蛋白质化学8-蛋白质的分子构象演示课件

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肽键带有双键的性质，主链上1/3的键不能自由旋转；这
也是造成多肽链折叠的空间限制的因素之一。
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肽单位形成的二面角
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影响二面角的因素
➢ 在二肽单位中,Cα－N和Cα－C的旋转会受 到α-碳原子上R侧链的空间阻碍。
➢ 在相邻的两个肽平面上，两个羰基氧原子 之间、两个亚氨基氢原子之间或羰基氧原 子和亚氢原子之间，会发生空间障碍。
➢ Aa侧链向外，螺旋稳 定性靠氢键维系；
➢ Ф=-57o;ψ=-47o ;
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-螺旋(α—3.613)
O
H
‖
│
-C-［NH-CαHR-CO-］3 N-
Aa1的酰胺基团的-CO基与Aa5酰胺基团的 -
NH基形成链内氢键。
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生物体中大部分-螺旋 是右手螺旋。此螺旋 比较稳定。
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-螺旋的不稳定因素
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蛋白质的结构层次
一般认为，蛋白质的一级结构决定二级结构，二级结构决
定三级结构。
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肽和肽键
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肽和肽键
➢ A.肽（peptide）
AA的α-COOH和AA的α-NH3脱水后形成的化合物称为肽。
➢ B.肽键（peptide bond）
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肽 ➢ A.肽（peptide）
AA的α-COOH和AA的α-NH3脱水后形成的化合物称为肽。
βCH2
SH
S
│
│
αCHNH2
S
│
│
COOH
γ Glu—Cys—Gly
2GSH
GSSG
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天然存在的活性一级结构的立体结构原理
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蛋白质一级结构
➢ 蛋白质分子中各多肽链的氨基酸残基序的 排列顺序
➢ 共价键：
二硫键 disulfide bond 肽 键 peptide bond
蛋白质分子基础
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蛋白质分子构象
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蛋白质分子构象的链接
➢ / ➢ 王志珍，蛋白质的折叠：“破译第二遗传密码”
中国科普网 /kjqy/file/0247.htm
➢ 蛋白质的空间结构和功 能 http://202.114.65.51/fzjx/swhx/kecheng/cpt3 /cpt3nr.htm
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蛋白质中的二硫键
➢ MW=5734；
➢ 由A（21个AA，11种），B（30AA，16种）组成，并通过Cys
连结两对-S-S-；
➢ A链第6和11的Cys通过-S-S-连接成链内小环。
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肽键的结构参数
H O H HOH HO
H HO
H2N Cα C N CαC N CαC---------N CαC OH
http://www.med.unibs.it/~marchesi/pps97/cours
e/section9/9_term.html
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概述
➢ 蛋白质的结构层次
➢ 基本结构：一级结构
是由多肽链的氨基酸排列顺序组成的；是一维的由肽键组成的结 构。
➢ 高级结构（指多肽链的三维构象）：结构层次由简单到高级分为：
➢ a.二级结构： 是指由多肽链组成的主链骨架形成的构象。它是由氢键维持的局 部的有规则的构象。主要组成形式有：α-螺旋、β-折叠等。
➢ b.三级结构： 是由多肽链通过盘旋、折叠而形成的紧密的、借助各种次级键而 维持的球状构象。
➢ c.四级结构：由多个多肽链组成的有的蛋白质由多条肽链组成， 每条肽链称为亚基，亚基之间又有特定的空间关系，称为蛋白质 的四级结构。
➢ R基团带同种电荷，Lys、Glu、Asp等；
➢ R基团较大时造成空间位阻，如Ile；
➢ 多肽链中有Pro或HO-Pro，α—helix中断，产 生‘结节’kink；
➢ 大量存在Gly时，二面角的Ф与ψ角可以任意取 值，因此也形成不了α螺旋。
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β－折叠
➢ 两条或多条几乎完全伸展的肽链通过链间 的氢键交联而形成的。
➢ 蛋白质的结构及其功 能 /pic/30/11/18/004.ht m
➢ 蛋白质的结构及其功能 /bio/protein.files/frame. htm
➢ Protein Structure Terminology
➢ 肽链的主链呈锯齿状折叠构象
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平行式
反平行 式
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-折叠
➢ 在-折叠中，R基团处于折叠平面的两侧，两个 AA之间的轴心距为0.35nm；
➢
➢ 肽链主链上羰基碳与氨基上的氢形成氢键；
➢ -折叠有两种类型:平行式，反平行式。
➢ 反平行式比平行的-折叠更稳定，因为它形成的 氢键三个原子几乎在一条直线上，此时氢键力量 最强，所以反平行式的结构更稳定。
HO N CC HR
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天然存在的重要多肽
➢ 具有特殊的生理功能的多肽——活性肽。 ➢ 如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；
谷胱甘肽；蛇毒多肽等。
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还原型谷胱天甘肽然(G存SH在) 的活氧性化型肽(GSSG)
CO—NH—CH—CO—NH—CH2—COOH
│
│
γCH2 │
CH2 │
γ Glu—Cys—Gly │
R1
R2
R3
Rn
H
CN
O
肽键键长0.133nm,小于C-N键的键长(0.147nm),比C=N双 键长。所以，肽键具有部分双键的性质，不能自由旋转。
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肽单位平面结构
➢ 肽平面：在蛋白质或者多肽当中，连接两个氨 基酸的肽键是一个部分双键，不能自由旋转， 因此，肽单位上的六个原子：前后两个α-碳原 子、N-H和C=O在C-N位于一个刚性平面上，形 成稳定的反式构性，它造成多肽链折叠的空间 限制的因素之一。
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肽单位的刚性平面结构
H O H HOH HO
H
H2N
α
C
C
N
CαC N
CαC---------N
R1
R2
H1
Cα-C - N-Cα
R3
在一个平面上
O
HO
CαC OH
Rn
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肽单位的刚性平面结构
Cα
H
O C-N Cα
反式
Cα
Cα
C-N
O
H
顺式
由于反式构型的能量比顺式的能量低，所以在蛋白质中 (除含Pro的肽外)，多肽链大部分的肽单位都是反式的结 构。
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蛋白质二级结构
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蛋白质二级结构
➢ 二级结构是指多肽链借助于氢键沿一维方 向排列成具有周期性的结构的构象，是多 肽链局部的空间结构（构象），主要有α－ 螺旋、β－折叠、β－转角等几种形式，它 们是构成蛋白质高级结构的基本要素。
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-螺旋
➢ 螺旋样盘卷前进, 3.6 个Aa/螺圈,上升 0.54 nm； Aa间的距离为 0.15nm;