第二章 蛋白质的结构
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第二章蛋白质的结构基础一、蛋白质结构的层次体系一级、二级、结构模体(超二级结构)、结构域、三级、四级1.一级结构一级结构是指多肽链中氨基酸的顺序,或氨基酸沿线性多肽链的排列。
(包含二硫键的数量和配对方式)一级结构决定高级结构,这是蛋白质结构组织的基本原理。
2.二级结构多肽主链局部区域的规则结构,它不涉及侧链的构象和与多肽链其他部分的关系。
规则构象主要被其内部形成的主链氢键所稳定,因此氢键的排布方式也是二级结构的重要特征。
3.结构模体一级顺序上相邻的二级结构在三维折叠中靠近,彼此按特定的几何排布形成简单地组合,以同一结构模式出现在不同的蛋白质中,这些组合单位称为结构模体。
是三级结构的建筑模块。
有的模体与特定的功能相关,如与DNA结合;许多模体并没有专一的生物功能,只是大结构和组装体的一个组成部分。
4.结构域二级结构和结构模体以特定的方式组织连接,在蛋白质分子中形成两个或多个在空间上可以明显区分的三级折叠实体。
结构单位:结构域是蛋白质三级结构的基本单位,一个分子中的结构域区之间以共价键相连接,这是与蛋白质亚基结构(非共价缔合)的基本区别。
功能单位:不同的结构域常常与蛋白质的不同功能相关联。
5.三级结构结构域在三维空间中以专一的方式组合排布,或者二级结构、结构模体及其与之相关联的各种环肽链在空间中的进一步协同盘曲、折叠,形成包括主链、侧链在内的专一排布。
6.四级结构亚基的数目、类型、空间排布方式和亚基间相互作用二、蛋白质结构分类1) α型结构(αstructure)主要由α螺旋组成,其螺旋含量一般在60%以上,有的高达80%。
α螺旋在这类蛋白质中大多以反平行方式排布和堆积,所以又称反平行α结构。
A) 线绕式α螺旋(coiled-coil α helix)B) 四螺旋束 (four helix bundle)C) 珠状折叠(globin fold)D) 复杂螺旋组合2) β型结构(β structure)主要由反平行β层构成。
第二章蛋白质的结构与功能蛋白质(protein)是生命的物质基础。
种类繁多,人体含蛋白质种类在10万种以上。
是生物体含量最丰富的生物大分子,约占人体固体成分的45%,细胞干重的70%。
几乎所有的器官都含有蛋白质,并各自具有其特殊的结构,因而决定了蛋白质功能的多样性。
第一节蛋白质的分子组成(protein composition and construction )一、蛋白质的元素组成蛋白质的元素主要有碳(50%~55%)、氢(6%~7%)、氧(19%~24%)、氮(13%~19%)。
大部分蛋白质还含有硫,有的还含有少量的磷或铁、锰、锌、铜、钴、钼,个别还含有碘。
蛋白质元素组成特点:含氮量很接近,平均为16%。
1g氮相当于6.25g蛋白质。
测定出生物样品的含氮量可按下式计算出其蛋白质大致含量:100g样品中蛋白质含量(g%)=每克样品中含氮克数×6.25×100二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸(the basic unit of protein composition——amino acid)氨基酸(amino acid)是组成蛋白质的基本单位。
(一)氨基酸的命名(略)(二)氨基酸的结构特点自然界中的氨基酸有300余种,组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种。
都有相应的遗传密码,故又称为编码氨基酸。
氨基酸的结构通式可用下式表示(R为氨基酸侧链):虽然各种氨基酸结构各不相同,但都具有如下特点:1.组成蛋白质的氨基酸都是α-氨基酸。
即氨基均连在α-碳原子上。
脯氨酸为α-亚氨基酸。
2.除甘氨酸外,其余氨基酸的α-碳原子是不对称碳原子,有两种不同的构型,即L型和D型。
组成人体蛋白质的氨基酸都是L型,即L-α-氨基酸。
L-α-氨基酸 D-α-氨基酸(三)氨基酸的分类氨基酸的按侧链的结构和理化性质可分为4类:非极性侧链氨基酸:甘氨酸(Gly),丙氨酸(Ala),缬氨酸,亮氨酸,异亮氨酸,丙氨酸,脯氨酸(Pro);侧链为烃基、吲哚环或甲硫基等非极性疏水集团。