第二章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

纖維狀蛋白質(zhì)(膠原、角蛋白)球狀蛋白質(zhì)（酶類）膜蛋白（膜內(nèi)、膜錨定蛋白）本文檔共127頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能催化結(jié)構(gòu)成分貯存運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)節(jié)信息傳遞支架作用防御與進(jìn)攻其他特定功能本文檔共127頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分蛋白質(zhì)

Protein第一節(jié)蛋白質(zhì)的功能及應(yīng)用

本文檔共127頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分1、元素的組成：C、H、O、N、S等，N的含量一般為16%凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)的含量：

蛋白質(zhì)含量=蛋白氮×6.25一、蛋白質(zhì)的組成單位——氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分三聚氰胺是一種三嗪類含氮雜環(huán)有機(jī)化合物，重要的氮雜環(huán)有機(jī)化工原料。俗稱蜜胺、蛋白精本文檔共127頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

化學(xué)結(jié)構(gòu)R-CH(NH2)-COOH含有氨基的羧酸R代表氨基酸之間相異的部分，叫

R

基，又稱為側(cè)鏈。

酪氨酸分子

2、組成單位——氨基酸構(gòu)成蛋白質(zhì)的常見氨基酸有20種本文檔共127頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分A、除脯氨酸外，其他均具有如下結(jié)構(gòu)通式。-氨基酸可變部分不變部分各種氨基酸的區(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、極性性氨基酸、酸性氨基酸和堿性氨基酸。本文檔共127頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分脯氨酸的側(cè)鏈R-基與主鏈N原子共價(jià)結(jié)合，形成一個(gè)環(huán)狀的亞氨基酸。CH2CH2CH2CHCOO-NH2+本文檔共127頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

甘氨酸

Glycine

脂肪族氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

脂肪族氨基酸甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine本文檔共127頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine纈氨酸

Valine

脂肪族氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine纈氨酸

Valine亮氨酸

Leucine

脂肪族氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

甘氨酸

Glycine

丙氨酸

Alanine纈氨酸

Valine亮氨酸

Leucine異亮氨酸

Ileucine

脂肪族氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

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

亞氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

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

含硫氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

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含硫氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine本文檔共127頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine本文檔共127頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine色氨酸Trytophan本文檔共127頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

堿性氨基酸精氨酸

Arginine本文檔共127頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

堿性氨基酸精氨酸

Arginine賴氨酸

Lysine本文檔共127頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

堿性氨基酸精氨酸

Arginine賴氨酸

Lysine組氨酸

Histidine本文檔共127頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

天冬氨酸

Aspartate

酸性氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

天冬氨酸Aspartate

谷氨酸

Glutamate

酸性氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

絲氨酸

Serine

含羥基氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

絲氨酸

Serine

蘇氨酸

Threonine

含羥基氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

天冬酰胺Asparagine

含酰胺氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

天冬酰胺Asparagine谷氨酰胺

Glutamine

含酰胺氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分氨基酸的分類氨基酸疏水氨基酸極性氨基酸荷電氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分疏水氨基酸丙氨酸Ala蛋氨酸Met脯氨酸Pro纈氨酸Val亮氨酸Leu異亮氨酸Ile苯丙氨酸Phe特點(diǎn)：1殘基的側(cè)鏈一般沒有化學(xué)反應(yīng)性；2疏水作用，趨于彼此間或與其他非極性原子相互作用本文檔共127頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分疏水氨基酸殘基的作用：1堆積在蛋白質(zhì)的內(nèi)部，形成疏水內(nèi)核，是穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的主要因素；2殘基間的疏水相互作用是多肽鏈折疊(folding)的原始推動(dòng)力本文檔共127頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分極性氨基酸絲氨酸Ser組氨酸His半胱氨酸Cys蘇氨酸Thr天冬酰胺Asn谷胺酰胺Gln酪氨酸Tyr特點(diǎn)：側(cè)鏈都含有極性基團(tuán)，可以是氫的供體或受體，有不同程度的化學(xué)反應(yīng)性色氨酸Trp本文檔共127頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分二硫鍵的作用1穩(wěn)定蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)；2將不同的多肽鏈連接在一起；3分子內(nèi)二硫鍵可穩(wěn)定單肽鏈的折疊，使蛋白質(zhì)不易被降解。本文檔共127頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分荷電氨基酸天冬氨酸Asp谷氨酸Glu精氨酸Arg賴氨酸Lys特點(diǎn)：側(cè)鏈都可以解離使殘基帶上正或負(fù)電荷本文檔共127頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分B、除了甘氨酸外，其他均具有不對稱碳原子或手性中心，具有旋光性；C、除了甘氨酸外，其余具有光學(xué)異構(gòu)體,從蛋白質(zhì)水解得到的α--氨基酸均為L--型氨基酸本文檔共127頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分構(gòu)型：一個(gè)分子中各原子的特定空間排布。

當(dāng)一種構(gòu)型改變?yōu)榱硪环N構(gòu)型時(shí)必須有共價(jià)鍵的斷裂和重新形成，最基本的分子構(gòu)型是L-型和D-型。不同構(gòu)型分子間除鏡面操作外不能以任何方式重合。本文檔共127頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分L-甘油醛D-甘油醛L-丙氨酸D-丙氨酸沿H-Cα鍵觀察，R-N-CO為順時(shí)針方向?yàn)長型分子本文檔共127頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分D、氨基酸的優(yōu)勢構(gòu)象構(gòu)象（conformation）是組成分子的原子或基團(tuán)繞單鍵旋轉(zhuǎn)而形成的不同空間排布。一種構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N構(gòu)象，不會(huì)有共價(jià)鍵的斷裂與形成。“交錯(cuò)構(gòu)象”（staggedconformation）是能量上最有利的排布。在這種構(gòu)象中，一個(gè)碳原子的取代基正好處于另一個(gè)碳原子的兩個(gè)取代基之間。本文檔共127頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分二、非蛋白質(zhì)氨基酸（不是組成蛋白質(zhì)的氨基酸）這些氨基酸不參與蛋白質(zhì)的組成，大都是α—氨基酸的衍生，但有些是β、γ或δ—氨基酸；目前認(rèn)為有些非蛋白質(zhì)氨基酸是某些代謝過程的中間產(chǎn)物或重要代謝物的前體。

如：瓜氨酸和鳥氨酸——精氨酸前體

刀豆氨酸和5—羥基色氨酸——?dú)⑾x殺菌。

多巴胺——神經(jīng)遞質(zhì)本文檔共127頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分氨基酸的旋光性除甘氨酸外，都具有旋光性。酪氨酸（Tyr、278nm）、色氨酸(Trp、279)和苯丙氨酸(Phe、259)能夠吸收紫外光——共軛雙鍵

氨基酸的光吸收三、氨基酸的理化性質(zhì)本文檔共127頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分紫外吸收在中性pH值下，色氨酸和酪氨酸的紫外吸收峰在280nm，而苯丙氨酸的在260nm處。大多數(shù)蛋白質(zhì)都含有色氨酸和酪氨酸或其中的一種，所以溶液中280nm吸收的測量常用來估算蛋白質(zhì)的濃度。芳香族氨基酸的紫外吸收本文檔共127頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分氨基酸多肽鏈肽鍵

一個(gè)氨基酸的羧基與下一個(gè)氨基酸的氨基經(jīng)過縮合反應(yīng)形成的共價(jià)鍵蛋白質(zhì)通過肽鍵將多個(gè)氨基酸連接在一起構(gòu)成多肽鏈

第二節(jié)

肽（peptide)本文檔共127頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分多肽鏈第一個(gè)氨基酸具有自由的NH2,稱為氨端或N端主鏈（肽鍵連接部分）最末一個(gè)氨基酸具有自由的-COOH,稱為羧端或C端本文檔共127頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分肽鍵(酰胺鍵)

二肽

1.成肽反應(yīng)縮合本文檔共127頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分2、肽鍵3、氨基酸殘基：肽鏈中的氨基酸由于參加肽鏈的形成，損失了α—NH2上的H和α—COOH上的—OH，稱為氨基酸殘基，——HN—CH—CO——R氨基酸之間脫水后形成的鍵為肽鍵，也為酰胺鍵

本文檔共127頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分肽鍵具有局部雙鍵性質(zhì)，具有反式和順式兩種構(gòu)型；使主鏈上1/3的鍵不能旋轉(zhuǎn)（鏈上1/3是C—N鍵）不是所有的肽鏈構(gòu)象都是立體化學(xué)所允許的還有很多R側(cè)鏈，影響程度受R側(cè)鏈基團(tuán)的性質(zhì)（大小、親水性、電荷相吸和排斥）等。本文檔共127頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分肽單位：由于局部雙鍵性質(zhì)，肽鍵連接的基團(tuán)處于同一平面，具有確定的鍵長和鍵角，是多肽鏈中的剛性結(jié)構(gòu)。本文檔共127頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分本文檔共127頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分本文檔共127頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分本文檔共127頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分肽的固相合成本文檔共127頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分為研究方便，分四層次探討一級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)第三節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)本文檔共127頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分蛋白質(zhì)與多肽并無嚴(yán)格的界線，通常是將分子量在6000道爾頓以上的多肽稱為蛋白質(zhì)。12--20氨基酸殘基的肽鏈稱為寡肽＞20氨基酸殘基的稱為多肽本文檔共127頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分一、一級結(jié)構(gòu)（線性結(jié)構(gòu)）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)(primarystructure)指它的蛋白質(zhì)分子中各個(gè)氨基酸殘基的排列順序首

N端（“H”）

末

C端（“OH”）

其中的氨基酸

稱

氨基酸殘基

—NH—CO—)R本文檔共127頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)(Primarystructure)包括:多肽鏈的氨基酸順序和數(shù)目，以及多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵(disulfidebond)的數(shù)目和位置。本文檔共127頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分兩個(gè)半胱氨酸氧化可生成胱氨酸

二硫鍵：由肽鏈中相應(yīng)部位上兩個(gè)半胱氨酸殘基脫氫連接而成的

二硫鍵H2

半胱氨酸

半胱氨酸

胱氨酸本文檔共127頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分由A（21個(gè)AA，11種），B（30AA，16種）組成，并通過Cys連結(jié)兩對-S-S-；A鏈第6和11的Cys通過-S-S-連接成鏈內(nèi)小環(huán)；我國1965年在世界上第一個(gè)用化學(xué)方法人工合成的蛋白質(zhì)就是這種牛胰島素。本文檔共127頁；當(dāng)前第57頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分維持蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的作用力是:

答案：肽鍵、二硫鍵（都屬于共價(jià)鍵）本文檔共127頁；當(dāng)前第58頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)

也叫三維構(gòu)象，高級結(jié)構(gòu)或立體結(jié)構(gòu)

定義：指蛋白質(zhì)分子中所有原子在三維空間排列分布和肽鏈的走向。本文檔共127頁；當(dāng)前第59頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分（一）

二級結(jié)構(gòu)(secondarystructure)蛋白質(zhì)多肽鏈本身的折疊與盤繞方式,包括:α—螺旋β—折疊片β—轉(zhuǎn)角自由回轉(zhuǎn)等本文檔共127頁；當(dāng)前第60頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分(a)理想的右α螺旋；(b)右α螺旋；(c)左α螺旋。

天然蛋白質(zhì)大部分為右手螺旋；1.α-螺旋(α-helix)本文檔共127頁；當(dāng)前第61頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

O……（氫鍵）………H—C—（NH—CH—CO）3—N—R

氫鍵:由同一條肽鏈內(nèi)每3個(gè)氨基酸殘基的兩個(gè)肽鍵衍生而來，即每個(gè)氨基酸殘基的N－H與前面每隔3個(gè)氨基酸殘基的C=O形成的。（3.6個(gè)氨基酸殘基）

本文檔共127頁；當(dāng)前第62頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分穩(wěn)定α-螺旋的因素α-螺旋具有極性：所有氫鍵都沿螺旋軸指向同一方向NC肽平面的鍵長和鍵角一定；肽鍵的原子排列呈反式構(gòu)型；相鄰的肽平面構(gòu)成兩面角；α-螺旋的中心沒有空腔α-螺旋的特征本文檔共127頁；當(dāng)前第63頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分-helix不穩(wěn)定的因素：R基團(tuán)帶同種電荷：pH=7時(shí)，多聚Lys或多聚Glu；R基團(tuán)較大時(shí)造成空間位阻，如Ile；多肽鏈中有Pro或HO-Pro，α—helix中斷，產(chǎn)生‘結(jié)節(jié)’kink

它改變多肽鏈的方向，并終止螺旋。

本文檔共127頁；當(dāng)前第64頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分2.β-折疊(β-pleatedsheet)β-折疊是多肽鏈的折疊形式,兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成的;肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象;平行肽鏈間以氫鍵從側(cè)面連接的構(gòu)象。本文檔共127頁；當(dāng)前第65頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分平行式反平行式本文檔共127頁；當(dāng)前第66頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分3.β轉(zhuǎn)角(β-turn)

作用力——同樣是肽鍵衍生來的氫鍵但由于只有這一個(gè)氫鍵，只形成β—轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)。

O……（氫鍵）………H—C—（NH—CH—CO）2—N—R本文檔共127頁；當(dāng)前第67頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分在-轉(zhuǎn)角部分，由四個(gè)氨基酸殘基組成;彎曲處的第一個(gè)氨基酸殘基的-C=O和第四個(gè)殘基的–N-H之間形成氫鍵，形成一個(gè)不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)主要存在于球狀蛋白分子中。本文檔共127頁；當(dāng)前第68頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分α螺旋β折疊片β轉(zhuǎn)角自由回轉(zhuǎn)龍蝦肽酶本文檔共127頁；當(dāng)前第69頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分4.自由回轉(zhuǎn)——沒有一定規(guī)律的松散的肽鏈結(jié)構(gòu)作用力弱維持蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的作用力是？氫鍵纖維狀蛋白只有二級結(jié)構(gòu)，例如毛發(fā)與肌肉蛋白4、自由回轉(zhuǎn)(randomcoil)本文檔共127頁；當(dāng)前第70頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分(二）超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級結(jié)構(gòu)(supersecondarystructure)：是指若干相鄰的二級結(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)的二級結(jié)構(gòu)組合體，通常有βαβ，βββ，αα，ββ。結(jié)構(gòu)域(domain)

：是在超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步繞曲折疊成緊密的近似球狀的結(jié)構(gòu)。在空間上彼此分隔，各自具有部分生物功能的結(jié)構(gòu)。

本文檔共127頁；當(dāng)前第71頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分本文檔共127頁；當(dāng)前第72頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分（三）三級結(jié)構(gòu)（Tertiarystructure)定義：多肽鏈上的所有原子，包括主鏈和殘基的側(cè)鏈，在三維空間上的分布疏水鍵對維持蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)起著重要的意義其他作用力還包括氫鍵、離子鍵和范德華力等舉例：鯨的肌紅蛋白本文檔共127頁；當(dāng)前第73頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)本文檔共127頁；當(dāng)前第74頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)亞鐵血紅素本文檔共127頁；當(dāng)前第75頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)本文檔共127頁；當(dāng)前第76頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分整個(gè)分子只有一條肽鏈組成的蛋白質(zhì)必須具備三級結(jié)構(gòu)才有生物活性，多肽蛋白中的每條肽鏈若單獨(dú)存在，縱使具有三級結(jié)構(gòu)也無生物活性，只有整個(gè)分子具有完整四級結(jié)構(gòu)才有生物活性。三級結(jié)構(gòu):本文檔共127頁；當(dāng)前第77頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分(四)四級結(jié)構(gòu)（Quatermarystructre)1、定義：由兩條或兩條以上的具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈聚合而成特定構(gòu)象的蛋白質(zhì)分子叫蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。其中每一條肽鏈稱為亞基，由亞基構(gòu)成的蛋白質(zhì)為寡聚蛋白。

本文檔共127頁；當(dāng)前第78頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分2、四級結(jié)構(gòu)的內(nèi)容：亞基的數(shù)目——4條種類——2種亞基的立體分布——球形亞基的相互作用——次級鍵血紅蛋白亞基單獨(dú)沒有生物功能四亞基兩兩相同，分別稱為α1、α2、β1、β2。本文檔共127頁；當(dāng)前第79頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分血紅蛋白四級結(jié)構(gòu)每條鏈都以非共價(jià)鍵與一個(gè)血紅素輔基相連

本文檔共127頁；當(dāng)前第80頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分卟啉鐵本文檔共127頁；當(dāng)前第81頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分三、維系蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)的作用力一級結(jié)構(gòu)：肽鍵、二硫鍵（都屬于共價(jià)鍵）二級結(jié)構(gòu)：氫鍵（主鏈上—C=O—和N—H之間形成）三、四級結(jié)構(gòu)：二硫鍵、次級鍵（氫鍵、疏水鍵、離子鍵、范得華力、配位鍵）

本文檔共127頁；當(dāng)前第82頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

鍵能肽鍵

二硫鍵離子鍵

氫鍵疏水鍵

范德華力90kcal/mol3kcal/mol1kcal/mol1kcal/mol0.1kcal/mol這四種鍵能遠(yuǎn)小于共價(jià)鍵，稱次級鍵提問：次級鍵微弱但卻是維持蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)中主要的作用力,原因何在?數(shù)量巨大本文檔共127頁；當(dāng)前第83頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分第四節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系

一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）同源蛋白質(zhì)：指不同的有機(jī)體中實(shí)現(xiàn)同一功能的蛋白質(zhì)例如：胰島素、細(xì)胞色素C蛋白質(zhì)的進(jìn)化構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹一級結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu)本文檔共127頁；當(dāng)前第84頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分真菌兩棲類植物哺乳動(dòng)物鳥類昆蟲爬行類細(xì)胞色素C的進(jìn)化系統(tǒng)樹本文檔共127頁；當(dāng)前第85頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分（二）一級結(jié)構(gòu)的變化引起功能的變化血紅蛋白的一級結(jié)構(gòu)變化而引起鐮刀型貧血病本文檔共127頁；當(dāng)前第86頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分鐮刀狀貧血病—血液中大量出現(xiàn)鐮刀紅細(xì)胞，患者因此缺氧窒息正常細(xì)胞鐮刀形細(xì)胞它是最早認(rèn)識(shí)的一種分子病。流行于非洲，死亡率極高，大部分患者童年時(shí)就夭折，活過童年的壽命也不長，它是由于遺傳基因突變導(dǎo)致血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)的突變。本文檔共127頁；當(dāng)前第87頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分正常型

---Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys---β鏈

谷氨酸鐮刀型

---Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys---β鏈

纈氨酸谷氨酸（極性）

纈氨酸（非極性）本文檔共127頁；當(dāng)前第88頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

由于纈氨酸上的非極性基團(tuán)與相鄰非極性基團(tuán)間在疏水力作用下相互靠攏，并引發(fā)所在鏈扭曲為束狀，整個(gè)蛋白質(zhì)由球狀變?yōu)殓牭缎危c氧結(jié)合功能喪失，導(dǎo)致病人窒息甚至死亡，但病人可抗非洲瘧疾。本文檔共127頁；當(dāng)前第89頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分肌紅蛋白血紅蛋白α血紅蛋白β氨基酸序列大不相同，功能相似（載氧），結(jié)構(gòu)相似結(jié)構(gòu)決定功能本文檔共127頁；當(dāng)前第90頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分二、空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：（一）蛋白質(zhì)執(zhí)行其生物功能需要相應(yīng)空間結(jié)構(gòu)例如：核糖核酸酶

功能恢復(fù)功能喪失天然構(gòu)象

無規(guī)線團(tuán)8N尿素、巰基乙醇氧化、透析本文檔共127頁；當(dāng)前第91頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分天然構(gòu)象無規(guī)線團(tuán)天然構(gòu)象本文檔共127頁；當(dāng)前第92頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分（二）變構(gòu)效應(yīng)（別構(gòu)效應(yīng)）外因通過改變蛋白質(zhì)構(gòu)象引起蛋白質(zhì)功能變化的現(xiàn)象。例如：以血紅蛋白的載氧氣過程說明蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化與功能的關(guān)系。

定義：蛋白質(zhì)在表達(dá)功能的過程中構(gòu)象發(fā)生變化的現(xiàn)象

本文檔共127頁；當(dāng)前第93頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分

血中氧分子的運(yùn)送：(R)relaxedstate（氧合血紅蛋白）(T)tensestate（脫氧血紅蛋白構(gòu)象）Myoglobin(肌血球素)本文檔共127頁；當(dāng)前第94頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分(R)relaxedstate(T)tensestate

血中氧分子的運(yùn)送：Lung氧分子HemoglobinMyoglobinMuscle靜脈動(dòng)脈環(huán)境氧高時(shí)Hb快速吸收氧分子環(huán)境氧低時(shí)Hb迅速釋放氧分子釋放氧分子后Hb變回

Tstate任何一個(gè)亞基接受氧分子后，會(huì)增進(jìn)其它亞基吸附氧分子的能力本文檔共127頁；當(dāng)前第95頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分（三）蛋白質(zhì)的變性-功能喪失1.定義：

天然蛋白質(zhì)因受到物理和化學(xué)的因素影響，使蛋白質(zhì)嚴(yán)格的空間結(jié)構(gòu)受到破壞，（但不包括肽鍵的裂解），從而引起蛋白質(zhì)若干理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)的改變，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)變性作用。

變性的蛋白質(zhì)恢復(fù)其天然活性的現(xiàn)象稱為復(fù)性。

本文檔共127頁；當(dāng)前第96頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分2.變性的本質(zhì)

二、三、四級空間結(jié)構(gòu)被破壞，變性因素破壞了維持蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的各種次級鍵以及二硫鍵。但一級結(jié)構(gòu)完好（一級結(jié)構(gòu)破壞-降解）

溶解度下降，蛋白質(zhì)的組成成分和分子量不變

本文檔共127頁；當(dāng)前第97頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分3.變性蛋白的特征

（1）生物活性的喪失——最主要標(biāo)志

（2）理化性質(zhì)的改變：

溶解度下降，易沉淀

結(jié)晶能力喪失

滲透壓力、和擴(kuò)散速度降低

粘度、旋光性負(fù)值上升，等電點(diǎn)上升

（3）生化性質(zhì)的改變

本文檔共127頁；當(dāng)前第98頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分人頭發(fā)的電子顯微鏡照片與模型本文檔共127頁；當(dāng)前第99頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分燙發(fā)過程：1、加還原劑（巰基乙醇）打開二硫鍵。2、加氧化劑（雙氧水）重新生成錯(cuò)位二硫鍵。本文檔共127頁；當(dāng)前第100頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分三、參與蛋白質(zhì)與DNA分子間相互作用的結(jié)構(gòu)域螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋鋅指結(jié)構(gòu)亮氨酸拉鏈螺旋-環(huán)-螺旋SPXX序列本文檔共127頁；當(dāng)前第101頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋（HTH）

HTH是轉(zhuǎn)錄因子中的結(jié)構(gòu)域，常結(jié)合在DNA上。該結(jié)構(gòu)域是由60個(gè)氨基酸組成，三個(gè)α-螺旋由短的loop連接。N-末端的兩個(gè)螺旋反向平行，C-末端的螺旋，與前面兩個(gè)螺旋垂直，并且將前面兩個(gè)連接起來，這第三個(gè)螺旋可以與DNA相互作用。本文檔共127頁；當(dāng)前第102頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分鋅指結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)Zif268的鋅指結(jié)構(gòu)由兩個(gè)反向平行的β折疊片層與一個(gè)α-螺旋共同構(gòu)成的鋅指，以及由兩個(gè)相互平行或垂直的α-螺旋構(gòu)成的鋅指。鋅離子與半胱氨酸及其他疏水氨基酸連接，構(gòu)成鋅指區(qū)。鋅離子對于穩(wěn)定該結(jié)構(gòu)域的構(gòu)象起到關(guān)鍵作用，每個(gè)鋅指的側(cè)鏈都與DNA的磷酸基和堿基形成氫鍵。本文檔共127頁；當(dāng)前第103頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分亮氨酸拉鏈由平行的卷曲α螺旋構(gòu)成，當(dāng)來自同一個(gè)或不同多肽鏈的兩個(gè)α螺旋的疏水面通過亮氨酸側(cè)鏈的疏水作用互相纏繞，相互作用形成一個(gè)圈對圈的二聚體結(jié)構(gòu)時(shí)就形成了亮氨酸拉鏈。肽鏈上每隔6個(gè)殘基就有1個(gè)疏水的Leu殘基，導(dǎo)致Leu殘基都集中在α-螺旋的同一側(cè)。在亮氨酸拉鏈?zhǔn)降鞍字?，兩個(gè)亮氨酸拉鏈作用形成一個(gè)“Y”形結(jié)構(gòu)，其中，拉鏈構(gòu)成莖，并不與DNA結(jié)合，兩個(gè)堿性區(qū)分叉對稱形成臂，與DNA結(jié)合。本文檔共127頁；當(dāng)前第104頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分螺旋-環(huán)-螺旋

HLH結(jié)構(gòu)常含有約40～50個(gè)aa，2個(gè)α-螺旋既親水又親脂，由10～24個(gè)aa的環(huán)狀結(jié)構(gòu)相連，同時(shí)具有DNA結(jié)合和形成蛋白質(zhì)二聚體的功能。依靠兩個(gè)α-螺旋間的疏水作用可形成同（或異）二聚體。與HLH相鄰的較短的富含堿性氨基酸區(qū)段決定了HLH與DNA的結(jié)合。本文檔共127頁；當(dāng)前第105頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分SPXX序列

Ser（Thr）-Pro-X-X在DNA結(jié)合蛋白中的出現(xiàn)頻率很高，往往存在于HTH基序或鋅指結(jié)構(gòu)域的側(cè)面。組蛋白H1和H2B的N端和C端都含有SPXX序列，與DNA雙螺旋小溝中的富含AT的序列結(jié)合。本文檔共127頁；當(dāng)前第106頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分第五節(jié)多肽鏈的折疊問題蛋白質(zhì)在體內(nèi)形成的兩個(gè)階段：

遺傳密碼介導(dǎo)的氨基酸多肽鏈的合成多肽鏈折疊為有特定功能的蛋白質(zhì)本文檔共127頁；當(dāng)前第107頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分多肽鏈合成中遺傳信息的表達(dá)步驟本文檔共127頁；當(dāng)前第108頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分蛋白質(zhì)的去折疊或變性NativestatefoldedDenaturedstateunfoldedunfoldingrefolding本文檔共127頁；當(dāng)前第109頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分變性過程的兩種不同理論高度協(xié)同的、爆炸式的發(fā)生1、兩態(tài)模型牛胰核糖核酸酶的變性“自組裝學(xué)說”Anfinsen本文檔共127頁；當(dāng)前第110頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分2、序變模型or本文檔共127頁；當(dāng)前第111頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分DNAreplicationDNATranscriptionReverseTranscriptionTranslationRNARNAreplicationPolypeptide“Secondtranslation”Protein(active)本文檔共127頁；當(dāng)前第112頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分關(guān)于蛋白質(zhì)折疊的密碼絕大多數(shù)的小蛋白質(zhì)的去折疊與再折疊是可逆的枯草桿菌蛋白酶去折疊后,不能正確折疊至天然態(tài)N-末端剪切本文檔共127頁；當(dāng)前第113頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分新生肽的折疊

Protein的一級結(jié)構(gòu)決定其高級結(jié)構(gòu)，其特征蛋白質(zhì)的aa序列包含了構(gòu)成高級結(jié)構(gòu)的全部信息。分子伴侶(molecularchaperone)：是進(jìn)化上十分保守的蛋白質(zhì)家族，廣泛存在于多種生物體內(nèi)，其主要作用是與新生肽或部分折疊的蛋白質(zhì)的疏水表面結(jié)合，加速其折疊或組裝成天然構(gòu)象的進(jìn)程，并防止其相互聚集和錯(cuò)誤折疊。本文檔共127頁；當(dāng)前第114頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分分子伴侶的幾個(gè)特征

同類分子伴侶在所有的生物中有驚人的相似性，表明它們在進(jìn)化很保守;分子伴侶在行使功能時(shí)需水解以改變構(gòu)象、釋放底物和進(jìn)行再循環(huán);能識(shí)別暴露的未折疊的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域，能與多種不同的多肽相互作用，影響折疊的速率和動(dòng)力學(xué)，無序列偏愛性。本文檔共127頁；當(dāng)前第115頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分分子內(nèi)伴侶

將對蛋白質(zhì)折疊有幫助的前導(dǎo)肽稱為分子內(nèi)伴侶。分子內(nèi)伴侶在蛋白質(zhì)折疊中起降低過渡態(tài)活化能的作用，從而使折疊反應(yīng)容易完成。

分子內(nèi)伴侶具有高度的專一性,不需要ATP本文檔共127頁；當(dāng)前第116頁；編輯于星期三\11點(diǎn)57分幫助正確二硫鍵形成的酶二硫鍵形成酶（Dsb）二硫鍵異構(gòu)酶（PDI）肽基脯