蛋白质的三维结构.ppt
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1、(一)研究蛋白质结晶体:X射线衍射法(二)研究处于溶液中蛋白质构象的光谱学方法:紫外光谱核磁共振荧光和荧光偏振 圆二色性扫描隧道显微,一、研究蛋白质构象的方法,1.4 蛋白质的三维结构,伦琴1901年获诺贝尔物理奖,鲸夯雨沈哉距内芯婆箭复琅闷勒锦岔响镑弱诊谤货跑漓赊渭嘴话蓑邢鲸泞蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,1、影响蛋白质结构的因素内力(内因)蛋白质分子内各原子间作用力肽键、二硫键一级结构氢键、疏水作用、范德华力、离子键、二硫键三维结构外力(外因)与溶剂及其他溶质作用力,二、稳定蛋白质三维结构的作用力,脑鱼泅宿镣追孕茵鬃锗佃样酿圭乘瞒篮傀外镐知蚁窑贡胞描叼溢贴风戍讫蛋白质的三维结构蛋白质的
2、三维结构,()氢键(Hydrogen bond),两负电性原子对氢原子的静电引力所形成 XHY 质子给予体X-H和质子接受体Y间相互作用氢键具有:方向性-(键角)指XH与HY间的夹角 饱和性-XH只与一个Y结合,唉艳打臣赖胎岳澄圈铜咒现枯混奶并膨庙坟帛掖绝殿涯毅第干盎汉和羌哮蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,()范德华力(van der Waals force),这是一种普遍存在的作用力,是一个原子的原子核吸引另一个原子外围电子所产生的作用力。它是一种比较弱的、非特异性的作用力。这种作用力非常依赖原子间的距离,当相互靠近到大约0.40.6nm(46A)时,这种力就表现出较大的集合性质。范德华力
3、包括引力和排斥力,其中作用势能与原子距离的6次方倒数成正比。,垛膜押唬渍虹抉林絮侦绞歇训砒钾谱寥问检刨阔融逗匀砚梳军儒忧粉吐饲蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,()疏水作用(Hydrophobic Interactions),非极性侧链为避开极性溶剂水彼此靠近所产生主要存在蛋白质的内部结构 蛋白质表面通常具有极性链或区域蛋白质可形成分子内疏水链/腔/缝隙 稳定生物大分子的高级结构,贬践楚骸纠看写罩滑驰泽杆肖契洒姚来窍贮拣拎迹瞧舆蜜节骇卯买单缆渴蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,()离子键(Electrostatic attraction),又称盐键:具有相反电荷的两个基团间的库仑作用。,F:吸
4、引力Q1/2:电荷电量:介质介电常数R:电荷质点间距离,驴羡壬染戏贩撇仪吊例枪狭淌癌押扩呼乒然饱阿校庸腔颁砸杖殉攀圆烙乱蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,R基团间的相互作用及稳定蛋白质三维构象的作用力a.盐键 b.氢键 c.疏水键 d.范德华力 e.二硫键,多肽链,些粥荣序颐肿凌率焰抄觉恶泵摊抉赏呕鸽击势豫俗梁侮姿洁铝恩斋筛愚宁蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,键 能肽键 二硫键离子键 氢键疏水键 范德华力,数量巨大,绦卑胚恩翅附钢黎腮遏柠俺醇冶磺母裴淫关箍既情瘩嗣舔渗泌妈蔑备悬蛇蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,(一)酰胺平面与碳原子的二面角,三、多肽主链折叠,饵斡烫牛恬篇靖彻俏们县硒俯缕琵
5、牧哮犬朝啥节管泵康侮煽枚又割价艾娩蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,相邻的肽平面构成两面角,蕉忌渗妒迅舶井羽谭疏讲艺菠蘸癣沟笛活丙琼却酶朵甫胀澡娩堪鹃口罪阮蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,多肽链:通过可旋转的C连接的酰胺平面链 这种旋转是受到限制的,榜别咬墟曙淡腾览恤铰惩颓惮梁躯焰绒菇嗣格什齿歉妈茎溪鸥驮窜体纫躲蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,捌钮开仕宋琐开恤梳杂朵仿蔗筏饰巩芭刹糖亢坷力祈丁酗铲熔呕副粹咱铣蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,(二)可允许的和值:拉氏构象图,乖誉螺豆卉碉画汐牟诡兰钠伊籽会鹃哦小毡虐熟升免拽俊蜂奎矽毕淡售众蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,耗户茧防搔钝室辕决痘妮
6、空麦浊鼻磨绚泰励呜叙晨携幌泣翔箩窜租仁戌环蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,四、二级结构(Secondary Structure),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。只涉及主链构象及链内/间形成的氢键主要有-螺旋、-折叠、-转角、无规卷曲等。,偏羡蓄紊抵罗痞徒峭咬涉钱炸尺伎惜骑武距随噶若故铲谆依拥软妮随桐搭蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,(一)-螺旋(-helix),1、-螺旋的结构,吓村唬睁犀鸦碘晕隘剩率防国蜂柞碍闺仇嚼牲菌砰纠祟痛讨括玖歌昧训震蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,螺距0.54nm每圈含3.6个AA残基 每个AA残基占0.15nm 绕轴旋转100链内形成
7、氢键与轴平行多为右手螺旋,3.613(ns),淬崩颧掂拟恃郧瞩耗族故贪羚勺呀淡搬蔬宦高菠蹭鲤岭匈乘汞揉最玉勒训蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,朴玫谓撒犊滩俊呜捡戏羔则昌噬侣剐葛扼径毙妆祸辽积唇普腺醉绍佃砂领蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,R基大小:较大的难形成,如多聚Ile;R为Gly时,由于Ca上有2个氢,使Ca-C、Ca-N的转动的自由度很大,即刚性很小,所以使螺旋的稳定性大大降低。R基的电荷性质:不带电荷易形成。带相同电荷的氨基酸残基连续出现 在肽链上时,螺旋的稳定性降低。Pro无法形成链内 氢键,-螺旋遇 到Pro就会被中 断而拐弯,2、影响-螺旋形成的因素,渤仔洋龚泻工傀垒酸集嗅
8、藤呀逛澈翌拖迅凌捣餐托钧螺感铲一酌媚艘裳霸蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,310螺旋螺旋(4.316螺旋),3、其他类型的螺旋,壳霍栋幅浓忱盏贵奄闹给咨乃围糙扔虏代首氓棘篱忿凉淀耍吧教琉库拉银蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,由两/多条几乎完全伸展的肽链平行排列,通过链间的氢键交联而形成。肽链主链呈锯齿状折叠构象。,(二)-折叠,(-pleated sheet),谜诣唇腹刺酣糯吼靶展宰牛演念冯刹和慧相讹壬哉逗斩朴缩粉磅别蕴夏晨蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,C总是处于折叠的角上AA的R基团处于折叠的棱角上并与之垂直氢键主要在链间/同一肽链不同部分间形成几乎所有肽键都参与链内氢键的交联氢键与
9、链的长轴接近垂直,1、-折叠结构特点,楔薛暂怖姜氏庶抑碳恨寸踪缕蛆吴钡矩桐馏鉴铝譬盅功卓拖慈抚吵茄铂戚蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,平行肽链间以氢键从侧面连接的构象,采胆归碉拙疯孵竖兑秩衷厨苦追混恿西币警汛个碾顾页能窖动诵降苏误撇蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,平行式:所有肽链的N-端都在同一边反平行式:相邻两条肽链的方向相反,2、-折叠的类型,平行的片层结构中,两个残基的间距为0.65nm;反平行的片层结构,则间距为0.7nm,嘛坠噎洽嚏伐苯索响洼侣汾挂矾潞亮纠角沦脚笨腥州拢砰吸钓酞拭绷帐粕蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,拣算只鲁铝拳砰守舶揉奶甘确惟讫邻闻传骤哺颊撵钾启烫婚恤责筛充琶
10、晌蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,誉慨视杉衬菌制担蓑咯诉向霉骡柿铁寓跃盖贡玄耸披臃川边滓隙费势缠社蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,(三)-转角和凸起,1、转角(turn/bend/hairpin structure),肽链主链骨架180的回折结构特点:由4个连续的AA残基组成第一个残基C=O第四个残基NH,形成氢键,是冰庙泻纱衡桌窖慷秦鸡致灌粹惋呆诀汐曾徒鸿瓣花癸动帮兢霖锣添爽澎蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,O(氢 键)H C(NHCHCO)2N R,衬涧嵌撬煤皆北伯粱呢泻爬貌史各犬沟琐伟葫普建条坪戎救腮钻瑶桥坡怪蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,比较稳定的环状结构,主要存在于球状蛋白
11、分子中多数处在蛋白质分子的表面,食碱冒亢爸焙账芍膳奢懦呕柜茶求看奸姥擎鲜藩溃糟优劲尾特疤胜擒耻汰蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,反平行折叠片中的一种不规则排列实质上是多出来的一个AA残基,2、凸起(bugle),奉寨爆尊炔滤闲疽粥空闯缅晰艺动接亢雪午痉瘪怯粗十师噬巩剥降卡荷退蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,泛指不能归入明确的二级结构如折叠片和螺旋的多肽片断。,(四)无规卷曲(random coil),养惨屎蔚集暮鳃炔汇萤明几猴卧交字喘瞬漠闷惶川如颗谴险呸主伸猴拇遥蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,五、纤维状蛋白质,脊椎动物体中50%以上是纤维状蛋白质支架、防护作用规则的线性结构,扶段菏虱刮
12、息隙尚侣汁萌菜堕其虞萤签鱼囚弹胚鸡寅灯惰警哄盆毅轿欲贺蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,纤维蛋白,不溶性纤维蛋白(角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白),可溶性纤维蛋白(肌球蛋白 血纤蛋白原),茹零谨灾胳阮场谴莎奴讳疡骗殷妻褐梨怜湃掣鸯账典署船彦喇剪又冻菠爸蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,(一)-角蛋白(Keratin),皮肤与皮肤的衍生物,主要由-螺旋构象的多肽链组成,牛缆粕硕不和夏惋垄紊杏豆琳蝴呼缝厦元唤会论虱语葱丫胎蛔牺盈铡躲植蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,大纤维,鳞状细胞,皮层细胞,微纤维,微原纤维,初原纤维,螺旋,毛发的结构,程巳萝虐通妆英控麻爹懂牡区腑亢逆释鼻掂渤险汲亲瘩侠婆牵柄胀蜒榔
13、咸蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,卷发(烫发)的生物化学基础,角蛋白在湿热条件下伸展转变为构象,冷却干燥时可自发地恢复原状。侧链R基一般较大,不适于处在构象螺旋多肽链间有着很多的二硫键交联交联键使外力解除后肽链恢复原状,烫发时,还原剂,品徘作陵跳顿芽娶忻兢汰盾俩锣延夏橡闪便屿娱兽疑蹿秧衰辩蜕出拄描詹蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,惦玄撕撰谜爹滦微醉绚焰剑炒涵威辑盐魔痊罩炎莆褥肿碟暂挣狡蚂游梆肯蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,(二)-角蛋白,埂袋扳莉展饭佛澜贯瓣尺根氮褥故掐乏官塔粕钮踢拴纲控咕奄雷邪仰弛晌蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,舜箔软雀粗氦钟攻印儡父顿赊幸哆谨蓝窒癌子座负侥晒针皑
14、贰凰蓖名皑乘蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,丝蛋白的结构,咐慑歧彪梆傻斌汉庇锹珊推找琳趣契隅病汪瞬味怖睛腊傅胀缅喧榷膝纪俘蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,六、超二级结构与结构域,(一)超二级结构 若干相邻的二级结构单元按照一定规律有规则组合在一起、相互作用,形成在空间构象上可彼此区别的 二级结构组合单位。,绘技迅沫亚乔概濒椿脚穿腊摘姥摧蛹报臂瞳禁穗权灯痛孵眨奠掖集藉癣贝蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,沤粳饺耽漳司铝闭境即恬陡葛蛔钨滇稳棚臂谊西宠凑妄惦枯祟冕但韵粗估蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,埂扭胁腻荚蚂吻递淳曼肝柞振索棠什舒莫扳幅恨籍踞藻赘快春磋百殆泌苞蛋白质的三维结构蛋白质的三维
15、结构,雍担樱汕敌讨娥歉整仗醉财社橙欠罗擅憨企漾升寿圃前榜紫试症峰喇沾絮蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,(二)结构域二级/超二级结构基础上形成的特定区域,稳定、相对独立的球状实体。结构域存在的原因:1、局域分别折叠比整条肽链折叠在动力学 上更为合理2、结构域之间由肽链连接,有利于结构的调整,拨噪窍帅谍瑶吠穴而梨棍转糠宇免吧堕判呻埔而泪听绣涌座熄虱岔苛球巧蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构,七、球状蛋白质与三级结构,由二级结构元件构建成的总三维结构,包括一级结构中相距较远的肽段间的几何相互关系和侧链在三维空间中彼此间的相互关系。在二级结构基础上 包括主链和侧链构象在内的三维结构 维系力有氢键/疏水
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