13蛋白质分子构象.ppt

蛋白质结构层次
多肽链立体结构原理
二级结构
超二级结构
三级结构
四级结构
内容提要
(第十三讲)
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四、蛋白质三级结构的形成
(一)一级结构决定高级结构和肽链折叠的自发性
关于蛋白质三级结构的研究,已有的成就有:
①证实了蛋白质分子的三级结构,唯一地决定于它的氨基酸序列。
即:一级结构决定高级结构。
②肯定了多肽链折叠的自发性。
③证明在给定的环境条件中,蛋白质分子总是采取低自由能的构象状态。

复性:变性的蛋白质重新恢复到变性前的天然构象状态,
使蛋白质丧失的生物活性重新恢复。
蛋白质的复性研究是多肽链折叠自发性的主要实验基础。
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8mol/L尿素
β-巯基乙醇
透析除去尿素
β-巯基乙醇
核糖核酸酶的变性和复性
此实验证明:蛋白质分子的一级结构决定了它的三级
结构,三级结构的形成是自发的。

1965年,我国科学工作者首次用化学合成的方法,合成了具有全部生物活性的结晶牛胰岛素,它可以形成象天然胰岛素那样的结晶。
此实验表明:线性的多肽链可以自发地形成独特的三级
结构;蛋白质三级结构是由它的一级结构决定的。
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(二)肽链折叠机理
Anfinsen提出的随机成核理论。
该理论的要点是:
线性多肽链折叠成三级
结构分为三个阶段。
第一阶段是成核。
第二阶段是折卷。
第三阶段是凝集。
关于这方面的研究,还没发现
任何控制和指导肽链折叠的
“指令”或“密码”。
随机Ⅰ
随机Ⅱ
H2N
COOH
核区Ⅱ
核区Ⅰ
H2N
COOH
原型Ⅱ
原型Ⅰ
H2N
HOOC
组合结构
天然蛋白质
成核
折卷
凝聚
未折叠的蛋白质
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(三)与蛋白质错误折叠相关的疾病
(AD)
AD是常见的老年性痴呆症,它是一种渐进的神经退化
性疾病。
β-淀粉样肽
正常折叠形式是可溶的
异常折叠聚集形成原纤维
成簇的神经炎斑状结构
(PD)
PD又称震颤麻痹,是中老年人的一种常见疾病。
α-突触核蛋白,错误折叠并聚合成斑,形成Lewy小体。
α-突触核蛋白组成的原纤维,损害产生多巴胺的神经
细胞。
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(SE)
SE是一种致命性神经退化性疾病,因受感染的动物在
脑的某些部位出现海绵状空洞而得名。
PrPC
PrPSC
SE的致病因子是一种折叠异常的朊蛋白PrP,简写为
PrPSC。正常动物也有这种蛋白质简写为PrPC。
PrPSC与PrPC的一级结构
完全一样,但构象不同。
主要差别是:
PrPC富含α-螺旋,
PrPSC则富含β-折叠。
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(四)手性效应对多肽链折叠的影响
-折叠股之间交叉连接的手性效应
各种蛋白质在结构上都有一个共同规律:即手性效应。
发夹末端连接
右手交叉连接
左手交叉连接
右手扭曲导致右手连接
左手连接
在平行β-折叠片上,
两条β-折叠股之间
的连接,有左手和
右手两种方向。在
蛋白质中存在的所
有交叉连接都是右
手方向。
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2. β-折叠片层几何形态的手性效应
磷酸丙糖异构酶
(顶面)
丙酮酸激酶
乳酸脱氢酶结构域1
(顶面)
磷酸甘油激酶结构域2
马
鞍
形
圆
筒
形
磷酸丙糖异构酶
(侧面)
乳酸脱氢酶结构域1
(侧面)
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谷胱甘肽还原酶
结构域3
由于平行β-折叠筒的中央几乎全是疏水侧链,平行β-折叠股之间的右手交叉连接只能在筒外进行。多肽链主链总是以右手螺旋的方式围绕圆筒外侧进行缠绕,每越过一条β-折叠股就产生一个右手螺旋。
链霉菌枯草蛋白酶抑制剂
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