蛋白质的化学-蛋白质的分子结构(生物化学课件)

二级结构延迟符号空间结构

蛋白质的空间结构即蛋白质的构象，也称高级结构，是指蛋白质分子中所有原子在三维空间的排列分布和肽链的走向。蛋白质构象主链构象侧链构象多肽链主链骨架上各个原子（各氨基酸残基的ɑ-碳原子和肽键有关的原子）的排布及相互关系。各氨基酸残基的侧链基团（R基团）中原子的排布和相互关系。

由于肽键具有部分双键的性质（键长0.132nm），因而不能自由旋转，参与肽键的6个原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面，该平面称为肽键平面。肽键平面是蛋白质高级结构的基本单位。

基本单位：肽键平面(肽平面)考点NH3+

OO=CS

S

CHCH2CH3

CH3CH3

CH3CH2

CHNHO氢键疏水键二硫键盐键疏水键维持蛋白质分子构象的化学键蛋白质分子的二级结构主要的化学键：氢键主要类型α–螺旋β–折叠β-转角无规卷曲

蛋白质二级结构指多肽链主链骨架盘旋、折叠形成的局部有规则的空间结构，不涉及氨基酸残基R侧链的构象。考点考点1.α-螺旋（α-helix）是蛋白质分子中局部肽链的肽平面通过α碳原子旋转，使碳链主链沿中心轴盘曲成稳定的右手螺旋构象。α-螺旋的结构特点：

①多肽链以肽键平面为单位，α-碳原子为转折点，有规律的盘绕成右手螺旋结构。

②每3.6个氨基酸残基盘绕一圈，螺距为0.54nm。

③相邻螺旋的肽键之间形成氢键，方向与长轴基本平行，维持螺旋的稳定。④R基团伸向螺旋外侧，其大小、形状及电荷性质均影响α-螺旋的形成。—C—(NH—C—CO)3N—OHHR3.613(ns)RRRRRRRRR螺旋的横截面

如：指甲和毛发中的角蛋白，分子中含有大量的α-螺旋二级结构，因此性质稳定坚韧又富有弹性，这是和角蛋白的保护功能分不开的。

是多肽链的局部肽段，以肽键平面为单位折叠成锯齿状的一种较伸展结构。CαCαCαCαCαCαRRRRRRNNCNNCCC顺向平行反向平行β-折叠片中，相邻多肽链平行或反平行（较稳定）如：丝心蛋白分子中富含β-片层结构，因此分子伸展，蚕丝柔软却没有多大的延伸性。

一个氨基酸的羰基氧以氢键结合到相距的第四个氨基酸的氨基氢上，形成发夹状结构。N—1CH—CC2CHN—HO=C3CHNC—4CH—NRRHOHRROHOβ-转角经常出现在连接反平行β-折叠的端头

4.无规卷曲(randomcoil)是指没有确定规律性的肽链结构。肽键与肽延迟符号

（一）蛋白质的三级结构(Tertiarystructure)

是指整条多肽链中全部氨基酸残基所有原子的空间排布位置，包括由主链和侧链原子在空间排布所形成的全部分子结构。主要化学键：

疏水键、盐键、氢键、

VanderWaals力等（次级键）具备三级结构的多肽链才可能具有生物学功能考点N端C端

肌红蛋白分子表面，有一个疏水洞穴，结合一个含Fe2+的血红素辅基，起着结合并储存氧的功能，供肌肉剧烈收缩氧供应相对不足时的需要。肌红蛋白三级结构示意图（二）蛋白质分子的四级结构四级结构:由两条或两条以上具有独立三级结

构的多肽链通过非共价键相互作用

而形成的复杂空间结构。

四级结构中每一条具有完整三级结构多肽

链，称为蛋白质的亚基(subunit)。主要化学键：是疏水键，其次是氢键和离子键考点考点HemoglobinMyoglobinMathewsetal(2000)Biochemistry(3e)p.214血红蛋白的四级结构蛋白质各级结构之间的关系1.一级结构与功能的关系

在蛋白质的一级结构中，有少数残基参与功能活性部位的构成或处于特定构象的关键部位，这部分残基对于蛋白质正常发挥功能至关重要。β–链镰刀状红细胞性贫血症就是典型例子GAA（三）蛋白质分子结构与功能的关系

GUA考点Hb分子中β亚基第6位谷氨酸置换为缬氨酸，由酸性氨基酸换成了中性侧链氨基酸，降低了Hb在红细胞中的溶解度，容易凝聚沉淀析出。红细胞在氧分压低的情况下呈镰刀状，造成红细胞破裂溶血和运氧功能降低。

这种仅一个残基发生变化就导致血红蛋白生物学功能异常，是由于DNA分子上碱基的变化，引起mRNA和蛋白质结构变异，导致体内某些结构和功能的异常，由此造成的疾病称为“分子病”。2.分子构象与功能的关系蛋白质构象疾病：若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。

天然状态，有催化活性

尿素、β-巯基乙醇

去除尿素、β-巯基乙醇非折叠状态，无活性核糖核酸酶这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。点滴积累

1．蛋白质的分子结构可人为分为一级、二级、三级和四级结构等层次。一级结构为基本结构，二、三、四级结构为空间结构。

2.一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序，其维系键是肽键；二级结构指多肽链主链骨架盘绕折叠而形成的构象，不涉及侧链构象，借氢键维系；三级结构指多肽链所有原子的空间排布，其维系键主要是次级键（疏水键）；四级结构指亚基之间的立体排布、接触部位的布局等，其维系键为次级键（疏水键）。

3.蛋白质一级结构和空间结构均与功能有关系。肽键与肽延迟符号（一）肽键与肽肽COOHCHNR2HHR1CNH2CHOOHH2O肽键肽键(peptidebond)是由一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合而形成的化学键。肽是氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。考点*两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合则形成三肽……*

肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基(residue)。*由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽，由10个以上的氨基酸相连形成的肽称多肽。CR1NC

HOHR3CNH2CHOCOOHCHNR2H二肽三肽几种生物活性肽1.谷胱甘肽(GSH)GSH过氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH还原酶NADPH+H+NADP+GSH可保护细胞膜上含巯基的酶和蛋白质H2O2的堆积毒害细胞，使DNA氧化、断裂、损伤细胞膜等。超氧化物歧化酶（SOD）2O2-+2H→H2O2+O2

体内许多激素属寡肽或多肽

如催产素（9肽）、加压素（9肽）、促肾上腺皮质激素（39肽）、促甲状腺素释放激素（3肽）2.多肽类激素及神经肽N末端：多肽链中有自由氨基的一端C末端：多肽链中有自由羧基的一端书写时一般将N末端靠左，C末端靠右多肽链有两端*多肽链(polypeptidechain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的链状结构。（二）多肽链

神经肽(neuropeptide)

如脑啡肽（5肽）、β-内啡肽（31肽）和强啡肽（17肽）等存在于神经组织中，与痛觉、睡眠、情绪、学习与记忆乃至神经系统本身的分化和发育有关。N端C端

多肽链分子结构中，黑色部分为多肽链主骨架，即主链（各氨基酸残基的ɑ-碳原子和肽键有关的原子），红色为R侧链部分。N末端C末端牛核糖核酸酶肽键与肽延迟符号一、一级结构

一级结构是指蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序。

蛋白质一级