2015全國生物奧賽輔導(dǎo)課件：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

1、第四節(jié)蛋白質(zhì)三、二肽和多肽（一）肽 由一個(gè)氨基酸的-羧基和另一個(gè)氨基酸的-氨基脫水縮合而成的化合物。氨基酸之間脫水后形成的鍵稱肽鍵（酰胺鍵）。+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵習(xí)慣上，含有25個(gè)以下氨基酸構(gòu)成的肽稱為寡肽；由25個(gè)以上氨基酸組成的肽稱為多肽；寡肽與多肽多肽鏈：是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)；多肽鏈的方向是從氨基末端（N-末端）走向羧基末端（C-末端）。N末端：多肽鏈中有自由氨基的一端C末端：多肽鏈中有自由羧基的一端N末端C末端牛核糖核酸酶多肽是一個(gè)線性鏈狀分子肽鏈中的氨基酸不是原來完整的分子，多肽鏈中的氨基酸單位稱為氨基酸殘基。肽鍵鏈狀結(jié)構(gòu)絲氨酰-纈氨酰-酪氨酰-天冬氨酰-

2、谷氨酰胺肽的命名Ser-Val-Tyr-Asp-Gln 肽鍵 由于肽鍵CONH帶有雙鍵性質(zhì)，不能沿C-N鍵自由旋轉(zhuǎn)。組成肽鍵的4個(gè)原子處于同一平面。 H和O原子處于CN鍵的兩側(cè)形成反式。酰胺平面酰胺平面與-碳原子的二面角（ 和 ） 二面角 兩相鄰酰胺平面之間，能以共同的C為定點(diǎn)而旋轉(zhuǎn)，繞C-N鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱角，繞C-C鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱角。和稱作二面角，亦稱構(gòu)象角。 生物的生長、發(fā)育、細(xì)胞分化、大腦活動、腫瘤病變、免疫防御、生殖控制、抗衰老、生物鐘規(guī)律及分子進(jìn)化等均涉及到活性肽。 活性肽是機(jī)體內(nèi)傳遞信息、調(diào)節(jié)代謝和協(xié)調(diào)器官活動的重要化學(xué)信使。三、二肽和多肽（二）幾種生物活性肽 在生物體中，多肽最重

3、要的存在形式是作為蛋白質(zhì)的亞單位。但是，也有許多分子量比較小的多肽以游離狀態(tài)存在。這類多肽通常都具有特殊的生理功能，常稱為活性肽。 如：谷胱甘肽；腦啡肽；激素類多肽；抗生素類多肽；蛇毒多肽等。 1.谷胱甘肽（GSH）三、二肽和多肽（二）幾種生物活性肽體內(nèi)重要的還原肽 谷胱甘肽的分子中有一個(gè)特殊的肽鍵，是由谷氨酸的羧基與半胱氨酸的氨基縮合而成。GSH過氧化物酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH還原酶NADPH+H+ NADP+ GSH 有抗氧化劑的作用，可還原細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的過氧化氫。 由于GSH中含有一個(gè)活潑的巰基，很容易氧化，二分子GSH脫氫以二硫鍵相連成氧化型的谷胱甘肽（GSSG）

4、谷胱甘肽的生理功用：解毒作用參與氧化還原反應(yīng)保護(hù)巰基酶的活性抗氧化劑作用，維持紅細(xì)胞膜的穩(wěn)定 （一）谷光甘肽（GSH）H2N-CHCH2CH2COCOOH-GluNHCHCOCH2SHCysNHCH2COOHGly2GSHGSSG （二）胰高血糖素由胰島-細(xì)胞分泌（-細(xì)胞分泌胰島素），29肽。胰高血糖素調(diào)節(jié) 維持血糖濃度。體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽 2.多肽類激素及神經(jīng)肽三、二肽和多肽（二）幾種生物活性肽催產(chǎn)素和升壓素 均為9肽，第3位和第9位氨基酸不同。催產(chǎn)素使子宮和乳腺平滑肌收縮，具有催產(chǎn)和促使乳腺排乳作用。升壓素促進(jìn)血管平滑肌收縮，升高血壓，減少排尿。促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）39肽，活

5、性部位為第410位的7肽片段： Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly腦肽 高等動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的一類小活性肽。如:腦啡肽，具有強(qiáng)烈的鎮(zhèn)痛作用（強(qiáng)于嗎啡），不上癮Met-腦啡肽 Tyr-Gly-Gly-Phe-MetLeu-腦啡肽 Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-內(nèi)啡肽，具有較強(qiáng)的嗎啡樣活性與鎮(zhèn)痛作用。胰高血糖素 由胰島-細(xì)胞分泌，29肽。胰高血糖素調(diào)節(jié)維持血糖濃度。 1.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)包括：組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目.多肽鏈的氨基酸數(shù)目、種類和排列順序。多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置。 最重要的是多肽鏈的氨基酸順序

6、，它是蛋白質(zhì)生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。主要的維系鍵： 肽鍵、二硫鍵 為了表示蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同組織層次，一般采用下列的專門術(shù)語。一級結(jié)構(gòu)指的是多肽鏈共價(jià)主鏈的氨基酸順序。二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈借助氫鍵排列成沿一維方向具有周期性結(jié)構(gòu)的構(gòu)象，如纖維狀蛋白質(zhì)中的螺旋和折疊片。三級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈借助各種次級鍵(非共價(jià)鍵)盤繞成具有特定肽鏈走向的緊密球狀構(gòu)象。三級結(jié)構(gòu)中，除了屬于二級結(jié)構(gòu)的螺旋和折疊片等有規(guī)則的構(gòu)象之外，還有無規(guī)則的松散肽段。四級結(jié)構(gòu)是指寡聚蛋白質(zhì)中各亞基之間在空間上的相互關(guān)系或結(jié)合方式。 蛋白質(zhì)的氨基酸序列具有重要意義：（1）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定它的高級結(jié)構(gòu) 氨基酸序列的改變可以導(dǎo)致蛋白高級結(jié)構(gòu)與功

7、能異常和疾病，例如鐮刀狀細(xì)胞貧血??；（2）蛋白質(zhì)的氨基酸序列是闡明蛋白質(zhì)生物活性的分子基礎(chǔ)。 1.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 二硫鍵（SS）是由兩個(gè)半胱氨酸（殘基）脫氫連接而成的，是連接肽鏈內(nèi)或肽鏈間的主要化學(xué)鍵。二硫鍵在蛋白質(zhì)分子中起著穩(wěn)定肽鏈空間結(jié)構(gòu)的作用，往往與生物活力有關(guān)。 二硫鍵被破壞后，蛋白質(zhì)或多肽的生物活力就會喪失。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中，二硫鍵的數(shù)目多，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性就越強(qiáng)。在生物體內(nèi)起保護(hù)作用的皮、角、毛發(fā)的蛋白質(zhì)中，二硫鍵最多。a 鹽鍵（離子鍵） b 氫鍵 c 疏水作用 d 范德華力e 二硫鍵 abcdeacd 穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力 主要是一些稱為非共

8、價(jià)鍵或次級鍵的弱相互作用。四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力非共價(jià)鍵本質(zhì)參與基團(tuán)或原子氫鍵靜電作用由電負(fù)性原子與氫形成的基團(tuán)范德華力靜電作用非極性基團(tuán)疏水作用熵驅(qū)動疏水基團(tuán)離子鍵靜電作用帶電荷的基團(tuán)指多肽鏈本身折疊和盤繞的方式，形成有規(guī)律的結(jié)構(gòu)或構(gòu)象。 2.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)主要的維系鍵：氫鍵（鏈內(nèi)或鏈間） -螺旋 -折疊 -轉(zhuǎn)角 無規(guī)卷曲 （一）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)(secondary structure) 定義 蛋白質(zhì)分子中多肽鏈主鏈原子中的局部空間分布狀態(tài)，即多肽鏈主鏈原子的空間構(gòu)象,不涉及側(cè)鏈原子的空間排布。H2NCHCO OHR1H2

9、NCHCO OHR2H2NCHCOOHR3 H肽鍵 H肽鍵CCCCCOOHHHHHRRRNN鍵長0.132nm360360鍵長0.123nm鍵長0.153 2.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（1）-螺旋： -螺旋是多肽鏈的主鏈原子沿一中心軸盤繞所形成的有規(guī)律的螺旋構(gòu)象。四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)特征： (1)天然蛋白質(zhì)絕大多數(shù)都是右手螺旋 (2)除主鏈原子外，側(cè)鏈都伸向螺旋外側(cè) (3)每圈螺旋有3.6個(gè)氨基酸殘基 (4)螺旋間距離 0.54nm (5)螺旋上升時(shí)，每個(gè)殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100 (6)相鄰螺圈之間以鏈內(nèi)氫鍵維系,第一個(gè)氨基酸殘基的-C=O與第五個(gè)氨基酸殘基的-NH形成氫鍵。 (7)氫鍵方

10、向與螺旋中心軸平行C(NHCCO)3 NOHHR 特點(diǎn)： -螺旋結(jié)構(gòu)允許所有肽鍵都能參與鏈內(nèi)氫鍵的形成，因此構(gòu)象很穩(wěn)定。 -螺旋結(jié)構(gòu)在纖維蛋白和球狀蛋白中普遍存在。 -角蛋白幾乎全是-螺旋結(jié)構(gòu)。 多肽鏈中有脯氨酸時(shí)，-螺旋就被中斷，并產(chǎn)生一個(gè)“結(jié)節(jié)”，往往就形成轉(zhuǎn)角。 2.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（1）-螺旋：四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) -折疊是由若干肽段或肽鏈排列形成的片層構(gòu)象,是一種肽鏈相當(dāng)伸展的結(jié)構(gòu)。（2）-折疊四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 2.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（1）肽鏈按層排列，主要依靠相鄰肽鏈上的-C=O與-NH-形成的氫鍵以維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。（

11、2）肽鍵的平面性使多肽折疊成片，氨基酸側(cè)鏈伸展在折疊片的上面和下面。CCCCCCRRRRRR結(jié)構(gòu)特征：-折疊包括平行式和反平行式兩種類型（3）-折疊有兩種類型。一種為平行式，即所有肽鏈的N-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。反平行結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。NNCNNCCC平行反平行（4）-折疊在纖維蛋白和球狀蛋白中均存在。 -角蛋白用熱水或稀堿等方法處理，或用外力拉直，就轉(zhuǎn)變?yōu)?角蛋白，屬于平行結(jié)構(gòu)。 絲心蛋白屬于反平行結(jié)構(gòu)。纖維狀蛋白質(zhì)1.角蛋白(keratin)角蛋白是外胚層細(xì)胞的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，來源于皮膚以及皮膚的衍生物：發(fā)、毛、鱗、羽、甲，蹄、角等。角蛋白可分為兩類，一類是-角

12、蛋白，另一類是-角蛋白。-角蛋白是角蛋白中的優(yōu)勢形式。它主要是由-螺旋構(gòu)象的多肽鏈構(gòu)成的，多肽鏈大體上與角蛋白的長向平行。一根毛發(fā)大纖維沿軸向排列。毛發(fā)具有高度有序的結(jié)構(gòu)。毛發(fā)性能就決定于-螺旋結(jié)構(gòu)以及這樣的組織方式。 2.膠原蛋白 膠原蛋白或稱膠原(collagen)是很多脊椎動物和無脊椎動物休內(nèi)含量最豐富的蛋白質(zhì)，它也屬于結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，使骨、腱、軟骨和皮膚具有機(jī)械強(qiáng)度。 3.彈性蛋白 彈性蛋白是結(jié)締組織的另一個(gè)蛋白質(zhì)組分，它的最重要性質(zhì)就是彈性。（三）模體(motif)在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個(gè)或三個(gè)具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個(gè)特殊的空間構(gòu)象，被稱為模體 鈣結(jié)合蛋白中結(jié)

13、合鈣離子的模體螺旋折疊折疊2個(gè)His和2個(gè)Cys 與Zn離子結(jié)合螺旋區(qū) 與 DNA 結(jié)合鋅指結(jié)構(gòu)（zinc finger)* 模體（motif） 在許多蛋白質(zhì)的分子中，幾個(gè)（多為23個(gè)）具有二級結(jié)構(gòu)的肽段相互靠近，形成具有特定功能的空間構(gòu)象，稱為模體。模體是一種超二級結(jié)構(gòu)。 形式： 螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋（HTH） 鋅指結(jié)構(gòu) 亮氨酸拉鏈 螺旋螺旋轉(zhuǎn)角NChelix-turn-helix(HTH) 螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋 鋅指模體 (zinc finger motif）Zn組氨酸殘基半胱氨酸殘基-折疊-折疊-螺旋ZnYKCGERSFVEKSALSRHQRVHKNCLZn 堿性亮氨酸拉鏈模體 （basic l

14、eucine zipper,bZIP）(1)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。(2)這類結(jié)構(gòu)主要存在于球狀蛋白分子中。(3)屬于非重復(fù)性結(jié)構(gòu) 2.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（3）-轉(zhuǎn)角：四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：多肽鏈上經(jīng)常出現(xiàn)180的回折，這個(gè)回折角上就是-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)。C(NHCCO)2 NOHHR 為了緊緊折疊成緊密的球蛋白，多肽鏈常常反轉(zhuǎn)方向，成發(fā)夾形狀。一個(gè)氨基酸的羰基氧以氫鍵結(jié)合到相距的第四個(gè)氨基酸的氨基氫上。N4CHCC3CHNHO=C2CHNC1CHNRRHOHRROHO-轉(zhuǎn)角經(jīng)常出現(xiàn)在連接反平行-折疊

15、片的端頭。 甘氨酸側(cè)鏈為氫原子，適于充當(dāng)多肽鏈大幅度轉(zhuǎn)向的成員。 脯氨酸的環(huán)狀側(cè)鏈的固定取向有利于-轉(zhuǎn)角的形成，它往往出現(xiàn)在轉(zhuǎn)角部位。（3）-轉(zhuǎn)角（-turn） 多肽鏈中的肽段出現(xiàn)1800回折時(shí)的結(jié)構(gòu)。-轉(zhuǎn)角常出現(xiàn)在肽鏈呈180回折處，多由4個(gè)氨基酸殘基組成，第1個(gè)氨基酸的羰基氧與第4個(gè)氨基酸殘基的氨基氫形成氫鍵。RROOCCCCCHNNOCCHNH（1）沒有一定規(guī)律，不能被歸入明確的二級結(jié)構(gòu)；（2）對每一種特定蛋白都是確定的結(jié)構(gòu)，有其自身的結(jié)構(gòu)規(guī)律；（3）球蛋白分子中，往往含有較多的無規(guī)卷曲；（4）無規(guī)卷曲往往有利于多肽鏈形成靈活的、具有特異生物活性的構(gòu)象。 2.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（4）無規(guī)卷

16、曲：四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 沒有規(guī)律性的的松散肽鏈結(jié)構(gòu)，就是無規(guī)卷曲。結(jié)構(gòu)特征：-螺旋-折疊-轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲 限制性內(nèi)切核酸酶BamHI的三級結(jié)構(gòu)（示二級結(jié)構(gòu)的幾種類型） 某些肽段似乎無確定規(guī)律的折疊方式。（4）無規(guī)卷曲(random coil) 轉(zhuǎn)角與無規(guī)卷曲的功能特點(diǎn)（1）轉(zhuǎn)角與無規(guī)卷曲多位于球狀蛋白的表面，使多肽鏈具有彎曲、回折和重新定向的能力，以形成結(jié)實(shí)、球狀的結(jié)構(gòu)。（2）無規(guī)卷曲與生物活性密切相關(guān)，經(jīng)常構(gòu)成酶的活性中心和其它蛋白質(zhì)特異的功能部位， 對外界的理化因子極為敏感。 2.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)總結(jié)與比較二級結(jié)構(gòu)剛性/柔性氫鍵數(shù)目

17、重復(fù)結(jié)構(gòu)形狀螺旋剛性較強(qiáng)多有折疊片剛性較強(qiáng)多有 轉(zhuǎn)角等柔性較強(qiáng)少沒有無規(guī)卷曲柔性較強(qiáng)少沒有 各種蛋白質(zhì)依其一級結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在其多肽鏈的不同區(qū)段可形成不同的二級結(jié)構(gòu)。如：蜘蛛網(wǎng)絲蛋白中有很多-螺旋及-折疊層，也有-轉(zhuǎn)角和不規(guī)則卷曲。 超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域是位于二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)之間的兩個(gè)層次，超二級結(jié)構(gòu)的層次接近二級結(jié)構(gòu)，而結(jié)構(gòu)域的層次接近三級結(jié)構(gòu)。四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)3.蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域 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。是蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)至三級結(jié)構(gòu)層次的一種過渡態(tài)構(gòu)象層次。四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)3.蛋白質(zhì)的超

18、二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域（1）超二級結(jié)構(gòu)： 在多數(shù)情況下，只有非極性殘基側(cè)鏈參與構(gòu)成超二級結(jié)構(gòu)的相互作用，而極性殘基多在蛋白質(zhì)分子的外表面。 氫鍵與疏水作用對維系超二級結(jié)構(gòu)有大貢獻(xiàn)。四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)3.蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域（1）超二級結(jié)構(gòu)：1、（復(fù)繞-螺旋）2、3、4、曲折（希臘鑰匙構(gòu)象）四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)3.蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域（1）超二級結(jié)構(gòu)： 是球狀蛋白質(zhì)的折疊單位。多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)或超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步繞曲折疊，形成緊密的三級結(jié)構(gòu)的局部折疊區(qū)，它是相對獨(dú)立的近似球狀的結(jié)構(gòu)，具有部分生物功能。對于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈往往由兩個(gè)以上結(jié)構(gòu)域締合而

19、成三級結(jié)構(gòu)。四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)3.蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域（2）結(jié)構(gòu)域：四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域通常是超二級結(jié)構(gòu)的組合；結(jié)構(gòu)域是三級結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單位；結(jié)構(gòu)域一般由100200個(gè)氨基酸殘基組成；結(jié)構(gòu)域之間常形成相對松散的裂隙；許多結(jié)構(gòu)域之間由“鉸鏈區(qū)”相連，使分子構(gòu)象具有一定的柔性，結(jié)構(gòu)域之間容易發(fā)生相對運(yùn)動。四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)3.蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域（2）結(jié)構(gòu)域：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)域之間常常只有一段肽鏈相連，形成所謂“鉸鏈區(qū)”，使結(jié)構(gòu)域容易發(fā)生相對運(yùn)動。結(jié)構(gòu)域之間的這種柔性有利于如酶和抗體活性的發(fā)揮。通過結(jié)構(gòu)域之間的相對運(yùn)動，使蛋白質(zhì)分子實(shí)現(xiàn)一定的

20、生物功能。酶的活性中心往往位于兩個(gè)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(dú)立的運(yùn)動，水解出來后仍能維持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，甚至保留某些生物活性（功能的獨(dú)立性）。功能特點(diǎn)：（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)3.蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域（2）結(jié)構(gòu)域：一條多肽鏈、以二級結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)、總?cè)S空間結(jié)構(gòu)重點(diǎn)：是指在二級結(jié)構(gòu)、超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域基礎(chǔ)上，主鏈構(gòu)象和側(cè)鏈構(gòu)象相互作用，進(jìn)一步盤曲折疊形成的特定的球狀分子結(jié)構(gòu)。三級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈中所有原子的空間排布。對于單一多肽鏈的蛋白質(zhì)，三級結(jié)構(gòu)是它的最高級結(jié)構(gòu)，只有具有完整的三級結(jié)構(gòu)，才具有全部的生物學(xué)功能。 4.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)

21、 有氫鍵、疏水作用、離子鍵、范德華力和二硫鍵等。尤其是疏水作用，在蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)中起著重要作用。 二硫鍵是維持三級結(jié)構(gòu)唯一的一種共價(jià)鍵，能把肽鏈的不同區(qū)段牢固地連接在一起。主要的維系鍵： 4.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)肌紅蛋白 (Mb) N 端 C端 為單肽蛋白質(zhì)，含有153個(gè)氨基酸，有8個(gè)螺旋區(qū)五、肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能肌紅蛋白是第一個(gè)被確定的具有三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，主要生物學(xué)功能是結(jié)合氧，是哺乳動物肌肉中儲氧的蛋白質(zhì)。肌紅蛋白是一個(gè)相對比較小的蛋白，只由一條多肽鏈組成，呈扁平的棱形，含有一個(gè)血紅素輔基。分子大小為4.5X3.5X2.5nm。蛋白質(zhì)在三級結(jié)構(gòu)層次的分類纖維狀

22、蛋白質(zhì)：整個(gè)分子形成有規(guī)則的線性結(jié)構(gòu)，外形呈纖維狀或細(xì)棒狀 ；多數(shù)不溶于水；起支架和保護(hù)作用。球狀蛋白質(zhì)：分子結(jié)構(gòu)層次分明，外形接近球形或橢球形；溶解性較好；承擔(dān)重要生理功能。膜蛋白：與細(xì)胞的各種膜系統(tǒng)結(jié)合而存在，具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 4.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 4.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（1）球狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)含多種二級結(jié)構(gòu)元件球狀蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)具有明顯的折疊層次球狀蛋白質(zhì)分子是緊密的球狀或橢球狀實(shí)體球狀蛋白質(zhì)疏水側(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部，親水側(cè)鏈暴露在分子表面有代表性的纖維狀蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)總結(jié)代表占優(yōu)勢的二級結(jié)構(gòu)維系三維結(jié)構(gòu)的作用力重要的氨基

23、酸殘基生活中的物理特性角蛋白螺旋氫鍵、二硫鍵Cys可伸縮、可卷曲膠原蛋白螺旋氫鍵、共價(jià)鍵Gly, Pro, Hyp, Lys較高的機(jī)械強(qiáng)度絲心蛋白折疊氫鍵、范德華力Gly, Ala, Ser柔軟、抗張強(qiáng)度彈性蛋白無規(guī)卷曲共價(jià)鍵Lys彈性強(qiáng) 4.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（2）纖維狀蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)整體結(jié)構(gòu)多為線性，由數(shù)條多肽鏈按照一定規(guī)則組合而成；在多數(shù)纖維狀蛋白質(zhì)中，某一種二級結(jié)構(gòu)元件占絕對優(yōu)勢； 纖維狀蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)并不具有鮮明的折疊層次；多數(shù)纖維狀蛋白質(zhì)不易溶于水，主要原因?yàn)槔w維狀蛋白質(zhì)在分子內(nèi)部與表面具有較多的疏水性氨基酸殘基。 4.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間

24、結(jié)構(gòu)（2）纖維狀蛋白質(zhì)膜蛋白的疏水氨基酸側(cè)鏈可伸向外部膜蛋白所含的親水氨基酸殘基比胞質(zhì)蛋白質(zhì)少膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜實(shí)施功能的基本場所，生物膜的各種功能，大部分是由蛋白質(zhì)來完成的。 4.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（3）膜蛋白脂錨定蛋白膜內(nèi)在蛋白(整合蛋白）膜周邊蛋白(外周蛋白）與脂雙層強(qiáng)締合的膜蛋白，埋入或橫跨脂雙層含有一條或多條跨膜序列膜蛋白的分類（三）分子伴侶(chaperon)分子伴侶通過提供一個(gè)保護(hù)環(huán)境從而加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或形成四級結(jié)構(gòu).* 可逆地與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨后松開，如此重復(fù)進(jìn)行可防止錯(cuò)誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。 * 可與錯(cuò)

25、誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。 * 在蛋白質(zhì)分子折疊過程中二硫鍵的正確形成起了重要的作用。 伴侶蛋白在蛋白質(zhì)折疊中的作用 這種蛋白質(zhì)分子中，最小的單位通常稱為亞基或亞單位，一般由一條肽鏈構(gòu)成，無生理活性。 5.蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)主要是疏水作用，其次是氫鍵、離子鍵和范德華力。指由多條各自具有一、二、三級結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共價(jià)鍵連接起來的結(jié)構(gòu)形式；各個(gè)亞基在這些蛋白質(zhì)中的空間排列方式及亞基之間的相互作用關(guān)系。主要的維系鍵： 許多蛋白質(zhì)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立的球狀蛋白質(zhì)通過非共價(jià)鍵結(jié)合成的多聚體，稱為寡聚蛋白質(zhì)。 寡聚蛋白質(zhì)中的每個(gè)獨(dú)立的球狀蛋白質(zhì)稱為亞

26、基，亞基一般由一條肽鏈構(gòu)成，也稱為單體。 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)，是指亞基的種類、數(shù)量以及各個(gè)亞基在寡聚蛋白質(zhì)中的空間排布和亞基間的相互作用。 5.蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（1）維持四級結(jié)構(gòu)的作用力： 范德華力 氫鍵 離子鍵 疏水作用 二硫鍵 5.蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)寡聚蛋白質(zhì)由多個(gè)亞基組成；寡聚蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)規(guī)定了亞基間的結(jié)合方式；寡聚蛋白質(zhì)通常含有兩個(gè)以上具有相同三級結(jié)構(gòu)的亞基（或原體）；寡聚蛋白質(zhì)多具有對稱結(jié)構(gòu)；（2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 5.蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)寡聚蛋白質(zhì)才是完整的獨(dú)立功能單位，各亞基分別承擔(dān)相對獨(dú)立但彼此相關(guān)的任務(wù)，缺一不可；亞基之