2012年初級(jí)藥士生物化學(xué)：蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

　　蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)基本特點(diǎn)$lesson$

　　1.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)　多肽鏈中氨基酸的排列順序稱為蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)中的主要化學(xué)鍵是肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包含二硫鍵。蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)是高級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，但不是唯一決定因素。

　　2.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)　蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，也就是該肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象。蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)包括α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲。維持蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵是氫鍵。

　　(1)α-螺旋：①多肽鏈的主鏈圍繞中心軸呈有規(guī)律的螺旋式上升，螺旋的走向?yàn)轫槙r(shí)針方向，即右手螺旋;②氨基酸側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè);③每個(gè)肽鍵的亞氨基氫和第四個(gè)肽鍵的羰基氧形成氫鍵，依此類推，肽鏈中的全部肽鍵都形成氫鍵，以穩(wěn)固α-螺旋結(jié)構(gòu);④每3.6個(gè)氨基酸殘基螺旋上升一圈。螺距為0.54nm，所以每個(gè)氨基酸殘基上升的高度為0.15nm.(2)β-折疊：①多肽鏈充分伸展，每個(gè)肽單元Cα為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，依次折疊成鋸齒結(jié)構(gòu);②氨基酸側(cè)鏈交替地位于鋸齒狀結(jié)構(gòu)的上、下方;③兩條以上肽鏈或一條肽鏈內(nèi)的若干肽段平行排列，通過鏈間羰基氧和亞氨基氫形成氫鍵，從而穩(wěn)固β-折疊結(jié)構(gòu);④肽鏈有順式平行和反式平行兩種。

　　(3)β-轉(zhuǎn)角：①常發(fā)生于肽鏈180°回折時(shí)的轉(zhuǎn)角上;②通常有4個(gè)氨基酸殘基組成，其第一個(gè)殘基的羰基氧與第四個(gè)殘基的亞氨基氫可形成氫鍵。

　　(4)無規(guī)卷曲：沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。

　　3.蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)　整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置，即整條肽鏈所有原子在三維空間的排布位置。蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定主要靠次級(jí)鍵――疏水作用，離子鍵、氫鍵和Vanderwaals等。一些蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)可形成數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)域，各結(jié)構(gòu)域都有特殊的功能。例如纖連蛋白每條多肽鏈含有6個(gè)結(jié)構(gòu)域，分別與細(xì)胞、膠原、DNA和肝素等結(jié)合。

　　4.蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)　有些蛋白質(zhì)分子含有兩條或多條肽鏈，才能完整地表達(dá)功能，每一條多肽鏈都有其完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基。亞基與亞基之間呈特定的三維空間分布，并以非共價(jià)鏈相連接，蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間分布及亞基接觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。維系四級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力主要是疏水作用，氫鍵和離子鍵也參與維持四級(jí)結(jié)構(gòu)。并非所有蛋白質(zhì)都有四級(jí)結(jié)構(gòu)。含有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，單獨(dú)的亞基一般沒有生物學(xué)功能。

　　5.蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的正確形成，除一級(jí)結(jié)構(gòu)為決定因素外，還需分子伴侶的參與。分子伴侶是一類幫助新生多肽鏈正確折疊的蛋白質(zhì)，其作用：①蛋白質(zhì)在合成時(shí)，分子伴侶可逆地與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨后松開，如此重復(fù)進(jìn)行可防止錯(cuò)誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。②分子伴侶也可與錯(cuò)誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。③分子伴侶對(duì)蛋白質(zhì)分子中二硫鍵的正確形成，起到重要作用。

　　蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)基本概念

　　1.肽單元(Peptideunit)　參與肽鍵的6個(gè)原子――Cα1，C，O，N，H，Cα2位于同一平面，Cα1和Cα2在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型，此同一平面上的6個(gè)原子構(gòu)成肽單元。

　　2.模序(motif)　在許多蛋白質(zhì)分子中，兩個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個(gè)具有特殊功能的空間結(jié)構(gòu)。一個(gè)模序總有其特征性的氨基酸序列，并發(fā)揮特殊的功能，如鋅指結(jié)構(gòu)，α-螺旋-環(huán)-α-螺旋。

　　3.結(jié)構(gòu)域(domain)　分子量大的蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)常可分割成1個(gè)和數(shù)個(gè)球狀或纖維狀的區(qū)域，折疊得較為緊密，具有獨(dú)立的生物學(xué)功能，稱為結(jié)構(gòu)域。如纖連蛋白含有6個(gè)結(jié)構(gòu)域。

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