第一章蛋白質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)部分現(xiàn)在是1頁\一共有111頁\編輯于星期四第一章蛋白質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)

第一節(jié)組成蛋白質(zhì)的氨基酸第二節(jié)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與進(jìn)化第三節(jié)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)

第四節(jié)蛋白質(zhì)各級結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系

第五節(jié)球狀蛋白質(zhì)構(gòu)象的運動現(xiàn)在是2頁\一共有111頁\編輯于星期四第一節(jié)組成蛋白質(zhì)的氨基酸

根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的不同分為：

1.脂肪族氨基酸

2.芳香族氨基酸

3.羥基氨基酸與含硫氨基酸

4.酸性氨基酸及其酰胺

5.堿性氨基酸

另外，蛋白質(zhì)中還常含有修飾氨基酸

現(xiàn)在是3頁\一共有111頁\編輯于星期四1.脂肪族氨基酸

甘氨酸（Gly,G）亮氨酸（Leu,L）

丙氨酸（Ala,A）異亮氨酸（Ile,I）

纈氨酸（Val,V）脯氨酸（Pro,P）

現(xiàn)在是4頁\一共有111頁\編輯于星期四Gly

無側(cè)鏈

雙面角可自由轉(zhuǎn)動

柔性大

常出現(xiàn)在需要運動或轉(zhuǎn)折的肽鏈片段中現(xiàn)在是5頁\一共有111頁\編輯于星期四Ala

小，側(cè)鏈只有一個甲基

無化學(xué)活性

在蛋白質(zhì)分子中可處于內(nèi)部或表面現(xiàn)在是6頁\一共有111頁\編輯于星期四Val、Ile、Leu

帶有分支的支鏈氨基酸易于在蛋白質(zhì)分子中固定于一定位置，并有利于鏈的折疊現(xiàn)在是7頁\一共有111頁\編輯于星期四Pro一種亞氨酸具有固定的構(gòu)型，很強的立體化學(xué)效應(yīng)

使肽鏈形成一個轉(zhuǎn)角而改變主鏈方向

對二級結(jié)構(gòu)有破壞作用，但仍能出現(xiàn)在這些結(jié)構(gòu)末端或彎曲部位

常暴露于蛋白質(zhì)分子表面

以順式肽鍵存在現(xiàn)在是8頁\一共有111頁\編輯于星期四

2.芳香族氨基酸

苯丙氨酸（Phe,F）酪氨酸（Tyr,Y）色氨酸（Trp,W）現(xiàn)在是9頁\一共有111頁\編輯于星期四Phe、Tyr、Trp

Phe疏水作用很強，而Tyr、Trp較差。Tyr酚基可形成較強的氫鍵Cα與芳環(huán)之間僅有一個可轉(zhuǎn)動的C甲烯基，限制了側(cè)鏈的柔性

側(cè)鏈環(huán)堆積不規(guī)則，常以相互垂直的“人”字型排列，其存在形式對周圍結(jié)構(gòu)有很大影響現(xiàn)在是10頁\一共有111頁\編輯于星期四3.羥基氨基酸與含硫氨基酸

絲氨酸（Ser,S）半胱氨酸（Cys,C）

蘇氨酸（Thr,T）甲硫氨酸（Met,M）現(xiàn)在是11頁\一共有111頁\編輯于星期四Ser、Thr側(cè)鏈帶有羥基，可形成氫鍵,也可通過水分子間接形成氫鍵化學(xué)性質(zhì)活潑，具有重要的功能現(xiàn)在是12頁\一共有111頁\編輯于星期四Cys巰基（–SH）

易氧化形成帶有二硫鍵的半胱氨酸

與金屬離子如Fe、Zn、Cu等配位結(jié)合

結(jié)合蛋白質(zhì)中一些非蛋白基團(tuán)

在蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)中成簇聚集因此

常埋藏在蛋白質(zhì)分子內(nèi)部，形成特定的模體結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是13頁\一共有111頁\編輯于星期四Met

疏水性大

柔性大

常埋藏在蛋白質(zhì)分子內(nèi)部現(xiàn)在是14頁\一共有111頁\編輯于星期四4.酸性氨基酸及其酰胺天冬氨酸（Asp,D）

谷氨酸（Glu,E）

天冬酰氨（Asn,N）

谷氨酰氨（Gln,Q）現(xiàn)在是15頁\一共有111頁\編輯于星期四Asp、Glu一般帶負(fù)電荷，在蛋白質(zhì)內(nèi)形成鹽鍵Glu的γ羧基常位于蛋白質(zhì)分子表面，與鈣結(jié)合在肽段序列中成簇存在，使分子表面形成不對稱電荷分布從而成為蛋白質(zhì)分子與其他大分子物質(zhì)相互作用的位點現(xiàn)在是16頁\一共有111頁\編輯于星期四Asn、Gln

側(cè)鏈雖有極性，但不解離，不帶電荷易形成氫鍵現(xiàn)在是17頁\一共有111頁\編輯于星期四5.堿性氨基酸

組氨酸（His,H）

賴氨酸（Lys,K）

精氨酸（Arg,R）現(xiàn)在是18頁\一共有111頁\編輯于星期四His

含咪唑基參與酶促反應(yīng)中的質(zhì)子傳遞反應(yīng)，為多種酶的活性中心易與金屬離子形成配位化合物，參與組成各種金蛋白屬質(zhì)現(xiàn)在是19頁\一共有111頁\編輯于星期四Lys、Arg一般帶正電荷，存在于蛋白質(zhì)分子表面可與酸性氨基酸殘基、肽鏈C端、核酸中的磷酸基團(tuán)形成鹽鍵與蛋白質(zhì)活性有關(guān)

Lys

長側(cè)鏈可自由伸展在外，與蛋白質(zhì)結(jié)合功能有關(guān)

Arg

可沿著側(cè)鏈卷曲成疏水表面埋藏在蛋白質(zhì)分子內(nèi)，也可與蛋白質(zhì)分子內(nèi)的氧形成氫鍵從而穩(wěn)定蛋白質(zhì)，與酶的催化功能有關(guān)現(xiàn)在是20頁\一共有111頁\編輯于星期四

修飾氨基酸翻譯后修飾：即肽鏈中氨基酸殘基的修飾，如O–磷酸化，羥基化碘化，酰氨化，糖基化等翻譯時修飾：即翻譯過程中氨基酸先經(jīng)過修飾，然后摻入肽鏈中作用：1.保護(hù)蛋白質(zhì)2.使蛋白質(zhì)出現(xiàn)新的結(jié)構(gòu)和功能現(xiàn)在是21頁\一共有111頁\編輯于星期四舉例一：翻譯后修飾的氨基酸

4-羥脯氨酸（膠原蛋白）5-羥賴氨酸（結(jié)締組織）

γ-羧基谷氨酸（凝血酶）6-N-甲基賴氨酸現(xiàn)在是22頁\一共有111頁\編輯于星期四

3，5-二碘酪氨酸

鎖鏈素（結(jié)締組織）現(xiàn)在是23頁\一共有111頁\編輯于星期四舉例二：翻譯時修飾的氨基酸

硒代半胱氨酸蛋白質(zhì)翻譯過程中，識別某些終止密碼子UGA的特殊絲氨酸t(yī)RNA與絲氨酸結(jié)合后，可經(jīng)酶促催化絲氨酸而形成硒代半胱氨酸，再進(jìn)入核糖體參與某些蛋白質(zhì)合成。現(xiàn)在是24頁\一共有111頁\編輯于星期四第二節(jié)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與進(jìn)化

蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)（primarystructure）蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸的序列

包括兩個方面蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目多肽鏈中氨基酸的精確序列現(xiàn)在是25頁\一共有111頁\編輯于星期四2.一級結(jié)構(gòu)與進(jìn)化

（1）同源蛋白質(zhì)（homologousprotein）（2）蛋白質(zhì)家族與超家族（proteinfamilyandsuperfamily）

（3）舉例：細(xì)胞色素C（cytochromeC）現(xiàn)在是26頁\一共有111頁\編輯于星期四（1）同源蛋白質(zhì)來自同一祖先蛋白質(zhì)，隨著進(jìn)化而分化為具有不同功能特征的蛋白質(zhì)產(chǎn)生原因：

趨異突變（divergentmutation）：導(dǎo)致蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)改變，使蛋白質(zhì)被淘汰或形成新蛋白質(zhì)

中性突變（neutralmutation）：不影響蛋白質(zhì)功能現(xiàn)在是27頁\一共有111頁\編輯于星期四

同源蛋白質(zhì)同源蛋白質(zhì)的種屬差異多見于蛋白質(zhì)分子表面的氨基酸殘基，內(nèi)部殘基的變異不僅少見，還往往借其他改變來進(jìn)行補償，借以減少肽鏈主體的任何紊亂，且變異常常是類似性質(zhì)氨基酸任何兩個無關(guān)的蛋白質(zhì)肽鏈之間，一般都可能出現(xiàn)5%位置上殘基相同的情況。至少15%（去除間隔與插入）位置上殘基相同的蛋白質(zhì)才有可能是同一家族，15%~25%的殘基相同者屬于準(zhǔn)同源現(xiàn)在是28頁\一共有111頁\編輯于星期四同源蛋白質(zhì)同源蛋白質(zhì)某一特定位置的氨基酸殘基可以相同（invariable),

保守（conservative）/相似（similar）和可變（variable）高度保守的氨基酸殘基對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能非常重要同源蛋白質(zhì)擁有共同的三維結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是29頁\一共有111頁\編輯于星期四（2）蛋白質(zhì)家族與超家族同源蛋白質(zhì)序列組成中殘基相同多于50%者屬于同一家族蛋白質(zhì)少于50%者屬于超家族蛋白質(zhì)。還應(yīng)考慮蛋白質(zhì)立體結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)域或模體的相似性及其與功能進(jìn)化的關(guān)系在蛋白質(zhì)家族中根據(jù)其氨基酸序列相差少于20%者可劃分為亞家族（subfamily)現(xiàn)在是30頁\一共有111頁\編輯于星期四（3）舉例：細(xì)胞色素C（cytochromeC）60個物種中，有27個位置上的氨基酸殘基完全不變，是維持其構(gòu)象中發(fā)揮特有功能所必要的部位，屬于不變殘基可變殘基可能隨著進(jìn)化而變異，而且不同種屬的細(xì)胞色素C氨基酸差異數(shù)與種屬之間的親緣關(guān)系相關(guān)。親緣關(guān)系相近者，氨基酸差異少，反之則多（進(jìn)化樹）

單位進(jìn)化周期（unitevolutionperiod):蛋白質(zhì)在進(jìn)化過程中每一個殘基的變異所需時間現(xiàn)在是31頁\一共有111頁\編輯于星期四細(xì)胞色素C（cytochromeC）黃色：不變殘基（invariableresidues）藍(lán)色：保守氨基酸（conservativeresidues）未標(biāo)記：可變殘基（variableresidues）現(xiàn)在是32頁\一共有111頁\編輯于星期四第三節(jié)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)1.穩(wěn)定蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵和作用力2.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)3.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)4.蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是33頁\一共有111頁\編輯于星期四蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的層次現(xiàn)在是34頁\一共有111頁\編輯于星期四1.穩(wěn)定蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵和作用力

（1）VanderWaals力（2）氫鍵（hydrogenbond）（3）鹽鍵（ionicbond）（4）疏水相互作用（hydrophobicinteraction）（5）二硫鍵（disulfidebond）現(xiàn)在是35頁\一共有111頁\編輯于星期四（1）VanderWaals力

非特異性相互作用存在于所有分子中及分子之間能量：1kcal/mol在兩個結(jié)構(gòu)互補大分子之間大量形成介導(dǎo)酶與底物、抗原抗體結(jié)合現(xiàn)在是36頁\一共有111頁\編輯于星期四（2）氫鍵（hydrogenbond）生物大分子中形成氫鍵的主要基團(tuán)：羥基，氨基，羰基，脂基蛋白質(zhì)中至少50%的內(nèi)部極性基團(tuán)參與形成氫鍵眾多的氫鍵呈直線排列而有較大的鍵能，為維持蛋白質(zhì)穩(wěn)定構(gòu)象的重要化學(xué)鍵蛋白質(zhì)側(cè)鏈殘基之間及殘基與主鏈之間形成的氫鍵很少，但對維持蛋白質(zhì)構(gòu)象起很大的作用現(xiàn)在是37頁\一共有111頁\編輯于星期四不同基團(tuán)間形成氫鍵現(xiàn)在是38頁\一共有111頁\編輯于星期四蛋白質(zhì)中的氫鍵現(xiàn)在是39頁\一共有111頁\編輯于星期四（3）鹽鍵（ionicbond）存在于蛋白質(zhì)相互靠近的酸性或堿性氨基酸側(cè)鏈間一般分布在蛋白質(zhì)分子表面很少，作用有限現(xiàn)在是40頁\一共有111頁\編輯于星期四（4）疏水相互作用（hydrophobicinteraction）

當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)肽鏈進(jìn)入水介質(zhì)時，所有非極性基團(tuán)趨于聚合而減少非極性基團(tuán)與水的界面，從而使蛋白質(zhì)形成疏水核心是使球狀蛋白質(zhì)形成穩(wěn)定構(gòu)象的主要作用力

現(xiàn)在是41頁\一共有111頁\編輯于星期四（5）二硫鍵（disulfidebond）二硫鍵的形成

胰島素(insulin)免疫球蛋白(immunoglobulin）

現(xiàn)在是42頁\一共有111頁\編輯于星期四二硫鍵（disulfidebond）天然蛋白質(zhì)中一個半胱氨酸僅與特定的另一個半胱氨酸殘基自發(fā)形成二硫鍵分子量較大的蛋白質(zhì)或分泌性蛋白質(zhì)往往借二硫鍵維持其結(jié)構(gòu)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的二硫鍵與其功能關(guān)系密切，如收縮蛋白質(zhì)及微管蛋白依賴于巰基與二硫鍵的轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)其功能亞基間二硫鍵的正確結(jié)合是維持許多蛋白質(zhì)功能必不可少的條件，如免疫球蛋白重鏈與輕鏈通過二硫鍵結(jié)合，有利于維持其抗原結(jié)合部位的特異性現(xiàn)在是43頁\一共有111頁\編輯于星期四

蛋白質(zhì)表面結(jié)構(gòu)的互補產(chǎn)生了眾多的弱鍵，這些弱鍵反過來又增強了蛋白質(zhì)之間的結(jié)合特異性現(xiàn)在是44頁\一共有111頁\編輯于星期四2.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（1）α-螺旋（α-helice）（2）β-折疊（β-pleatedsheet）（3）β-轉(zhuǎn)角（β-turn）（4）無規(guī)卷曲（randomcoil）（5）無序結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是45頁\一共有111頁\編輯于星期四（1）α-螺旋（α-helice）①結(jié)構(gòu)特點②球狀蛋白質(zhì)中的α-helice③α-helice穩(wěn)定性影響因素④兩親α-helice（amphipathicα-helice）⑤舉例：α-角蛋白（a-keratin）現(xiàn)在是46頁\一共有111頁\編輯于星期四α-螺旋（α-helice）α-helice左手和右手螺旋突出的側(cè)鏈現(xiàn)在是47頁\一共有111頁\編輯于星期四①結(jié)構(gòu)特點一般蛋白質(zhì)中為右手螺旋多肽鏈主鏈骨架圍繞中心軸螺旋式上升，每上升一圈為3.6個殘基，0.544nm垂直距離每個殘基沿中心軸上升0.15nm，旋轉(zhuǎn)100°一個酰胺平面上N–H中的H原子與其前面第三個酰胺平面C=O中O原子形成氫鍵，且氫鍵的方向與螺旋中心軸幾乎平行現(xiàn)在是48頁\一共有111頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)特點氫鍵所封閉的環(huán)由共價鍵和氫鍵構(gòu)成，共包含了13個原子，涉及3.6個氨基酸，可用3.613表示親水和疏水性完全取決于側(cè)鏈。因為肽鏈骨架中的極性基團(tuán)都參與了氫鍵的形成肽鏈主體的各個原子具有緊密堆積的結(jié)構(gòu)特征，中心軸旁幾乎不存在空間。因此α-螺旋是處于相當(dāng)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。蛋白質(zhì)的功能活性區(qū)常不在α-螺旋區(qū)而在其附近現(xiàn)在是49頁\一共有111頁\編輯于星期四②球狀蛋白質(zhì)中的α-heliceα-螺旋的末端一圈常形成不典型的3.613螺旋，稱為αⅡ螺旋，其N–H···O夾角呈109°（αⅠ為157°），不能繼續(xù)形成螺旋球蛋白中的各個α-螺旋段均較短，平均有12個氨基酸殘基組成

原因：由于α-螺旋穩(wěn)定性最好，各種氨基酸（除了Gly、Pro外）通過肽鍵形成主鏈都有折疊成α-螺旋的傾向。但是各殘基的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)各有其構(gòu)象、疏水性、極性、荷電情況的特點，以及周圍肽鏈、環(huán)境的實際情況，常影響α-螺旋的延伸現(xiàn)在是50頁\一共有111頁\編輯于星期四③α-helice穩(wěn)定性影響因素Cα

連接的R側(cè)鏈之間的相互作用（如相隔2~4個殘基的兩個氨基酸，或相鄰氨基酸大的R基團(tuán)）影響α-螺旋的穩(wěn)定甚至其形成Pro殘基的吡咯烷環(huán)阻止α-螺旋的形成多肽鏈上連續(xù)存在的極性基團(tuán)之間的相互作用影響螺旋的穩(wěn)定性Gly殘基由于酰胺平面的自由旋轉(zhuǎn)，二面角很難固定在α-螺旋所許的范圍內(nèi)，不易形成α-螺旋N-terminus的酸性氨基酸殘基（Glu，Asp）能穩(wěn)定帶正電的α-螺旋，C-terminus的堿性氨基酸殘基（Lys，Arg）能穩(wěn)定帶負(fù)電的α-螺旋現(xiàn)在是51頁\一共有111頁\編輯于星期四④兩親α-helice（amphipathicα-helice）親水側(cè)鏈伸向一側(cè)，疏水側(cè)鏈向相反的一側(cè)伸出殘基的排列象一個“車輪”：親水性殘基都位于“車輪”的一面，疏水性殘基在另一面在纖維狀和球狀蛋白質(zhì)中非常重要，使蛋白質(zhì)形成親水的表面和疏水的核心現(xiàn)在是52頁\一共有111頁\編輯于星期四⑤舉例：α-角蛋白（a-keratin）脊椎動物中毛發(fā)、皮膚、及指、趾甲等結(jié)構(gòu)中的主要蛋白質(zhì)富含疏水性氨基酸，如Phe,Ile,Val,Met,和Ala，所以不溶于水基本單位：角蛋白原纖維（protofibril）原纖維單體是由兩條α-螺旋相互盤曲形成的左手超螺旋（superhelix）。四鏈結(jié)構(gòu)鏈間作用力：vanderWaals力和二硫鍵現(xiàn)在是53頁\一共有111頁\編輯于星期四α-角蛋白（a-keratin）

α-螺旋雙鏈左手超螺旋原絲原纖維現(xiàn)在是54頁\一共有111頁\編輯于星期四（2）β-折疊（β-pleatedsheet）

①結(jié)構(gòu)特點②球狀蛋白質(zhì)中的β-pleatedsheet③舉例：絲心蛋白現(xiàn)在是55頁\一共有111頁\編輯于星期四①結(jié)構(gòu)特點

兩個或更多個幾乎完全伸展的肽鏈并排靠近時形成相鄰肽鏈間通過N–H與C=O形成規(guī)則的氫鍵相鄰β折疊層之間的距離約為0.35nm相鄰殘基的R基團(tuán)向相反的方向突出包括平行式（parallel）和反平行式（antiparallel）兩種現(xiàn)在是56頁\一共有111頁\編輯于星期四β-折疊的平行式和反平行式現(xiàn)在是57頁\一共有111頁\編輯于星期四②球狀蛋白質(zhì)中的β-pleatedsheet球蛋白中常含有短肽鏈的β-折疊平行的β-折疊常出現(xiàn)于多股肽鏈，而反平行的兩股肽鏈則出現(xiàn)明顯的右手扭曲，每5個殘基就能扭曲180°。這種扭曲導(dǎo)致

β片層整體形成緩慢的大扭曲片層，如馬鞍形結(jié)構(gòu)（saddle）和β-桶（β-barrels）

β-桶和馬鞍形結(jié)構(gòu)

平行的β-折疊常出現(xiàn)在分子內(nèi)部，而典型的反平行β-折疊則一側(cè)埋藏在內(nèi)，另一側(cè)暴露于溶劑，故其氨基酸序列常為親水性與疏水性交替富含β-折疊的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性較差而乳酸脫氫酶結(jié)構(gòu)域磷酸甘油醛異構(gòu)易變，常與蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能有關(guān)馬鞍形扭曲酶的β-桶卷曲

現(xiàn)在是58頁\一共有111頁\編輯于星期四③舉例：絲心蛋白蠶絲中的主要蛋白質(zhì)由大片的反平行式β-折疊堆積成的多層結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)含以下重復(fù)序列：[甘-丙-甘-丙-甘-絲-甘-丙-丙-甘-（絲-甘-丙-甘-丙甘）8]Gly殘基幾乎呈隔位排列，Gly殘基之間為結(jié)構(gòu)簡單的Ala或Ser殘基Gly殘基位于β-折疊層的同側(cè)，Ala及Ser殘基位于β-折疊層的另一側(cè)β片層之間的作用力：vanderWaals力和氫鍵，故比較柔軟，但又相當(dāng)牢固現(xiàn)在是59頁\一共有111頁\編輯于星期四（3）β-轉(zhuǎn)角（β-turn）

在各種二級結(jié)構(gòu)之間起連接作用，如α-helice與α-helice，α-helice與β-pleatedsheet，antiparallel與antiparallel親水性氨基酸殘基形成β-轉(zhuǎn)角的傾向很強，故常位于分子表面2/3是Pro-Asp-NH2或Pro-Gly殘基對可使蛋白質(zhì)分子中肽鏈出現(xiàn)180°回折，同時在第一個殘基的C=O與第四個殘基的N-H間形成氫鍵，成為4個連續(xù)殘基的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是60頁\一共有111頁\編輯于星期四β-轉(zhuǎn)角（β-turn）

普通轉(zhuǎn)角（βⅠ）甘氨酸轉(zhuǎn)角（βⅡ）4個Cα

不在同一平面上而有＋45°雙面角4個Cα

與氫鍵幾乎在同一個平面上。第二個殘基大多為甘氨酸此外，還有一些非典型的β轉(zhuǎn)角，可以有兩個氫鍵，或者沒有氫鍵而靠鄰近側(cè)鏈間的作用，乃至遠(yuǎn)程作用力來維系其轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是61頁\一共有111頁\編輯于星期四（4）無規(guī)卷曲（randomcoil）沒有確定規(guī)律性的肽鏈構(gòu)象，但仍是緊密有序的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)通過主鏈間及主鏈與側(cè)鏈間氫鍵維持其構(gòu)象分兩類：

①緊密環(huán)（compactloop）②連接條帶（connectionstraps）現(xiàn)在是62頁\一共有111頁\編輯于星期四①緊密環(huán)（compactloop）肽鏈主體結(jié)構(gòu)卷曲成一端開放的環(huán)狀，象希臘字母，又稱環(huán)肽鏈由6~16個氨基酸殘基組成，Gly、Pro、Asp、Asn、Ser和Tyr較常見。由于親水性氨基酸殘基較多，故常位于蛋白質(zhì)分子表面氨基酸殘基側(cè)鏈可堆積在環(huán)內(nèi)，通過疏水作用或形成氫鍵等，成為緊密的結(jié)構(gòu)。肽鏈片段兩末端間距離?。ㄍǔ?.37~1.0nm）可能與蛋白質(zhì)的識別功能有關(guān)，并參與催化作用現(xiàn)在是63頁\一共有111頁\編輯于星期四②連接條帶（connectionstraps）三種類型：S形的α-α連接；長度及構(gòu)象不一的α-β和β-α連接；β弓連接不相鄰的β鏈，形成“希臘花邊連接（Greekkeyconnection）”各種連接條帶的長度、走向頗不規(guī)則，在蛋白質(zhì)肽鏈的卷曲、折疊過程中具有明確的結(jié)構(gòu)作用連接條帶主鏈C=O和NH間一般不形成氫鍵常位于蛋白質(zhì)分子表面，其殘基常是帶電荷或具有極性，能與介質(zhì)水形成氫鍵現(xiàn)在是64頁\一共有111頁\編輯于星期四連接條帶（connectionstraps）同源性比較發(fā)現(xiàn)，連接區(qū)常有殘基出現(xiàn)插入、替換、缺失的變異，說明在蛋白質(zhì)進(jìn)化過程中連接肽段易致突變功能上，連接條帶往往參與形成蛋白質(zhì)的一些結(jié)合位點或酶的活性位點前蛋白單體的希臘花邊β桶結(jié)構(gòu)前蛋白構(gòu)象前蛋白三維拓?fù)鋱D攤開后的二維希臘花邊圖案拓?fù)鋱D現(xiàn)在是65頁\一共有111頁\編輯于星期四（5）無序結(jié)構(gòu)暴露在介質(zhì)中的帶電荷長鏈殘基常是無序的，如Lys、Arg、Ile肽鏈末端的幾個殘基如果沒有較大的疏水性氨基酸，也常表現(xiàn)為無序結(jié)構(gòu)有些蛋白質(zhì)的配體結(jié)合部位，無配體時是無序結(jié)構(gòu)，一旦結(jié)合上配體則成為有序結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是66頁\一共有111頁\編輯于星期四3.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)分子或亞基內(nèi)所有原子的空間排布，是多肽鏈折疊、卷曲的最終狀態(tài)

（1）超二級結(jié)構(gòu)（2）三級結(jié)構(gòu)的折疊類型（3）模體（motif）（4）結(jié)構(gòu)域（structuraldomain）和功能域（functionaldomain）現(xiàn)在是67頁\一共有111頁\編輯于星期四（1）超二級結(jié)構(gòu)(supersecondarystructure)二級結(jié)構(gòu)單元通過多種連接多肽組合成特殊幾何排列的折疊類型，又稱標(biāo)準(zhǔn)折疊單位（standardfoldingunits）超二級結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的構(gòu)象形式與所連接的二級結(jié)構(gòu)單元種類、連接肽鏈的長度、殘基構(gòu)象或其極性、帶電性及疏水性有關(guān)常見的有三種：

①αα：相鄰的兩條α-helices通過肽鏈連接而成

②ββ：β-pleatedsheet鏈逆轉(zhuǎn)形成的發(fā)夾結(jié)構(gòu)③βαβ：由一個不規(guī)則的環(huán)鏈或α-helice將兩條平行的β-pleated末端以右手或左手交叉方式連接起來

現(xiàn)在是68頁\一共有111頁\編輯于星期四超二級結(jié)構(gòu)(supersecondarystructure)ααβββαβ現(xiàn)在是69頁\一共有111頁\編輯于星期四超二級結(jié)構(gòu)(supersecondarystructure)

平行β鏈的的右手及β折疊在蛋白質(zhì)中的不同形式左手交叉連接現(xiàn)在是70頁\一共有111頁\編輯于星期四（2）三級結(jié)構(gòu)的折疊類型

以結(jié)構(gòu)域（domain）為單位，根據(jù)其中二級結(jié)構(gòu)類型、數(shù)量、組合方式及拓?fù)錁?gòu)象，大致分為4種主要類型：

①全α類型②平行α/β類型③反平行β類型④不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型現(xiàn)在是71頁\一共有111頁\編輯于星期四①全α類型各段α-helices通過反平行或近于互相垂直的狀態(tài)而連接，排列成層，再平行疊起，從而形成三級結(jié)構(gòu)的構(gòu)象基礎(chǔ)分為兩種亞型

：Ⅰ.升降螺旋捆（upanddownhelixbundle）Ⅱ.希臘花邊螺旋捆（Greekkeyhelixbundle）現(xiàn)在是72頁\一共有111頁\編輯于星期四Ⅰ.升降螺旋捆（upanddownhelixbundle）

各相鄰α-helices頭尾相連，反向排列，形成桶狀常見為四螺旋捆，如細(xì)胞色素b562、Rop（repressorofprimer）蛋白、載脂蛋白E3、人生長激素、去鐵蛋白單體、白介素-2、白介素-4、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子、朊病毒（prion）也有蛋白質(zhì)呈三捆螺旋或較大的五或六螺旋捆

現(xiàn)在是73頁\一共有111頁\編輯于星期四升降螺旋捆（upanddownhelixbundle）

升降螺旋捆模式

細(xì)胞色素b562蚯蚓肌紅蛋白（上面觀）蚯蚓肌紅蛋白（側(cè)面觀）現(xiàn)在是74頁\一共有111頁\編輯于星期四Ⅱ.

希臘花邊螺旋捆（Greekkeyhelixbundle）多個α-helices段近于垂直的相互連接，并卷曲成近似古希臘花瓶上的回形花邊。如肌紅蛋白（myoglobin）、血紅蛋白（hemoglobin）

肌紅蛋白現(xiàn)在是75頁\一共有111頁\編輯于星期四②平行α/β類型整個肽鏈中α-helices與β-pleatedsheet交替存在，卷曲組成多層一般平行的β-pleatedsheet在結(jié)構(gòu)域的內(nèi)部，α-helices覆蓋在外部多數(shù)卷曲成右手交叉連接，如平行β桶（parallelβbarrel），馬鞍形結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是76頁\一共有111頁\編輯于星期四平行α/β類型平行β桶（parallelβbarrel）8條平行β鏈在中央，相互連成氫鍵網(wǎng)，排列成內(nèi)桶與各β鏈連接的8條α-helices在其間沿著相同的方向排列在β桶的外側(cè)，成為外桶整個β桶結(jié)構(gòu)為（βα）8約10%的酶分子屬此桶高低不一，催化的反應(yīng)多樣如磷酸丙糖異構(gòu)酶、木糖異構(gòu)酶、丙酮酸激酶等磷酸甘油醛異構(gòu)酶現(xiàn)在是77頁\一共有111頁\編輯于星期四平行α/β類型馬鞍形常見的核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域是由許多β-pleatedsheet形成馬鞍形排列β鏈之間由α-helices形成右手交叉連接，排在β-pleatedsheet兩側(cè)β-pleatedsheet末端有核苷酸結(jié)合位點，可以結(jié)合NAD+、FMN、或ATP如以NAD+、NADP+、及FAD為輔酶的脫氫酶，腺苷酸激酶，F(xiàn)1ATP酶，肌球蛋白，延長因子EF-Tu，P21ras，己糖激酶等乙醇脫氫酶脂酰輔酶酶A水合酶黃素氧還蛋白磷酸果糖激酶現(xiàn)在是78頁\一共有111頁\編輯于星期四③反平行β類型由β-pleatedsheet反平行排列而成，β鏈之間以β轉(zhuǎn)角或連接條帶連接常見的有希臘花邊β

桶和開面夾心（openfacesandwith）現(xiàn)在是79頁\一共有111頁\編輯于星期四反平行β類型希臘花邊β桶β鏈呈反時針方向盤繞桶的相對兩邊β鏈呈右手交叉連接如超氧化物歧化酶、免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域及僅為升降β桶的視黃醇結(jié)合蛋白、伴刀豆球蛋白A等

視黃醇結(jié)合蛋白免疫球蛋白VL結(jié)構(gòu)域現(xiàn)在是80頁\一共有111頁\編輯于星期四反平行β類型開面夾心（openfacesandwith）反平行β-pleatedsheet排列成單層，不成桶狀昆蟲花青苷一側(cè)可有一些α-helices或環(huán)的組成，也有的一側(cè)暴露于溶劑中，或與其他結(jié)構(gòu)域結(jié)合如細(xì)菌葉綠素蛋白細(xì)菌葉綠素蛋白現(xiàn)在是81頁\一共有111頁\編輯于星期四④不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型存在于小蛋白質(zhì)中正規(guī)的二級結(jié)構(gòu)單元很少富含金屬元素或二硫鍵，失去金屬或二硫鍵時可能失去其天然三級結(jié)構(gòu)如細(xì)胞色素C3

細(xì)胞色素C3（僅有一小段α-helices

，結(jié)合一個Ca2+）現(xiàn)在是82頁\一共有111頁\編輯于星期四（3）模體（motif）蛋白質(zhì)分子中存在的某些立體形狀或拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頗為類似的局部區(qū)域二級結(jié)構(gòu)的特定組合，常有特殊的結(jié)合功能。可在不同的蛋白質(zhì)中出現(xiàn)，甚至重復(fù)出現(xiàn)20~30個氨基酸殘基組成，不一定存在進(jìn)化上的同源性模體大小差別不一，可屬于不同的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)水平，故不能單純以模體作為蛋白質(zhì)分類的標(biāo)準(zhǔn)模體概念的提出為描述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)形狀提供了簡便而直觀的思考模式現(xiàn)在是83頁\一共有111頁\編輯于星期四幾種典型的模體①HLH（螺旋-環(huán)-螺旋）鈣結(jié)合模體②DNA結(jié)合模體③β螺旋(βhelix)模體現(xiàn)在是84頁\一共有111頁\編輯于星期四①HLH（螺旋-環(huán)-螺旋）鈣結(jié)合模體12個氨基酸殘基的鈣結(jié)合環(huán)連接在兩段α-helices

之間形似拇指與食指（E及F螺旋）直角相交，將Ca2+配位結(jié)合，又稱EF手模體

現(xiàn)在是85頁\一共有111頁\編輯于星期四②DNA結(jié)合模體Ⅰ.亮氨酸拉鏈（leucinezipple）Ⅱ.HLH（螺旋-環(huán)-螺旋）模體Ⅲ.HTH（螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋）模體Ⅳ.鋅指模體（zincfingermotif）現(xiàn)在是86頁\一共有111頁\編輯于星期四Ⅰ.

亮氨酸拉鏈（leucinezipple）

兩條α-helices由重復(fù)的七氨基酸殘基形成第1、4位氨基酸呈疏水性兩條α-helices相互借疏水性交叉連接現(xiàn)在是87頁\一共有111頁\編輯于星期四亮氨酸拉鏈（leucinezipple）leucinezipper

的結(jié)構(gòu)特征現(xiàn)在是88頁\一共有111頁\編輯于星期四亮氨酸拉鏈（leucinezipple）leucinezipple與DNA的結(jié)合（剪刀型結(jié)合模式）現(xiàn)在是89頁\一共有111頁\編輯于星期四Ⅱ.HLH（螺旋-環(huán)-螺旋）模體

存在于真核轉(zhuǎn)錄因子中由5~24個殘基組成的環(huán)連接在兩條α-helices之間螺旋中疏水性氨基酸位置十分保守，易使蛋白質(zhì)肽鏈之間結(jié)合形成二聚體疏水核心，再參與DNA結(jié)合也有的形成三鏈（如層連蛋白、纖維蛋白原、血影蛋白、輔肌動蛋白及甘露糖結(jié)合蛋白等）、四鏈（更常見，如腫瘤抑制物P53、Lac阻抑物及細(xì)菌熒光素酶等）甚至更大的螺旋捆（如大腸桿菌的延胡索酸酶C和天冬氨酸受體）現(xiàn)在是90頁\一共有111頁\編輯于星期四HLH（螺旋-環(huán)-螺旋）模體HLH與DNA的結(jié)合現(xiàn)在是91頁\一共有111頁\編輯于星期四Ⅲ.HTH（螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋）模體

第二條螺旋常在DNA雙螺旋大溝中與堿基特異結(jié)合，成為識別螺旋HTH與DNA的結(jié)合現(xiàn)在是92頁\一共有111頁\編輯于星期四Ⅳ.鋅指模體（zincfingermotif）主要存在于轉(zhuǎn)錄因子中由兩條反平行β-pleatedsheets通過2~5個殘基連接而形成β發(fā)夾結(jié)構(gòu)發(fā)夾中兩個Cys殘基與連接在發(fā)夾后的α-helice上兩個His殘基共同使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的鋅原子配位結(jié)合，成為ββα構(gòu)象而具有DNA結(jié)合功能。有些是通過四個Cys殘基與鋅原子配位結(jié)合在一些類固醇激素受體、愛滋病毒核殼蛋白也存在鋅指模體。有些還能與RNA結(jié)合以發(fā)揮作用現(xiàn)在是93頁\一共有111頁\編輯于星期四鋅指模體（zincfingermotif）鋅指模體結(jié)構(gòu)特征

4個全是Cys現(xiàn)在是94頁\一共有111頁\編輯于星期四鋅指模體（zincfingermotif）鋅指模體結(jié)構(gòu)特征3個Cys，1個His2個Cys，2個His現(xiàn)在是95頁\一共有111頁\編輯于星期四鋅指模體（zincfingermotif）鋅指模體與DNA的結(jié)合現(xiàn)在是96頁\一共有111頁\編輯于星期四③β螺旋(βhelix)模體由許多平行的β-pleatedsheets在肽鏈中依次卷曲形成寬大的螺旋圓柱構(gòu)象首先在細(xì)菌的果膠裂解酶C（pectatelyaseC）中發(fā)現(xiàn)果膠裂解酶C果膠裂解酶C中3條β片層圍成一圈，螺旋直徑達(dá)0.17~0.27nm，共有7圈多右手螺旋

在一些細(xì)菌的堿性蛋白酶及噬菌體P22尾刺蛋白（tailspikeprotein）中也存在

噬菌體P22尾刺蛋白現(xiàn)在是97頁\一共有111頁\編輯于星期四（4）結(jié)構(gòu)域（structuraldomain）和

功能域（functionaldomain）

①結(jié)構(gòu)域（structuraldomain）②功能域（functionaldomain）現(xiàn)在是98頁\一共有111頁\編輯于星期四①結(jié)構(gòu)域（structuraldomain）一條肽鏈卷曲折疊形成的一個或幾個緊密包裝的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)由α-helice，β-pleatedsheet，turns，和randomcoils以多種方式組合而成可根據(jù)其特征進(jìn)行分類，如富含一種特定的氨基酸：Pro-richdomain；aciddomain；Gly-richdomain序列同源性：SH3（Srchomologyregion3）domain含特定的二級結(jié)構(gòu)模體：Kringledomain（含zincfingermotif）現(xiàn)在是99頁\一共有111頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)域（structuraldomain）100~200個氨基酸殘基組成，但大小范圍可達(dá)40~400個殘基。氨基酸可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的各結(jié)構(gòu)域可以相似，也可以不同結(jié)構(gòu)域之間常形成裂隙，比較松散，往往是蛋白質(zhì)優(yōu)先被水解的部位。酶的活性中心往往位于兩個結(jié)構(gòu)域的界面上在蛋白質(zhì)分子內(nèi)，結(jié)構(gòu)域可作為結(jié)構(gòu)單位進(jìn)行相對獨立的運動，水解出來后仍能維持穩(wěn)定的結(jié)免疫球蛋白各結(jié)構(gòu)域構(gòu)，甚至保留某些生物活性有時一個結(jié)構(gòu)域就是蛋白質(zhì)的功能域，但不總是現(xiàn)在是100頁\一共有111頁\編輯于星期四②功能域（functionaldomain）

包含一個但通常是多個