生物化学：蛋白质的二级结构

又称自由卷曲，是指没有一定规律的松散肽链 结构。酶的功能部位常常处于这种构象区域。
无规卷曲常出现在a-螺旋与a-螺旋、a-螺旋与 β-折叠、 β-折叠与β-折叠之间。它是形成蛋白 质三级结构所必需的。
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所以使螺旋的稳定性大大降低。
（三）二级结构单元的种类
二. 蛋白质的二级结构
1.α-螺旋(α-helix) 侧链在a-螺旋结构中的作用
❖ 带相同电荷的氨基酸残基连续出现时
➢ 侧链之间存在着静电斥力，使螺旋有舒 展开来的倾向。
所以使螺旋的稳定性降低。
➢ 在角蛋白中几乎全是a-螺旋
动物毛发的 主要成分
β-折叠分平行式和反平行式，后者更为稳定。
N端在同一端。 氨基酸之间沿轴 相距0.325nm
N端不在同一端。 氨基酸之间沿轴相 距0.35nm
（三）二级结构单元的种类
二. 蛋白质的二级结构
2、β-折叠(β-pleated sheet)
维持β-折叠结构稳定性的力 —— 氢键
（三）二级结构单元的种类
二. 蛋白质的二级结构
2、β-折叠(β-pleated sheet)
蚕丝的主要成分—丝心蛋白中几乎全是b-折叠 (反平行式)。
b-折叠普遍存在于球状蛋白质中，如 胰蛋白 酶、羧肽酶：
二. 蛋白质的二级结构
（三）二级结构单元的种类 3、β-转角（β-turn） 也称β-回折，存在于球状蛋白中。其特点是肽链回 折180°，使得氨基酸残基的C=O和与第四个残基的N-H形 成氢键。
螺旋体中所有氨基酸残基侧链都伸向外 侧；
每个氨基酸残基的N-H都与前面第四个 残基C=O形成氢键；
每隔3.6个氨基酸残基，螺旋上升一圈； 每圈间距0.54nm。
（三）二级结构单元的种类
二. 蛋白质的二级结构
1.α-螺旋(α-helix)
氢键
由aa残基的羰基与它后面第 四个aa残基上的氨基之间形成。
❖ R为Pro 时
➢ N-Ca的旋转受到限制； ➢ N上没有氢，不能形成氢键。
所以有Pro时，就不能形成a-螺旋，从 而使螺旋中断或拐弯。
（三）二级结构单元的种类
二. 蛋白质的二级结构
1.α-螺旋(α-helix) 侧链在a-螺旋结构中的作用
❖ R为Gly 时
➢ 由于Ca上有2个氢，使其两侧的s键(CaC、Ca-N) 的转动的自由度很大，即刚 性很小
所以，该a-螺旋为 3.613 型
（三）二级结构单元的种类 1.α-螺旋(α-helix)
氢键
二. 蛋白质的二级结构
氢键基本上平行于中心轴。
主链上所有的肽键基本上都参与 了氢键的形成，因此a-螺旋相当稳定。
（三）二级结构单元的种类
二. 蛋白质的二级结构
1.α-螺旋(α-helix) 侧链在a-螺旋结构中的作用
P58
二. 蛋白质的二级结构
蛋白质的分子结构
P58
二. 蛋白质的二级结构
O
Ca
C
0.123nm
0.147nm
C
N
0.153nm
0.132nm
N
Ca
H
❖ 虽是单键却有双键性质 ❖ 周边六个原子在同一平面上 ❖ 前后两个a-carbon在对角(trans)
二. 蛋白质的二级结构
Ca
N
O
C
H R
Ca N
H
H
O C
Ca
Ca-C 和Ca-N 之间是s 键，可以自由旋转。
二级结构的概念
二. 蛋白质的二级结构
蛋白质的二级结构指多肽链本身通过氢键沿一 定方向盘绕、折叠而形成的构象。
天然蛋白质主要二级结构单元包括：
a-螺旋 (a-helix) b-折叠 (b-pleated sheet) b-转角 (b-turn) 无规卷曲 (nonregular coil)
二级结构的概念
二. 蛋白质的二级结构
1.α-螺旋(α-helix)
二. 蛋白质的二级结构
1.α-螺旋(α-helix)
二. 蛋白质的二级结构
肽链中的酰胺平面绕C 相继旋转一定角度形成α-螺旋， 呈右手螺旋。酰胺平面平行于中心轴。
1.α-螺旋(α-helix)
二. 蛋白质的二级结构
肽链中的酰胺平面绕C 相继旋转一 定角度形成α-螺旋，呈右手螺旋。 酰胺平面平行于中心轴；
1.α-螺旋(α-helix)
二. 蛋白质的二级结构
肽链中的酰胺平面绕C 相继旋转一 定角度形成α-螺旋，呈右手螺旋。 酰胺平面平行于中心轴；
螺旋体中所有氨基酸残基侧链都伸 向外侧；
二. 蛋白质的二级结构
1.α-螺旋(α-helix) 肽链中的酰胺平面绕Cα相继旋转一定
角度形成α-螺旋，呈右手螺旋。酰胺平 面平行于中心轴；
β-转角都在蛋白 质分子的表面。
（三）二级结构单元的种类 3、β-转角（β-turn）
二. 蛋白质的二级结构
Proline and glycine are prevalent in beta turns.
（三）二级结构单元的种类
二. 蛋白质的二级结构
4、无规则卷曲（nonregular coil）
➢ 在球状蛋白中，一般也都含有a-螺旋的区段
肌红蛋白 (myoglobin)
➢ 膜蛋白分子中，镶嵌在膜内的部分也是a-螺旋结构
（三）二级结构单元的种类
二. 蛋白质的二级结构
2、β-折叠(β-pleated sheet) β-折叠是由两条或多条伸展的多肽链靠氢键
联结而成的锯齿状片状结构。
侧链基团与Cα间的键几乎垂直于折叠平面，R基 团交替地分布于片层平面两侧。