蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)

1、科學(xué)網(wǎng)論壇：http:/ http:/ http:/ 1節(jié)節(jié) 空間構(gòu)象的研究方法空間構(gòu)象的研究方法第第2 2節(jié)節(jié) 維持蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力維持蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力第第3 3節(jié)節(jié) 多肽鏈折疊的空間限制：肽單位和肽多肽鏈折疊的空間限制：肽單位和肽 平平面，面，-碳原子的二面角碳原子的二面角第第4 4節(jié)節(jié)* 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)：-螺旋，螺旋，-折疊，折疊，-轉(zhuǎn)角與無規(guī)卷曲轉(zhuǎn)角與無規(guī)卷曲第第5 5節(jié)節(jié)* 纖維狀蛋白質(zhì)：纖維狀蛋白質(zhì)：-角蛋白和角蛋白和-角蛋白，膠原角蛋白，膠原蛋白與三股螺旋結(jié)構(gòu)蛋白與三股螺旋結(jié)構(gòu)第第6 6節(jié)節(jié)* 超二級(jí)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)域超二級(jí)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)域第第7 7節(jié)節(jié)*

2、球狀蛋白質(zhì)與三級(jí)結(jié)構(gòu)球狀蛋白質(zhì)與三級(jí)結(jié)構(gòu)第第8 8節(jié)節(jié) 膜蛋白的結(jié)構(gòu)膜蛋白的結(jié)構(gòu)第第9 9節(jié)節(jié) 蛋白質(zhì)折疊與結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)折疊與結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)第第1010節(jié)寡聚蛋白質(zhì)的構(gòu)象與四級(jí)結(jié)構(gòu)節(jié)寡聚蛋白質(zhì)的構(gòu)象與四級(jí)結(jié)構(gòu)X射線衍射法射線衍射法溶液中的蛋白質(zhì)構(gòu)象研究溶液中的蛋白質(zhì)構(gòu)象研究X射線衍射法射線衍射法 X射線衍射法是一種研究晶體結(jié)構(gòu)的分析方法，當(dāng)X射線照射晶態(tài)結(jié)構(gòu)時(shí)，將受到晶體點(diǎn)陣排列的不同原子或分子所衍射。X射線照射兩個(gè)晶面距為d的晶面時(shí)，受到晶面的反射，兩束反射X光程差2dsin使入射波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),即2dsin= n（n為整數(shù)），兩束光的相位一致，發(fā)生相長(zhǎng)干涉，這種干涉現(xiàn)象稱為衍射。稱為衍射角（入

3、射或衍射X射線與晶面間夾角）晶面間距一般為物質(zhì)的特有參數(shù)，對(duì)一個(gè)物質(zhì)若能測(cè)定數(shù)個(gè)d及與其相對(duì)應(yīng)的衍射線的相對(duì)強(qiáng)度，則能對(duì)物質(zhì)進(jìn)行鑒定。 X射線衍射法射線衍射法紫外差光譜 各種因素對(duì)吸收譜帶的影響表現(xiàn)為譜帶位移、譜帶強(qiáng)度的變化、譜帶精細(xì)結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)或消失等。譜帶位移包括藍(lán)移和紅移。藍(lán)移指吸收峰向短波長(zhǎng)移動(dòng)，紅移指吸收峰向長(zhǎng)波長(zhǎng)移動(dòng)。極性增大會(huì)引起藍(lán)移，反之引起紅移。 熒光與熒光偏振 熒光（fluorescence）是分子吸收了較短波長(zhǎng)的光（通常是紫外光和可見光），在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)射出比照射光波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光。根據(jù)物質(zhì)的熒光波長(zhǎng)可確定其分子結(jié)構(gòu)；根據(jù)熒光強(qiáng)度可測(cè)定物質(zhì)的含量。 當(dāng)電子從最低激發(fā)單線態(tài)S1

4、回到單線基態(tài)S0, 發(fā)射出光子，稱為熒光。熒光分析影響因素1）溶液pH值2）溫度3）溶劑極性的影響4）激發(fā)光源5）器皿污染的影響6）內(nèi)濾效應(yīng)的影響7）稀樣品溶液的影響 熒光偏振與熒光探針結(jié)合常常用于測(cè)定蛋白質(zhì)的疏水熒光偏振與熒光探針結(jié)合常常用于測(cè)定蛋白質(zhì)的疏水微區(qū)，研究酶與底物、輔因子與抑制劑結(jié)合過程中蛋白微區(qū)，研究酶與底物、輔因子與抑制劑結(jié)合過程中蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化。質(zhì)構(gòu)象的變化。 熒光探針：與蛋白質(zhì)或其他大分子結(jié)構(gòu)非共價(jià)相互作熒光探針：與蛋白質(zhì)或其他大分子結(jié)構(gòu)非共價(jià)相互作用而使一種或幾種熒光性質(zhì)發(fā)生改變的小分子物質(zhì)。用而使一種或幾種熒光性質(zhì)發(fā)生改變的小分子物質(zhì)。 圓二色性 圓二色性：由于包含

5、發(fā)色團(tuán)的分子的不對(duì)稱性，而引起左右兩圓偏振光具有不同的光吸收的現(xiàn)象。主要用于測(cè)定蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)， 圓二色性對(duì)R和L兩種圓偏振光吸收程度不同的現(xiàn)象。這種吸收程度的不同與波長(zhǎng)的關(guān)系稱圓二色譜，是一種測(cè)定分子不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的光譜法。v核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance即NMR）是處于靜磁場(chǎng)中的原子核在另一交變電磁場(chǎng)作用下發(fā)生的物理現(xiàn)象。通常人們所說的核磁共振指的是利用核磁共振現(xiàn)象獲取分子結(jié)構(gòu)、人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息的技術(shù)。v并不是所有原子核都能產(chǎn)生這種現(xiàn)象，原子核能產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象是因?yàn)榫哂泻俗孕?。原子核自旋產(chǎn)生磁矩，當(dāng)核磁矩處于靜止外磁場(chǎng)中時(shí)產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)核和能級(jí)分裂。在交變磁場(chǎng)作用

6、下，自旋核會(huì)吸收特定頻率的電磁波，從較低的能級(jí)躍遷到較高能級(jí)。這種過程就是核磁共振。光譜類型躍遷形式紫外-可見吸收光譜200760nm外層電子能級(jí)躍遷紅外光譜2.550m分子振-轉(zhuǎn)能級(jí)躍遷核磁共振譜60cm300m原子核自旋能級(jí)躍遷核磁共振波譜來源于原子核能級(jí)間的躍遷。核磁共振波譜來源于原子核能級(jí)間的躍遷。 三級(jí)結(jié)構(gòu)主要靠三級(jí)結(jié)構(gòu)主要靠次級(jí)鍵次級(jí)鍵（非共價(jià)鍵，（非共價(jià)鍵，noncovalentnoncovalent）維系）維系固定，主要有：固定，主要有： 氫鍵、離子鍵（氫鍵、離子鍵（鹽鍵）、疏水的相鹽鍵）、疏水的相互作用（疏水鍵）互作用（疏水鍵）、范德華力、配位、范德華力、配位鍵，另外二硫鍵（

7、鍵，另外二硫鍵（共價(jià)鍵）也參與維共價(jià)鍵）也參與維系三級(jí)結(jié)構(gòu)。系三級(jí)結(jié)構(gòu)。廣義的范德華力定向效應(yīng)：極性分子之間（包括氫鍵）誘導(dǎo)效應(yīng)：極性分子與非極性分子之間分散效應(yīng)（狹義的范德華力），也叫London分散力，是非極性分子之間 疏水作用是指水介質(zhì)中球狀蛋白質(zhì)的疏水作用是指水介質(zhì)中球狀蛋白質(zhì)的折疊總是傾向于把疏水殘基埋藏在分子內(nèi)折疊總是傾向于把疏水殘基埋藏在分子內(nèi)部的現(xiàn)象。部的現(xiàn)象。 疏水作用及疏水和親水的平衡疏水作用及疏水和親水的平衡在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的方方面面都起著重在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的方方面面都起著重要的作用。要的作用。順式反式CCNOHCCCNOHC 蛋白質(zhì)溶液系統(tǒng)的熵增加是疏水作用的主要?jiǎng)?/p>

8、力。當(dāng)疏水化合物或基團(tuán)進(jìn)入水中時(shí)，它周圍的水分子將排列成剛性的有序結(jié)構(gòu)即所謂籠形結(jié)構(gòu)籠形結(jié)構(gòu)(clathrate structure)。與此相反的過程（疏水作用），排列有序的水分子（籠形結(jié)構(gòu)）將被破壞，這部分水分子被排入自由水中，這樣水的混亂度增加即熵增加，因此疏水作用是熵驅(qū)動(dòng)的自發(fā)過程。 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)具有多種結(jié)構(gòu)層次，包括蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)具有多種結(jié)構(gòu)層次，包括一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)和和空間結(jié)空間結(jié)構(gòu)構(gòu)，空間結(jié)構(gòu)又稱為構(gòu)象?？臻g結(jié)構(gòu)包括二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)，空間結(jié)構(gòu)又稱為構(gòu)象?？臻g結(jié)構(gòu)包括二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。在二級(jí)與三級(jí)之間還存在超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。在二級(jí)與三級(jí)之間還存在超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)

9、域這兩個(gè)結(jié)構(gòu)層次。域這兩個(gè)結(jié)構(gòu)層次。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)（蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)（Primary structurePrimary structure）又稱為）又稱為共價(jià)共價(jià)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)或或化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)。它是指蛋白質(zhì)中的氨基酸按照特定的排。它是指蛋白質(zhì)中的氨基酸按照特定的排列順序通過肽鍵連接起來的多肽鏈結(jié)構(gòu)。列順序通過肽鍵連接起來的多肽鏈結(jié)構(gòu)。 （一）肽鍵與肽鏈（一）肽鍵與肽鏈1.1.肽鍵：肽鍵：一個(gè)氨基酸的一個(gè)氨基酸的-COOH -COOH 和相鄰的另一個(gè)氨基酸的和相鄰的另一個(gè)氨基酸的 -NH-NH2 2脫水形成共價(jià)鍵。如下圖：脫水形成共價(jià)鍵。如下圖：ooo=18

10、0=0呈順式排布時(shí)呈反式排布時(shí)C2O2與C2N1C2O2與C2N1o呈順式排布時(shí)=180=0呈反式排布時(shí)N1H1與C2C2N1H1與C2C2當(dāng)：C2N1C2C2dihedral angle：O2O1H1N1C2C2N2C1C1C3H2肽鍵和肽的結(jié)構(gòu)肽鍵和肽的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) （一）構(gòu)型與構(gòu)象（一）構(gòu)型與構(gòu)象構(gòu)型：構(gòu)型：指一個(gè)不對(duì)稱的化合物中不對(duì)稱中心上的幾個(gè)指一個(gè)不對(duì)稱的化合物中不對(duì)稱中心上的幾個(gè)原子或基團(tuán)的空間排布方式。如單糖的原子或基團(tuán)的空間排布方式。如單糖的-、-構(gòu)型，構(gòu)型，氨基酸的氨基酸的D-D-、L-L-構(gòu)型。當(dāng)從一種構(gòu)型轉(zhuǎn)換成另一種構(gòu)構(gòu)型。當(dāng)從一種構(gòu)型轉(zhuǎn)換成

11、另一種構(gòu)型的時(shí)候，會(huì)牽涉及共價(jià)鍵的形成或破壞。型的時(shí)候，會(huì)牽涉及共價(jià)鍵的形成或破壞。 構(gòu)象：構(gòu)象：指一個(gè)分子結(jié)構(gòu)中的一切原子繞共價(jià)單鍵旋轉(zhuǎn)指一個(gè)分子結(jié)構(gòu)中的一切原子繞共價(jià)單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的不同空間排列方式。一種構(gòu)象變成另一種構(gòu)時(shí)產(chǎn)生的不同空間排列方式。一種構(gòu)象變成另一種構(gòu)象不涉及共價(jià)鍵的形成或破壞。象不涉及共價(jià)鍵的形成或破壞。 （二）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（二）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 二級(jí)結(jié)構(gòu)的概念：二級(jí)結(jié)構(gòu)的概念：多肽鏈在一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，按照一定多肽鏈在一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，按照一定的方式有規(guī)律的旋轉(zhuǎn)或折疊形成的空間構(gòu)象。其實(shí)質(zhì)是多肽的方式有規(guī)律的旋轉(zhuǎn)或折疊形成的空間構(gòu)象。其實(shí)質(zhì)是多肽鏈在空間的排列方式。鏈

12、在空間的排列方式。 1.1.蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的立體化學(xué)原則蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的立體化學(xué)原則 Linus Pauling Linus Pauling和和Robert CoreyRobert Corey于于2020世紀(jì)世紀(jì)4040年代末至年代末至5050年代初，應(yīng)用年代初，應(yīng)用X-X-射線衍射法（射線衍射法（X-ray diffractionX-ray diffraction）技術(shù)）技術(shù)對(duì)對(duì)-角蛋白等研究結(jié)果，提出了蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的立體角蛋白等研究結(jié)果，提出了蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的立體化學(xué)原則，要點(diǎn)如下：化學(xué)原則，要點(diǎn)如下： （1 1）肽鏈空間構(gòu)象的）肽鏈空間構(gòu)象的基本結(jié)構(gòu)單位基本結(jié)構(gòu)單位為肽平面或肽單位。所

13、為肽平面或肽單位。所謂的肽平面是指肽鏈中從一個(gè)謂的肽平面是指肽鏈中從一個(gè)CC原子到另一個(gè)原子到另一個(gè)CC原子之間原子之間的結(jié)構(gòu)，共包含的結(jié)構(gòu)，共包含6 6個(gè)原子（個(gè)原子（CC、C C、O O、N N、H H、CC），它們），它們?cè)诳臻g共處于同一個(gè)平面。如下圖所示：在空間共處于同一個(gè)平面。如下圖所示： （2 2）肽鍵上的原子呈）肽鍵上的原子呈反式反式構(gòu)型（構(gòu)型（除除Pro的肽單位以外的肽單位以外 ）NCONHCONHNHCNOONHRRHNHCCOCHR1.531.3251.001.241.455120.5111116123.5121ooooo（3）肽鍵肽鍵C-N鍵長(zhǎng)鍵長(zhǎng)為為0.132nm,比一

14、般的比一般的C-N單鍵單鍵 (0.147nm)短，比短，比C=N雙鍵雙鍵(0.128nm)要長(zhǎng)，要長(zhǎng)， 具有部分雙鍵的性質(zhì)具有部分雙鍵的性質(zhì)(partial double-bond character)，不能旋，不能旋轉(zhuǎn)。而轉(zhuǎn)。而 C-COOH、C-NH2，為真正單鍵，為真正單鍵(pure single bond)，可，可以旋轉(zhuǎn)。以旋轉(zhuǎn)。(4) (4) 相鄰肽平面構(gòu)成二面角相鄰肽平面構(gòu)成二面角 ：一個(gè)：一個(gè)CC原子相連的兩個(gè)肽平面，由原子相連的兩個(gè)肽平面，由于于N N1 1-C-C和和C-CC-C2 2( (羧基碳羧基碳) )兩個(gè)鍵為單鍵，肽平面可以分別圍繞這兩個(gè)鍵為單鍵，肽平面可以分別圍繞這

15、兩個(gè)鍵旋轉(zhuǎn)，從而構(gòu)成不同的構(gòu)象。一個(gè)肽平面圍繞兩個(gè)鍵旋轉(zhuǎn)，從而構(gòu)成不同的構(gòu)象。一個(gè)肽平面圍繞N N1 1-C(-C(氮原氮原子與子與碳原子碳原子) )旋轉(zhuǎn)的角度，用旋轉(zhuǎn)的角度，用表示。另一個(gè)肽平面圍繞表示。另一個(gè)肽平面圍繞C-C-C C2 2(-(-碳原子與羧基碳碳原子與羧基碳) )旋轉(zhuǎn)的角度，用旋轉(zhuǎn)的角度，用表示。這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)角度表示。這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)角度叫二面角叫二面角(dihedral angle)(dihedral angle)。通常二面角。通常二面角(,)(,)確定后，一個(gè)多確定后，一個(gè)多肽鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)就確定了。肽鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)就確定了。2.2.蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)主要類型有：蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)主要類型

16、有：-螺旋、螺旋、-折疊、折疊、 -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角(1) -(1) -螺旋螺旋（-Helix-Helix）: : 又稱為又稱為3.63.61313螺旋，螺旋，= -57= -57。，= -47= -47。 結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：結(jié)構(gòu)要點(diǎn)： 多個(gè)肽鍵平面通過多個(gè)肽鍵平面通過-碳原子碳原子旋轉(zhuǎn)，主鏈繞一條固定軸旋轉(zhuǎn)，主鏈繞一條固定軸形成形成右手螺旋右手螺旋。每每3.63.6個(gè)氨基酸殘基上升一圈，相當(dāng)于個(gè)氨基酸殘基上升一圈，相當(dāng)于0.54nm0.54nm。相鄰兩圈螺旋之間借肽鍵中相鄰兩圈螺旋之間借肽鍵中C CO O和和N-HN-H形成許多形成許多鏈內(nèi)氫鏈內(nèi)氫健健，即每一個(gè)氨基酸殘基中的，即每一個(gè)氨基酸殘基中的NHNH

17、和前面相隔三個(gè)殘基的和前面相隔三個(gè)殘基的C CO O之間形成氫鍵，這是之間形成氫鍵，這是穩(wěn)定穩(wěn)定-螺旋的主要鍵螺旋的主要鍵。肽鏈中肽鏈中氨基酸側(cè)鏈氨基酸側(cè)鏈R R，分布在螺旋外側(cè)，其形狀、大小，分布在螺旋外側(cè)，其形狀、大小及電荷影響及電荷影響-螺旋的形成螺旋的形成。 - -螺旋在許多蛋白中存在，如螺旋在許多蛋白中存在，如-角蛋白、血紅蛋白、角蛋白、血紅蛋白、肌紅蛋白等，主要由肌紅蛋白等，主要由-螺旋結(jié)構(gòu)組成。螺旋結(jié)構(gòu)組成。 螺旋的結(jié)構(gòu)通常用螺旋的結(jié)構(gòu)通常用“S SN N”來表示，來表示，S S表示螺旋每旋轉(zhuǎn)一圈所表示螺旋每旋轉(zhuǎn)一圈所含的殘基數(shù)，含的殘基數(shù)，N N表示形成氫鍵的表示形成氫鍵的C=

18、OC=O與與H-NH-N原子之間在主鏈上包原子之間在主鏈上包含的原子數(shù)。含的原子數(shù)。 影響影響-螺旋穩(wěn)定的因素：螺旋穩(wěn)定的因素： 酸性或堿性氨基酸集中的區(qū)域，由于同電荷相酸性或堿性氨基酸集中的區(qū)域，由于同電荷相斥，不利于斥，不利于-螺旋形成；較大的螺旋形成；較大的R(R(如苯丙氨酸、如苯丙氨酸、色氨酸、異亮氨酸色氨酸、異亮氨酸) )集中的區(qū)域，也妨礙集中的區(qū)域，也妨礙螺螺旋形成；脯氨酸因其旋形成；脯氨酸因其-碳原子位于五元環(huán)上，碳原子位于五元環(huán)上，不易扭轉(zhuǎn)，加之它是亞氨基酸，不易形成氫鍵，不易扭轉(zhuǎn)，加之它是亞氨基酸，不易形成氫鍵，故不易形成上述故不易形成上述-螺旋；甘氨酸的螺旋；甘氨酸的R R

19、基為基為H H，空，空間占位很小，也會(huì)影響該處螺旋的穩(wěn)定。間占位很小，也會(huì)影響該處螺旋的穩(wěn)定。(2) (2) -折疊折疊(-pleated sheets)(-pleated sheets)又稱又稱-片層、片層、-結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)如下：結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)如下：多肽鏈呈多肽鏈呈鋸齒狀鋸齒狀（或扇面狀）排列成比較伸展的結(jié)構(gòu)；（或扇面狀）排列成比較伸展的結(jié)構(gòu)；相鄰兩個(gè)氨基酸殘基的軸心距離為相鄰兩個(gè)氨基酸殘基的軸心距離為0.35nm0.35nm，側(cè)鏈，側(cè)鏈R R基團(tuán)交基團(tuán)交替地分布在片層平面的上下方，片層間有替地分布在片層平面的上下方，片層間有氫鍵氫鍵相連；相連；有有平行式平行式和和反平行式反平行式兩種，

20、平行式的折疊其兩種，平行式的折疊其=-119=-119。，=+113=+113。反平行折疊其。反平行折疊其=-139=-139。，=+135=+135。 這種片層在絲心蛋白里大量存在。這種片層在絲心蛋白里大量存在。 蠶絲的主要成分是絲心蛋白，而絲心蛋白的主要二級(jí)結(jié)構(gòu)是蠶絲的主要成分是絲心蛋白，而絲心蛋白的主要二級(jí)結(jié)構(gòu)是 -折疊。折疊。Pauling和和Corey正是依據(jù)絲心蛋白的正是依據(jù)絲心蛋白的X-射線衍射圖提出了射線衍射圖提出了 -折疊結(jié)構(gòu)。絲心蛋白含有的折疊結(jié)構(gòu)。絲心蛋白含有的多肽鏈都是反平行排列的多肽鏈都是反平行排列的 -折疊結(jié)構(gòu)，大多數(shù)絲心蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)含有長(zhǎng)的重復(fù)折疊結(jié)構(gòu)，大多數(shù)絲

21、心蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)含有長(zhǎng)的重復(fù)序列片段，序列片段，-Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala-。由于。由于 -折疊結(jié)構(gòu)中的氨基酸殘基的側(cè)鏈折疊結(jié)構(gòu)中的氨基酸殘基的側(cè)鏈交替地伸向折疊平面的上面和下面，所以甘氨酸殘基的側(cè)鏈氫都位于折疊平面的交替地伸向折疊平面的上面和下面，所以甘氨酸殘基的側(cè)鏈氫都位于折疊平面的一側(cè)，而丙氨酸和絲氨酸殘基的甲基側(cè)鏈和羥甲基側(cè)鏈都位于折疊平面的另一面一側(cè)，而丙氨酸和絲氨酸殘基的甲基側(cè)鏈和羥甲基側(cè)鏈都位于折疊平面的另一面，這使得折疊片緊密地堆積在一起。絲心蛋白是很柔軟的，因?yàn)槎逊e的折疊片只，這使得折疊片緊密地堆積在一起。絲心蛋白是很柔軟的，因?yàn)槎逊e的折疊片只是靠側(cè)鏈之

22、間的是靠側(cè)鏈之間的van der Waals力結(jié)合在一起的。力結(jié)合在一起的。(3) -(3) -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角: :又稱又稱-彎彎曲，曲，-回折或發(fā)夾結(jié)構(gòu)?；卣刍虬l(fā)夾結(jié)構(gòu)。指蛋白質(zhì)的多肽鏈在形成指蛋白質(zhì)的多肽鏈在形成空間構(gòu)象時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)空間構(gòu)象時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)180180。的回折，回折處的的回折，回折處的結(jié)構(gòu)就稱為結(jié)構(gòu)就稱為-轉(zhuǎn)角。一轉(zhuǎn)角。一般由四個(gè)連續(xù)的氨基酸組般由四個(gè)連續(xù)的氨基酸組成，第一個(gè)氨基酸的羧基成，第一個(gè)氨基酸的羧基與第四個(gè)氨基酸的氨基形與第四個(gè)氨基酸的氨基形成氫鍵。也有一些是由第成氫鍵。也有一些是由第一個(gè)氨基酸的羧基與第三一個(gè)氨基酸的羧基與第三個(gè)氨基酸的氨基形成氫鍵。個(gè)氨基酸的氨基形成氫鍵

23、。 無規(guī)則卷曲 纖維狀蛋白質(zhì)的氨基酸序列很有規(guī)律，它們形成比較單一的、有規(guī)律的二級(jí)結(jié)構(gòu)，結(jié)果整個(gè)分子形成有規(guī)律的線形結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)纖維狀或細(xì)棒狀，分子軸比（軸比：長(zhǎng)軸/短軸）大于10，軸比小于10是的球狀蛋白質(zhì)。廣泛分布于脊椎和無脊椎動(dòng)物體內(nèi)，占脊椎動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的50%以上，起支架和保護(hù)作用。 1 不溶性：角蛋白、膠原蛋白和彈性蛋白 2 可溶性：肌球蛋白和血纖維蛋白原纖維狀蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)纖維狀蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)肌球蛋白：在橫紋肌中是構(gòu)成粗肌絲的主要成分。由6條肽鏈組成的纖維狀蛋白質(zhì)，包括兩條相同的重鏈和兩對(duì)輕鏈組成。重鏈的大部分是螺旋，其頭部具有ATP酶活性，并與肌動(dòng)蛋白結(jié)合，而輕鏈具有激酶活性。

24、原肌球蛋白(tropomyosin, Tm)是細(xì)肌絲中與肌動(dòng)蛋白的結(jié)合蛋白，分子量為235kDa, 長(zhǎng)為41nm, 由兩條平行的多肽鏈組成螺旋構(gòu)型，每條原肌球蛋白首尾相接形成一條連續(xù)的鏈同肌動(dòng)蛋白細(xì)肌絲結(jié)合 。（二）超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域（二）超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域1 1超二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu) 超二級(jí)結(jié)構(gòu)（超二級(jí)結(jié)構(gòu)（Super-secondary structureSuper-secondary structure）的）的概念是概念是M.RossmannM.Rossmann于于19731973年提出來的。蛋白質(zhì)分子年提出來的。蛋白質(zhì)分子中的多肽鏈在三維折疊中往往形成有規(guī)則的二級(jí)結(jié)中的多肽鏈在三維折疊中

25、往往形成有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)聚集體，在球蛋白中充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。常見構(gòu)聚集體，在球蛋白中充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。常見的有：的有：、等。等。 2 2結(jié)構(gòu)域（結(jié)構(gòu)域（structural domainstructural domain） 在一些相對(duì)較大的蛋白質(zhì)分子中，多肽鏈在一些相對(duì)較大的蛋白質(zhì)分子中，多肽鏈在二級(jí)或超二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的三級(jí)結(jié)構(gòu)局在二級(jí)或超二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的三級(jí)結(jié)構(gòu)局部折疊區(qū)，是相對(duì)獨(dú)立的緊密球狀結(jié)構(gòu)，稱為部折疊區(qū)，是相對(duì)獨(dú)立的緊密球狀結(jié)構(gòu)，稱為結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域。它的結(jié)構(gòu)層次。它的結(jié)構(gòu)層次介于超二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)介于超二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)之間結(jié)構(gòu)之間。如圖所示：。如圖所示： 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)

26、三.蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 一條多肽鏈中所有原子在空間的整體排布，一條多肽鏈中所有原子在空間的整體排布，并具有生物學(xué)活性的完整的球蛋白的三維結(jié)構(gòu)，并具有生物學(xué)活性的完整的球蛋白的三維結(jié)構(gòu)，稱為稱為三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)，是包括主、側(cè)鏈在內(nèi)的空間排列。，是包括主、側(cè)鏈在內(nèi)的空間排列。大多數(shù)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)為大多數(shù)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)為球狀或近似球狀球狀或近似球狀。在。在三級(jí)結(jié)構(gòu)中，大多數(shù)的親水的三級(jí)結(jié)構(gòu)中，大多數(shù)的親水的R R側(cè)基分布于球形側(cè)基分布于球形結(jié)構(gòu)的表面，而疏水的結(jié)構(gòu)的表面，而疏水的R R側(cè)基分布于球形結(jié)構(gòu)的側(cè)基分布于球形結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，形成疏水的核心。內(nèi)部，形成疏水的核心。 肌紅蛋白是第一個(gè)被確定具有三

27、級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)肌紅蛋白是第一個(gè)被確定具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì) 三級(jí)結(jié)構(gòu)形成后，生物學(xué)活性必需基團(tuán)靠近，三級(jí)結(jié)構(gòu)形成后，生物學(xué)活性必需基團(tuán)靠近，形成活性中心或部位，即蛋白質(zhì)分子表面形成了形成活性中心或部位，即蛋白質(zhì)分子表面形成了某些發(fā)揮生物學(xué)功能的特定區(qū)域。某些發(fā)揮生物學(xué)功能的特定區(qū)域。結(jié)構(gòu)如圖所示結(jié)構(gòu)如圖所示: :膜蛋白的結(jié)構(gòu) 膜周邊蛋白：水溶性球蛋白 靜電作用與膜相連 膜內(nèi)在蛋白：與脂雙分子層強(qiáng)締合的膜蛋白 脂錨定膜蛋白：與膜通過脂錨鉤來連接 蛋白質(zhì)變性（protein denaturation）是指蛋白質(zhì)在某些物理和化學(xué)因素作用下其特定的空間構(gòu)象被改變，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性的喪失

28、，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)變性。 如果變性條件劇烈持久，蛋白質(zhì)的變性是不可逆的。如果變性條件不劇烈，這種變性作用是可逆的，說明蛋白質(zhì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化不大。這時(shí)，如果除去變性因素，在適當(dāng)條件下變性蛋白質(zhì)可恢復(fù)其天然構(gòu)象和生物活性，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)復(fù)性（renaturation）。 蛋白質(zhì)折疊的研究，比較狹義的定義就是研究蛋白質(zhì)特定三維空間結(jié)構(gòu)形成的規(guī)律、穩(wěn)定性和與其生物活性的關(guān)系。這表明蛋白質(zhì)的折疊不僅僅是一個(gè)熱力學(xué)的過程，顯然也受到動(dòng)力學(xué)的控制。 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 二個(gè)或二個(gè)以上具有獨(dú)立的三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽二個(gè)或二個(gè)以上具有獨(dú)立的三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈鏈( (亞基亞基) )

29、，彼此借非共價(jià)鍵相連，形成一定的空，彼此借非共價(jià)鍵相連，形成一定的空間結(jié)構(gòu)，稱為間結(jié)構(gòu)，稱為四級(jí)結(jié)構(gòu)。四級(jí)結(jié)構(gòu)。 具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈單位，稱為具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈單位，稱為亞基亞基或或亞單位亞單位(subunit)(subunit)，亞基就是蛋白質(zhì)分子內(nèi)的亞基就是蛋白質(zhì)分子內(nèi)的最小的共價(jià)單位，最小的共價(jià)單位，亞基可以相同，亦可以不同。亞基可以相同，亦可以不同。四級(jí)結(jié)構(gòu)的四級(jí)結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)是亞基在空間排列的方式。是亞基在空間排列的方式。 單獨(dú)亞基，無生物學(xué)功能，當(dāng)單獨(dú)亞基，無生物學(xué)功能，當(dāng)亞基亞基聚合成為聚合成為具有完整四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)后，才有功能。具有完整四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)后，才有功能。 血紅蛋白是高等生物體內(nèi)負(fù)責(zé)運(yùn)載氧的一種蛋白質(zhì)?？裳t蛋白是高等生物體內(nèi)負(fù)責(zé)運(yùn)載氧的一種蛋白質(zhì)。可以用平均細(xì)胞血紅蛋白濃度測(cè)出濃度。血紅蛋白是使血液呈以用平均細(xì)胞血紅蛋白濃度測(cè)出濃度。血紅蛋白是使血液呈紅色的蛋白，它由四條鏈組成，兩條紅色的蛋白，它由四條鏈組成，兩條鏈和兩條鏈和兩條鏈，每一鏈，每一條鏈有一個(gè)包含一個(gè)鐵原子的環(huán)狀血紅素。條鏈有一個(gè)