第二節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1、第二節(jié) 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)是一切生物體中普遍存在的，由天然氨基酸通過(guò)肽鍵連接而成的生物大分子；其種類(lèi)繁多，各具有一定的相對(duì)分子質(zhì)量，復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)和特定的生物功能；是表達(dá)生物遺傳性狀的一類(lèi)主要物質(zhì)。蛋白質(zhì)在生命中的重要性蛋白質(zhì)在生命中的重要性 早在1878年，思格斯就在反杜林論中指出：“生命是蛋白體的存在方式，這種存在方式本質(zhì)上就在于這些蛋白體的化學(xué)組成部分的不斷的自我更新?！?可以看出，第一，蛋白體是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)；第二，生命是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特殊形式，是蛋白體的存在方式；第三，這種存在方式的本質(zhì)就是蛋白體與其外部自然界不斷的新陳代謝。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次一級(jí)結(jié)構(gòu)：基本結(jié)構(gòu)，多肽鏈

2、的氨基酸序列，由肽鍵連接而成的結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈主鏈構(gòu)象 主要?jiǎng)恿Γ簹滏I 主要形式：螺旋、折疊三級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈借助各種非共價(jià)鍵彎曲、折疊成具有特定走向的緊密球狀構(gòu)象。四級(jí)結(jié)構(gòu)： 寡聚蛋白質(zhì)中各亞基之間在空間上的相互關(guān)系和結(jié)合方式。一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)，高級(jí)結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)功能。 一個(gè)氨基酸的羧基與另一個(gè)氨基酸的羧基與另一個(gè)氨基酸的氨基之間一個(gè)氨基酸的氨基之間失水形成的酰胺鍵稱(chēng)為失水形成的酰胺鍵稱(chēng)為肽鍵肽鍵，所形成的化合物，所形成的化合物稱(chēng)為稱(chēng)為肽肽。 肽鍵肽鍵（peptide bondpeptide bond）組成肽鍵的原子處于同一平面組成肽鍵的原子處于同一平面 0.127nm0.127nm

3、鍵長(zhǎng)鍵長(zhǎng)=0.132nm=0.132nm 0.149nm0.149nm肽鍵肽鍵 肽鍵中的肽鍵中的C-NC-N鍵具有鍵具有部分雙鍵性質(zhì)部分雙鍵性質(zhì)，不，不能自由旋轉(zhuǎn)。能自由旋轉(zhuǎn)。 C-NC-N鍵約有鍵約有4040的雙鍵的雙鍵性質(zhì)，而性質(zhì)，而C-OC-O鍵具有鍵具有4040單鍵性質(zhì)。單鍵性質(zhì)。 組成肽基的組成肽基的4 4個(gè)原子和個(gè)原子和2 2個(gè)相鄰的個(gè)相鄰的C C原原子傾向于共平面，形成子傾向于共平面，形成肽平面肽平面。兩個(gè)。兩個(gè)C C可以處于順式構(gòu)型或反式構(gòu)型。在可以處于順式構(gòu)型或反式構(gòu)型。在大大多數(shù)情況下，以反式結(jié)構(gòu)存在。但多數(shù)情況下，以反式結(jié)構(gòu)存在。但脯氨酸脯氨酸形成的肽鍵除外，可以是順式，

4、形成的肽鍵除外，可以是順式，也可以是反式的也可以是反式的。肽單位肽單位 多肽鏈?zhǔn)怯稍S多氨基酸殘基通過(guò)肽鍵彼此連接而成的。多肽鏈?zhǔn)怯稍S多氨基酸殘基通過(guò)肽鍵彼此連接而成的。多肽鏈主鏈骨架的重復(fù)單位就是多肽鏈主鏈骨架的重復(fù)單位就是肽單位肽單位，它是由肽鍵的，它是由肽鍵的4 4個(gè)原子與相連的兩個(gè)個(gè)原子與相連的兩個(gè)碳原子組成的基團(tuán)。碳原子組成的基團(tuán)。 肽單位結(jié)構(gòu)基本上是固定的，有下列特征：肽單位結(jié)構(gòu)基本上是固定的，有下列特征： 1.1.肽鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。肽鍵中的肽鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。肽鍵中的 C-NC-N鍵的鍵長(zhǎng)為鍵的鍵長(zhǎng)為 0.132nm0.132nm，比大多數(shù)其他化合

5、物的，比大多數(shù)其他化合物的 C-NC-N單單鍵（鍵（0.149nm0.149nm）短，比）短，比 C= NC= N雙鍵（雙鍵（0.127nm0.127nm）又長(zhǎng)些。因）又長(zhǎng)些。因此，肽鍵具有部分（約此，肽鍵具有部分（約4040）雙鍵性質(zhì)；具有剛性，不能）雙鍵性質(zhì)；具有剛性，不能自由旋轉(zhuǎn)。自由旋轉(zhuǎn)。肽鍵平面的形成肽鍵平面的形成2.2.肽單位是剛性平面結(jié)構(gòu)。即肽單位的肽單位是剛性平面結(jié)構(gòu)。即肽單位的6 6個(gè)原子都位于同一個(gè)個(gè)原子都位于同一個(gè)剛性平面上，又稱(chēng)剛性平面上，又稱(chēng)肽平面或酞胺平面。肽平面或酞胺平面。 3.3.肽單位中，肽單位中，C=OC=O與與N-HN-H或兩個(gè)或兩個(gè)碳原子呈反式排布。這碳

6、原子呈反式排布。這是因?yàn)榉词綐?gòu)型的能量比順式構(gòu)型的能量低。是因?yàn)榉词綐?gòu)型的能量比順式構(gòu)型的能量低。 4.4.肽單位平面結(jié)構(gòu)有一定的鍵長(zhǎng)和鍵角。肽單位平面結(jié)構(gòu)有一定的鍵長(zhǎng)和鍵角。 0.127nm0.127nm鍵長(zhǎng)鍵長(zhǎng)=0.132nm=0.132nm 0.149nm0.149nm（二）肽由兩個(gè)氨基酸組成的肽稱(chēng)為二肽，由幾個(gè)到幾十個(gè)氨基酸組成的肽稱(chēng)為寡肽，由更多個(gè)氨基酸組成的肽則稱(chēng)為多肽。組成肽鏈的氨基酸單元稱(chēng)為氨基酸殘基。CCNCCNCCNCCNCCH2CHCH2CH2CH2COO-OHCO2HCH2CONH2OHCH3H3N+OOOOHHHHHHHHHSerValTyrAspGlnCH3N-端C

7、-端肽鍵1 1、肽的書(shū)寫(xiě)和命名、肽的書(shū)寫(xiě)和命名n在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順序排列，這在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順序排列，這種排列順序稱(chēng)為種排列順序稱(chēng)為氨基酸順序氨基酸順序n通常在多肽鏈主鏈的一端含有一個(gè)游離的氨基，通常在多肽鏈主鏈的一端含有一個(gè)游離的氨基，稱(chēng)為氨基端或稱(chēng)為氨基端或N-N-端；在另一端含有一個(gè)游離的羧端；在另一端含有一個(gè)游離的羧基，稱(chēng)為羧基端或基，稱(chēng)為羧基端或C-C-端。如果多肽鏈主鏈末端的端。如果多肽鏈主鏈末端的氨基和羧基連接起來(lái)，則稱(chēng)環(huán)狀肽或環(huán)肽。氨基和羧基連接起來(lái)，則稱(chēng)環(huán)狀肽或環(huán)肽。n氨基酸的順序是從氨基酸的順序是從N-N-端的氨基酸殘基開(kāi)始，以端的氨基酸殘基開(kāi)始

8、，以C-C-端氨基酸殘基為終點(diǎn)的排列順序。肽的命名是根端氨基酸殘基為終點(diǎn)的排列順序。肽的命名是根據(jù)參與其組成的氨基酸殘基來(lái)確定的，規(guī)定從肽據(jù)參與其組成的氨基酸殘基來(lái)確定的，規(guī)定從肽鏈的鏈的NHNH2 2末端氨基酸殘基開(kāi)始，稱(chēng)某氨基酰某氨末端氨基酸殘基開(kāi)始，稱(chēng)某氨基酰某氨基?；Ｄ嘲被?。如上述五肽可表示為：某氨基酸。如上述五肽可表示為：n Ser-Val-Tyr-Asp-GlnSer-Val-Tyr-Asp-Glnn 絲氨酰纈氨酰酪氨酰天冬氨酰谷氨酰氨絲氨酰纈氨酰酪氨酰天冬氨酰谷氨酰氨四肽的結(jié)構(gòu)四肽的結(jié)構(gòu)2 2、肽的重要理化性質(zhì)、肽的重要理化性質(zhì)熔點(diǎn)高。這說(shuō)明它和氨基酸一樣，是以偶極離子形式形

9、成離子晶格而存在的。具有酸堿兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)。肽的酸堿性質(zhì)主要來(lái)自游離末端-NH2和游離末端-COOH以及側(cè)鏈R上可解離的基團(tuán)。每一種肽都有其相應(yīng)的等電點(diǎn)。 具有旋光性。這是由于肽中有不對(duì)稱(chēng)C原子存在。一般短肽的旋光度約等于組成該肽中各個(gè)氨基酸的旋光度的總和。但是較長(zhǎng)的肽，其旋光度則不等于其組成氨基酸的旋光度的簡(jiǎn)單加和。具雙縮脲反應(yīng)。這是肽和蛋自質(zhì)所特有的，而為氨基酸所沒(méi)有的一個(gè)顏色反應(yīng)。一般含有兩個(gè)或兩個(gè)以上肽鍵的化合物與CuSO4堿性溶液都能發(fā)生雙縮脲反應(yīng)而生成紫紅色或藍(lán)紫色的復(fù)合物，利用此反應(yīng)借助分光光度法可測(cè)定肽或蛋白質(zhì)含量。5.具紫外吸收。如果肽中存在有酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸，則在

10、280nm處有最大吸收峰。利用這個(gè)特性可對(duì)肽類(lèi)進(jìn)行定量測(cè)定。6.其他反應(yīng)。由于肽中存在游離的-NH2和游離-COOH，所以能進(jìn)行茚三酮反應(yīng)、?；磻?yīng)、酯化反應(yīng)等許多反應(yīng)。3 3、天然存在的重要多肽、天然存在的重要多肽 在生物體中，多肽最重要的存在形式是作為蛋白質(zhì)的亞單位。 但是，生物體也有許多分子量比較小的多肽以游離狀態(tài)存在。這類(lèi)多肽通常都具有特殊的生理功能，常稱(chēng)為活性肽（active peptide）。 如：腦啡肽；激素類(lèi)多肽；抗生素類(lèi)多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。谷胱甘肽谷胱甘肽存在與動(dòng)、植物及存在與動(dòng)、植物及微生物中：微生物中： 1.1.參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng) 2.2.作

11、為輔酶參與氧化還原反應(yīng)作為輔酶參與氧化還原反應(yīng) 保護(hù)巰基酶或含保護(hù)巰基酶或含CysCys的蛋白質(zhì)中的蛋白質(zhì)中 SHSH的還原性的還原性 防止氧化物積累防止氧化物積累2GSH2GSHGS-SGGS-SG二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)多肽鏈空間折疊的限制因素： 1.肽鍵具有部分雙鍵性質(zhì)， 2.肽鍵不能自由旋轉(zhuǎn)， 3.組成肽鍵的四個(gè)原子和與之相連的兩個(gè)碳原子（C）都處于同一個(gè)平面內(nèi)，此剛性結(jié)構(gòu)的平面叫肽平面（peptide plane）或酰胺平面（amide plane）。 4.二面角所決定的構(gòu)象能否存在，主要取決于兩個(gè)相鄰肽單位中，非鍵合原子之間的接近有無(wú)阻礙。肽鍵平面的形成肽鍵平面的形成肽平面示意圖

12、肽平面示意圖C與N的鍵可自由旋轉(zhuǎn)，此角度叫；C與C的鍵可自由旋轉(zhuǎn)，此角度叫。這樣兩個(gè)平面旋轉(zhuǎn)形成的角叫二面角。驅(qū)動(dòng)蛋白質(zhì)折疊的主要?jiǎng)恿κ庆匦?yīng)（疏水作用），結(jié)果是疏水基團(tuán)埋藏在蛋白質(zhì)分子內(nèi)部，親水基團(tuán)暴露在分子表面。 蛋白質(zhì)的二級(jí)(Secondary)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈的主鏈本身在空間的排列、或規(guī)則的幾何走向、旋轉(zhuǎn)及折疊。它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。氫鍵是穩(wěn)定二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要作用力。 主要有-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角、無(wú)規(guī)則卷曲。 其中-螺旋是蛋白質(zhì)中最常見(jiàn)，含量最豐富的二級(jí)結(jié)構(gòu)。1.1. - -螺旋（螺旋（ -helix-helix）螺旋有左手和右手兩種，右手比左手更加穩(wěn)定，因此也更

13、常見(jiàn) 除了上面這種典型的除了上面這種典型的-螺旋外，還有一些不典型的螺旋外，還有一些不典型的-螺螺旋，所以規(guī)定了有關(guān)螺旋的寫(xiě)法，用旋，所以規(guī)定了有關(guān)螺旋的寫(xiě)法，用“nS”來(lái)表示，來(lái)表示，n為螺旋為螺旋上升一圈氨基酸的殘基數(shù)。上升一圈氨基酸的殘基數(shù)。S為氫鍵封閉環(huán)內(nèi)的原子數(shù)為氫鍵封閉環(huán)內(nèi)的原子數(shù)，典典型的型的-螺旋用螺旋用3.613表示表示，非典型的，非典型的-螺旋有螺旋有3.010， 4.416（螺旋）等。螺旋）等。12123123431 蛋白質(zhì)多肽鏈像螺旋一樣盤(pán)曲上升，每3.6個(gè)氨基酸殘基螺旋上升一圈，每圈螺旋的高度為0.54nm，每個(gè)氨基酸殘基沿軸上0.15nm， 螺旋上升時(shí)，每個(gè)殘基沿軸

14、旋轉(zhuǎn)100。 在同一肽鏈內(nèi)相鄰的螺圈之間形成氫鏈。 -螺旋有右手螺旋和左手螺旋之分，天然蛋白質(zhì)絕大部分是右手螺旋，到目前為止僅在嗜熱菌蛋白酶中發(fā)現(xiàn)了一段左手螺旋。 -螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)如下： -螺旋的穩(wěn)定性主要靠氫鍵來(lái)維持。 極大的側(cè)鏈基團(tuán)（存在空間位阻）； 連續(xù)存在的側(cè)鏈帶有相同電荷的氨基酸殘基（同種電荷的互斥效應(yīng)）； 有Pro等亞氨基酸存在（不能形成氫鍵）。 影響-螺旋的穩(wěn)定性的因素：（二）（二）. . - -折疊（折疊（ - -折疊或折疊或 - -折疊片也稱(chēng)折疊片也稱(chēng) - -結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)或 - -構(gòu)構(gòu) 象，它是蛋白質(zhì)中第二種最常見(jiàn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。象，它是蛋白質(zhì)中第二種最常見(jiàn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。 - -折疊

15、是由兩條或多條幾乎完全伸展的多肽折疊是由兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈平行排列，通過(guò)鏈間的氫鍵進(jìn)行交聯(lián)而形鏈平行排列，通過(guò)鏈間的氫鍵進(jìn)行交聯(lián)而形成的，或一條肽鏈內(nèi)的不同肽段間靠氫鍵而成的，或一條肽鏈內(nèi)的不同肽段間靠氫鍵而形成的。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象形成的。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象 - -折疊的平行式與反平行式排列折疊的平行式與反平行式排列（1 1） - -折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵主要是由兩條肽鏈之折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成的；也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。幾乎所有肽鍵都參與鏈間氫鍵的交間形成。幾乎所有肽鍵都參與鏈間氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長(zhǎng)軸

16、接近垂直。聯(lián)，氫鍵與鏈的長(zhǎng)軸接近垂直。 - -折疊的特點(diǎn)折疊的特點(diǎn)（2 2） - -折疊有兩種類(lèi)型：一種為折疊有兩種類(lèi)型：一種為平行式平行式，即所，即所有肽鏈的有肽鏈的N-N-端都在同一邊。另一種為反平行式，端都在同一邊。另一種為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。從能量的角度來(lái)說(shuō)，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。從能量的角度來(lái)說(shuō)，反平行式更為穩(wěn)定。反平行式更為穩(wěn)定。（3 3） - -折疊中重復(fù)周期（肽鏈同側(cè)兩個(gè)相近的折疊中重復(fù)周期（肽鏈同側(cè)兩個(gè)相近的同一基團(tuán)之間的距離）為同一基團(tuán)之間的距離）為0.7nm0.7nm（反平行式）或（反平行式）或0.65nm0.65nm（平行式）。（平行式）。（4 4）

17、肽鏈中氨基酸殘基的側(cè)鏈）肽鏈中氨基酸殘基的側(cè)鏈R R基團(tuán)垂直于折疊基團(tuán)垂直于折疊片的平面，并交替地從平面上下兩側(cè)伸出。片的平面，并交替地從平面上下兩側(cè)伸出。平行折疊片反向平行折疊片混 合 結(jié) 構(gòu) - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角是多肽鏈?zhǔn)嵌嚯逆?80180回折部分所形成的一回折部分所形成的一種二級(jí)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征為：種二級(jí)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征為： 主鏈骨架本身以大約主鏈骨架本身以大約180180回折回折; ; 回折部分回折部分通常通常由由四個(gè)氨基酸殘基四個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成構(gòu)成; ; 構(gòu)象依靠第一殘基的構(gòu)象依靠第一殘基的-CO-CO基與第四殘基的基與第四殘基的-NH-NH基之間形成基之間形成氫鍵氫鍵來(lái)維系。來(lái)維系。 （

18、三） -轉(zhuǎn)角（-turn）： 無(wú)規(guī)卷曲無(wú)規(guī)卷曲是指多肽鏈主鏈部分形成的無(wú)規(guī)律是指多肽鏈主鏈部分形成的無(wú)規(guī)律的卷曲構(gòu)象。的卷曲構(gòu)象。 對(duì)于特定的蛋白質(zhì)分子而言，其對(duì)于特定的蛋白質(zhì)分子而言，其無(wú)規(guī)卷曲無(wú)規(guī)卷曲部部分的構(gòu)象則是特異的。分的構(gòu)象則是特異的。 酶的功能部位常包含此構(gòu)象，靈活易變。酶的功能部位常包含此構(gòu)象，靈活易變。（四）（四）其他二級(jí)結(jié)構(gòu)其他二級(jí)結(jié)構(gòu) 凸 起-螺旋螺旋-折疊折疊-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角無(wú)規(guī)卷曲無(wú)規(guī)卷曲穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力主要是一些非共價(jià)鍵或次級(jí)鍵，包括氫鍵、范德華力、疏水作用和鹽鍵。此外共價(jià)二硫鍵在穩(wěn)定蛋白質(zhì)的構(gòu)想方面也起著重要作用。幾種常見(jiàn)的穩(wěn)定蛋白質(zhì)

19、三維結(jié)構(gòu)的鍵如下：維系蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的非共價(jià)鍵維系蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的非共價(jià)鍵維系蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的非共價(jià)鍵維系蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的非共價(jià)鍵氫鍵（氫鍵（hydrogen bondhydrogen bond）的形成常見(jiàn)于連接在一）的形成常見(jiàn)于連接在一電負(fù)性很強(qiáng)的原子上的氫原子，與另一電負(fù)電負(fù)性很強(qiáng)的原子上的氫原子，與另一電負(fù)性很強(qiáng)的原子之間，如性很強(qiáng)的原子之間，如 C=O H-NC=O H-N1.1.氫鍵氫鍵蛋白質(zhì)分子中氫鍵的形成蛋白質(zhì)分子中氫鍵的形成H 在蛋白質(zhì)分子中，由于存在數(shù)目眾多的在蛋白質(zhì)分子中，由于存在數(shù)目眾多的氫鍵，故氫鍵在穩(wěn)定蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)氫鍵，故氫鍵在穩(wěn)定蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)上起著重要的作用

20、。上起著重要的作用。 但氫鍵的但氫鍵的鍵能鍵能較低較低( (12kJ/mol)12kJ/mol)，易被，易被破壞。破壞。 非極性物質(zhì)在含水的極性環(huán)境中存在時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種相互聚集的力，這種力稱(chēng)為疏水作用力（hydrophobic interaction）。2. 疏水作用 蛋白質(zhì)分子中的許多蛋白質(zhì)分子中的許多氨基酸殘基側(cè)鏈也是氨基酸殘基側(cè)鏈也是非極性的，這些非極非極性的，這些非極性的基團(tuán)在水中也可性的基團(tuán)在水中也可相互聚集，形成疏水相互聚集，形成疏水作用，如作用，如LeuLeu，IleIle，ValVal，PhePhe，AlaAla等的等的側(cè)鏈基團(tuán)。側(cè)鏈基團(tuán)。3范德華力范德華相互作用（van de

21、r Waals force），原子之間存在的相互作用力，包括吸引力和斥力，當(dāng)兩個(gè)原子處于一定距離時(shí)才能達(dá)到最大，即為范德華距離。4. 離子鍵 離子鍵離子鍵，又稱(chēng)為，又稱(chēng)為鹽鍵（鹽鍵（salt bondsalt bond）是由帶是由帶正正電荷電荷基團(tuán)與帶基團(tuán)與帶負(fù)電荷負(fù)電荷基團(tuán)之間相互吸引而形基團(tuán)之間相互吸引而形成的化學(xué)鍵。成的化學(xué)鍵。 在近中性環(huán)境中，蛋白質(zhì)分子中的在近中性環(huán)境中，蛋白質(zhì)分子中的酸性酸性氨基氨基酸殘基側(cè)鏈電離后帶負(fù)電荷，而酸殘基側(cè)鏈電離后帶負(fù)電荷，而堿性堿性氨基酸氨基酸殘基側(cè)鏈帶正電荷，二者之間可形成離子鍵殘基側(cè)鏈帶正電荷，二者之間可形成離子鍵蛋白質(zhì)分子中離子鍵的形成蛋白質(zhì)分子

22、中離子鍵的形成5.二硫鍵二硫鍵的的形成并不規(guī)定多肽鏈的折疊，二硫鍵對(duì)蛋白質(zhì)的構(gòu)象起穩(wěn)定作用。二硫鍵可以選擇性的被還原證明某些蛋白質(zhì)是生物活性所必需的，有些雖不是生物活性必需的，但與蛋白質(zhì)的穩(wěn)定有關(guān)。氫鍵、范德華力、疏水相互作用力、鹽鍵，均為次級(jí)鍵氫鍵、范德華力雖然鍵能小，但數(shù)量大疏水相互作用力對(duì)維持三級(jí)結(jié)構(gòu)特別重要鹽鍵數(shù)量小二硫鍵對(duì)穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象很重要，二硫鍵越多，蛋白質(zhì)分子構(gòu)象越穩(wěn)定離子鍵離子鍵氫鍵氫鍵范德華力范德華力疏水相互作用力疏水相互作用力三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)（一）概念 三級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈中所有原子和基團(tuán)的構(gòu)象，是在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步折疊形成，包括所有主鏈和側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)。 絲心蛋白（

23、纖維狀）絲心蛋白（纖維狀）球狀蛋白質(zhì)（二）結(jié)構(gòu)域多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)或超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成三級(jí)結(jié)構(gòu)的局部折疊區(qū)，它是相對(duì)獨(dú)立的緊密球狀實(shí)體，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)域。在較大的球狀蛋白質(zhì)分子中，多肽鏈往往形成幾個(gè)緊密的球狀構(gòu)象，彼此分開(kāi)，以松散的肽鏈相連，此球狀構(gòu)象就是結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域是球狀蛋白質(zhì)的折疊單位，多肽鏈折疊的最后一步是結(jié)構(gòu)域的締合。纖連蛋白纖連蛋白(fibronectin)(fibronectin)分子的結(jié)構(gòu)域分子的結(jié)構(gòu)域( (部分序列部分序列) )型膠原酶的結(jié)構(gòu)域 結(jié)構(gòu)域有時(shí)也稱(chēng)功能域，功能域是蛋白質(zhì)分子中能獨(dú)立存在的功能單位。功能域可以是一個(gè)結(jié)構(gòu)域，也可以是兩個(gè)或兩個(gè)以上的結(jié)構(gòu)域組成。 從動(dòng)力學(xué)的

24、角度耒看，一條長(zhǎng)的多肽鏈先折疊成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域，再締合成三級(jí)結(jié)構(gòu)要比直接折疊成三級(jí)結(jié)構(gòu)更合理。 從功能的角度耒看，酶蛋白的活性中心往往位于結(jié)構(gòu)域之間，因?yàn)檫B接各個(gè)結(jié)構(gòu)域的常常是一條松散的肽鏈，使結(jié)構(gòu)域在空間上擺動(dòng)比較自由，容易形成適合底物結(jié)合的空間。四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（一）概念 四級(jí)結(jié)構(gòu)：是指亞基的數(shù)目、類(lèi)型以及各個(gè)亞基在整個(gè)分子中的空間排布，包括亞基間的接觸位點(diǎn)和作用力。亞基：在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈，或稱(chēng)單體。蛋白質(zhì)分子的亞基數(shù)目一般為偶數(shù)，由2個(gè)亞基組成的為二聚體蛋白，由4個(gè)亞基組成的為四聚體蛋白；由兩個(gè)或兩個(gè)以上亞基組成的蛋白質(zhì)為寡聚蛋白質(zhì)；無(wú)四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白

25、質(zhì)為單體蛋白質(zhì)。由相同亞基構(gòu)成的寡聚蛋白質(zhì)稱(chēng)為同聚合蛋白質(zhì)；由不同亞基構(gòu)成的寡聚蛋白質(zhì)稱(chēng)為雜聚合。蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)層次蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)層次五、蛋白質(zhì)的性質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量 蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量大，又有許多親水基團(tuán)，在水溶液中成為膠體溶液，不能透過(guò)半透膜。（二）蛋白質(zhì)的旋光性蛋白質(zhì)分子的旋光性是有構(gòu)成其結(jié)構(gòu)的各種氨基酸旋光度和蛋白質(zhì)分子的螺旋結(jié)構(gòu)所決定的。通常是右旋的，但變性后螺旋結(jié)構(gòu)松開(kāi)，其左旋性增大。（三）蛋白質(zhì)的紫外光吸收含有芳香族氨基酸殘基的蛋白質(zhì)在280nm處有最大光吸收。（四）蛋白質(zhì)兩性電離及等電點(diǎn)蛋白質(zhì)可解離基團(tuán)主要來(lái)自構(gòu)成蛋白質(zhì)的酸性或是堿性氨基酸殘基側(cè)鏈，還有蛋白質(zhì)的末

26、端羧基和氨基。蛋白質(zhì)所帶電荷性質(zhì)和數(shù)量是由蛋白質(zhì)分子中可解離基團(tuán)的種類(lèi)和數(shù)量及溶液的pH所決定的。 由于蛋白質(zhì)分子中存在游離的氨基和游離的羧基以及側(cè)鏈上的各種功能團(tuán)，因此蛋白質(zhì)與氨基酸一樣具有兩性解離的性質(zhì)，因而也具有特定的等電點(diǎn)（pI） 等電點(diǎn)：對(duì)某一種蛋白質(zhì)來(lái)說(shuō)，在某一pH，它所帶的正電荷與負(fù)電荷恰好相等，也即凈電荷為零這pH稱(chēng)為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。 同樣，當(dāng)溶液pHpI時(shí)，蛋白質(zhì)所帶正、負(fù)電荷相等；當(dāng)溶液pHpI時(shí)，蛋白質(zhì)帶凈負(fù)電荷；當(dāng)溶液pHpI時(shí)，蛋白質(zhì)帶凈正電荷。蛋白質(zhì)可解離基團(tuán)的pKa值由于受到分子中鄰近電荷的影響使其和氨基酸中相應(yīng)基團(tuán)的pKa值不完全相同。等離子點(diǎn)（isoioni

27、c point）：沒(méi)有鹽類(lèi)干擾時(shí)，蛋白質(zhì)質(zhì)子供體基團(tuán)解離出來(lái)的質(zhì)子數(shù)與質(zhì)子受體基團(tuán)結(jié)合的質(zhì)子數(shù)相等時(shí)的pH。等離子點(diǎn)是蛋白質(zhì)的一個(gè)特征常數(shù)。（五）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)根據(jù)分散程度可以把分散系統(tǒng)分為3類(lèi)：分散相質(zhì)點(diǎn)小于1nm的為真溶液，大于100nm的為懸濁液，介于1100nm的為膠體溶液。蛋白質(zhì)分子的顆粒直徑在1100nm，處于膠體顆粒的范圍。蛋白質(zhì)主要是球狀蛋白質(zhì)有親水面，它的親水基團(tuán)都在表面，因此與水有很大的親和力，成為親水膠體。因此，蛋白質(zhì)具有親水溶膠的性質(zhì)。 分散相質(zhì)點(diǎn)在膠體系統(tǒng)中保持穩(wěn)定，需要具備3個(gè)條件：（1）分散相的質(zhì)點(diǎn)大小在1100nm；（2）分散相的質(zhì)點(diǎn)帶有同種電荷；（3）分散相的質(zhì)點(diǎn)能與溶劑形成溶劑化層。 蛋白質(zhì)的分子大小屬于膠體質(zhì)點(diǎn)的范圍。蛋白質(zhì)分子表面的水化膜和