状大部分为疏水基位于桶外侧；少数亲水基在桶内侧，功能一是形成内部氢键及盐桥，固定桶的结构，二是作为质子通道③E.coli麦芽糖膜孔道蛋白（maltoporin，LamB）β-折叠膜蛋白主要存在于细菌细胞膜、线粒体等参与麦芽糖或其糊精出入E.coli

细胞膜的运输以三聚体形式存在于膜上，每单体为421aa构成的肽链，形成18-股反平行β-折叠桶相邻折叠片之间以回环或β-转角连接N-端和C-端都在细胞内侧

β-转角在胞内侧的桶边;长回环在细胞外侧胞外胞内侧NC

④植物捕光色素蛋白复合物

(light-harvestingcomplex,LHCII)叶绿体类囊体膜上的捕光天线蛋白LHCII通常以三聚体存在每个单体N-端在外，C-端在内，由233个aa组成，共A-E5个helix,A、B、C3个为跨膜helix。每肽结合约12个叶绿素分子几乎所有的捕光色素蛋白都是跨膜三螺旋模式

基质类囊体膜腔NCEBCDA3.脂锚定蛋白:某些膜蛋白通过脂类分子共价连接而结合于膜上脂类分子(脂锚钩)作用：固定蛋白、对蛋白起调节作用分类：通过脂肪酸锚定通过糖基（链）

1）硫醚连接的异戊二烯基锚钩：Pr-C-末端-Cys-聚异戊二烯基-膜如：酵母交配因子等2）硫酯连接的脂肪酰锚钩:Pr-Cys(或Ser，Thr)-脂肪酸-膜；如：G蛋白偶联受体3）酰胺连接的豆蔻酰锚钩：Pr-N-末端Gly-NH-豆蔻酰-膜如：cAMP依赖蛋白激酶、HIV-1的gag蛋白等4）酰胺连接的糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚钩：Pr-C-末端aa-磷酸乙醇胺残基-寡糖-肌醇磷酸-膜如：多种表面抗原，黏着分子，朊病毒蛋白等(二)内在膜蛋白和膜脂间的相互作用1结合力：外周蛋白：静电力,氢键,疏水相互作用内在蛋白：疏水作用(蛋白非极性基与脂双层烃基—范德华力)疏水/亲水作用（跨膜脂双层两种作用并存)2内在蛋白对膜脂的特殊要求:内在蛋白需要有一定量的膜脂存在才能维持功能有些要求特定种类的膜脂与其配合，如：线粒体内膜的

β-羟丁酸脱氢酶要求必须有磷脂酰胆碱才表现活性3膜蛋白结合对膜脂的作用界面脂：指生物膜中内在蛋白周围一层或数层紧密结合的膜脂分子。其流动性大大降低；可封闭蛋白不产生非特异性泄露；通常是维持其生物活性的必要条件影响脂双层的排列：短程效应：如柱状蛋白，只影响相邻膜脂长程效应：蛋白的疏水核为楔形或部分嵌入膜内时，使膜发生变形4膜蛋白在膜上的运动：横向迁移，垂直旋动，不能翻转第七节蛋白质的三级结构三级结构：蛋白质的三级结构是指二级结构和超二级结构进一步盘曲折叠，形成包括主侧链在内的专一性三维排布。是蛋白质所有原子的空间排布。具备三级结构的蛋白质分子一般都有近似球形或椭球形的物理外形；是蛋白质功能发挥至关重要的一个结构层次一.一级结构决定蛋白的三级结构：证据主要来自三个方面：①蛋白变性复性②人工合成蛋白③生物合成蛋白1.主要是非共价键或次级键，包括：氢键：骨架之间，主、侧链之间，侧链之间，侧链与介质等疏水作用：疏水基团聚集作用范德华力（定向效应，诱导效应，分散效应）离子键（盐键）：内部盐桥；表面形成水化层2.共价键：二硫键：使三级结构趋向稳定化配位键:由两原子中的一个单方提供电子对，蛋白与配位金属二.维持三级结构的力三球形蛋白分子的装配原则(1)手性效应（chiraleffect）(2)内部疏水性:疏水基朝内，亲水基朝外，分子内部形成疏水内核，疏水表面尽可能减小；要求蛋白有双层或以上的结构(β-sheet)(3)无knot（结）结构：不打结(4)临近相关性:最相近的结构元素趋于彼此结合四球蛋白三级结构举例：1溶菌酶（lysozyme）分子构象——单结构域蛋白存在于卵白及动物眼泪中，催化细菌细胞壁多糖水解——杀菌为129aa构成的单链蛋白结构：①6个helix：4-helix；2310-helix②3个β-sheet

③10个β-turn④1个β-meander

⑤其余为coil

N