蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件

蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)1多肽鏈立體化學(xué)結(jié)構(gòu)原理多肽鏈、肽鍵與肽平面二面角拉氏（RAMACHANDRAN）構(gòu)象圖多肽鏈立體化學(xué)結(jié)構(gòu)原理多肽鏈、肽鍵與肽平面2蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件3N

COHCNCOHC4二面角DIHEDRALANGLE位于相臨的2個(gè)肽平面相交位置上的C的肽鏈上的2個(gè)單鍵（C-N）

、（C-C）可以自由旋轉(zhuǎn)，它們旋轉(zhuǎn)的角度和方向就決定了相臨的2個(gè)肽平面在空間上的相對(duì)位置，因此這2個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的構(gòu)象角就叫二面角，分別用（C-N）和（C-C）表示。二面角（和）可以在0°~±180°范圍內(nèi)變動(dòng)。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，分之為負(fù)；鍵兩側(cè)反式排列為0°，鍵兩側(cè)順式排列為180°二面角DIHEDRALANGLE位于相臨的2個(gè)肽平面相交5N

COHCNCOHC6蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件7天然φψ角理論上360°轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，實(shí)際上由于氨基酸側(cè)鏈的原子空間位阻而使它們轉(zhuǎn)動(dòng)受到很大限制，所以多肽鏈的一部分僅能采取數(shù)目有限的構(gòu)象。有為單位平面幾何形狀的扭曲或伸展和變曲會(huì)導(dǎo)致分子自由能上升，所以多肽鏈的折疊必須避免鍵長(zhǎng)和鍵角的變形。

天然φψ角理論上360°轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，實(shí)際上由于氨基酸側(cè)鏈的原8拉氏（RAMACHANDRAN）構(gòu)象圖二面角決定多肽鏈主鏈骨架的構(gòu)象，構(gòu)象隨二面角的改變而變化。但一些二面角所形成的構(gòu)象狀態(tài)是不能被允許的影響二面角變動(dòng)的因素主要有2點(diǎn)：（1）R基側(cè)鏈基團(tuán)的大小與性質(zhì)（2）非鍵合原子之間的最小接觸距離拉氏（RAMACHANDRAN）構(gòu)象圖二面角決定多肽鏈主鏈骨9CNOHC0.300.280.270.22N0.260.260.22O0.260.22H0.19非鍵合原子之間的最小接觸距離CNOHC0.300.280.270.22N0.260.2610-180°+90°0°+180°-90°+90°0°+180°-180°-90°RPC310LRR-180°+90°0°+180°-90°+90°0°+18011二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型

（1）螺旋體Helix依照螺旋的方向：

LEFT/RIGHTHANDEDHELIX依照氫鍵形成的方式：-系螺旋（3n+4）：-螺旋/3.613;310-螺旋/3.010;-螺旋/4.316-系螺旋（3n+5）：-螺旋/5.117二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型

（1）螺旋體Helix12Pauling等人對(duì)α－角蛋白(α－keratin)進(jìn)行了X線衍射分析，從衍射圖中看到有0.5～0.55nm的重復(fù)單位，故推測(cè)蛋白質(zhì)分子中有重復(fù)性結(jié)構(gòu)，并認(rèn)為這種重復(fù)性結(jié)構(gòu)為α－螺旋(α－h(huán)elix)見(jiàn)下圖：

Pauling等人對(duì)α－角蛋白(α－keratin)進(jìn)行了X13蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件14蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件15蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件16指多肽鏈在超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步繞曲折疊成緊密的近似球形的結(jié)構(gòu)，并具有相對(duì)獨(dú)立的生物學(xué)功能。β－轉(zhuǎn)角中，第一個(gè)氨基酸殘基的C＝O與第四個(gè)殘基的N桯形成氫鍵，從而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。A一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)β－轉(zhuǎn)角中，第一個(gè)氨基酸殘基的C＝O與第四個(gè)殘基的N桯形成氫鍵，從而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。（2）在整個(gè)構(gòu)象中，主鏈骨架本身以大約180度折疊，第一個(gè)氨基酸殘基CO上的O與第四個(gè)氨基酸殘基NH上的H之間形成氫鍵。蛋白質(zhì)分子中疏水性AA殘基所占的比例＞30%時(shí)，它在物理上已不可能形成一種能將所有的非級(jí)性殘基埋藏在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，所以可能在表面存在疏水性小區(qū)，而相鄰單體小區(qū)間相互作用（H鍵，靜電相互作用力）導(dǎo)致形成寡聚體。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，分之為負(fù)；-折疊體的結(jié)構(gòu)特征相鄰兩圈螺旋之間借肽鍵中C＝O和H桸形成許多鏈內(nèi)氫健，即每一個(gè)氨基酸殘基中的NH和前面相隔三個(gè)殘基的C＝O之間形成氫鍵，這是穩(wěn)定α－螺旋的主要鍵。A一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)拉氏（RAMACHANDRAN）構(gòu)象圖（2）在整個(gè)構(gòu)象中，主鏈骨架本身以大約180度折疊，第一個(gè)氨基酸殘基CO上的O與第四個(gè)氨基酸殘基NH上的H之間形成氫鍵。兩段以上的這種折疊成鋸齒狀的肽鏈，通過(guò)氫鍵相連而平行成片層狀的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為β－片層(β－pleatedsheet)結(jié)構(gòu)或稱(chēng)β－折迭，如下圖：-系螺旋（3n+5）：-螺旋/5.3蛋白質(zhì)的三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)-折疊體的結(jié)構(gòu)特征（4）三股螺旋

TRIPLEHELIX較大的R(如苯丙氨酸、色氨酸、異亮氨酸)集中的區(qū)域，也妨礙α－螺旋形成；它們的二面角分別為=-119°=+113°；C手性效應(yīng)對(duì)多肽鏈折疊的影響指多肽鏈在超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步繞曲折疊成緊密的近似球形的17-螺旋體的基本特征（1）在-螺旋體中，多肽鏈象螺旋一樣地盤(pán)旋存在（2）在-螺旋體中，3.6Aa/圈，5.4埃/圈；100°/Aa,1.5埃/Aa。-螺旋體的基本特征18（3）-螺旋體的穩(wěn)定主要依靠鏈內(nèi)氫鍵，所有肽鍵都參與氫鍵的形成，氫鍵的方向與螺旋體的軸向平行。

H………………...ON-[COCHRNH]3-C-3.613;3.010;4.316相鄰兩圈螺旋之間借肽鍵中C＝O和H桸形成許多鏈內(nèi)氫健，即每一個(gè)氨基酸殘基中的NH和前面相隔三個(gè)殘基的C＝O之間形成氫鍵，這是穩(wěn)定α－螺旋的主要鍵。

（3）-螺旋體的穩(wěn)定主要依靠鏈內(nèi)氫鍵，所有肽鍵都參與氫鍵19（4）-螺旋體有右手螺旋與左手螺旋之分；右手螺旋二面角為=-57°=-47°；右手螺旋二面角為=64°=42°（4）-螺旋體有右手螺旋與左手螺旋之分；右手螺旋二面角為20（5）螺旋的中心部分幾乎是空心的，氨基酸殘基的側(cè)鏈基團(tuán)位于螺旋的外側(cè)(6)最典型的-螺旋體存在于頭發(fā)的角蛋白中（5）螺旋的中心部分幾乎是空心的，氨基酸殘基的側(cè)鏈基團(tuán)位于螺21（7）并且側(cè)鏈基團(tuán)的大小與性質(zhì)對(duì)-螺旋體形成和穩(wěn)定有很大的影響.肽鏈中氨基酸側(cè)鏈R，分布在螺旋外側(cè)，其形狀、大小及電荷影響α－螺旋的形成。酸性或堿性氨基酸集中的區(qū)域，由于同電荷相斥，不利于α－螺旋形成；較大的R(如苯丙氨酸、色氨酸、異亮氨酸)集中的區(qū)域，也妨礙α－螺旋形成；脯氨酸因其α－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，故不易形成上述α－螺旋；甘氨酸的R基為H，空間占位很小，也會(huì)影響該處螺旋的穩(wěn)定。

（7）并且側(cè)鏈基團(tuán)的大小與性質(zhì)對(duì)-螺旋體形成和穩(wěn)定有很大的22蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件23Pro及Gly不能夠形成-螺旋體帶有相同電荷的氨基酸連續(xù)排列時(shí)也不能夠形成穩(wěn)定的-螺旋體帶有較大R基的氨基酸連續(xù)排列時(shí)也不能夠形成穩(wěn)定的-螺旋體Pro及Gly不能夠形成-螺旋體24二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型

（2）-折疊/-PLEATEDSHEETAstbury等人曾對(duì)β－角蛋白進(jìn)行X線衍射分析，發(fā)現(xiàn)具有0.7nm的重復(fù)單位。如將毛發(fā)α－角蛋白在濕熱條件下拉伸，可拉長(zhǎng)到原長(zhǎng)二倍，這種α－螺旋的X線衍射圖可改變?yōu)榕cβ－角蛋白類(lèi)似的衍射圖。說(shuō)明β－角蛋白中的結(jié)構(gòu)和α－螺旋拉長(zhǎng)伸展后結(jié)構(gòu)相似。兩段以上的這種折疊成鋸齒狀的肽鏈，通過(guò)氫鍵相連而平行成片層狀的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為β－片層(β－pleatedsheet)結(jié)構(gòu)或稱(chēng)β－折迭，如下圖：

二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型

（2）-折疊/-PLEATED25蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件26（3）疏水性氨基酸殘基主要位于整個(gè)構(gòu)象的內(nèi)側(cè)。（3）疏水性氨基酸殘基主要位于整個(gè)構(gòu)象的內(nèi)側(cè)。蛋白質(zhì)分子中，肽鏈經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)180°的回折，在這種回折角處的構(gòu)象就是β－轉(zhuǎn)角(β－turn或β－bend)。（1）R基側(cè)鏈基團(tuán)的大小與性質(zhì)超二級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有形成有功能的結(jié)構(gòu)域β－轉(zhuǎn)角中，第一個(gè)氨基酸殘基的C＝O與第四個(gè)殘基的N桯形成氫鍵，從而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。指若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的、在空間上能辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。（3）U/-TURN蛋白質(zhì)分子中疏水性AA殘基所占的比例＞30%時(shí)，它在物理上已不可能形成一種能將所有的非級(jí)性殘基埋藏在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，所以可能在表面存在疏水性小區(qū)，而相鄰單體小區(qū)間相互作用（H鍵，靜電相互作用力）導(dǎo)致形成寡聚體。integralprotein（內(nèi)嵌蛋白）脯氨酸因其α－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，故不易形成上述α－螺旋；（3）U/-TURN肽鏈中氨基酸側(cè)鏈R，分布在螺旋外側(cè)，其形狀、大小及電荷影響α－螺旋的形成。位于相臨的2個(gè)肽平面相交位置上的C的肽鏈上的2個(gè)單鍵（C-N）、（C-C）可以自由旋轉(zhuǎn)，它們旋轉(zhuǎn)的角度和方向就決定了相臨的2個(gè)肽平面在空間上的相對(duì)位置，因此這2個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的構(gòu)象角就叫二面角，分別用（C-N）和（C-C）表示。(6)最典型的-螺旋體存在于頭發(fā)的角蛋白中蛋白質(zhì)分子中疏水性AA殘基所占的比例＞30%時(shí)，它在物理上已不可能形成一種能將所有的非級(jí)性殘基埋藏在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，所以可能在表面存在疏水性小區(qū)，而相鄰單體小區(qū)間相互作用（H鍵，靜電相互作用力）導(dǎo)致形成寡聚體。（5）無(wú)規(guī)線團(tuán)(randomcoil)Pro及Gly不能夠形成-螺旋體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，分之為負(fù)；LEFT/RIGHTHANDEDHELIX（3）疏水性氨基酸殘基主要位于整個(gè)構(gòu)象的內(nèi)側(cè)。27蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件28蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件29蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件30-折疊體的結(jié)構(gòu)特征

（1）在-折疊體中，肽鏈處于較伸展的狀態(tài)，3.5埃/Aa（2）-折疊體的穩(wěn)定主要依靠鏈間氫鍵，所有肽鍵都參與氫鍵的形成，氫鍵的方向與螺旋體的軸向垂直。（3）-折疊體分平行與反平行式2種。它們的二面角分別為=-119°=+113°；=-139°=+135°；（4）平行的β－片層結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)殘基的間距為0.65nm；反平行的β－片層結(jié)構(gòu)，則間距為0.7nm。

（5）典型的-折疊體存在于蠶絲的絲蛋白中。-折疊體的結(jié)構(gòu)特征

（1）在-折疊體中，肽鏈處于較伸展的31（3）U/-TURN蛋白質(zhì)分子中，肽鏈經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)180°的回折，在這種回折角處的構(gòu)象就是β－轉(zhuǎn)角(β－turn或β－bend)。β－轉(zhuǎn)角中，第一個(gè)氨基酸殘基的C＝O與第四個(gè)殘基的N桯形成氫鍵，從而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。如下圖：

（3）U/-TURN蛋白質(zhì)分子中，肽鏈經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)180°的32二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型（3）U/-TURNN

CCHO二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型（3）U/-TURNNCCHO33蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件34蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件35U-轉(zhuǎn)角的特征

（1）由4個(gè)連續(xù)的氨基酸組成（2）在整個(gè)構(gòu)象中，主鏈骨架本身以大約180度折疊，第一個(gè)氨基酸殘基CO上的O與第四個(gè)氨基酸殘基NH上的H之間形成氫鍵。其他：-TURAN：由3個(gè)連續(xù)的氨基酸組成U-轉(zhuǎn)角的特征

（1）由4個(gè)連續(xù)的氨基酸組成36影響二面角變動(dòng)的因素主要有2點(diǎn)：TheStructuresofProteinsDetermined

inTanokura’Lab

(2002～2003)ComputerModelingofNativeBI-VI·PapainComplex(6)最典型的-螺旋體存在于頭發(fā)的角蛋白中超二級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有形成有功能的結(jié)構(gòu)域（1）整個(gè)分子的構(gòu)象呈近似球形，緊密結(jié)實(shí)，內(nèi)部?jī)H有一個(gè)很小的空間。如煙草斑紋病毒的外殼蛋白是由2200個(gè)相同的亞基形成的多聚體；Pro及Gly不能夠形成-螺旋體integralprotein（內(nèi)嵌蛋白）LEFT/RIGHTHANDEDHELIX（1）在-折疊體中，肽鏈處于較伸展的狀態(tài)，3.2超二級(jí)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)域（5）螺旋的中心部分幾乎是空心的，氨基酸殘基的側(cè)鏈基團(tuán)位于螺旋的外側(cè)蛋白質(zhì)分子中疏水性AA殘基所占的比例＞30%時(shí)，它在物理上已不可能形成一種能將所有的非級(jí)性殘基埋藏在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，所以可能在表面存在疏水性小區(qū)，而相鄰單體小區(qū)間相互作用（H鍵，靜電相互作用力）導(dǎo)致形成寡聚體。3股左手螺旋的多肽鏈平行排列，相互絞合，形成右手螺旋蛋白質(zhì)分子中疏水性AA殘基所占的比例＞30%時(shí)，它在物理上已不可能形成一種能將所有的非級(jí)性殘基埋藏在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，所以可能在表面存在疏水性小區(qū)，而相鄰單體小區(qū)間相互作用（H鍵，靜電相互作用力）導(dǎo)致形成寡聚體。（3）疏水性氨基酸殘基主要位于整個(gè)構(gòu)象的內(nèi)側(cè)。位于相臨的2個(gè)肽平面相交位置上的C的肽鏈上的2個(gè)單鍵（C-N）、（C-C）可以自由旋轉(zhuǎn)，它們旋轉(zhuǎn)的角度和方向就決定了相臨的2個(gè)肽平面在空間上的相對(duì)位置，因此這2個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的構(gòu)象角就叫二面角，分別用（C-N）和（C-C）表示。（1）在-折疊體中，肽鏈處于較伸展的狀態(tài)，3.C手性效應(yīng)對(duì)多肽鏈折疊的影響（4）三股螺旋

TRIPLEHELIX三股螺旋/膠原蛋白（COLLAGENHELIX）主要特征：包括3股左手螺旋的多肽鏈3股左手螺旋的多肽鏈平行排列，相互絞合，形成右手螺旋=-60°=+140°在3股多肽鏈中，96%遵守（Gly-x-y）的規(guī)律，其中x主要為Pro，y主要為羥脯氨酸影響二面角變動(dòng)的因素主要有2點(diǎn)：（4）三股螺旋

TRIPL37.膠原蛋白

.膠原蛋白38蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件39蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件40二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型（5）無(wú)規(guī)線團(tuán)(randomcoil)非規(guī)則性的二級(jí)結(jié)構(gòu)Pro及Gly主要存在于無(wú)規(guī)線團(tuán)中Met，Glu-螺旋體等形成的能力最強(qiáng)Val，Ile-折疊等形成的能力最強(qiáng)二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型（5）無(wú)規(guī)線團(tuán)(randomcoil)413.2超二級(jí)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)域(1)超二級(jí)結(jié)構(gòu)(supersecondarystructure)指若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的、在空間上能辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。如；；；。超二級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有形成有功能的結(jié)構(gòu)域3.2超二級(jí)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)域(1)超二級(jí)結(jié)構(gòu)(supersec42蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件43蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件44蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件45超二級(jí)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)域(2).結(jié)構(gòu)域(supersecondarystructure)結(jié)構(gòu)域是球狀蛋白質(zhì)的折疊單位。指多肽鏈在超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步繞曲折疊成緊密的近似球形的結(jié)構(gòu)，并具有相對(duì)獨(dú)立的生物學(xué)功能。超二級(jí)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)域(2).結(jié)構(gòu)域(superseconda46010;-螺旋/4.-折疊體的結(jié)構(gòu)特征一種蛋白質(zhì)中，亞基結(jié)構(gòu)可以相同，也可不同。（1）整個(gè)分子的構(gòu)象呈近似球形，緊密結(jié)實(shí)，內(nèi)部?jī)H有一個(gè)很小的空間。3股左手螺旋的多肽鏈平行排列，相互絞合，形成右手螺旋Pro及Gly不能夠形成-螺旋體（1）R基側(cè)鏈基團(tuán)的大小與性質(zhì)Astbury等人曾對(duì)β－角蛋白進(jìn)行X線衍射分析，發(fā)現(xiàn)具有0.如煙草斑紋病毒的外殼蛋白是由2200個(gè)相同的亞基形成的多聚體；55nm的重復(fù)單位，故推測(cè)蛋白質(zhì)分子中有重復(fù)性結(jié)構(gòu)，并認(rèn)為這種重復(fù)性結(jié)構(gòu)為α－螺旋(α－h(huán)elix)見(jiàn)下圖：蛋白質(zhì)分子中疏水性AA殘基所占的比例＞30%時(shí)，它在物理上已不可能形成一種能將所有的非級(jí)性殘基埋藏在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，所以可能在表面存在疏水性小區(qū)，而相鄰單體小區(qū)間相互作用（H鍵，靜電相互作用力）導(dǎo)致形成寡聚體。指若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的、在空間上能辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。甘氨酸的R基為H，空間占位很小，也會(huì)影響該處螺旋的穩(wěn)定。反平行的β－片層結(jié)構(gòu)，則間距為0.3蛋白質(zhì)的三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)C手性效應(yīng)對(duì)多肽鏈折疊的影響（4）三股螺旋

TRIPLEHELIXintegralprotein（內(nèi)嵌蛋白）超二級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有形成有功能的結(jié)構(gòu)域（4）-螺旋體有右手螺旋與左手螺旋之分；抗原結(jié)合位補(bǔ)體結(jié)合位010;-螺旋/4.抗原結(jié)合位補(bǔ)體結(jié)合位47蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件48ComputerModelingofNativeBI-VI·PapainComplexStembromelainhasabout40%identitywithPapaininaminoacidsequenceComputerModelingofNativeBI49蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件503.3蛋白質(zhì)的三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu).三級(jí)結(jié)構(gòu)的涵義在二級(jí)結(jié)構(gòu)或超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上多肽鏈進(jìn)一步折疊彎曲形成更高級(jí)近似外圓中空的球形構(gòu)象。如肌紅蛋白等。3.3蛋白質(zhì)的三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu).三級(jí)結(jié)構(gòu)的涵義51蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件52蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件53蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件54TheStructuresofProteinsDetermined

inTanokura’Lab

(2002～2003)TheStructuresofProteinsDet55三級(jí)結(jié)構(gòu)的特征（1）整個(gè)分子的構(gòu)象呈近似球形，緊密結(jié)實(shí)，內(nèi)部?jī)H有一個(gè)很小的空間。（2）親水性氨基酸殘基主要位于整個(gè)構(gòu)象的外側(cè)。（3）疏水性氨基酸殘基主要位于整個(gè)構(gòu)象的內(nèi)側(cè)。（4）三級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定主要依靠疏水鍵。（5）所有的三級(jí)結(jié)構(gòu)中都包含一定比例的-螺旋體-折疊體及無(wú)規(guī)線團(tuán)等。三級(jí)結(jié)構(gòu)的特征（1）整個(gè)分子的構(gòu)象呈近似球形，緊密結(jié)實(shí)，內(nèi)56超二級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有形成有功能的結(jié)構(gòu)域integralprotein（內(nèi)嵌蛋白）010;-螺旋/4.(6)最典型的-螺旋體存在于頭發(fā)的角蛋白中較大的R(如苯丙氨酸、色氨酸、異亮氨酸)集中的區(qū)域，也妨礙α－螺旋形成；Pro及Gly主要存在于無(wú)規(guī)線團(tuán)中（5）無(wú)規(guī)線團(tuán)(randomcoil)脯氨酸因其α－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，故不易形成上述α－螺旋；一種蛋白質(zhì)中，亞基結(jié)構(gòu)可以相同，也可不同。LEFT/RIGHTHANDEDHELIXβ－轉(zhuǎn)角中，第一個(gè)氨基酸殘基的C＝O與第四個(gè)殘基的N桯形成氫鍵，從而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。（2）在-螺旋體中，3.包括3股左手螺旋的多肽鏈（1）在-折疊體中，肽鏈處于較伸展的狀態(tài)，3.（1）在蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)中，一般每個(gè)多肽鏈均以亞基的形式存在，亞基具有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)。較大的R(如苯丙氨酸、色氨酸、異亮氨酸)集中的區(qū)域，也妨礙α－螺旋形成；（4）三股螺旋

TRIPLEHELIX(1)超二級(jí)結(jié)構(gòu)(supersecondarystructure)它們的二面角分別為=-119°=+113°；（2）-折疊/-PLEATEDSHEET超二級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有形成有功能的結(jié)構(gòu)域57蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件58蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成A一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)（蛋白質(zhì)的復(fù)性、蛋白質(zhì)的人工合成研究和蛋白質(zhì)的生物合成）B多肽鏈的折疊機(jī)理未折疊的蛋白質(zhì)→成核→折疊→超二級(jí)結(jié)構(gòu)→凝聚→天然蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成A一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)59C手性效應(yīng)對(duì)多肽鏈折疊的影響在平行的-折疊體中，2條折疊股之間的連接都是右手方向-折疊體中的折疊片總是向右手方向扭曲，形成右手扭曲片層

C手性效應(yīng)對(duì)多肽鏈折疊的影響60膜蛋白質(zhì)的特殊構(gòu)象Membraneprotein：integralprotein（內(nèi)嵌蛋白）peripheralprotein（外在蛋白）

膜蛋白質(zhì)的特殊構(gòu)象Membraneprotein：61蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件62蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件63蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)（quaternarystructure）的涵義多個(gè)具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈按一定的方式結(jié)合在一起所形成的更高層次的蛋白質(zhì)的構(gòu)象狀態(tài)。具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)都含有2條或2條以上的多肽鏈。其中具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元叫做亞基（subunit）。如血紅蛋白等蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)（quaternarystru64蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件65蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件66蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件67原卟啉

血紅素

血紅素中鐵與亞基和氧的結(jié)合

原卟啉血紅素血紅素中鐵與亞基和氧的結(jié)合68蛋白質(zhì)分子中疏水性AA殘基所占的比例＞30%時(shí)，它在物理上已不可能形成一種能將所有的非級(jí)性殘基埋藏在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，所以可能在表面存在疏水性小區(qū)，而相鄰單體小區(qū)間相互作用（H鍵，靜電相互作用力）導(dǎo)致形成寡聚體。許多食品蛋白質(zhì)，尤其是谷類(lèi)蛋白質(zhì)，以不同多肽鏈構(gòu)成寡聚體形式存在的

蛋白質(zhì)分子中疏水性AA殘基所占的比例＞30%時(shí)，它在物理上已69蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件70四級(jí)結(jié)構(gòu)的特征（1）在蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)中，一般每個(gè)多肽鏈均以亞基的形式存在，亞基具有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)。（2）四級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定主要依靠亞基之間的疏水鍵、氫鍵、離子鍵等次級(jí)鍵力。（3）亞基可以是相同的，也可以是不同的。（4）亞基的數(shù)目一般是雙數(shù)的，并且以2或4個(gè)亞基為最多。四級(jí)結(jié)構(gòu)的特征（1）在蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)中，一般每個(gè)多肽鏈均71一種蛋白質(zhì)中，亞基結(jié)構(gòu)可以相同，也可不同。如煙草斑紋病毒的外殼蛋白是由2200個(gè)相同的亞基形成的多聚體；正常血紅蛋白是兩個(gè)α亞基與兩個(gè)β亞基形成的四聚體；天冬氨酸氨甲?；D(zhuǎn)移酶由六個(gè)調(diào)節(jié)亞基與六個(gè)催化亞基組成。有人將具有全套不同亞基的最小單位稱(chēng)為原聚體(protomer)，如一個(gè)催化亞基與一個(gè)調(diào)節(jié)亞基結(jié)合成天冬氨酸氨甲酰基轉(zhuǎn)移酶的原聚體。

一種蛋白質(zhì)中，亞基結(jié)構(gòu)可以相同，也可不同。72某些蛋白質(zhì)分子可進(jìn)一步聚合成聚合體(polymer)。聚合體中的重復(fù)單位稱(chēng)為單體(monomer)，聚合體可按其中所含單體的數(shù)量不同而分為二聚體、三聚體……寡聚體(oligomer)和多聚體(polymer)而存在，如胰島素(insulin)在體內(nèi)可形成二聚體及六聚體。

某些蛋白質(zhì)分子可進(jìn)一步聚合成聚合體(polymer)。73蛋白質(zhì)形成四級(jí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，便于執(zhí)行復(fù)雜的功能。如光合作用中的二磷酸核酮糖羧化酶有8個(gè)大亞基和8個(gè)小亞基，可固定空氣中的二氧化碳?？梢酝ㄟ^(guò)亞基之間的相互作用，實(shí)現(xiàn)酶活性的調(diào)節(jié)。（調(diào)節(jié)亞基/催化亞基）四級(jí)結(jié)構(gòu)可以把中間代謝中的相關(guān)酶集合在一起，以提高催化效率。如丙酮酸脫氫酶系（托羧、轉(zhuǎn)乙?；?、脫氫）。蛋白質(zhì)形成四級(jí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，便于執(zhí)行復(fù)雜的功能。74膠原蛋白的構(gòu)象膠原蛋白的構(gòu)象75維持蛋白質(zhì)構(gòu)象穩(wěn)定的鍵力SSCH2OCOCOCH2CH3CH3CH2OHCH2OHNH3+COO-NHOCOH二硫鍵酯鍵疏水鍵疏水鍵離子鍵氫鍵氫鍵范得華引力維持蛋白質(zhì)構(gòu)象穩(wěn)定的鍵力SSCH2OCOCOCH2CH3CH76蛋白質(zhì)形成四級(jí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性蛋白質(zhì)分子中，肽鏈經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)180°的回折，在這種回折角處的構(gòu)象就是β－轉(zhuǎn)角(β－turn或β－bend)。有為單位平面幾何形狀的扭曲或伸展和變曲會(huì)導(dǎo)致分子自由能上升，所以多肽鏈的折疊必須避免鍵長(zhǎng)和鍵角的變形。ComputerModelingofNativeBI-VI·PapainComplex（3）U/-TURN（2）在-螺旋體中，3.integralprotein（內(nèi)嵌蛋白）超二級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有形成有功能的結(jié)構(gòu)域（2）-折疊/-PLEATEDSHEET位于相臨的2個(gè)肽平面相交位置上的C的肽鏈上的2個(gè)單鍵（C-N）、（C-C）可以自由旋轉(zhuǎn)，它們旋轉(zhuǎn)的角度和方向就決定了相臨的2個(gè)肽平面在空間上的相對(duì)位置，因此這2個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的構(gòu)象角就叫二面角，分別用（C-N）和（C-C）表示。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，分之為負(fù)；位于相臨的2個(gè)肽平面相交位置上的C的肽鏈上的2個(gè)單鍵（C-N）、（C-C）可以自由旋轉(zhuǎn)，它們旋轉(zhuǎn)的角度和方向就決定了相臨的2個(gè)肽平面在空間上的相對(duì)位置，因此這2個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的構(gòu)象角就叫二面角，分別用（C-N）和（C-C）表示。Membraneprotein：（4）三級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定主要依靠疏水鍵。-系螺旋（3n+5）：-螺旋/5.指若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的、在空間上能辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。（1）在-折疊體中，肽鏈處于較伸展的狀態(tài)，3.-折疊體中的折疊片總是向右手方向扭曲，形成右手扭曲片層其中具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元叫做亞基（subunit）。（5）螺旋的中心部分幾乎是空心的，氨基酸殘基的側(cè)鏈基團(tuán)位于螺旋的外側(cè)謝謝觀看！蛋白質(zhì)形成四級(jí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性謝謝觀看！77蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)78多肽鏈立體化學(xué)結(jié)構(gòu)原理多肽鏈、肽鍵與肽平面二面角拉氏（RAMACHANDRAN）構(gòu)象圖多肽鏈立體化學(xué)結(jié)構(gòu)原理多肽鏈、肽鍵與肽平面79蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件80N

COHCNCOHC81二面角DIHEDRALANGLE位于相臨的2個(gè)肽平面相交位置上的C的肽鏈上的2個(gè)單鍵（C-N）

、（C-C）可以自由旋轉(zhuǎn)，它們旋轉(zhuǎn)的角度和方向就決定了相臨的2個(gè)肽平面在空間上的相對(duì)位置，因此這2個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的構(gòu)象角就叫二面角，分別用（C-N）和（C-C）表示。二面角（和）可以在0°~±180°范圍內(nèi)變動(dòng)。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，分之為負(fù)；鍵兩側(cè)反式排列為0°，鍵兩側(cè)順式排列為180°二面角DIHEDRALANGLE位于相臨的2個(gè)肽平面相交82N

COHCNCOHC83蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件84天然φψ角理論上360°轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，實(shí)際上由于氨基酸側(cè)鏈的原子空間位阻而使它們轉(zhuǎn)動(dòng)受到很大限制，所以多肽鏈的一部分僅能采取數(shù)目有限的構(gòu)象。有為單位平面幾何形狀的扭曲或伸展和變曲會(huì)導(dǎo)致分子自由能上升，所以多肽鏈的折疊必須避免鍵長(zhǎng)和鍵角的變形。

天然φψ角理論上360°轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，實(shí)際上由于氨基酸側(cè)鏈的原85拉氏（RAMACHANDRAN）構(gòu)象圖二面角決定多肽鏈主鏈骨架的構(gòu)象，構(gòu)象隨二面角的改變而變化。但一些二面角所形成的構(gòu)象狀態(tài)是不能被允許的影響二面角變動(dòng)的因素主要有2點(diǎn)：（1）R基側(cè)鏈基團(tuán)的大小與性質(zhì)（2）非鍵合原子之間的最小接觸距離拉氏（RAMACHANDRAN）構(gòu)象圖二面角決定多肽鏈主鏈骨86CNOHC0.300.280.270.22N0.260.260.22O0.260.22H0.19非鍵合原子之間的最小接觸距離CNOHC0.300.280.270.22N0.260.2687-180°+90°0°+180°-90°+90°0°+180°-180°-90°RPC310LRR-180°+90°0°+180°-90°+90°0°+18088二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型

（1）螺旋體Helix依照螺旋的方向：

LEFT/RIGHTHANDEDHELIX依照氫鍵形成的方式：-系螺旋（3n+4）：-螺旋/3.613;310-螺旋/3.010;-螺旋/4.316-系螺旋（3n+5）：-螺旋/5.117二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型

（1）螺旋體Helix89Pauling等人對(duì)α－角蛋白(α－keratin)進(jìn)行了X線衍射分析，從衍射圖中看到有0.5～0.55nm的重復(fù)單位，故推測(cè)蛋白質(zhì)分子中有重復(fù)性結(jié)構(gòu)，并認(rèn)為這種重復(fù)性結(jié)構(gòu)為α－螺旋(α－h(huán)elix)見(jiàn)下圖：

Pauling等人對(duì)α－角蛋白(α－keratin)進(jìn)行了X90蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件91蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件92蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件93指多肽鏈在超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步繞曲折疊成緊密的近似球形的結(jié)構(gòu)，并具有相對(duì)獨(dú)立的生物學(xué)功能。β－轉(zhuǎn)角中，第一個(gè)氨基酸殘基的C＝O與第四個(gè)殘基的N桯形成氫鍵，從而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。A一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)β－轉(zhuǎn)角中，第一個(gè)氨基酸殘基的C＝O與第四個(gè)殘基的N桯形成氫鍵，從而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。（2）在整個(gè)構(gòu)象中，主鏈骨架本身以大約180度折疊，第一個(gè)氨基酸殘基CO上的O與第四個(gè)氨基酸殘基NH上的H之間形成氫鍵。蛋白質(zhì)分子中疏水性AA殘基所占的比例＞30%時(shí)，它在物理上已不可能形成一種能將所有的非級(jí)性殘基埋藏在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，所以可能在表面存在疏水性小區(qū)，而相鄰單體小區(qū)間相互作用（H鍵，靜電相互作用力）導(dǎo)致形成寡聚體。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，分之為負(fù)；-折疊體的結(jié)構(gòu)特征相鄰兩圈螺旋之間借肽鍵中C＝O和H桸形成許多鏈內(nèi)氫健，即每一個(gè)氨基酸殘基中的NH和前面相隔三個(gè)殘基的C＝O之間形成氫鍵，這是穩(wěn)定α－螺旋的主要鍵。A一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)拉氏（RAMACHANDRAN）構(gòu)象圖（2）在整個(gè)構(gòu)象中，主鏈骨架本身以大約180度折疊，第一個(gè)氨基酸殘基CO上的O與第四個(gè)氨基酸殘基NH上的H之間形成氫鍵。兩段以上的這種折疊成鋸齒狀的肽鏈，通過(guò)氫鍵相連而平行成片層狀的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為β－片層(β－pleatedsheet)結(jié)構(gòu)或稱(chēng)β－折迭，如下圖：-系螺旋（3n+5）：-螺旋/5.3蛋白質(zhì)的三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)-折疊體的結(jié)構(gòu)特征（4）三股螺旋

TRIPLEHELIX較大的R(如苯丙氨酸、色氨酸、異亮氨酸)集中的區(qū)域，也妨礙α－螺旋形成；它們的二面角分別為=-119°=+113°；C手性效應(yīng)對(duì)多肽鏈折疊的影響指多肽鏈在超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步繞曲折疊成緊密的近似球形的94-螺旋體的基本特征（1）在-螺旋體中，多肽鏈象螺旋一樣地盤(pán)旋存在（2）在-螺旋體中，3.6Aa/圈，5.4埃/圈；100°/Aa,1.5埃/Aa。-螺旋體的基本特征95（3）-螺旋體的穩(wěn)定主要依靠鏈內(nèi)氫鍵，所有肽鍵都參與氫鍵的形成，氫鍵的方向與螺旋體的軸向平行。

H………………...ON-[COCHRNH]3-C-3.613;3.010;4.316相鄰兩圈螺旋之間借肽鍵中C＝O和H桸形成許多鏈內(nèi)氫健，即每一個(gè)氨基酸殘基中的NH和前面相隔三個(gè)殘基的C＝O之間形成氫鍵，這是穩(wěn)定α－螺旋的主要鍵。

（3）-螺旋體的穩(wěn)定主要依靠鏈內(nèi)氫鍵，所有肽鍵都參與氫鍵96（4）-螺旋體有右手螺旋與左手螺旋之分；右手螺旋二面角為=-57°=-47°；右手螺旋二面角為=64°=42°（4）-螺旋體有右手螺旋與左手螺旋之分；右手螺旋二面角為97（5）螺旋的中心部分幾乎是空心的，氨基酸殘基的側(cè)鏈基團(tuán)位于螺旋的外側(cè)(6)最典型的-螺旋體存在于頭發(fā)的角蛋白中（5）螺旋的中心部分幾乎是空心的，氨基酸殘基的側(cè)鏈基團(tuán)位于螺98（7）并且側(cè)鏈基團(tuán)的大小與性質(zhì)對(duì)-螺旋體形成和穩(wěn)定有很大的影響.肽鏈中氨基酸側(cè)鏈R，分布在螺旋外側(cè)，其形狀、大小及電荷影響α－螺旋的形成。酸性或堿性氨基酸集中的區(qū)域，由于同電荷相斥，不利于α－螺旋形成；較大的R(如苯丙氨酸、色氨酸、異亮氨酸)集中的區(qū)域，也妨礙α－螺旋形成；脯氨酸因其α－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，故不易形成上述α－螺旋；甘氨酸的R基為H，空間占位很小，也會(huì)影響該處螺旋的穩(wěn)定。

（7）并且側(cè)鏈基團(tuán)的大小與性質(zhì)對(duì)-螺旋體形成和穩(wěn)定有很大的99蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件100Pro及Gly不能夠形成-螺旋體帶有相同電荷的氨基酸連續(xù)排列時(shí)也不能夠形成穩(wěn)定的-螺旋體帶有較大R基的氨基酸連續(xù)排列時(shí)也不能夠形成穩(wěn)定的-螺旋體Pro及Gly不能夠形成-螺旋體101二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型

（2）-折疊/-PLEATEDSHEETAstbury等人曾對(duì)β－角蛋白進(jìn)行X線衍射分析，發(fā)現(xiàn)具有0.7nm的重復(fù)單位。如將毛發(fā)α－角蛋白在濕熱條件下拉伸，可拉長(zhǎng)到原長(zhǎng)二倍，這種α－螺旋的X線衍射圖可改變?yōu)榕cβ－角蛋白類(lèi)似的衍射圖。說(shuō)明β－角蛋白中的結(jié)構(gòu)和α－螺旋拉長(zhǎng)伸展后結(jié)構(gòu)相似。兩段以上的這種折疊成鋸齒狀的肽鏈，通過(guò)氫鍵相連而平行成片層狀的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為β－片層(β－pleatedsheet)結(jié)構(gòu)或稱(chēng)β－折迭，如下圖：

二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型

（2）-折疊/-PLEATED102蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件103（3）疏水性氨基酸殘基主要位于整個(gè)構(gòu)象的內(nèi)側(cè)。（3）疏水性氨基酸殘基主要位于整個(gè)構(gòu)象的內(nèi)側(cè)。蛋白質(zhì)分子中，肽鏈經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)180°的回折，在這種回折角處的構(gòu)象就是β－轉(zhuǎn)角(β－turn或β－bend)。（1）R基側(cè)鏈基團(tuán)的大小與性質(zhì)超二級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有形成有功能的結(jié)構(gòu)域β－轉(zhuǎn)角中，第一個(gè)氨基酸殘基的C＝O與第四個(gè)殘基的N桯形成氫鍵，從而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。指若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的、在空間上能辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。（3）U/-TURN蛋白質(zhì)分子中疏水性AA殘基所占的比例＞30%時(shí)，它在物理上已不可能形成一種能將所有的非級(jí)性殘基埋藏在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，所以可能在表面存在疏水性小區(qū)，而相鄰單體小區(qū)間相互作用（H鍵，靜電相互作用力）導(dǎo)致形成寡聚體。integralprotein（內(nèi)嵌蛋白）脯氨酸因其α－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，故不易形成上述α－螺旋；（3）U/-TURN肽鏈中氨基酸側(cè)鏈R，分布在螺旋外側(cè)，其形狀、大小及電荷影響α－螺旋的形成。位于相臨的2個(gè)肽平面相交位置上的C的肽鏈上的2個(gè)單鍵（C-N）、（C-C）可以自由旋轉(zhuǎn)，它們旋轉(zhuǎn)的角度和方向就決定了相臨的2個(gè)肽平面在空間上的相對(duì)位置，因此這2個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的構(gòu)象角就叫二面角，分別用（C-N）和（C-C）表示。(6)最典型的-螺旋體存在于頭發(fā)的角蛋白中蛋白質(zhì)分子中疏水性AA殘基所占的比例＞30%時(shí)，它在物理上已不可能形成一種能將所有的非級(jí)性殘基埋藏在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，所以可能在表面存在疏水性小區(qū)，而相鄰單體小區(qū)間相互作用（H鍵，靜電相互作用力）導(dǎo)致形成寡聚體。（5）無(wú)規(guī)線團(tuán)(randomcoil)Pro及Gly不能夠形成-螺旋體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，分之為負(fù)；LEFT/RIGHTHANDEDHELIX（3）疏水性氨基酸殘基主要位于整個(gè)構(gòu)象的內(nèi)側(cè)。104蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件105蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件106蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件107-折疊體的結(jié)構(gòu)特征

（1）在-折疊體中，肽鏈處于較伸展的狀態(tài)，3.5埃/Aa（2）-折疊體的穩(wěn)定主要依靠鏈間氫鍵，所有肽鍵都參與氫鍵的形成，氫鍵的方向與螺旋體的軸向垂直。（3）-折疊體分平行與反平行式2種。它們的二面角分別為=-119°=+113°；=-139°=+135°；（4）平行的β－片層結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)殘基的間距為0.65nm；反平行的β－片層結(jié)構(gòu)，則間距為0.7nm。

（5）典型的-折疊體存在于蠶絲的絲蛋白中。-折疊體的結(jié)構(gòu)特征

（1）在-折疊體中，肽鏈處于較伸展的108（3）U/-TURN蛋白質(zhì)分子中，肽鏈經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)180°的回折，在這種回折角處的構(gòu)象就是β－轉(zhuǎn)角(β－turn或β－bend)。β－轉(zhuǎn)角中，第一個(gè)氨基酸殘基的C＝O與第四個(gè)殘基的N桯形成氫鍵，從而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。如下圖：

（3）U/-TURN蛋白質(zhì)分子中，肽鏈經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)180°的109二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型（3）U/-TURNN

CCHO二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型（3）U/-TURNNCCHO110蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件111蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件112U-轉(zhuǎn)角的特征

（1）由4個(gè)連續(xù)的氨基酸組成（2）在整個(gè)構(gòu)象中，主鏈骨架本身以大約180度折疊，第一個(gè)氨基酸殘基CO上的O與第四個(gè)氨基酸殘基NH上的H之間形成氫鍵。其他：-TURAN：由3個(gè)連續(xù)的氨基酸組成U-轉(zhuǎn)角的特征

（1）由4個(gè)連續(xù)的氨基酸組成113影響二面角變動(dòng)的因素主要有2點(diǎn)：TheStructuresofProteinsDetermined

inTanokura’Lab

(2002～2003)ComputerModelingofNativeBI-VI·PapainComplex(6)最典型的-螺旋體存在于頭發(fā)的角蛋白中超二級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有形成有功能的結(jié)構(gòu)域（1）整個(gè)分子的構(gòu)象呈近似球形，緊密結(jié)實(shí)，內(nèi)部?jī)H有一個(gè)很小的空間。如煙草斑紋病毒的外殼蛋白是由2200個(gè)相同的亞基形成的多聚體；Pro及Gly不能夠形成-螺旋體integralprotein（內(nèi)嵌蛋白）LEFT/RIGHTHANDEDHELIX（1）在-折疊體中，肽鏈處于較伸展的狀態(tài)，3.2超二級(jí)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)域（5）螺旋的中心部分幾乎是空心的，氨基酸殘基的側(cè)鏈基團(tuán)位于螺旋的外側(cè)蛋白質(zhì)分子中疏水性AA殘基所占的比例＞30%時(shí)，它在物理上已不可能形成一種能將所有的非級(jí)性殘基埋藏在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，所以可能在表面存在疏水性小區(qū)，而相鄰單體小區(qū)間相互作用（H鍵，靜電相互作用力）導(dǎo)致形成寡聚體。3股左手螺旋的多肽鏈平行排列，相互絞合，形成右手螺旋蛋白質(zhì)分子中疏水性AA殘基所占的比例＞30%時(shí)，它在物理上已不可能形成一種能將所有的非級(jí)性殘基埋藏在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，所以可能在表面存在疏水性小區(qū)，而相鄰單體小區(qū)間相互作用（H鍵，靜電相互作用力）導(dǎo)致形成寡聚體。（3）疏水性氨基酸殘基主要位于整個(gè)構(gòu)象的內(nèi)側(cè)。位于相臨的2個(gè)肽平面相交位置上的C的肽鏈上的2個(gè)單鍵（C-N）、（C-C）可以自由旋轉(zhuǎn)，它們旋轉(zhuǎn)的角度和方向就決定了相臨的2個(gè)肽平面在空間上的相對(duì)位置，因此這2個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的構(gòu)象角就叫二面角，分別用（C-N）和（C-C）表示。（1）在-折疊體中，肽鏈處于較伸展的狀態(tài)，3.C手性效應(yīng)對(duì)多肽鏈折疊的影響（4）三股螺旋

TRIPLEHELIX三股螺旋/膠原蛋白（COLLAGENHELIX）主要特征：包括3股左手螺旋的多肽鏈3股左手螺旋的多肽鏈平行排列，相互絞合，形成右手螺旋=-60°=+140°在3股多肽鏈中，96%遵守（Gly-x-y）的規(guī)律，其中x主要為Pro，y主要為羥脯氨酸影響二面角變動(dòng)的因素主要有2點(diǎn)：（4）三股螺旋

TRIPL114.膠原蛋白

.膠原蛋白115蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件116蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件117二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型（5）無(wú)規(guī)線團(tuán)(randomcoil)非規(guī)則性的二級(jí)結(jié)構(gòu)Pro及Gly主要存在于無(wú)規(guī)線團(tuán)中Met，Glu-螺旋體等形成的能力最強(qiáng)Val，Ile-折疊等形成的能力最強(qiáng)二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型（5）無(wú)規(guī)線團(tuán)(randomcoil)1183.2超二級(jí)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)域(1)超二級(jí)結(jié)構(gòu)(supersecondarystructure)指若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的、在空間上能辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。如；；；。超二級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有形成有功能的結(jié)構(gòu)域3.2超二級(jí)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)域(1)超二級(jí)結(jié)構(gòu)(supersec119蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件120蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件121蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件122超二級(jí)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)域(2).結(jié)構(gòu)域(supersecondarystructure)結(jié)構(gòu)域是球狀蛋白質(zhì)的折疊單位。指多肽鏈在超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步繞曲折疊成緊密的近似球形的結(jié)構(gòu)，并具有相對(duì)獨(dú)立的生物學(xué)功能。超二級(jí)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)域(2).結(jié)構(gòu)域(superseconda123010;-螺旋/4.-折疊體的結(jié)構(gòu)特征一種蛋白質(zhì)中，亞基結(jié)構(gòu)可以相同，也可不同。（1）整個(gè)分子的構(gòu)象呈近似球形，緊密結(jié)實(shí)，內(nèi)部?jī)H有一個(gè)很小的空間。3股左手螺旋的多肽鏈平行排列，相互絞合，形成右手螺旋Pro及Gly不能夠形成-螺旋體（1）R基側(cè)鏈基團(tuán)的大小與性質(zhì)Astbury等人曾對(duì)β－角蛋白進(jìn)行X線衍射分析，發(fā)現(xiàn)具有0.如煙草斑紋病毒的外殼蛋白是由2200個(gè)相同的亞基形成的多聚體；55nm的重復(fù)單位，故推測(cè)蛋白質(zhì)分子中有重復(fù)性結(jié)構(gòu)，并認(rèn)為這種重復(fù)性結(jié)構(gòu)為α－螺旋(α－h(huán)elix)見(jiàn)下圖：蛋白質(zhì)分子中疏水性AA殘基所占的比例＞30%時(shí)，它在物理上已不可能形成一種能將所有的非級(jí)性殘基埋藏在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，所以可能在表面存在疏水性小區(qū)，而相鄰單體小區(qū)間相互作用（H鍵，靜電相互作用力）導(dǎo)致形成寡聚體。指若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的、在空間上能辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。甘氨酸的R基為H，空間占位很小，也會(huì)影響該處螺旋的穩(wěn)定。反平行的β－片層結(jié)構(gòu)，則間距為0.3蛋白質(zhì)的三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)C手性效應(yīng)對(duì)多肽鏈折疊的影響（4）三股螺旋

TRIPLEHELIXintegralprotein（內(nèi)嵌蛋白）超二級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有形成有功能的結(jié)構(gòu)域（4）-螺旋體有右手螺旋與左手螺旋之分；抗原結(jié)合位補(bǔ)體結(jié)合位010;-螺旋/4.抗原結(jié)合位補(bǔ)體結(jié)合位124蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件125ComputerModelingofNativeBI-VI·PapainComplexStembromelainhasabout40%identitywithPapaininaminoacidsequenceComputerModelingofNativeBI126蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件1273.3蛋白質(zhì)的三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu).三級(jí)結(jié)構(gòu)的涵義在二級(jí)結(jié)構(gòu)或超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上多肽鏈進(jìn)一步折疊彎曲形成更高級(jí)近似外圓中空的球形構(gòu)象。如肌紅蛋白等。3.3蛋白質(zhì)的三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu).三級(jí)結(jié)構(gòu)的涵義128蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件129蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件130蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件131TheStructuresofProteinsDetermined

inTanokura’Lab

(2002～2003)TheStructuresofProteinsDet132三級(jí)結(jié)構(gòu)的特征（1）整個(gè)分子的構(gòu)象呈近似球形，緊密結(jié)實(shí)，內(nèi)部?jī)H有一個(gè)很小的空間。（2）親水性氨基酸殘基主要位于整個(gè)構(gòu)象的外側(cè)。（3）疏水性氨基酸殘基主要位于整個(gè)構(gòu)象的內(nèi)側(cè)。（4）三級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定主要依靠疏水鍵。（5）所有的三級(jí)結(jié)構(gòu)中都包含一定比例的-螺旋體-折疊體及無(wú)規(guī)線團(tuán)等。三級(jí)結(jié)構(gòu)的特征（1）整個(gè)分子的構(gòu)象呈近似球形，緊密結(jié)實(shí)，內(nèi)133超二級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有形成有功能的結(jié)構(gòu)域integralprotein（內(nèi)嵌蛋白）010;-螺旋/4.(6)最典型的-螺旋體存在于頭發(fā)的角蛋白中較大的R(如苯丙氨酸、色氨酸、異亮氨酸)集中的區(qū)域，也妨礙α－螺旋形成；Pro及Gly主要存在于無(wú)規(guī)線團(tuán)中（5）無(wú)規(guī)線團(tuán)(randomcoil)脯氨酸因其α－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，故不易形成上述α－螺旋；一種蛋白質(zhì)中，亞基結(jié)構(gòu)可以相同，也可不同。LEFT/RIGHTHANDEDHELIXβ－轉(zhuǎn)角中，第一個(gè)氨基酸殘基的C＝O與第四個(gè)殘基的N桯形成氫鍵，從而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。（2）在-螺旋體中，3.包括3股左手螺旋的多肽鏈（1）在-折疊體中，肽鏈處于較伸展的狀態(tài)，3.（1）在蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)中，一般每個(gè)多肽鏈均以亞基的形式存在，亞基具有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)。較大的R(如苯丙氨酸、色氨酸、異亮氨酸)集中的區(qū)域，也妨礙α－螺旋形成；（4）三股螺旋

TRIPLEHELIX(1)超二級(jí)結(jié)構(gòu)(supersecondarystructure)它們的二面角分別為=-119°=+113°；（2）-折疊/-PLEATEDSHEET超二級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有形成有功能的結(jié)構(gòu)域134蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件135蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成A一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)（蛋白質(zhì)的復(fù)性、蛋白質(zhì)的人工合成研究和蛋白質(zhì)的生物合成）B多肽鏈的折疊機(jī)理未折疊的蛋白質(zhì)→成核→折疊→超二級(jí)結(jié)構(gòu)→凝聚→天然蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成A一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)136C手性效應(yīng)對(duì)多肽鏈折疊的影響在平行的-折疊體中，2條折疊股之間的連接都是右手方向-折疊體中的折疊片總是向右手方向扭曲，形成右手扭曲片層

C手性效應(yīng)對(duì)多肽鏈折疊的影響137膜蛋白質(zhì)的特殊構(gòu)象Membraneprotein：integralprotein（內(nèi)嵌蛋白）peripheralprotein（外在蛋白）

膜蛋白質(zhì)的特殊構(gòu)象Membraneprotein：138蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精選課件139蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)精