氨基酸与蛋白质5.ppt

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Myoglobincontainsasinglepolypeptidechainof153aminoacidresiduesofknownsequenceandasingleironprotoporphyrin,orheme,group.Thesamehemegroupisfoundinhemoglobin,theoxygen-bindingproteinoferythrocytes,andisresponsibleforthedeepred-browncolorofbothmyoglobinandhemoglobin.Myoglobinisparticularlyabundantinthemusclesofdivingmammalssuchasthewhale,seal,andporpoise,whosemusclesaresorichinthisproteinthattheyarebrown.Storageanddistributionofoxygenbymusclemyoglobinpermittheseanimalstoremainsubmergedforlongperiodsoftime.Thefirstbreakthroughinunderstandingthethree-dimensionalstructureofaglobularproteincamefromx-raydiffractionstudiesofmyoglobincarriedoutbyJohnKendrewandhiscolleaguesinthe1950s.Myoglobinisarelativelysmall（Mr16,700）,oxygen-bindingproteinofmusclecells.Itfunctionsbothtostoreoxygenandtofacilitateoxygendiffusioninrapidlycontractingmuscletissue.七、球状蛋白质与三级结构1962年诺贝尔化学奖

（一）球状蛋白质（结构域）的分类:

1.反平行螺旋蚯蚓肌红蛋白蚯蚓肌红蛋白子宫珠蛋白子宫珠蛋白流感病毒血凝素流感病毒血凝素烟草花叶烟草花叶病毒蛋白病毒蛋白Severalexamplesofantiparallel-proteins.2.,-结构丙糖磷酸异构酶（侧）丙糖磷酸异构酶（顶）丙酮酸激酶Parallel-arrayproteinstheeight-stranded-barrelsoftriosephosphateisomerase（a,sideview,andb,topview）and（c）pyruvatekinase.Severaltypicaldoublywoundparallel-sheetproteins.3.全-结构大豆胰蛋白酶抑制剂玉红氧还蛋白木瓜蛋白酶结构域2Examplesofantiparallel-sheetstructuresinproteins.伴刀豆凝集素伴刀豆凝集素晶体蛋白晶体蛋白Examplesoftheso-calledGreekkeyantiparallel-barrelstructureinproteins.链霉属枯草杆菌蛋白酶链霉属枯草杆菌蛋白酶谷胱甘肽还谷胱甘肽还原酶结构域原酶结构域3甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸脱氢酶结构域脱氢酶结构域2Sheetstructuresformedfromantiparallelarrangementsof-strands.（a）Streptomycessubtilisininhibitor,（b）glutathionereductasedomain3,and（c）theseconddomainofglyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenaserepresentminimalantiparallelsheetdomainstructures.Ineachofthesecases,anantiparallel-sheetislargelyexposedtosolventononefaceandcoveredbyhelicesandrandomcoilsontheotherface.4.富含金属或二硫键的蛋白质胰岛素胰岛素磷脂酶磷脂酶A2高氧还势铁蛋白高氧还势铁蛋白铁氧还蛋白铁氧还蛋白花菜蛋白花菜蛋白

（二）球状蛋白质三维结构的特征1.含多种二级结构元件;2.具有明显的折叠层次;3.球蛋白分子是紧密近似球状的实体;4.疏水侧链在分子内部,亲水侧链在分子表面;5.分子表面有空穴,是结合底物,效应物等配体,行使生物学功能的活性部位,空穴通常是一个疏水的区域。

八、膜蛋白的结构1.具有单个跨膜肽段的膜蛋白2.具有7个跨膜肽段的膜蛋白3.桶型膜蛋白-膜孔蛋白

（二）脂锚定膜蛋白疱症性口疱症性口炎糖蛋白炎糖蛋白甲状腺甲状腺球蛋白球蛋白乙酰胆乙酰胆碱酯酶碱酯酶糖脂糖脂A*九、蛋白质折叠和结构预测

（一）蛋白质的变性1.变性蛋白质的特点:

空间结构破坏，一级结构完好；活性丧失；溶解度降低；易分解。

2.引起变性的因素:

加热、辐射、高压等物理因素；有机溶剂、酸、碱、尿素等化学因素。

3.变性的协同性:

变性发生在较窄的范围内。

4.复性:

一定条件下可以恢复活性。

Proteindenaturation.Resultsareshownforproteinsdenaturedbytwodifferentenvironmentalchanges.Ineachcase,thetransitionfromthefoldedtounfoldedstateisfairlyabrupt,suggestingcooperativityintheunfoldingprocess.（a）Thermaldenaturationofhorseapomyoglobin（myoglobinwithoutthehemeprostheticgroup）andribonucleaseA.Themidpointofthetemperaturerangeoverwhichdenaturationoccursiscalledthemeltingtemperature,orTm.Thedenaturationofapomyoglobinwasmonitoredbycirculardichroism,atechniquethatmeasurestheamountofhelicalstructureinamacromolecule.DenaturationofribonucleaseAwastrackedbymonitoringchangesintheintrinsicfluorescenceoftheprotein,whichisaffectedbychangesintheenvironmentofTrpresidues.（b）Denaturationofdisulfide-intactribonucleaseAbyguanidinehydrochloride（GdnHCl）,monitoredbycirculardichroism.7553311种可种可能连接方式中的能连接方式中的11种种核糖核酸酶的复性

（二）氨基酸序列规定蛋白质的三维结构（三）蛋白质折叠的热力学（四）蛋白质折叠的动力学1.折叠不是随机搜索的过程。

2.折叠时先形成局部二级结构，再形成结构域,熔球态，最后形成完整的三级结构。

3.折叠时二硫键异构酶和肽基脯氨酸异构酶起重要作用。

4.分子伴侣在折叠时有重要作用，主要是防止肽链的错误折叠.。

Amodelforthestepsinvolvedinthefoldingofglobularproteins.Chaperoneproteinsmayassistintheinitiationofthefoldingprocess.（五）蛋白质结构的预测1.二级结构的预测参照表5-6,按Pi=Ai（被计算的氨基酸残基处于某一二级结构的份数）/Ti（肽链中的各种氨基酸残基处于某一二级结构的份数）的计算值预测,Pi大于1表示该氨基酸残基倾向于形成所预测的二级结构，Pi小于1表示该氨基酸残基倾向于形成其他构象。

相邻6个残基至少4个倾向于形成螺旋，即为螺旋核，由此延伸到4个残基的p平均值小于1，螺旋内不可出现Pro。

相邻6个残基至少3个倾向于形成折叠片，即为折叠核，由此延伸到4个残基的P平均值小于1。

Theseresiduesareclassifiedasstronghelixformers（H）,helixformers（h）,weakhelixformers（I）,indifferenthelixformers（i）,helixbreakers（b）,andstronghelixbreakers（B）.SimilarclasseswereestablishedbyChouandFasmanfor-sheetformingability.Suchalgorithmsareonlymodestlysuccessfulinpredictingtheoccurrenceofhelicesandsheetsinproteins.Themolecularmotionsofthepeptideandtheeffectsofthewatermoleculesweretakenintoaccountinmappingthemostlikelypathstothefinalstructureamongthecountlessalternatives.Thesimulatedfoldingtookplaceinatheoreticaltimespanof1ms;however,thecalculationrequiredhalfabillionintegrationstepsontwoCraysupercomputers,eachrunningfortwomonths.Asimulatedfoldingpathway.Thefoldingpathwayofa36-residuesegmentoftheproteinvillin（anactin-bindingproteinfoundprincipallyinthemicrovilliliningtheintestine）wassimulatedbycomputer.Theprocessstartedwiththerandomlycoiledpeptideand3,000surroundingwatermoleculesinavirtual“waterbox.”2.三级结构的预测和计算机模拟原理复杂，已由一些成功的例证。

Acomparisonofthestructuresoffourp