蛋白质结构基础 (2).ppt

关于蛋白质结构基础 (2)
第一张，共九十六张，创建于2022年，星期一
蛋白质工程
第一节 蛋白质结构的基本组件
一、20种天然常见氨基酸
、肽链和肽单位
、蛋白质空间结构的基本组件
第二张，共九十六张，创建于2022年，为肽键。
第十一张，共九十六张，创建于2022年，星期一
蛋白质工程
二、肽链和肽单位
具有局部双键的性质，不能旋转，两种构型
通过肽键将多个氨基酸连接在一起构成多肽链
第一个氨基酸具有自由的氨基，称氨端或 N 端
最末一个氨基酸具有自由的羧基，称羧端或 C 段
顺式（trans）
反式 (cis)
第十二张，共九十六张，创建于2022年，星期一
蛋白质工程
2. 肽单位与多肽主链
肽 单 位：由于局部双键性质，肽键连接的基团处于同一
平面，具有确定的键长和键角，是多肽链中的
刚性结构，称为肽单位。
有序连接的肽单位构成多肽链的主链，在所有氨基酸中都
相同（不同的是侧链）
蛋白质分子的基本建筑模块即是：
肽 单 位
侧链基团
A
B
C
D
第十三张，共九十六张，创建于2022年，星期一
蛋白质工程
3 多肽链的构象
A
B
C
D
第十四张，共九十六张，创建于2022年，星期一
蛋白质工程
扭角（二面角）
B C
A D
B C
A D
B C
D A
A B C D
Φi(Ci-1’,Ni,Cia, Ci’)
ψi (Ni,Cia, Ci’,Ni+1)
第十五张，共九十六张，创建于2022年，星期一
蛋白质工程
拉氏构象图
Ramachandran根据蛋白质中非键合原子间的最小接触距离，确定了哪些成对二面角（Φ、Ψ）所规定的两个相邻肽单位的构象是允许的，哪些是不允许的，并且以Φ为横坐标，以Ψ为纵坐标，在坐标图上标出，该坐标图称拉氏构象图（The Ramachandran Diagram）。可用来鉴定蛋白质构象是否合理。
⑴实线封闭区域
　　一般允许区，非键合原子间的距离大于一般允许距离，此区域内任何二面角确定的构象都是允许的，且构象稳定。
⑵虚线封闭区域
　　是最大允许区，非键合原子间的距离介于最小允许距离和一般允许距离之间，立体化学允许，但构象不够稳定。
⑶虚线外区域
　　是不允许区，该区域内任何二面角确定的肽链构象，都是不允许的，此构象中非键合原子间距离小于最小允许距离，斥力大，构象极不稳定。
第十六张，共九十六张，创建于2022年，星期一
蛋白质工程
第十七张，共九十六张，创建于2022年，星期一
蛋白质工程
二、蛋白质空间结构的基本组件
1. α螺旋（α- Helix）
2. β层（ β- sheet）
3. 环肽链（loop）
4. 疏水内核
第十八张，共九十六张，创建于2022年，星期一
蛋白质工程
右手型，
每个氨基酸残基的羰基与后面第4个（n+4）残基的氨基形成氢键
稳定因素：氢键
1. α螺旋（α-Helix）
（1）基本结构参数
第十九张，共九十六张，创建于2022年，星期一
蛋白质工程
两亲性螺旋对生物活性具有重要作用，通过蛋白质工程方法增加结构上重要区域的两亲性，可以提高分子的生物活性。
（2）两亲螺旋
一侧亲水残基
一侧疏水残基
两亲性：
一侧面向溶剂
一侧面向疏水内核
α螺旋大多沿蛋白质分子表面分布
两亲性正好适应这种要求
第二十张，共九十六张，创建于2022年，星期一
蛋白质工程
（3）倾向于形成α螺旋的氨基酸
强烈倾向于形成的：Ala, Glu, Leu, Met
非常不利于形成的：Pro, Gly, Tyr, Ser
Pro 无形成氢键的能力，α螺旋中凡有 Pro 出现的地方，必然发生弯折
第二十一张，共九十六张，创建于2022年，星期一
蛋白质工程
2. β层（β- sheet）
基本单位是β链，全伸展构象，。单链不稳定，原子间无相互作用；β层稳定，β链间以主链氢键相连。
两种基本类型，平行β层、反平行β层；混合型β层，同一肽链的不同区域和不同肽链的β链都可以形成β层。
第二十二张，共九十六张，创建于2022年，星期一
蛋白质工程
图：