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有关蛋白质结构,你了解多少?

来源:天天营养网 2017-2-22 11:00:00 作者:李春燕
蛋白质结构1 

蛋白质结构指的是蛋白质分子的空间结构。作为一类重要的生物大分子,你对它了解多少?你了解它的发展历史吗?它的结构与种类又是什么,下面就让小编为你介绍蛋白结构的相关内容。

蛋白质结构的发现历史
鲍林发现了蛋白质基本结构。克里克与沃森在X射线衍射资料的基础上,提出了DNA的三维结构的模型。获1962年生理与医学奖。50年代后豪普特曼与卡尔勒建立了应用X射线分析的以直接法测定晶体结构的纯数学理论,在晶体的研究中具有时代的意义,特别在研究大分子生物物质如激素、抗生素、蛋白质以及新型药物分子的结构方面起了重要的作用。他们因此获1985年的化学奖。

蛋白质结构的结构种类与组成
蛋白质分子是由氨基酸首尾相连并缩合而成的共价多肽链,但是天然的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者称为三维结构,这种三维结构通常被称做蛋白质的构象,即蛋白质的结构。
蛋白质的分子结构可划为四级,以描述其不同的方面:
一级结构:组成蛋白质多肽链的线性氨基酸序列。
二级结构:依靠不同氨基酸之间的C=O和N-H基团间的氢键形成的稳定结构,主要为α螺旋和β折叠。
三级结构:通过多个二级结构元素在三维空间的排列所形成的一个蛋白质分子的三维结构。
四级结构:用于描述由不同多肽链(亚基)间相互作用形成具有功能的蛋白质复合物分子。
除了这些结构层次,蛋白质可以在多个类似的结构中转换,以行使其生物学的功能。对于功能性结构的变化,这些三级或者四级结构通常用化学构象进行描述,而相应的结构的转换就被称为构象变化。
组成:
1、化学组成
(1)单纯蛋白质:仅含有AAs
(2)结合蛋白质:由AAs和其他非蛋白质化合物所组成
(3)衍生蛋白质:用化学或酶学方法得到的化合物
2、分子组成
基本单位:氨基酸 有不同的AAs通过肽键相互连接而成
蛋白质→眎→胨→多肽→二肽→多肽→氨基酸

蛋白质结构2 

蛋白质结构的测定
专门存储蛋白质与核酸分子结构的蛋白质数据库中,接近90%的蛋白质结构是用X射线晶体学的方法测定。X射线晶体学可以通过测定蛋白质分子在晶体中的电子密度的空间分布,在一定分辨率下解析蛋白质中所有的原子的三维坐标。大约9%的已知蛋白的结构是通过核磁共振技术来测定的。该技术还可以用于测定蛋白质的二级结构。除核磁共振以外,还有一些生物化学技术被用于测定二级结构,包括圆二色谱。冷冻电子显微技术是近年来兴起来的一种获得低分辨率(低于5埃)蛋白质结构的方法,该方法最大的优点是适用于大型蛋白质复合物(如病毒外壳、核糖体和类淀粉蛋白纤维)的结构测定;并且在一些情况下也可以获得较高分辨率的结构,如具有高对称性的病毒外壳与膜蛋白二维晶体。

结构域、结构花样与折叠类型
许多蛋白质都可以被分成多个结构组成单元,结构域就是这样一个组成单元。结构域一般可以自稳定,且常常独立地进行折叠,而不需要蛋白质其他的部分参与;很多结构域都有着自己独特的生物学功能。很多结构域并不是一个基因或者基因家族对应蛋白质的独特结构单元,而往往是许多的类蛋白质的共同结构单元。结构域常常以其生物学功能来命名,如"钙离子结合结构域";或者以几类最初发现此结构域的蛋白名称衍生而来,如PDZ结构域(最初发现于PSD95、DlgA和ZO-1这三个蛋白质)。由于结构域自身可以稳定地存在,因此可以将不同来源的结构域通过遗传工程人为的结合在一起,形成了杂合蛋白质。
结构花样(structural motif)同样是一种结构组成单元,它是由几个二级结构的特定的组合(如螺旋-转角-螺旋)所组成;这些组合又被称做超二级结构。结构花样一般还包含有长度不同的loop区。
折叠类型则指的是整体的结构排列类型,如螺旋束与β桶。

尽管真核生物体能够表达数万种不同的蛋白质,但对应的结构域、结构花样和折叠类型的数量却少得多。一种合理的解释是,这是进化的结果;因为基因或者基因的一部分可以在基因组内被加倍或移动。通过基因重组,一个结构域可以从相应的蛋白质A移动到本不具有此结构域的蛋白质B上,而其发生的进化驱动力可能是因为该结构域对应的生物学功能趋向于被蛋白质B所利用。
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