2.蛋白質的結構

2021-03-05 醫學資料優選

一、蛋白質的一級結構


蛋白質的一級結構指在蛋白質分子從N-端至C-端的胺基酸排列順序。


1.主要的化學鍵：肽鍵，有些還包括二硫鍵。 

2.一級結構的重要意義


①胺基酸百分組成、排列順序不同而組成多種多樣的蛋白質，並具有不同的生物學功能；②許多先天性疾病是由於某一重要蛋白一級結構改變而引起；③蛋白質一級結構中胺基酸排列順序是由遺傳密碼所決定，胺基酸排列順序的改變可能是鹼基順序改變所致；④一級結構是蛋白質空間構象和特異生物學功能的基礎，但不是決定蛋白質空間構象的唯一因素。

二、蛋白質二級結構


(一)定義


蛋白質的二級結構即蛋白質分子中某一段肽鏈的局部空間結構，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對空間位置，不涉及胺基酸殘基側鏈的構象 。所謂肽鏈主鏈骨架原子即氨基氮、α-碳原子和羰基氧3個原子。其主要的化學鍵是氫鍵，基本單位為肽單元。

(二)形式


1.a-螺旋 


①外觀：右手螺旋；②螺距：3.6個胺基酸、0.54nm；③R基團位於螺旋外側，可影響a-螺旋的形成。


2.β-摺疊


①肽段摺紙狀、鋸齒狀，相對伸展；②幾個肽段順向平行或反向平行；③R基團的位置：鋸齒的上下方。


α-螺旋和β-摺疊結構比較


(三)肽單元


參與肽鍵的6個原子Ca1、C、O、N、H、Ca2位於同一平面，此同一平面上的6個原子構成了所謂的肽單元。


(四)胺基酸側鏈基團R對二級結構的影響


1.R基團的電荷：酸性或鹼性R基團集中的區域，發生同種電荷的相互排斥。

2.R基團的大小：較大的R側鏈集中，不利於α-螺旋形成(空間位阻效應)。

3.R基團的形狀：脯氨酸，不利於α-螺旋形成。

(五)超二級結構與模體


二個或三個具有二級結構的肽段，在空間上相互接近，形成一個有規則的二級結構組合，被稱為超二級結構。二個或三個具有二級結構的肽段，在空間上相互接近，形成一個特殊的空間構象，稱為模體，模體是具有特殊功能的超二級結構。


三、多肽鏈進一步摺疊成蛋白質三級結構


(一)三級結構的定義與主要化學鍵


整條肽鏈中全部胺基酸殘基的相對空間位置，即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置，為蛋白質的三級結構。主要的化學鍵包括：疏水鍵(最重要)、離子鍵、氫鍵和範德華力等。

(二)結構域


分子量較大的蛋白質常可摺疊成多個結構較為緊密且穩定的區域，並各行其功能，稱為結構域。用限制性蛋白酶水解含多個結構域的蛋白質，常分解出獨立的結構域，而各結構域的構象可以基本不改變，並保持其功能。超二級結構則不具備這種特點。 因此，結構域也可看作是蛋白質的獨立摺疊單位，有較為獨立的三維空間結構。 

四、蛋白質的四級結構


許多功能性蛋白質分子含有2條或2條以上多肽鏈。每一條多肽鏈都有完整的三級結構，稱為蛋白質的亞基。蛋白質分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質的四級結構。


亞基之間的結合主要是離子鍵(也稱鹽鍵)和氫鍵。由2個亞基組成的蛋白質四級結構中，若亞基分子結構相同，稱之為同二聚體，若亞基分子結構不同，則稱之為異二聚體。由兩個或兩個以上的亞基組成的蛋白質可稱為寡聚體蛋白質，也稱多聚體蛋白質。寡聚體含亞基較少，多聚體含亞基較多。

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