第5章蛋白质的三维结构ppt课件.ppt

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1、第五章蛋白质的三维结构在生物学条件下一种蛋白质占优势的构象只有一种（或少数几种），它们是热力学上最稳定的，并且具有生物学活性，这种构象称为天然蛋白质（nativeprotein）。第五章蛋白质的三维结构主要内容研究蛋白质构象的方法稳定蛋白质三维结构的作用力多肽主链折叠的空间限制蛋白质的二级结构纤维状蛋白质超二级结构和结构域球状蛋白质与三级结构亚基缔合与四级结构蛋白质的变性与折叠第五章蛋白质的三维结构1、研究蛋白质构象的方法X-射线衍射——蛋白质晶体核磁共振（NMR）——高浓度蛋白质溶液圆二色性、拉曼光谱、扫描隧道显微镜第1节研究蛋白

2、质构象的方法第二节稳定蛋白质三维结构的作用力2、维持三维结构的作用力a离子键b氢键c疏水相互作用d范德华力e二硫键第二节稳定蛋白质三维结构的作用力天然蛋白质的稳定性是相当脆弱的，生理条件下，折叠态和解折叠态之间的吉布斯自由能变化仅为65KJ/mol。疏水相互作用在稳定蛋白质的构象方面起突出的作用3、多肽主链折叠的空间限制3.1肽键一个多肽链的骨架是由通过肽键连接的重复单位N—Cα—C组成的。参与肽键形成的2个原子和另外4个取代成员：羰基氧原子、酰胺氢原子以及2个相邻的α-碳原子，形成一个肽单位第3节多肽主链折叠的空间限制酰胺氮上的孤

3、对电子与相邻羰基之间具有共振作用，形成共振杂化体，稳定性高。肽键的特点：1.肽键具有部分双键性质：C-N单键键长0.149nmC=N双键键长0.127nm肽键键长0.132nm2.肽键不能自由旋转，但N-C和C-C键都可以自由旋转。3.组成肽键的四个原子和与之相连的两个碳原子（C）都处于同一个平面内，此刚性结构的平面叫肽平面或酰胺平面（amideplane）。4.几乎所有的肽单位处于反式构象，只有约6%的Pro残基处于顺势构象。第3节多肽主链折叠的空间限制3.2、多肽主链折叠的空间限制一个蛋白质的构象取决于肽单位绕N-Cα和

4、Cα-C键的旋转，这些键连接着多肽链中的刚性的肽单位。绕N-Cα键旋转的二面角称φ，绕Cα-C键旋转的称ψ。第3节多肽主链折叠的空间限制当φ或ψ旋转键所在的酰胺平面的取向二等分H-Cα-R平面，且该旋转键两侧的主链处于顺式构型时，规定φ=0°或ψ=0°第3节多肽主链折叠的空间限制从Cα沿键轴方向观察，顺时针旋转的φ或ψ角度为正值，逆时针旋转的为负值。二面角所规定的构象能否存在，主要取决于两个相邻肽单位中非共价键合原子之间的接近有无障碍。第3节多肽主链折叠的空间限制拉氏构象图拉氏构象图上的每一点对应于一对二面角（φ或ψ），代表一个Cα

5、的两个相邻肽单位的构象。如果将一个蛋白质多肽链上所有Cα的成对二面角都画在图上，那么蛋白质的主链构象将清楚的表现在图上。图中，阴影部分为允许区，空白部分为非允许区。第3节多肽主链折叠的空间限制4、蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构是指肽链的主链在空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折叠。它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。常见的二级结构元件主要有-螺旋、-折叠、-转角、无规卷曲。第4节蛋白质的二级结构4.1α-螺旋α-螺旋是蛋白质中最常见，最典型、含量最丰富的二级结构元件。1950年，L.Pauling预测出能够稳定存

6、在的α-螺旋结构第4节蛋白质的二级结构α-螺旋的结构特点多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为0.54nm,含3.6个氨基酸残基；每个残基绕轴旋转100°，沿轴上升0.15nm;第4节蛋白质的二级结构肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，每个氨基酸残基的C=O氧与其后第四个氨基酸残基的N-H氢形成氢键。由氢键封闭的环是13元环。（因此，-螺旋也称3.613-螺旋）蛋白质中的-螺旋几乎都是右手螺旋。-螺旋折叠过程中存在协同性。第4节蛋白质的二级结构Makefistsofyourtwo

7、handswiththumbsoutstretchedandpointingstraightup.Lookingatyourrighthand,thinkofahelixspiralingupyourrightthumbinthedirectioninwhichtheotherfourfingersarecurledasshown(counterclockwise).Theresultinghelixisright-handed.Yourlefthandwilldemonstratealefthandedhelix,whichrot

8、atesintheclockwisedirectionasitspiralsupyourthumb.第4节蛋白质的二级结构asimplemethodfordeterminingwhetherahelicalstructureisrig