蛋白质的结构.doc

蛋白质的结构:
蛋白质分子是由氨基酸首尾相连而成的共价多肽链,但是天然蛋白质分子并不是走向随机的松散多肽链。每一种天然蛋白质都有自己特有的空间结构或称三维结构,这种三维结构通常被称为蛋白质的构象,即蛋白质的结构。
一级结构:构成蛋白质的单元氨基酸通过肽键连接形成的线性序列,为多肽链。
一级结构稍有变化,就会影响蛋白质的功能。
二级结构:一级结构中部分肽链的弯曲或折叠产生二级结构。多肽链的某些部分氨基酸残基周期性的空间排列。现已报道的蛋白质中二级结构共有四种: α-螺旋,β-折叠,β-转角,无规卷曲。
α-螺旋:它是蛋白质当中最为常见的二级结构(图 (左))。,其残基侧链伸向外侧,同一肽链上的每个残基的酰胺氢原子和位于它后面的第4个残基上的羰基氧原子之间形成氢键,并且与螺旋轴保持大致上的平行。此外,肽键上的酰胺氢和羰基氧既能形成内部氢键,也能与水分子形成外部氢键。α-螺旋的稳定性很好,除甘氨酸及脯氨酸外的其他各种氨基酸通过肽键构成主链时都有形成α-螺旋的倾向。
β-折叠:它也是常见的蛋白质二级结构之一。与α-螺旋不同,它呈片状(,肽链几乎完全伸展的,而非紧密卷曲。此外,β-&A;,而不是α-&A。β-折叠片中,相邻的两个多肽片段可能是彼此平行的,也可能是反平行的。在蛋白分子内部更多出现的是平行的β-折叠片;而反平行的β-折叠片一段暴露于溶剂中,一段埋于蛋白内部,其氨基酸序列常为亲水和疏水的氨基酸交替排列。
β-转角:它大多分布在球状蛋白质分子表面,以改变肽链。它是一个发夹式转折,其特点是在于多肽链中第n个残基的一CO基与第n+3个残基的-NH基形成氢键。因此,一个多肽链的走向可以得到很好的扭转。因此,β-转角在球状蛋白质中是重要的二级结构,起到连接其他二级结构的作用。
无规卷曲:它是指没有确定规律性的但拥有紧密有序的稳定结构的肽链构象,主链间可形成氢键,主链与侧链之间也可以形成氢键。这些氢键共同维持了它结构上的稳定。无规卷曲大体上分为两种,即紧密环和连接条带。
卷曲所形成的二级结构称为α-螺旋,折叠所形成的二级结构称为折叠片。这两种二级结构的形成都是
由于距离一定的—N—H基团和—C=O基团之间形成氢键的。
三级结构:在二级结构基础上进一步折叠成紧密的三维形式。三维形状一般都可以大致说是球状的或是纤维状的。
四级结构:由蛋白质亚基结构形成的多于一条多肽链的蛋白质分子的空间排列。
超二级结构:是指在多肽链内顺序上相互邻近的二级机构常常在空间折叠中靠近,彼此相互作用,形成规则的二级结构聚集体。
万有引力与重力的关系
地面附近的物体由于地球的吸引而受到重力作用,但是物体所受重力一般并不等于同与地球对物体的万有引力。地球对物体的万有引力产生两个效果:一是使物体随地球一起参与地球的自转,一是使物体落向地面(或压在地面上),也就是说,万有引力可以分解为两个力,即维持物体随地球自转也就是绕地轴做匀速圆周运动所需的向心力以及重力,如图所示,图中F为纬度处某一物体所受地球之万有引力,F1使该物体随地球自转而沿纬圈做圆周运动所需向心力,G为物体所受重力mg。由图可知,重力的大小一般不等于万有引力F,方向一般也不并指向地球中心,只有两极和赤道处重力方向才指向地心
。
不同纬度处物体随地球自转做圆周运动的半径不同,所需向心力F1也随之变化,物体所受重力的大小也变化,即地面附近的重力加速度应随纬度变化。我们近似的将地球看成分层均匀的圆球体,来讨论重力加速度随纬度变化的规律。在这种条件下,地面上各处同一物体所受万有引力F1相同,皆为F=,式中R为地球半径。F1 =,经计算F1的最大值(发生在ψ=0处)约为万有引力的,因此mg与F的夹角θ很小, 可采用以下办法来计算重力mg。将图6—1中力的平行四边形放大为图2,再F上截取一段等于mg,与代表mg的边构成一等腰三角形,其底角为。因此有
F-mg=F1cosψ=mω2Rcos2Ψ
将F=代入,得
g= -ω2Rcos2Ψ= -ω2R +ω2R sin2Ψ
显然,在两极处重力加速度gp= ,
在赤道处重力加速度ge=-ω2R,亦即ω2R=gp-ge,
则在任意纬度Ψ处,重力加速度为g=ge+( gp-ge)sin2Ψ= ge(1+βsin2Ψ)
式中β=为一常量,因此地面处的重力加速度随纬度之增加而增大。实际上地球并非严格的球体,g随纬度变化的关系要比上式更复杂一些。
若不考虑地球自转的影响,则可认为地面上各处的重力加速度都等于两极处的重力加速度,即g。这一关系不仅可用于地球,也可用于求其他星体表面处的重力加速度。另外重力加速度还随离地面