§18蛋白质的三维结构P197第5章 蛋白质三维结构由氨基酸序列决定,且符合热力学能量最低要求,与溶剂和 环境有关。①主链基团之间形成氢键。②暴露在溶剂中(水)的疏水基团最少。 ③多肽链与环境水(必须水)形成氢键 (一)研究蛋白质构象的方法 (1)Ⅹ-射线衍射法:是目前最明确揭示蛋白质大多数原子空间位置的方法,为 研究蛋白质三维结构最主要的方法。 步骤为:蛋白质分离、提纯→-单晶培养一-晶体学初步鉴定一-衍生 数据收集—结晶解析—-结构精修一-结构表达。 (2)其他方法:NMR、紫外差光谱、荧光和荧光偏振、圆二色性、二维结晶 三维重构。 (二)稳定蛋白质三维结构的作用力 (1)弱相互作用(或称非共价键,或次级键) 氢键 2.疏水作用(熵效应) 3.范德华力 4.离子键(盐键) (2)共价二硫键 (三)酰胺平面和二面角P205图5-11 (1)酰胺平面(肽平面):肽键上的四个原子和相连的Ca1和Ca2所在的平 面 (2)两面角:每个氨基酸有三个键参与多肽主链,一个肽键具有双键性质 不易旋转,另两个键一个为Ca1与羰基形成的单键,可自由旋转,角 度称为ψ,另一个为NH与Ca2形成的单键也可自由旋转,角度称为 φ,ψ和φ称为二面角或构象角,原则上可取-1800~+180之间任意 值(实际受立体化学和热力学因素所限制),肽链构象可用两面角ψ 和φ来描述,由ψ和φ值可确定多肽主链构象 (四)二级结构P207 多肽链折叠的规则方式,是能量平衡和熵效应的结果。主链折叠由氢 键维持(主要),疏水基团在分子内,亲水基团在分子表面。 常见的二级结构元件:α-螺旋,β-折叠片,β-转角和无规卷曲 (1)a- helix:蛋白质含量最丰富的二级结构 肽链主链围绕中心轴盘绕成螺旋状紧密卷曲的棒状结构,称为α-螺旋 1.两面角ψ和φ分别在-570和-47附近(φ:从Ca向N看,顺时针旋转 为正,逆时针为负;ψ:从Ca向羰基看,顺时针为正,逆时针为负。) 2.每圈螺旋含约3.6个氨基酸残基,由H键封闭的环中原子数为13,此 种α-螺旋又称3.613-螺旋,每周螺距为0.54nm,R基均在螺旋外侧,P208 图5-14 3.α-螺旋本身是一个偶极矩,N-末端带部分正电荷,C-末端积累部分负 电荷;α-螺旋几乎都是右手螺旋而有手性,并有旋光性,可用圆二色性 (CD)光谱研究 影响α-螺旋形成的因素:R基小且不带电荷,易形成α-螺旋 如 Poly lys在PH7时,R基带正电荷,静电排斥,不易形成α-螺 旋,但若PH=12,消除R基正电荷可形成α-螺旋。 Poly lle由于R基大,虽不带电也不易形成。 Pro由于无酰胺H,不能形成链内氢键,所以当Pro和羟脯氨酸存§1.8 蛋白质的三维结构 P197 第 5 章 蛋白质三维结构由氨基酸序列决定，且符合热力学能量最低要求，与溶剂和 环境有关。① 主链基团之间形成氢键。② 暴露在溶剂中（水）的疏水基团最少。 ③ 多肽链与环境水（必须水）形成氢键。 （一）研究蛋白质构象的方法 （1）X-射线衍射法：是目前最明确揭示蛋白质大多数原子空间位置的方法，为 研究蛋白质三维结构最主要的方法。 步骤为：蛋白质分离、提纯→单晶培养→晶体学初步鉴定→衍生 数据收集→结晶解析→结构精修→结构表达。 （2）其他方法：NMR、紫外差光谱、荧光和荧光偏振、圆二色性、二维结晶 三维重构。 （二）稳定蛋白质三维结构的作用力 （1） 弱相互作用（或称非共价键，或次级键） 1. 氢 键 2. 疏 水 作 用（ 熵 效 应 ） 3. 范德华力 4. 离子键（盐键） （2） 共价二硫键 （三）酰胺平面和二面角 P 205 图 5-11 （1） 酰胺平面（肽平面）：肽键上的四个原子和相连的 Cα1 和 Cα2 所在的平 面。 （2） 两面角：每个氨基酸有三个键参与多肽主链，一个肽键具有双键性质 不易旋转，另两个键一个为 Cα1 与羰基形成的单键，可自由旋转，角 度称为ψ，另一个为 NH 与 Cα2 形成的单键也可自由旋转，角度称为 φ，ψ和φ称为二面角或构象角，原则上可取-1800~+1800 之间任意 值（实际受立体化学和热力学因素所限制），肽链构象可用两面角ψ 和φ来描述，由ψ和φ值可确定多肽主链构象。 （四）二级结构 P207 多肽链折叠的规则方式，是能量平衡和熵效应的结果。主链折叠由氢 键维持（主要），疏水基团在分子内，亲水基团在分子表面。 常见的二级结构元件：α-螺旋，β-折叠片，β-转角和无规卷曲。 （1） α-helix：蛋白质含量最丰富的二级结构。 肽链主链围绕中心轴盘绕成螺旋状紧密卷曲的棒状结构，称为α-螺旋。 1. 两面角 ψ和φ分别在-570 和-470 附近（φ：从 Cα向 N 看，顺时针旋转 为正，逆时针为负；ψ：从 Cα向羰基看，顺时针为正，逆时针为负。） 2. 每圈螺旋含约 3.6 个氨基酸残基，由 H 键封闭的环中原子数为 13，此 种α-螺旋又称 3.613-螺旋，每周螺距为 0.54nm，R 基均在螺旋外侧，P208 图 5-14。 3. α-螺旋本身是一个偶极矩，N-末端带部分正电荷，C-末端积累部分负 电荷；α-螺旋几乎都是右手螺旋而有手性，并有旋光性，可用圆二色性 （CD）光谱研究。 4. 影响α-螺旋形成的因素：R 基小且不带电荷，易形成α-螺旋。 如 Poly Lys 在 PH7 时，R 基带正电荷，静电排斥，不易形成α-螺 旋，但若 PH=12，消除 R 基正电荷可形成α-螺旋。 Poly Ile 由于 R 基大，虽不带电也不易形成。 Pro 由于无酰胺 H，不能形成链内氢键，所以当 Pro 和羟脯氨酸存