蛋白质的结构与功能

发布 2021-05-02 18:13:28 阅读 8744

第一章蛋白质的结构与功能。

一级结构:指多肽链中氨基酸的排列顺序,即它的化学结构。

二级结构:指借助主链(不包括侧链)的氢键形成的具有周期性的构象。

**结构:指1条肽链(包括主链和侧链)完整折叠而形成的构象。

四级结构:指含有多条肽链的寡聚蛋白质分子中各亚基间相互作用,形成的构象。

超二级结构和结构域是在蛋白质二级和**结构之间的两个层次。

超二级结构:指相邻的二级结构单元,在侧链基团次级键的作用下彼此靠近而形成的规则的聚集结构。

结构域:指在1条肽链内折叠成的局部结构紧密的区域。

组成四级结构的多肽链称为蛋白质的亚基,多个亚基组成的蛋白质为寡聚蛋白质。

1 维持蛋白质分子构象的作用力,主要包括氢键、疏水性相互作用、范德华引力、离子键和二硫键。

2 二级结构主要包括下面几种基本类型 (一) α螺旋 (二)β折叠(三)转角 (四) β突起 (五)卷曲 (六)无序结构。

3 β折叠有两种类型,1种是平行式,1种是反平行式。反平行折叠在能量上更稳定。

4 转角主要分两类:β转角和γ转角。转角结构通常负责各种二级结构单元之间的连接作用。

5 常见的3种超二级结构单元为。

6 结构域不仅仅是折叠单位和有一定功能的结构单位,还是一个遗传单位。

7结构域可以分为4种类型:反平行α,平行α/β反平行β,不规则的小结构。

1、多肽链的折叠过程。

天然蛋白质是多肽链合成后经折叠而形成的热力学上稳定的构象。多肽链的折叠是一自发过程。人们现已提出了一些多肽链的折叠模型,大致可以分为二类。

一种模型认为多肽链的折叠是逐步进行的,先形成一种稳定的二级结构作为核心,然后二级结构的氨基酸侧链进一步发生交互作用,扩大成天然三维结构;另一种模型提出,多肽链可能由于其疏水侧链的疏水交互作用而突然自发折叠,形成一种含二级结构的紧密状态,最后调整成天然结构。这两种模型看来不是排斥的,有些多肽链的折叠可能以其中之一为主,有些多肽链的折叠兼而有之。在这两种情况下,超二级结构的形成都可能起着导引作用,弱键则做最后的热力学上的调整。

活体内至少有两类蛋白质因子参与了多肽链的折叠,一类蛋白质称为分子伴侣(molecular chaperone)。这些蛋白质中,有些能结合于多肽链以防上侧链间的非专一性缔合,它们导引一些多肽链的折叠和使多个多肽链聚集成更大的结构;另一类蛋白质是酶,它们能通过解除限制折叠的因素来促进多肽链的折叠。

蛋白质分子结构与功能的关系。

一、蛋白质的一级结构决定高级结构。

(一)蛋白酶原的激活。

生物体中有许多蛋白质是以无活性的蛋白质原的形式在体内合成分泌的。这些肽链只有以特定的方式断裂后,才呈现出它的生物学活性。这类蛋白质主要包括消化系统中的一些蛋白水解酶、蛋白激素和参与血液凝固作用的一些蛋白质分子等,(二)镰刀型血红蛋白贫血病。

分子病是由于编码蛋白质的结构基因的突变或缺失,导致合成了失去正常功能的异常蛋白质或丧失了合成蛋白质的能力,从而造成的先天性遗传性疾病。镰刀型血红蛋白贫血病是最早被认识的一种分子病。

镰刀型血红蛋白贫血症病人的血红蛋白(hbs)经胰蛋白酶处理后,进行指纹图谱分析,与正常血红蛋白(hba)的指纹图谱比较,仅发现一个肽斑位置异常。

(三)核糖核酸酶。

变性的核糖核酸酶的复性是蛋白质的一级结构决定高级结构的最好例证之一。

二、分子的构象与功能的关系。

(一)肌红蛋白和血红蛋白。

肌红蛋白和血红蛋白亚基的氨基酸顺序区别很大,但在三维结构上却有着难以想象的相似,特别是血红素周围的构象高度相似,这是它们在功能上相似的结构基础,以保证对氧的结合能力。

(二)细胞色素c

分析组成细胞色素c的104~114位氨基酸残基单链分子的一级结构,发现种属间的差异较大,仅有35个氨基酸的残基是保守的。这些保守残基虽仅占分子组成的1/3以上,但对于维持细胞色素c分子的构象及发挥其生物学功能是必不可少的。

(三)四级结构与功能的关系。

有一些寡聚蛋白质具有别构效应,它们的1个亚基和配体结合后改变了构象,这种构象的变化传递可影响其他的亚基构象,进而改变了分子的生物学活性。

总之,蛋白质的结构与功能之间的关系主要表现在两方面:一方面,蛋白质的高级结构 (即三维构象)是由一级结构氨基酸顺序决定的。另一方面,蛋白质的结构(主要是高级结构)是蛋白质分子发挥其生物功能的重要保证。

生物活性是结构的天然属性,它们之间是高度统一的。

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