文档介绍：§ 蛋白质的三维结构 P197 第5章
蛋白质三维结构由氨基酸序列决定,且符合热力学能量最低要求,与溶剂和环境有关。①主链基团之间形成氢键。②暴露在溶剂中(水)的疏水基团最少。③多肽链与环境水(必须水)形成氢键。
研究蛋白质构象的方法
(1)X-射线衍射法:是目前最明确揭示蛋白质大多数原子空间位置的方法,为研究蛋白质三维结构最主要的方法。
步骤为:蛋白质分离、提纯→单晶培养→晶体学初步鉴定→衍生数据收集→结晶解析→结构精修→结构表达。
(2)其他方法:NMR、紫外差光谱、荧光和荧光偏振、圆二色性、二维结晶三维重构。
稳定蛋白质三维结构的作用力
弱相互作用(或称非共价键,或次级键)
1. 氢键 2. 疏水作用(熵效应) 3. 范德华力 4. 离子键(盐键)
共价二硫键
酰胺平面和二面角 P 205 图5-11
酰胺平面(肽平面):肽键上的四个原子和相连的Cα1和Cα2所在的平面。
两面角:每个氨基酸有三个键参与多肽主链,一个肽键具有双键性质不易旋转,另两个键一个为Cα1与羰基形成的单键,可自由旋转,角度称为ψ,另一个为NH与Cα2形成的单键也可自由旋转,角度称为φ,ψ和φ称为二面角或构象角,原则上可取-1800~+1800之间任意值(实际受立体化学和热力学因素所限制),肽链构象可用两面角ψ和φ来描述,由ψ和φ值可确定多肽主链构象。
(四)二级结构 P207
多肽链折叠的规则方式,是能量平衡和熵效应的结果。主链折叠由氢键维持(主要),疏水基团在分子内,亲水基团在分子表面。
常见的二级结构元件:α-螺旋,β-折叠片,β-转角和无规卷曲。
α-helix:蛋白质含量最丰富的二级结构。
肽链主链围绕中心轴盘绕成螺旋状紧密卷曲的棒状结构,称为α-螺旋。
两面角ψ和φ分别在-570和-470附近(φ:从Cα向N看,顺时针旋转为正,逆时针为负;ψ:从Cα向羰基看,顺时针为正,逆时针为负。)
,由H键封闭的环中原子数为13,此种α--螺旋,,R基均在螺旋外侧,P208 图5-14。
α-螺旋本身是一个偶极矩,N-末端带部分正电荷,C-末端积累部分负电荷;α-螺旋几乎都是右手螺旋而有手性,并有旋光性,可用圆二色性(CD)光谱研究。
影响α-螺旋形成的因素:R基小且不带电荷,易形成α-螺旋。
如Poly Lys在PH7时,R基带正电荷,静电排斥,不易形成α-螺旋,但若PH=12,消除R基正电荷可形成α-螺旋。
Poly Ile由于R基大,虽不带电也不易形成。
Pro由于无酰胺H,不能形成链内氢键,所以当Pro和羟脯氨酸存在时,α-螺旋中断,产生一个结节。
β-折叠片:第二种常见的二级结构
两条或多条相当伸展的多肽链侧向通过氢键形成的折叠片状结构,如P210 图5-17。
肽链主链呈锯齿状,肽链长轴互相平行。
氢键:在不同的肽链间或同一肽链的不同肽段间形成,氢键与肽链长轴接近垂直。
R基:交替分布在片层平面两侧。
有两种类型:平行结构(相邻肽链同向)和反平行结构(相邻肽链反向),见P210图5-18。
β-转角和β-凸起
β-转角是球状蛋白的一种简单的二级结构元件。为第一个氨基酸残基的羰基与第四个残基的N-H氢键键合,形成一