分子生物學(xué)-蛋白質(zhì)【高中生物競(jìng)賽-細(xì)胞生物學(xué)】課件

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分子生物學(xué)

張曉軍分子生物學(xué)

第四章

蛋白質(zhì)（protein)

第一節(jié)

蛋白質(zhì)概述一、

化學(xué)組成C、H、O、N、S、P、Fe、Zn、Cu二、蛋白質(zhì)分類1、從結(jié)構(gòu)單位分

簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)：氨基酸結(jié)合蛋白質(zhì)：氨基酸+輔基2、根據(jù)所帶電荷

堿性蛋白：帶正電荷（—N+H3）如：組蛋白酸性蛋白：帶負(fù)電荷（—COO-）如：非組蛋白第一節(jié)蛋白質(zhì)概述一、化學(xué)組成二、蛋白質(zhì)分類

3、從空間結(jié)構(gòu)

3.1纖維狀蛋白質(zhì)

在生物體內(nèi)，作為結(jié)構(gòu)成分而存在例如：膠原蛋白、角蛋白、絲蛋白

3.2球狀蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)承擔(dān)動(dòng)態(tài)的功能，即起酶學(xué)和調(diào)節(jié)的作用例如：酶

二、蛋白質(zhì)分類3、從空間結(jié)構(gòu)

第二節(jié)氨基酸除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下結(jié)構(gòu)通式：一、氨基酸的結(jié)構(gòu)通式各種氨基酸的區(qū)別在于側(cè)鏈R基的不同。20種基本氨基酸按R的極性可分為非極性氨基酸、極性氨基酸、酸性氨基酸和堿性氨基酸。-氨基酸可變部分不變部分Aminoacid第二節(jié)氨基酸除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下結(jié)

甘氨酸H具有構(gòu)象柔性由于其側(cè)鏈的幾何學(xué)特性，不能形成規(guī)則的α-螺旋結(jié)構(gòu)，而經(jīng)常出現(xiàn)在α-螺旋的終點(diǎn)部位，即形成環(huán)肽鏈或轉(zhuǎn)角。甘氨酸H具有構(gòu)象柔性

脯氨酸（亞氨酸）

H2C

H2CCH2

HN——CH——COOH具有構(gòu)象剛性順?lè)礃?gòu)象的轉(zhuǎn)變需要異構(gòu)酶的催化才能進(jìn)行脯氨酸（亞氨酸）具有構(gòu)象剛性二、氨基酸的分類

二、氨基酸的分類

脂肪族氨基酸甘氨酸

Glycine

脂肪族氨基酸甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine

脂肪族氨基酸甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine纈氨酸

Valine

脂肪族氨基酸甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine纈氨酸

Valine亮氨酸

Leucine

甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine纈氨酸

Valine亮氨酸

Leucine異亮氨酸

Ileucine

脂肪族氨基酸甘氨酸Glycine甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine纈氨酸

Valine亮氨酸

Leucine異亮氨酸

Ileucine脯氨酸

Proline

亞氨基酸甘氨酸Glycine甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine纈氨酸

Valine亮氨酸

Leucine異亮氨酸

Ileucine脯氨酸

Proline甲硫氨酸

Methionine

含硫氨基酸甘氨酸Glycine甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine纈氨酸

Valine亮氨酸

Leucine異亮氨酸

Ileucine脯氨酸

Proline甲硫氨酸

Methionine半胱氨酸

Cysteine

含硫氨基酸甘氨酸Glycine

芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine

芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine

芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine色氨酸Trytophan

堿性氨基酸精氨酸

Arginine堿性氨基酸精氨酸

堿性氨基酸精氨酸

Arginine賴氨酸

Lysine

堿性氨基酸精氨酸

Arginine賴氨酸

Lysine組氨酸

Histidine

天冬氨酸

Aspartate

酸性氨基酸天冬氨酸天冬氨酸

Aspartate

谷氨酸

Glutamate

酸性氨基酸天冬氨酸絲氨酸

Serine

含羥基氨基酸絲氨酸Serine絲氨酸

Serine

蘇氨酸

Threonine

含羥基氨基酸絲氨酸Serine天冬酰胺Asparagine

含酰胺氨基酸天冬酰胺Asparagine天冬酰胺Asparagine谷酰胺

Glutamine

含酰胺氨基酸天冬酰胺Asparagine第三節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的層次體系蛋白質(zhì)分子是由氨基酸首尾相連而成的共價(jià)多肽鏈，但是天然的蛋白質(zhì)分子并不是走向隨機(jī)的松散肽鏈。每一種蛋白質(zhì)都有自己特有的空間結(jié)構(gòu)或三維結(jié)構(gòu)，被稱謂蛋白質(zhì)的構(gòu)象。一個(gè)給定的蛋白質(zhì)理論上可采取多種構(gòu)象，但在生理?xiàng)l件下，只有一種或很少幾種在能量上有利的。指導(dǎo)蛋白質(zhì)多肽鏈折疊成能量上有利的構(gòu)象的規(guī)律至今仍不完全清楚，尋找這些規(guī)律是當(dāng)前奮力研究的課題之一。第三節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的層次體系蛋白質(zhì)分子是由氨基酸首尾相連而成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)就像一座精美的建筑，層次豐富，構(gòu)造多彩一級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈中氨基酸順序

共價(jià)鍵含有復(fù)雜機(jī)構(gòu)的全部信息二級(jí)結(jié)構(gòu)：ɑ－螺旋、B-折疊非共價(jià)力（氫鍵）三級(jí)結(jié)構(gòu)：球狀構(gòu)象

非共價(jià)力（氫鍵、二硫鍵、疏水力）四級(jí)結(jié)構(gòu)：各亞基之間在空間上的相互關(guān)系和結(jié)合方式

非共價(jià)力（氫鍵、二硫鍵、疏水力）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)就像一座精美的建筑，層次豐富，構(gòu)造多彩一一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

從多肽鏈的N端到C端的共價(jià)主鏈及氨基酸的排列順序。它是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次體系的基礎(chǔ)，是決定更高層次結(jié)構(gòu)的主要因素。主要因素

（一級(jí)結(jié)構(gòu)

）高級(jí)結(jié)構(gòu)輔助因素

（分子伴侶）一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)從多肽鏈的N端到C端的共價(jià)主鏈及一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(多肽)一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基之間失水形成的酰胺鍵稱為肽鍵，所形成的化合物稱為肽。（一）多肽的結(jié)構(gòu)由兩個(gè)氨基酸組成的肽稱為二肽，由多個(gè)氨基酸組成的肽則稱為多肽。組成多肽的氨基酸單元稱為氨基酸殘基。一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(多肽)一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順序排列，這種排列順序稱為氨基酸順序通常在多肽鏈的一端含有一個(gè)游離的-氨基，稱為氨基端或N-端；在另一端含有一個(gè)游離的-羧基，稱為羧基端或C-端。氨基酸的順序是從N-端的氨基酸殘基開(kāi)始，以C-端氨基酸殘基為終點(diǎn)的排列順序。如上述五肽可表示為：

Ser-Val-Tyr-Asp-Gln在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順序排列，這種排列順序稱為氨基（二）肽鍵肽鍵的特點(diǎn)是氮原子上的孤對(duì)電子與羰基具有明顯的共軛作用。組成肽鍵的原子處于同一平面。肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。（二）肽鍵肽鍵的特點(diǎn)是氮原子上的孤對(duì)電子與羰基具有明顯的共軛（三）二硫鍵在蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)中，靠近的兩個(gè)半胱氨酸（Cys)的巰基（-SH）之間可被氧化形成二硫鍵。作為一個(gè)合成的結(jié)構(gòu)單位成為胱氨酸（Cystine)。二硫鍵按以下反應(yīng)式由空氣氧化產(chǎn)生：2CH2SH+1／2O2=-CH2-S-S-CH2-+H2O二硫鍵的形成需要一個(gè)氧化環(huán)境，因此二硫鍵一般不出現(xiàn)在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)蛋白質(zhì)中，因?yàn)榧?xì)胞質(zhì)內(nèi)主要是一個(gè)還原環(huán)境。二硫鍵常常出現(xiàn)在由細(xì)胞分泌出來(lái)的胞外蛋白質(zhì)中。（三）二硫鍵在蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)中，靠近的兩個(gè)半胱氨酸（Cys（三）二硫鍵mRNA中沒(méi)有胱氨酸的密碼子，因此必須通過(guò)蛋白質(zhì)合成后由兩個(gè)半胱氨酸的氧化作用來(lái)合成。真核生物中，二硫鍵在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中形成：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)為非還原性環(huán)境內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白二硫鍵異構(gòu)酶二硫鍵可以穩(wěn)定蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)（三）二硫鍵mRNA中沒(méi)有胱氨酸的密碼子，因此必須通過(guò)蛋白質(zhì)（三）二硫鍵二硫鍵存在部位鏈間二硫鍵：將兩條不同的多肽鏈共價(jià)交聯(lián)在一起。

鏈內(nèi)二硫鍵：使單肽鏈折疊形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)域。使蛋白質(zhì)不易降解。

例如：胰島素分子（三）二硫鍵二硫鍵存在部位二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈借助氫鍵規(guī)則折疊所形成的周期性的規(guī)則構(gòu)象。稱為secondarystruture.二級(jí)結(jié)構(gòu)是多肽鏈主鏈局部區(qū)域的規(guī)則結(jié)構(gòu)。主要被其內(nèi)部形成的主鏈氫鍵所穩(wěn)定，因此氫鍵的排布也是二級(jí)結(jié)構(gòu)的重要特征。二級(jí)結(jié)構(gòu)的模型很多，在天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中主要的二級(jí)結(jié)構(gòu)包括：α-螺旋

β-折疊片層β-轉(zhuǎn)角二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈借助氫鍵規(guī)則折疊所形成的周期性的規(guī)二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)在所有已知的天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中都有廣泛的二級(jí)結(jié)構(gòu)存在：在纖維蛋白中,二級(jí)結(jié)構(gòu)就是分子的基本結(jié)構(gòu)，并在基本方面決定了分子性能。如，角蛋白主要由α-螺旋

構(gòu)成絲主要由β-折疊片層構(gòu)成

膠原蛋白三股螺旋在球蛋白中,二級(jí)結(jié)構(gòu)主要形成分子骨架，而三維特征更多地依賴于側(cè)鏈的相互作用和比主鏈氫鍵更為復(fù)雜的作用力。二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)在所有已知的天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中都有廣泛的二三、結(jié)構(gòu)模體和結(jié)構(gòu)域（一）超二級(jí)結(jié)構(gòu)在蛋白質(zhì)中由若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)元件組合在一起彼此相互作用，形成有規(guī)律的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合，充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的建筑模塊。

3種組合類型：

1αα

這是一種α螺旋束，由兩股平行的或反向平行的右手螺旋段相互纏繞而成的左手卷曲螺旋（超螺旋，coiled-coil)

三、結(jié)構(gòu)模體和結(jié)構(gòu)域（一）超二級(jí)結(jié)構(gòu)卷曲螺旋是纖維蛋白如角蛋白、肌球蛋白的主要結(jié)構(gòu)元件。α螺旋束也存在于球狀蛋白中，如、蚯蚓血紅蛋白中。與纖維蛋白中不同的是在球狀蛋白中α螺旋束是由同一條鏈的一級(jí)序列上的鄰近的α螺旋組成卷曲螺旋是纖維蛋白如角蛋白、肌球蛋白的主要結(jié)構(gòu)元件。2βαβ由兩段平行的β-折疊股和一段作為連接的α-螺旋（或無(wú)規(guī)則線團(tuán)）組成，β-折疊股之間還有氫鍵相連。3

ββ反向平行β-折疊片，在球形蛋白質(zhì)多是由一條多肽鏈的若干β片段反向平行組合而成，兩個(gè)β片段之間由一個(gè)短環(huán)（發(fā)夾）連接。

β發(fā)夾:兩段反平行的β鏈由一環(huán)肽鏈連接而成β曲折：兩段反平行的β鏈希臘鑰匙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：4段反平行的β鏈2βαβ由兩段平行的β-折疊股和一段作為連接的α-螺旋（或小結(jié)！

看來(lái)蛋白質(zhì)構(gòu)象是由超二級(jí)結(jié)構(gòu)裝配在一起形成的，因此目前致力于了解α螺旋之間、β折疊片之間以及螺旋和折疊片之間相互作用的基礎(chǔ)。在多數(shù)情況下，只有非極性殘基側(cè)鏈參與這些相互作用，而親水側(cè)鏈多分布在分子的外表面。小結(jié)！看來(lái)蛋白質(zhì)構(gòu)象是由超二級(jí)結(jié)構(gòu)裝配在一起形成的，（二）結(jié)構(gòu)域多肽鏈中的二級(jí)結(jié)構(gòu)和超二級(jí)結(jié)構(gòu)以特定的方式組織連接起來(lái)，形成三級(jí)結(jié)構(gòu)的局部折疊區(qū)，它是相對(duì)獨(dú)立的球狀實(shí)體。結(jié)構(gòu)域是蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的基本單位

（二）結(jié)構(gòu)域單域蛋白質(zhì)：

較小的球狀蛋白由一個(gè)結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，即一條多肽鏈只形成一個(gè)結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域就是三級(jí)結(jié)構(gòu)。多域蛋白質(zhì)：較大的球狀蛋白或亞基可以由多個(gè)結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，即一條多肽鏈可以形成兩個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)域。這些結(jié)構(gòu)域共同構(gòu)成三級(jí)結(jié)構(gòu)。

一個(gè)分子中的結(jié)構(gòu)域之間以共價(jià)鍵相連接而蛋白質(zhì)亞基以非共價(jià)締合的方式形成四級(jí)結(jié)構(gòu)。單域蛋白質(zhì)：結(jié)構(gòu)域也是功能單位，不同的結(jié)構(gòu)域常常與蛋白質(zhì)的不同功能相關(guān)連。在一個(gè)種屬中，由幾種多肽鏈分別執(zhí)行的不同生理功能，在另一個(gè)種屬中可以由單一蛋白質(zhì)中的不同結(jié)構(gòu)域區(qū)來(lái)完成。例如：在植物葉綠體中脂肪酸的合成反應(yīng)是由幾種不同的蛋白質(zhì)來(lái)催化在哺乳動(dòng)物中，這些催化功能由一條肽鏈中排布成的7個(gè)結(jié)構(gòu)域來(lái)完成的結(jié)構(gòu)域也是功能單位，不同的結(jié)構(gòu)域常常與蛋白質(zhì)的不同功能相關(guān)連四、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)域或二級(jí)結(jié)構(gòu)元件及其與之相關(guān)連的各種環(huán)肽鏈在空間進(jìn)一步盤曲、折疊構(gòu)成的總的三維結(jié)構(gòu)。四、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)域或二級(jí)結(jié)構(gòu)元件及其與之相關(guān)連的五、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)最早提出的四級(jí)結(jié)構(gòu)的概念是指蛋白質(zhì)分子的亞基結(jié)構(gòu)。許多蛋白質(zhì)作為完整的活性分子，是由兩條以上的多肽鏈組成的，它們各自以獨(dú)特的一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)相互以非共價(jià)作用聯(lián)結(jié)，共同構(gòu)成完整的蛋白質(zhì)分子。這些肽鏈單位稱為亞基，由亞基聚合成的整體稱為寡聚體蛋白質(zhì)。亞基的數(shù)目、類型、空間排列方式和亞基間相互作用性質(zhì)，都屬于蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容。五、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)最早提出的四級(jí)結(jié)構(gòu)的概念是指蛋白質(zhì)分子的寡聚體中多肽鏈的氨基酸順序（一級(jí)結(jié)構(gòu)）不僅規(guī)定了它們的二、三級(jí)結(jié)構(gòu)，而且也規(guī)定了它們之間接觸的幾何位置，使亞基精確嵌合、緊密地締結(jié)成天然的四級(jí)結(jié)構(gòu)。四級(jí)結(jié)構(gòu)的形成也遵循“自我裝配”的原則。溶劑中水分子在穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)中具有重要作用：1.有助于局部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定2.直接參與功能作用3.蛋白質(zhì)的有機(jī)組成成分寡聚體中多肽鏈的氨基酸順序（一級(jí)結(jié)構(gòu)）不僅規(guī)定了它們的二、三第四節(jié)

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成

（多肽鏈的生物合成與折疊）蛋白質(zhì)在體內(nèi)的形成大致可以分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段：在遺傳密碼指導(dǎo)下將氨基酸按照特定的順序，在核糖體上連接起來(lái)形成只有一維結(jié)構(gòu)的多肽鏈稱為多肽鏈的生物合成第二個(gè)階段：合成的多肽鏈以現(xiàn)在尚不清楚的機(jī)制自動(dòng)折疊成為特定的三維結(jié)構(gòu)，形成具有完整結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)，稱為新生肽鏈的折疊或蛋白質(zhì)折疊（proteinfolding)。第四節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成

（多肽鏈的生物合成與折疊）蛋

這一過(guò)程的基本法則是

遺傳密碼氨基酸順序三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的功能輔助因素這一過(guò)程的基本法則是遺傳密碼氨基酸順序三維結(jié)構(gòu)蛋白一多肽鏈的生物合成多肽鏈生物合成的主要環(huán)節(jié)包：（一）基因攜帶規(guī)定氨基酸序列的核苷酸三聯(lián)體遺傳密碼（二）編碼信息的轉(zhuǎn)錄雙鏈DNA分子的遺傳信息轉(zhuǎn)錄到單鏈信使RNA（三）編碼信息的翻譯

mRNA在核糖體上轉(zhuǎn)錄一多肽鏈的生物合成多肽鏈生物合成的主要環(huán)節(jié)包：二多肽鏈的折疊從體內(nèi)新生的多肽鏈或體外變性的多肽鏈的一維線性氨基酸序列轉(zhuǎn)化為具有特征三維結(jié)構(gòu)的活性天然態(tài)蛋白質(zhì)的過(guò)程，稱為蛋白質(zhì)的折疊（proteinfolding)了解蛋白質(zhì)折疊的機(jī)理，即如何從氨基酸序列決定一個(gè)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，具有十分重要的中心地位，這也是分子生物學(xué)中至今尚未解決的重大基礎(chǔ)問(wèn)題二多肽鏈的折疊從體內(nèi)新生的多肽鏈或體外變性的多肽鏈的一維線二多肽鏈的折疊（一）天然蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)主要取決于氨基酸序列

美國(guó)Ａnfinsen小組通過(guò)核糖核酸酶Ａ變形后的重新折疊的復(fù)性實(shí)驗(yàn)證實(shí)：一級(jí)結(jié)構(gòu)決定三級(jí)結(jié)構(gòu)的原理。

在給定的環(huán)境（溶劑、ＰＨ值、離子強(qiáng)度、溫度等）中，天然蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)是由各種組成原子之間相互作用（即由其組成的氨基酸序列）決定的。

這就是一級(jí)機(jī)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)的原理，是蛋白質(zhì)機(jī)構(gòu)形成的基本原理二多肽鏈的折疊（一）天然蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)主要取決于氨基酸序二多肽鏈的折疊（二）幫助折疊的蛋白質(zhì)—分子伴侶在蛋白質(zhì)分子達(dá)到其天然態(tài)之前，有可能將其疏水部分暴露給溶劑，從而使折疊中的蛋白質(zhì)發(fā)生聚合，不能繼續(xù)正確折疊。事實(shí)上，在細(xì)胞內(nèi)部有高濃度的各種不同的蛋白質(zhì)，因此這種折疊中的聚合可以經(jīng)常發(fā)生。這種阻礙正確折疊的聚合，可以通過(guò)分子伴侶來(lái)防止。二多肽鏈的折疊（二）幫助折疊的蛋白質(zhì)—分子伴侶1、分子伴侶的概念是進(jìn)化上十分保守的一些蛋白質(zhì)家族，廣泛存在于各種生物體內(nèi)，其主要作用是與新生肽鏈或部分折疊的蛋白質(zhì)結(jié)合，加速其折疊或組裝成天然構(gòu)象的進(jìn)程。分子伴侶作用方式是可以與未折疊的、部分折疊的和折疊不正確的蛋白質(zhì)分子的疏水面結(jié)合誘發(fā)正確構(gòu)象，并防止其相互聚集或錯(cuò)誤折疊；但不與天然態(tài)（正確折疊）的蛋白質(zhì)結(jié)合。1、分子伴侶的概念是進(jìn)化上十分保守的一些蛋白質(zhì)家族，廣泛存在該是休息時(shí)間了，

10minutesbreak!

該是休息時(shí)間了，

10minutesbreak!2、分子伴侶的分類2.1主要包括幾個(gè)在結(jié)構(gòu)上不相關(guān)的蛋白質(zhì)家族：

Hsp70(DnaK)：穩(wěn)定蛋白質(zhì)的未折疊狀態(tài)并促進(jìn)其正確折疊。以單體形式與靶蛋白結(jié)合與新生多肽鏈的延伸形式（前體形式）結(jié)合

Hsp60(GroEL)：穩(wěn)定蛋白質(zhì)的未折疊狀態(tài)并促進(jìn)其正確折疊14個(gè)亞基與7個(gè)Hsp10亞基構(gòu)成復(fù)合物作為一個(gè)功能單位結(jié)合一個(gè)或兩個(gè)靶蛋白與折疊程度較高的中間體（α螺旋形式）結(jié)合SHsps、Hsp10(GroES)、Hsp90、TriC、Calnexin(p88,Ca2+結(jié)合蛋白）2、分子伴侶的分類2.1主要包括幾個(gè)在結(jié)構(gòu)上不相關(guān)的蛋白質(zhì)2、分子伴侶的分類2.2也可以分為

熱激蛋白(heatshockprotein,Hsp)被溫度升高誘導(dǎo)表達(dá)環(huán)境脅迫蛋白被各種脅迫誘導(dǎo)表達(dá)2、分子伴侶的分類2.2也可以分為3、分子伴侶的主要功能3.1脅迫保護(hù)防止蛋白質(zhì)變性不可逆聚集而失去功能，介導(dǎo)逆境消退后的正確折疊。(Hsp70)3.2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

在ATP存在時(shí)，細(xì)胞質(zhì)Hsp70能與前體蛋相互作用，防止因過(guò)早形成折疊構(gòu)象而礙跨越線粒體或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。3.3調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄和DNA復(fù)制3.4組裝細(xì)胞骨架

TriC促進(jìn)肌動(dòng)蛋白有效地組裝成微絲。3、分子伴侶的主要功能3.1脅迫保護(hù)3、分子伴侶的作用模式3.1分子伴侶的結(jié)合可以通過(guò)設(shè)置障礙來(lái)阻止錯(cuò)誤的折疊，或者通過(guò)降低正確裝配所需要的活化能來(lái)促進(jìn)這一過(guò)程的發(fā)生。（Hsp70)3.2為非折疊肽提供了一個(gè)與外界各開(kāi)的空間，防止了非折疊肽在外力作用下的相互聚集，有通過(guò)多肽與內(nèi)部疏水區(qū)的相互作用來(lái)指導(dǎo)完成其正確的折疊。（GroEL-GroES復(fù)合物）3、分子伴侶的作用模式3.1分子伴侶的結(jié)合可以通過(guò)設(shè)置障礙來(lái)二多肽鏈的折疊（二）幫助正確二硫鍵形成的酶

1、二硫鍵形成酶

主要存在于細(xì)菌質(zhì)膜外2、二硫鍵異構(gòu)酶

真核細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中二多肽鏈的折疊（二）幫助正確二硫鍵形成的酶二多肽鏈的折疊（三）催化脯氨酸CIS-TRANS異構(gòu)化的酶

肽酰脯氨酰異構(gòu)化酶

催化提高脯氨酸肽異構(gòu)化過(guò)程的速率，使折疊順利進(jìn)行。二多肽鏈的折疊（三）催化脯氨酸CIS-TRANS異構(gòu)化的酶第五節(jié)

蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)和核酸的結(jié)構(gòu)與功能的研究是分子生物學(xué)的中心課題。以蛋白質(zhì)和核酸的結(jié)構(gòu)與功能為基礎(chǔ)，從分子水平上來(lái)認(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象的本質(zhì)已經(jīng)成為現(xiàn)代生物學(xué)發(fā)展的主要方向之一。每種蛋白質(zhì)都具有特定的三維結(jié)構(gòu)，沒(méi)有特定的三維結(jié)構(gòu)就沒(méi)有復(fù)雜的蛋白質(zhì)功能，因此具有獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)是功能蛋白質(zhì)分子的最基本的屬性第五節(jié)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)和核酸的結(jié)構(gòu)與功能的一蛋白質(zhì)功能的多樣性蛋白質(zhì)是生物功能的載體，每種細(xì)胞活性都依賴于一種或幾種特定的蛋白質(zhì)，歸納起來(lái)蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能有如下幾個(gè)方面：催化調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運(yùn)貯存與營(yíng)養(yǎng)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)成分防御與進(jìn)攻信號(hào)傳遞結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)一蛋白質(zhì)功能的多樣性蛋白質(zhì)是生物功能的載體，每種細(xì)胞活性都二蛋白質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)和多亞基蛋白質(zhì)（一）結(jié)合位點(diǎn)由于多肽鏈的折疊，側(cè)鏈產(chǎn)生一個(gè)帶電荷和疏水基團(tuán)的獨(dú)特的表面構(gòu)型，它與蛋白質(zhì)和其它分子之間的相互作用有關(guān)，稱做蛋白質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)一個(gè)酶的結(jié)合位點(diǎn)就是它的催化活性區(qū)，即活性位點(diǎn)。二蛋白質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)和多亞基蛋白質(zhì)（一）結(jié)合位點(diǎn)二蛋白質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)和多亞基蛋白質(zhì)（二）結(jié)合方式

一個(gè)小分子對(duì)結(jié)合位點(diǎn)的的結(jié)合可以通過(guò)許多方式，結(jié)合涉及氨基酸側(cè)鏈間的各種非共價(jià)相互作用：1、離子鍵（鹽橋）2、氫鍵3、疏水相互作用4、范德華力二蛋白質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)和多亞基蛋白質(zhì)（二）結(jié)合方式二蛋白質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)和多亞基蛋白質(zhì)（三）多亞基體系（寡聚體蛋白質(zhì)）的優(yōu)點(diǎn)蛋白質(zhì)為什么要采取多亞基形式多亞基體系（寡聚體蛋白質(zhì)）的優(yōu)點(diǎn)：1、對(duì)DNA利用是一種經(jīng)濟(jì)性的方法。2、減少蛋白質(zhì)合成過(guò)程中隨機(jī)的錯(cuò)誤對(duì)蛋白質(zhì)活性的影響。3、有利于蛋白質(zhì)活性的調(diào)節(jié)。

二蛋白質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)和多亞基蛋白質(zhì)（三）多亞基體系（寡聚體蛋第六節(jié)

蛋白質(zhì)活性的調(diào)節(jié)一、終產(chǎn)物的抑制作用二、多亞基蛋白質(zhì)的調(diào)節(jié)—變構(gòu)三、變構(gòu)調(diào)節(jié)的兩種機(jī)制四、一種變構(gòu)酶：門冬酰胺轉(zhuǎn)氨甲酰酶（ATCase)

五、真核細(xì)胞中蛋白質(zhì)的磷酸化是導(dǎo)致變構(gòu)的共同方式第六節(jié)蛋白質(zhì)活性的調(diào)節(jié)一、終產(chǎn)物的抑制作用第七節(jié)

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析方法結(jié)構(gòu)基因組計(jì)劃

規(guī)?；瘻y(cè)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)X射線晶體衍射法核磁共振光譜法晶體蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)液態(tài)蛋白質(zhì)構(gòu)象

第七節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析方法下課了下課了

Pleasebequiet,上課了!Pleasebequiet,上課了!

同學(xué)們，早上好！

同學(xué)們，早上好！

分子生物學(xué)

張曉軍分子生物學(xué)

第四章

蛋白質(zhì)（protein)

第一節(jié)

蛋白質(zhì)概述一、

化學(xué)組成C、H、O、N、S、P、Fe、Zn、Cu二、蛋白質(zhì)分類1、從結(jié)構(gòu)單位分

簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)：氨基酸結(jié)合蛋白質(zhì)：氨基酸+輔基2、根據(jù)所帶電荷

堿性蛋白：帶正電荷（—N+H3）如：組蛋白酸性蛋白：帶負(fù)電荷（—COO-）如：非組蛋白第一節(jié)蛋白質(zhì)概述一、化學(xué)組成二、蛋白質(zhì)分類

3、從空間結(jié)構(gòu)

3.1纖維狀蛋白質(zhì)

在生物體內(nèi)，作為結(jié)構(gòu)成分而存在例如：膠原蛋白、角蛋白、絲蛋白

3.2球狀蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)承擔(dān)動(dòng)態(tài)的功能，即起酶學(xué)和調(diào)節(jié)的作用例如：酶

二、蛋白質(zhì)分類3、從空間結(jié)構(gòu)

第二節(jié)氨基酸除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下結(jié)構(gòu)通式：一、氨基酸的結(jié)構(gòu)通式各種氨基酸的區(qū)別在于側(cè)鏈R基的不同。20種基本氨基酸按R的極性可分為非極性氨基酸、極性氨基酸、酸性氨基酸和堿性氨基酸。-氨基酸可變部分不變部分Aminoacid第二節(jié)氨基酸除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下結(jié)

甘氨酸H具有構(gòu)象柔性由于其側(cè)鏈的幾何學(xué)特性，不能形成規(guī)則的α-螺旋結(jié)構(gòu)，而經(jīng)常出現(xiàn)在α-螺旋的終點(diǎn)部位，即形成環(huán)肽鏈或轉(zhuǎn)角。甘氨酸H具有構(gòu)象柔性

脯氨酸（亞氨酸）

H2C

H2CCH2

HN——CH——COOH具有構(gòu)象剛性順?lè)礃?gòu)象的轉(zhuǎn)變需要異構(gòu)酶的催化才能進(jìn)行脯氨酸（亞氨酸）具有構(gòu)象剛性二、氨基酸的分類

二、氨基酸的分類

脂肪族氨基酸甘氨酸

Glycine

脂肪族氨基酸甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine

脂肪族氨基酸甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine纈氨酸

Valine

脂肪族氨基酸甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine纈氨酸

Valine亮氨酸

Leucine

甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine纈氨酸

Valine亮氨酸

Leucine異亮氨酸

Ileucine

脂肪族氨基酸甘氨酸Glycine甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine纈氨酸

Valine亮氨酸

Leucine異亮氨酸

Ileucine脯氨酸

Proline

亞氨基酸甘氨酸Glycine甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine纈氨酸

Valine亮氨酸

Leucine異亮氨酸

Ileucine脯氨酸

Proline甲硫氨酸

Methionine

含硫氨基酸甘氨酸Glycine甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine纈氨酸

Valine亮氨酸

Leucine異亮氨酸

Ileucine脯氨酸

Proline甲硫氨酸

Methionine半胱氨酸

Cysteine

含硫氨基酸甘氨酸Glycine

芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine

芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine

芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine色氨酸Trytophan

堿性氨基酸精氨酸

Arginine堿性氨基酸精氨酸

堿性氨基酸精氨酸

Arginine賴氨酸

Lysine

堿性氨基酸精氨酸

Arginine賴氨酸

Lysine組氨酸

Histidine

天冬氨酸

Aspartate

酸性氨基酸天冬氨酸天冬氨酸

Aspartate

谷氨酸

Glutamate

酸性氨基酸天冬氨酸絲氨酸

Serine

含羥基氨基酸絲氨酸Serine絲氨酸

Serine

蘇氨酸

Threonine

含羥基氨基酸絲氨酸Serine天冬酰胺Asparagine

含酰胺氨基酸天冬酰胺Asparagine天冬酰胺Asparagine谷酰胺

Glutamine

含酰胺氨基酸天冬酰胺Asparagine第三節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的層次體系蛋白質(zhì)分子是由氨基酸首尾相連而成的共價(jià)多肽鏈，但是天然的蛋白質(zhì)分子并不是走向隨機(jī)的松散肽鏈。每一種蛋白質(zhì)都有自己特有的空間結(jié)構(gòu)或三維結(jié)構(gòu)，被稱謂蛋白質(zhì)的構(gòu)象。一個(gè)給定的蛋白質(zhì)理論上可采取多種構(gòu)象，但在生理?xiàng)l件下，只有一種或很少幾種在能量上有利的。指導(dǎo)蛋白質(zhì)多肽鏈折疊成能量上有利的構(gòu)象的規(guī)律至今仍不完全清楚，尋找這些規(guī)律是當(dāng)前奮力研究的課題之一。第三節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的層次體系蛋白質(zhì)分子是由氨基酸首尾相連而成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)就像一座精美的建筑，層次豐富，構(gòu)造多彩一級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈中氨基酸順序

共價(jià)鍵含有復(fù)雜機(jī)構(gòu)的全部信息二級(jí)結(jié)構(gòu)：ɑ－螺旋、B-折疊非共價(jià)力（氫鍵）三級(jí)結(jié)構(gòu)：球狀構(gòu)象

非共價(jià)力（氫鍵、二硫鍵、疏水力）四級(jí)結(jié)構(gòu)：各亞基之間在空間上的相互關(guān)系和結(jié)合方式

非共價(jià)力（氫鍵、二硫鍵、疏水力）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)就像一座精美的建筑，層次豐富，構(gòu)造多彩一一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

從多肽鏈的N端到C端的共價(jià)主鏈及氨基酸的排列順序。它是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次體系的基礎(chǔ)，是決定更高層次結(jié)構(gòu)的主要因素。主要因素

（一級(jí)結(jié)構(gòu)

）高級(jí)結(jié)構(gòu)輔助因素

（分子伴侶）一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)從多肽鏈的N端到C端的共價(jià)主鏈及一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(多肽)一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基之間失水形成的酰胺鍵稱為肽鍵，所形成的化合物稱為肽。（一）多肽的結(jié)構(gòu)由兩個(gè)氨基酸組成的肽稱為二肽，由多個(gè)氨基酸組成的肽則稱為多肽。組成多肽的氨基酸單元稱為氨基酸殘基。一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(多肽)一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順序排列，這種排列順序稱為氨基酸順序通常在多肽鏈的一端含有一個(gè)游離的-氨基，稱為氨基端或N-端；在另一端含有一個(gè)游離的-羧基，稱為羧基端或C-端。氨基酸的順序是從N-端的氨基酸殘基開(kāi)始，以C-端氨基酸殘基為終點(diǎn)的排列順序。如上述五肽可表示為：

Ser-Val-Tyr-Asp-Gln在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順序排列，這種排列順序稱為氨基（二）肽鍵肽鍵的特點(diǎn)是氮原子上的孤對(duì)電子與羰基具有明顯的共軛作用。組成肽鍵的原子處于同一平面。肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。（二）肽鍵肽鍵的特點(diǎn)是氮原子上的孤對(duì)電子與羰基具有明顯的共軛（三）二硫鍵在蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)中，靠近的兩個(gè)半胱氨酸（Cys)的巰基（-SH）之間可被氧化形成二硫鍵。作為一個(gè)合成的結(jié)構(gòu)單位成為胱氨酸（Cystine)。二硫鍵按以下反應(yīng)式由空氣氧化產(chǎn)生：2CH2SH+1／2O2=-CH2-S-S-CH2-+H2O二硫鍵的形成需要一個(gè)氧化環(huán)境，因此二硫鍵一般不出現(xiàn)在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)蛋白質(zhì)中，因?yàn)榧?xì)胞質(zhì)內(nèi)主要是一個(gè)還原環(huán)境。二硫鍵常常出現(xiàn)在由細(xì)胞分泌出來(lái)的胞外蛋白質(zhì)中。（三）二硫鍵在蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)中，靠近的兩個(gè)半胱氨酸（Cys（三）二硫鍵mRNA中沒(méi)有胱氨酸的密碼子，因此必須通過(guò)蛋白質(zhì)合成后由兩個(gè)半胱氨酸的氧化作用來(lái)合成。真核生物中，二硫鍵在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中形成：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)為非還原性環(huán)境內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白二硫鍵異構(gòu)酶二硫鍵可以穩(wěn)定蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)（三）二硫鍵mRNA中沒(méi)有胱氨酸的密碼子，因此必須通過(guò)蛋白質(zhì)（三）二硫鍵二硫鍵存在部位鏈間二硫鍵：將兩條不同的多肽鏈共價(jià)交聯(lián)在一起。

鏈內(nèi)二硫鍵：使單肽鏈折疊形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)域。使蛋白質(zhì)不易降解。

例如：胰島素分子（三）二硫鍵二硫鍵存在部位二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈借助氫鍵規(guī)則折疊所形成的周期性的規(guī)則構(gòu)象。稱為secondarystruture.二級(jí)結(jié)構(gòu)是多肽鏈主鏈局部區(qū)域的規(guī)則結(jié)構(gòu)。主要被其內(nèi)部形成的主鏈氫鍵所穩(wěn)定，因此氫鍵的排布也是二級(jí)結(jié)構(gòu)的重要特征。二級(jí)結(jié)構(gòu)的模型很多，在天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中主要的二級(jí)結(jié)構(gòu)包括：α-螺旋

β-折疊片層β-轉(zhuǎn)角二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈借助氫鍵規(guī)則折疊所形成的周期性的規(guī)二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)在所有已知的天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中都有廣泛的二級(jí)結(jié)構(gòu)存在：在纖維蛋白中,二級(jí)結(jié)構(gòu)就是分子的基本結(jié)構(gòu)，并在基本方面決定了分子性能。如，角蛋白主要由α-螺旋

構(gòu)成絲主要由β-折疊片層構(gòu)成

膠原蛋白三股螺旋在球蛋白中,二級(jí)結(jié)構(gòu)主要形成分子骨架，而三維特征更多地依賴于側(cè)鏈的相互作用和比主鏈氫鍵更為復(fù)雜的作用力。二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)在所有已知的天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中都有廣泛的二三、結(jié)構(gòu)模體和結(jié)構(gòu)域（一）超二級(jí)結(jié)構(gòu)在蛋白質(zhì)中由若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)元件組合在一起彼此相互作用，形成有規(guī)律的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合，充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的建筑模塊。

3種組合類型：

1αα

這是一種α螺旋束，由兩股平行的或反向平行的右手螺旋段相互纏繞而成的左手卷曲螺旋（超螺旋，coiled-coil)

三、結(jié)構(gòu)模體和結(jié)構(gòu)域（一）超二級(jí)結(jié)構(gòu)卷曲螺旋是纖維蛋白如角蛋白、肌球蛋白的主要結(jié)構(gòu)元件。α螺旋束也存在于球狀蛋白中，如、蚯蚓血紅蛋白中。與纖維蛋白中不同的是在球狀蛋白中α螺旋束是由同一條鏈的一級(jí)序列上的鄰近的α螺旋組成卷曲螺旋是纖維蛋白如角蛋白、肌球蛋白的主要結(jié)構(gòu)元件。2βαβ由兩段平行的β-折疊股和一段作為連接的α-螺旋（或無(wú)規(guī)則線團(tuán)）組成，β-折疊股之間還有氫鍵相連。3

ββ反向平行β-折疊片，在球形蛋白質(zhì)多是由一條多肽鏈的若干β片段反向平行組合而成，兩個(gè)β片段之間由一個(gè)短環(huán)（發(fā)夾）連接。

β發(fā)夾:兩段反平行的β鏈由一環(huán)肽鏈連接而成β曲折：兩段反平行的β鏈希臘鑰匙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：4段反平行的β鏈2βαβ由兩段平行的β-折疊股和一段作為連接的α-螺旋（或小結(jié)！

看來(lái)蛋白質(zhì)構(gòu)象是由超二級(jí)結(jié)構(gòu)裝配在一起形成的，因此目前致力于了解α螺旋之間、β折疊片之間以及螺旋和折疊片之間相互作用的基礎(chǔ)。在多數(shù)情況下，只有非極性殘基側(cè)鏈參與這些相互作用，而親水側(cè)鏈多分布在分子的外表面。小結(jié)！看來(lái)蛋白質(zhì)構(gòu)象是由超二級(jí)結(jié)構(gòu)裝配在一起形成的，（二）結(jié)構(gòu)域多肽鏈中的二級(jí)結(jié)構(gòu)和超二級(jí)結(jié)構(gòu)以特定的方式組織連接起來(lái)，形成三級(jí)結(jié)構(gòu)的局部折疊區(qū)，它是相對(duì)獨(dú)立的球狀實(shí)體。結(jié)構(gòu)域是蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的基本單位

（二）結(jié)構(gòu)域單域蛋白質(zhì)：

較小的球狀蛋白由一個(gè)結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，即一條多肽鏈只形成一個(gè)結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域就是三級(jí)結(jié)構(gòu)。多域蛋白質(zhì)：較大的球狀蛋白或亞基可以由多個(gè)結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，即一條多肽鏈可以形成兩個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)域。這些結(jié)構(gòu)域共同構(gòu)成三級(jí)結(jié)構(gòu)。

一個(gè)分子中的結(jié)構(gòu)域之間以共價(jià)鍵相連接而蛋白質(zhì)亞基以非共價(jià)締合的方式形成四級(jí)結(jié)構(gòu)。單域蛋白質(zhì)：結(jié)構(gòu)域也是功能單位，不同的結(jié)構(gòu)域常常與蛋白質(zhì)的不同功能相關(guān)連。在一個(gè)種屬中，由幾種多肽鏈分別執(zhí)行的不同生理功能，在另一個(gè)種屬中可以由單一蛋白質(zhì)中的不同結(jié)構(gòu)域區(qū)來(lái)完成。例如：在植物葉綠體中脂肪酸的合成反應(yīng)是由幾種不同的蛋白質(zhì)來(lái)催化在哺乳動(dòng)物中，這些催化功能由一條肽鏈中排布成的7個(gè)結(jié)構(gòu)域來(lái)完成的結(jié)構(gòu)域也是功能單位，不同的結(jié)構(gòu)域常常與蛋白質(zhì)的不同功能相關(guān)連四、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)域或二級(jí)結(jié)構(gòu)元件及其與之相關(guān)連的各種環(huán)肽鏈在空間進(jìn)一步盤曲、折疊構(gòu)成的總的三維結(jié)構(gòu)。四、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)域或二級(jí)結(jié)構(gòu)元件及其與之相關(guān)連的五、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)最早提出的四級(jí)結(jié)構(gòu)的概念是指蛋白質(zhì)分子的亞基結(jié)構(gòu)。許多蛋白質(zhì)作為完整的活性分子，是由兩條以上的多肽鏈組成的，它們各自以獨(dú)特的一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)相互以非共價(jià)作用聯(lián)結(jié)，共同構(gòu)成完整的蛋白質(zhì)分子。這些肽鏈單位稱為亞基，由亞基聚合成的整體稱為寡聚體蛋白質(zhì)。亞基的數(shù)目、類型、空間排列方式和亞基間相互作用性質(zhì)，都屬于蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容。五、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)最早提出的四級(jí)結(jié)構(gòu)的概念是指蛋白質(zhì)分子的寡聚體中多肽鏈的氨基酸順序（一級(jí)結(jié)構(gòu)）不僅規(guī)定了它們的二、三級(jí)結(jié)構(gòu)，而且也規(guī)定了它們之間接觸的幾何位置，使亞基精確嵌合、緊密地締結(jié)成天然的四級(jí)結(jié)構(gòu)。四級(jí)結(jié)構(gòu)的形成也遵循“自我裝配”的原則。溶劑中水分子在穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)中具有重要作用：1.有助于局部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定2.直接參與功能作用3.蛋白質(zhì)的有機(jī)組成成分寡聚體中多肽鏈的氨基酸順序（一級(jí)結(jié)構(gòu)）不僅規(guī)定了它們的二、三第四節(jié)

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成

（多肽鏈的生物合成與折疊）蛋白質(zhì)在體內(nèi)的形成大致可以分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段：在遺傳密碼指導(dǎo)下將氨基酸按照特定的順序，在核糖體上連接起來(lái)形成只有一維結(jié)構(gòu)的多肽鏈稱為多肽鏈的生物合成第二個(gè)階段：合成的多肽鏈以現(xiàn)在尚不清楚的機(jī)制自動(dòng)折疊成為特定的三維結(jié)構(gòu)，形成具有完整結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)，稱為新生肽鏈的折疊或蛋白質(zhì)折疊（proteinfolding)。第四節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成

（多肽鏈的生物合成與折疊）蛋

這一過(guò)程的基本法則是

遺傳密碼氨基酸順序三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的功能輔助因素這一過(guò)程的基本法則是遺傳密碼氨基酸順序三維結(jié)構(gòu)蛋白一多肽鏈的生物合成多肽鏈生物合成的主要環(huán)節(jié)包：（一）基因攜帶規(guī)定氨基酸序列的核苷酸三聯(lián)體遺傳密碼（二）編碼信息的轉(zhuǎn)錄雙鏈DNA分子的遺傳信息轉(zhuǎn)錄到單鏈信使RNA（三）編碼信息的翻譯

mRNA在核糖體上轉(zhuǎn)錄一多肽鏈的生物合成多肽鏈生物合成的主要環(huán)節(jié)包：二多肽鏈的折疊從體內(nèi)新生的多肽鏈或體外變性的多肽鏈的一維線性氨基酸序列轉(zhuǎn)化為具有特征三維結(jié)構(gòu)的活性天然態(tài)蛋白質(zhì)的過(guò)程，稱為蛋白質(zhì)的折疊（proteinfolding)了解蛋白質(zhì)折疊的機(jī)理，即如何從氨基酸序列決定一個(gè)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，具有十分重要的中心地位，這也是分子生物學(xué)中至今尚未解決的重大基礎(chǔ)問(wèn)題二多肽鏈的折疊從體內(nèi)新生的多肽鏈或體外變性的多肽鏈的一維線二多肽鏈的折疊（一）天然蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)主要取決于氨基酸序列

美國(guó)Ａnfinsen小組通過(guò)核糖核酸酶Ａ變形后的重新折疊的復(fù)性實(shí)驗(yàn)證實(shí)：一級(jí)結(jié)構(gòu)決定三級(jí)結(jié)構(gòu)的原理。

在給定的環(huán)境（溶劑、ＰＨ值、離子強(qiáng)度、溫度等）中，天然蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)是由各種組成原子之間相互作用（即由其組成的氨基酸序列）決定的。

這就是一級(jí)機(jī)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)的原理，是蛋白質(zhì)機(jī)構(gòu)形成的基本原理二多肽鏈的折疊（一）天然蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)主要取決于氨基酸序二多肽鏈的折疊（二）幫助折疊的蛋白質(zhì)—分子伴侶在蛋白質(zhì)分子達(dá)到其天然態(tài)之前，有可能將其疏水部分暴露給溶劑，從而使折疊中的蛋白質(zhì)發(fā)生聚合，不能繼續(xù)正確折疊。事實(shí)上，在細(xì)胞內(nèi)部有高濃度的各種不同的蛋白質(zhì)，因此這種折疊中的聚合可以經(jīng)常發(fā)生。這種阻礙正確折疊的聚合，可以通過(guò)分子伴侶來(lái)防止。二多肽鏈的折疊（二）幫助折疊的蛋白質(zhì)—分子伴侶1、分子伴侶的概念是進(jìn)化上十分保守的一些蛋白質(zhì)家族，廣泛存在于各種生物體內(nèi)，其主要作用是與新生肽鏈或部分折疊的蛋白質(zhì)結(jié)合，加速其折疊或組裝成天然構(gòu)象的進(jìn)程。分子伴侶作用方式是可以與未折疊的、部分折疊的和折疊不正確的蛋白質(zhì)分子的疏水面結(jié)合誘發(fā)正確構(gòu)象，并防止其相互聚集或錯(cuò)誤折疊；但不與天然態(tài)（正確折疊）的蛋白質(zhì)結(jié)合。1、分子伴侶的概念是進(jìn)化上十分保守的一些蛋白質(zhì)家族，廣泛存在該是休息時(shí)間了，

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