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55(;)由于肽鍵具有雙鍵性質(zhì),與肽鍵相連的 C個(gè)原子有順反異構(gòu)關(guān)系。干式恒溫器除脯氨酸參與形成的肽鍵可 為反式或順式外,其他的肽單元均呈反式構(gòu)型。 55(=)肽鍵中的羰基 $與 $! 相連接形成的 $! —$鍵是一般的單鍵,可以自由旋轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)角稱為 "(/.7) 角,肽鍵中 &與另一 $! 相連接形成的 &—$! 鍵也可以自由旋轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)角稱為 #( /H7)角。在不同的二級(jí) 結(jié)構(gòu)類型中,"與 #角的角度是固定的。 "!第一篇 !生物分子的結(jié)構(gòu)與功能 ! !"#蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)象 !!以肽單元為基本單位,依靠 !角與 "角旋轉(zhuǎn)的角度不同,多肽鏈通過旋轉(zhuǎn)或折疊,形成不同的構(gòu)象形 式。常見的有 #螺旋、 $折疊、 $轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲。維系蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵是氫鍵。 !!($)#螺旋 ! #螺旋(# %&’())結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是: !以肽單元為基本單位,以 * # 為旋轉(zhuǎn)點(diǎn),肽單元 兩端 !角和 "角按一定角度旋轉(zhuǎn),形成穩(wěn)固的右手螺旋。 "此右手螺旋中,每 +# ,個(gè)氨基酸殘基螺旋沿 中心軸上升一圈,其高度為 -#./ 01。即每個(gè)氨基酸殘基上升的跨度為 -# $.01。#每一個(gè)肽單元的— *2—基均與其后第四個(gè)肽單元的— 34—基形成氫鍵,以保持 #螺旋的最大穩(wěn)定性。氫鍵基本上與中心 軸平行。氫鍵的氧原子沿肽鏈至該氫鍵另一端氫原子處,共包含 $+個(gè)原子。因此,此類型的 #螺旋又稱 +# ,$+ #螺旋。
$每個(gè)氨基酸殘基的 5基團(tuán)伸向螺旋的外側(cè)(圖 "6)。 圖 " 6! #螺旋結(jié)構(gòu) !!5基團(tuán)的性質(zhì)可直接影響 #螺旋的穩(wěn)定性。例如,含有較大 5基團(tuán)的異亮氨酸和色氨酸比較集中的 區(qū)域,由于空間位阻的關(guān)系,可影響 #螺旋的形成;酸性氨基酸或堿性氨基酸集中的區(qū)域,其靜電排斥作 用也可影響 #螺旋的穩(wěn)定性;甘氨酸的 5基團(tuán)是氫原子,空間占位小,其 #碳原子兩側(cè)的化學(xué)鍵旋轉(zhuǎn)度 大,較難形成穩(wěn)定的 #螺旋;脯氨酸是環(huán)狀亞氨基酸,形成肽鍵后不能參與氫鍵的形成,而且其 * # 在五元 環(huán)上,其兩側(cè)的鍵不能自由旋轉(zhuǎn)。所以,脯氨酸不能參加 #螺旋的形成。 !!(")$折疊 !用 7線衍射分析 $角蛋白時(shí)發(fā)現(xiàn), $角蛋白具有一種 -#8 01的重復(fù)單位。在濕熱條 件下拉伸主要為 #螺旋結(jié)構(gòu)的毛發(fā)角蛋白時(shí),可將此 #螺旋結(jié)構(gòu)變成類似 $角蛋白樣的鋸齒結(jié)構(gòu)。肽 鏈中肽單元間折疊成的鋸齒樣結(jié)構(gòu)稱為 $折疊( $ 9’&:;&< =%&&;)。$折疊以 * # 為旋轉(zhuǎn)點(diǎn),形成折紙狀,其 特點(diǎn)是: !肽單元間的夾角為 $$->,形成鋸齒狀,是肽鏈中較為伸展的結(jié)構(gòu)。 "在蛋白質(zhì)分子中,常有幾 條 $折疊結(jié)構(gòu)的肽段平行排列,形成折紙樣的鋸齒結(jié)構(gòu)。故 $折疊又稱為 $片層。 #肽段之間通過氫鍵 相連接,即一個(gè)肽段上氨基酸殘基的— *2—和相鄰肽段氨基酸殘基上的— 34—形成氫鍵。所有肽單元 第二章 #蛋#白#質(zhì)"! 圖 ! "# !折疊結(jié)構(gòu) 中的— $%—和— &’—均形成氫鍵,以增加 !折疊的穩(wěn)定性。 ! !折疊中并行的兩條肽段的走向可相同 (稱為順向平行)或相反(稱為反向平行)(圖 !")。反向平行肽段的間距為 ()* +,。"側(cè)鏈 -基團(tuán)交 替地分布于 !折疊鋸齒平面的上、下方。 ##(/)!轉(zhuǎn)角 #多肽鏈中肽段出現(xiàn) .0(1回折時(shí)的結(jié)構(gòu)稱為 ! 轉(zhuǎn)角或 !回折(! 234+或 ! 56+7)。!轉(zhuǎn)角多由 8個(gè)氨基酸殘 基組成,第二個(gè)氨基酸殘基多為脯氨酸,其他常見的有甘氨酸 等。第 .個(gè)氨基酸的羧基氧與第 8個(gè)氨基酸的氨基氫形成氫 鍵,以維系 !轉(zhuǎn)角的穩(wěn)定性(圖 ! .()。 ##(8)無規(guī)卷曲 #多肽鏈的主鏈構(gòu)象除上述 /種外,還存在 一些似乎無確定規(guī)律可循的折疊方式,它們被稱為無規(guī)卷曲 (49+7:, ;:<=)。無規(guī)卷曲也是蛋白質(zhì)分子中一種不可缺少的構(gòu) 象規(guī)律(圖 ! ..)。 # #/)模體 ##在一些蛋白質(zhì)分子中,常發(fā)現(xiàn)幾個(gè)(多為 ! >/個(gè))具有二 級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段相互靠近,形成具有特定功能的空間構(gòu)象;或者僅 是一個(gè)具有特定功能的很短的肽段。這種結(jié)構(gòu)稱為模體( ,:? 2<@)。有人將具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的幾個(gè)肽段所構(gòu)成的模體稱為超二 級(jí)結(jié)構(gòu)(A3B64 A6;:+794C A243;2346),常見的有螺旋轉(zhuǎn)角螺旋模 體、鋅指模體等。 ##螺旋轉(zhuǎn)角螺旋(D6=