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1、胰岛素的蛋白质结构,Contents,1.胰岛素一级结构,胰岛素一级结构是指A、B两条多肽链中氨基酸的排列顺序。主要化学键: 肽键、二硫键。胰岛素一级结构是空间结构和功能的基础，但不是唯一的因素。,不同种属动物的胰岛素功能大体相同，成分稍有差异（除A链的4、8、9、10位及B链3、9、29、30位外，其他氨基酸成分是相同的）。,动物胰岛素人胰岛素胰岛素类似物,分类,2.胰岛素二级结构,胰岛素二级结构是指多肽链中某个肽段的主链骨架原子的相对空间位置。主链骨架原子包括N(H)，C(O)和相邻的2个-C 。胰岛素二级结构的主要化学键是氢键。,2-1 肽单元或肽单位(peptide unit),参与肽
2、键的6个原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，C1和C2在平面上所处的位置为反式构型，此同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元 (peptide unit)-肽键平面 。,肽键平面的特点：1、肽键具有半双键性质，不能自由旋转。2、由于-碳原子与其他原子之间均形成单键，因此两相邻的肽键平面可以作相对旋转。,2-2 胰岛素二级结构的主要形式,-螺旋 ( -helix ) 36.09% -折叠 ( -pleated sheet ) 47.83% -转角 ( -turn ) 16.08%无规卷曲 ( random coil ),胰岛素的具体结构特点有：A链中A12 A15为一个非标准的右手螺旋，
3、其它氨基酸残基为不同伸展程度的肽链构象； B链中B1-B6是伸展的折叠肽链。B8为Gly,肽链发生转折，B9-B19是右手螺旋，B12-B23呈现U形转折（ 转角），B23B27为一段伸展的构象。可见，在整个B链中，B9-B19螺旋段构成肽链的基本骨架结构。,2-2-1 -螺旋,特征： （1）右手螺旋，3.6aa/圈， 螺距0.54nm，肽键平面与螺旋长轴平行。2 C 间距0.15nm。 （2）氢键是稳定的主要力量。每个肽键的N-H和第四个肽键的C=O形成与长轴平行的氢键. （3）R侧链分布在螺旋的外侧。,-螺旋 (helix) 是多个肽键平面通过C旋转，相互之间紧密盘曲成稳固的右手螺旋的构象
4、形式。,2-2-2 -折叠,特点：伸展(2 C间的距离达0.325 nm )；肽键平面之间折叠成锯齿状； 瘦长/弯曲/桶状，两链同向（平行式）； 在两链间形成氢键； 侧链突出在折叠的上方或下方； 强度大,有刚性。,-折叠是由两条伸展的多肽链靠氢键联结而成的锯齿状片状结构。,2-2-3 -转角,-转角,回折部分由4个AA残基组成 1st AA-C=O与4thAA-N-H形成氢键 形似发夹 反向常见于反向平行末端,-转角(-turn)是多肽链180回折部分所形成的一种二级结构。,3.胰岛素三级结构,整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置,即肽链中所有原子在三维空间的排布。天然结构/功能结构主要的化
5、学键:疏水键、离子键、氢键和 Van der Waals力等次级键。,1969年,英国科学家Hodgkin用X射线晶体学分析揭示了分辨率为1.9的猪胰岛素的三维结构。,三级结构（tertiary structure）：指的是多肽链在二级结构的基础上，主链构象和侧链构象相互作用，进一步盘曲折叠形成球状分子结构。,胰岛素分子晶体由6个胰岛素分子和2个Zn2+形成含锌胰岛素的六聚体。首先,2个胰岛素分子形成二聚体,然后3个二聚体围绕三重轴形成对称的排列,B链第10位上组氨酸的咪唑基与轴上的Zn2+组成配位键。从外观上看，胰岛素分子B链自身卷曲，A链则从三面将B链包住。胰岛素晶体中锌的含量为0.4%0
6、.5%。六聚体也是胰岛素在细胞中的储存形式。,猪胰岛素三维结构,某种胰岛素空间结构示意图,利用X衍射法观察猪胰岛素晶体，发现胰岛素分子中的氨基酸残基明显集中为三个区：分子内核全部由疏水残基组成，包括分子中的大部分支链氨基酸残基和A6、 A11、A20、B19四个半胱氨酸残基；由B12缬、B16酪、B24苯、B25苯及其附近的一些疏水性基团共同构成胰岛素分子表面的疏水区，这可能是胰岛素与其靶细胞膜上受体结合的部位；主要由A链头尾部氨基酸组成分子表面的极性区，可能是信息传导的活性部位。,胰岛素分子中可能与其受体结合的一个表面虚线包含部分为疏水区域，周围分散着一些极性基团。,结构特点:由A、B两条肽链组成。四个半胱氨酸（Cys）中的巯基形成两个二硫键，使A、B两链连接起来。结晶由六个胰岛素分子组成三个二聚体，二聚体与两个 Zn2+ 结合形成复合物。,Summary,The end,thank you!,
