醫(yī)用生物化學(xué)-01章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能 教學(xué)課件

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofProtein生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院生物化學(xué)系唐建華第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

Chapter1StructureandFunctionofProtein重點(diǎn)與難點(diǎn)：氨基酸的分類肽鍵和肽蛋白質(zhì)一、二、三、四結(jié)構(gòu)的概念和維持這些結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵蛋白質(zhì)兩性解離、等電點(diǎn)及變性與沉淀蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系血紅蛋白的變構(gòu)現(xiàn)象一、什么是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸(aminoacids)通過肽鍵(peptidebond)相連形成的高分子含氮化合物。Protein：Amacromoleculecomposedofoneormorepolypeptidechains.

Eachpolypeptidechainshasacharacteristicsequenceofaminoacidslinkedbypeptidebonds.

Themolarmassisusuallyabove100,000二、蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性1.蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分子，占人體干重的45％，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)80％。作為生物催化劑（酶）代謝調(diào)節(jié)作用免疫保護(hù)作用物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)與支持作用參與細(xì)胞間信息傳遞2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能3.氧化供能內(nèi)蒙古先后發(fā)現(xiàn)兩塊肉樣的軟物太歲-----是生物嗎？蛋白質(zhì)分子中主要的元素組成是：C、H、O、N、S等。各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16％。由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測(cè)定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：100克樣品中蛋白質(zhì)的含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)×6.25×1001/16%蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成一、組成人體蛋白質(zhì)的20種氨基酸均屬于L-

-氨基酸

aminoacid：Anorganicacidwithanα-carbonatomlinkedtoacarboxylicacid,anaminogroup,ahydrogenatom,andasidechain(theRgroup).Twentydifferentaminoacidsarethebuildingblocksofproteins.存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，且均屬于L-α-氨基酸（除脯氨酸和甘氨酸外）。這20種氨基酸都有各自的遺傳密碼。H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式RC+NH3COO-HL型和D型的由來甘油醛的旋光性

左旋甘油醛的構(gòu)型右旋甘油醛的構(gòu)型按原子序數(shù)法確定了L型和D型氨基酸，但現(xiàn)在L和D已經(jīng)不代表氨基酸的旋光性，只代表氨基酸的絕對(duì)構(gòu)型。非極性脂肪族氨基酸極性中性氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸二、氨基酸可根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)進(jìn)行分類(一)側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸(二)側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸(三)側(cè)鏈含芳香基團(tuán)的氨基酸是芳香族氨基酸rpyr(四)側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)的氨基酸是酸性氨基酸(五)側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的氨基酸屬于堿性氨基酸幾種特殊氨基酸脯氨酸（亞氨基酸）在體內(nèi)，一些特殊蛋白質(zhì)分子中還含有其它氨基酸，如胱氨酸、膠原蛋白中的羥脯氨酸及羥賴氨酸等，它們都是在蛋白質(zhì)生物合成之后，相應(yīng)的氨基酸殘基被修飾形成的。甘氨酸無旋光性

半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3三、20種氨基酸具有共同或特異的理化性質(zhì)兩性解離及等電點(diǎn)氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)

在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。（一）氨基酸具有兩性解離的性質(zhì)pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽離子陰離子（二）含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質(zhì)色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm

附近。大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基，所以測(cè)定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量的快速簡(jiǎn)便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收（三）氨基酸與茚三酮反應(yīng)生成藍(lán)紫色化合物氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍(lán)紫色化合物，其最大吸收峰在570nm處。由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關(guān)系，因此可作為氨基酸定量分析方法。四、蛋白質(zhì)是由許多氨基酸殘基組成的多肽鏈肽鍵(peptidebond)是由一個(gè)氨基酸的

-羧基與另一個(gè)氨基酸的

-氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。peptidebond：Acovalentlinkageformedbetweentheα-carboxylgroupofoneaminoacidandtheα-aminogroupofanother.Alsoknownasanamidebond.（一）氨基酸通過肽鍵連接而形成肽(peptide)+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。peptide:Twoormoreaminoacidscovalentlyjoinedbypeptidebonds.

兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基酸縮合則形成三肽……肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。由十個(gè)以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽(polypeptide)。N末端：多肽鏈中有游離α-氨基的一端C末端：多肽鏈中有游離α-羧基的一端carboxyl-terminalresidue：Theaminoacidresidueinapolypeptidechainwithafree-carboxylgroup.

多肽鏈有兩端：polypeptide:Alongchainofaminoacidslinkedbypeptidebonds;themolecularweightisgenerallylessthan10,000.多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。N末端C末端牛核糖核酸酶

表：多肽與蛋白質(zhì)的比較

多肽

蛋白質(zhì)共同點(diǎn)

都是氨基酸的多聚物分子大小氨基酸殘基數(shù)舉例

較小〈30ACTH（39個(gè)氨基酸殘基）

較大〉50胰島素（51個(gè)氨基酸殘基）構(gòu)象不穩(wěn)定穩(wěn)定

通常將氨基酸殘基數(shù)目在50個(gè)以上，且具有特定空間結(jié)構(gòu)的肽稱蛋白質(zhì)；凡氨基酸殘基數(shù)目在50個(gè)以下，且無特定空間結(jié)構(gòu)者稱多肽。（二）體內(nèi)存在多種重要的生物活性肽生物體內(nèi)具有一定生物學(xué)活性的肽類物質(zhì)稱生物活性肽。重要的有谷胱甘肽、神經(jīng)肽、肽類激素等。1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+GSH與GSSG間的轉(zhuǎn)換谷胱甘肽的生理功用：解毒作用：與毒物或藥物結(jié)合，消除其毒性作用；參與氧化還原反應(yīng)：作為體內(nèi)重要的還原劑；保護(hù)巰基酶的活性：使巰基酶的活性基團(tuán)-SH維持還原狀態(tài)；維持紅細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定：消除氧化劑對(duì)紅細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞作用。蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

TheMolecularStructureofProtein

第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括:

高級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)(primarystructure)二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)蛋白質(zhì)的一、二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)是人為劃分的。蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)屬于空間結(jié)構(gòu)，即構(gòu)象(conformation)

構(gòu)象是由于有機(jī)分子中單鍵的旋轉(zhuǎn)所形成的。蛋白質(zhì)的構(gòu)象通常由非共價(jià)鍵（次級(jí)鍵）來維系。Configuration.Thespatialarrangementinwhichatomsarecovalentlylinkedinamolecule.Conformation.Thespatialarrangementofatomsinaproteiniscalleditsconformation.Thethree-dimensionalarrangementadoptedbyamolecule,usuallyacomplexmacromolecule.Moleculeswiththesameconfigurationcanhavemorethanoneconformation.定義:蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指在蛋白質(zhì)分子從N-端至C-端的氨基酸排列順序。primarystructure：Inapolymer,thesequenceofaminoacidsandanyinterchainandintrachaindisulfidebondsofaprotein.Thissequenceisspecifiedbygeneticinformation.

一、氨基酸的排列順序決定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)維系蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵為肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包含二硫鍵

。一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)，它是由基因上遺傳密碼的排列順序所決定的。一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)，但不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。胰島素（Insulin）由51個(gè)氨基酸殘基組成，分為A、B兩條鏈。A鏈21個(gè)氨基酸殘基，B鏈30個(gè)氨基酸殘基。測(cè)定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的主要意義：一級(jí)結(jié)構(gòu)是研究高級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。可以從分子水平闡明蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系?？梢詾樯镞M(jìn)化理論提供依據(jù)可以為人工合成蛋白質(zhì)提供參考順序。二、多肽鏈的局部主鏈構(gòu)象為蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)定義:蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象

。secondarystructure：Thelocalizedconformationofaprotein.

Asthepolypeptidechainfolds,itformscertainlocalizedarrangementsofadjacentaminoacids.

主要的化學(xué)鍵：氫鍵

（一）參與肽鍵形成的6個(gè)原子在同一平面上參與肽鍵的6個(gè)原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面，C

1和C

2在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型，此同一平面上的6個(gè)原子構(gòu)成了所謂的肽單元

(peptideunit)

。peptideunit:Thesixatomsofthepeptidegroup(C

1、C、O、N、H、C

2)lieinasingleplane,withtheoxygenatomofthecarbonylgroupandthehydrogenatomoftheamidenitrogentranstoeachother.ThepeptideCONbondsareunabletorotatefreelybecauseoftheirpartialdouble-bondcharacter.RotationispermittedabouttheNOC-andtheC-OCbonds.

由于C=O雙鍵中的π電子云與N原子上的未共用電子對(duì)發(fā)生“電子共振”，使肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。Cα1和Cα2在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型

由于α-碳原子與其他原子之間均形成單鍵，因此兩相鄰的肽鍵平面可以作相對(duì)旋轉(zhuǎn)?！锒嚯逆溈梢钥闯捎蒀α串聯(lián)起來的無數(shù)個(gè)酰胺平面組成

-螺旋(

-helix)

-折疊(

-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(

-turn)

無規(guī)卷曲(randomcoil)

（二）α-螺旋結(jié)構(gòu)是常見的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)α-helix:Ahelicalconformationofapolypeptidechain,usuallyright-handed,withmaximalintrachainhydrogenbonding;oneofthemostcommonsecondarystructuresinproteins.LinusCarlPauling（1901-1994）USA.TheNobelPrizeinChemistry1954α-螺旋(α－h(huán)elix)

是多個(gè)肽鍵平面通過α－碳原子旋轉(zhuǎn)，相互之間緊密盤曲成穩(wěn)固的右手螺旋的構(gòu)象形式。Pauling和Corey于1965年提出。

-螺旋左手螺旋右手螺旋結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：1）右手螺旋，螺旋的每圈有3.6個(gè)氨基酸殘基，螺旋間距離為0.54nm，每個(gè)殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100°。2）每個(gè)肽鍵的羰基氧與遠(yuǎn)在第四個(gè)氨基酸氨基上的氫形成氫鍵（hydrogenbond），氫鍵的走向平行于螺旋軸，所有肽鍵都能參與鏈內(nèi)氫鍵的形成?！狢—(NH—C—CO

)3N—OHHR3.613(ns)3)R側(cè)鏈基團(tuán)伸向螺旋的外側(cè)。RRRRRRRRR螺旋的橫截面4）Pro的N上缺少H，不能形成氫鍵，經(jīng)常出現(xiàn)在α-螺旋的端頭，它改變多肽鏈的方向并終止螺旋。極大的R側(cè)鏈基團(tuán)（存在空間位阻）連續(xù)存在的R側(cè)鏈帶有相同電荷的R側(cè)鏈（同種電荷的互斥效應(yīng)）纖維狀蛋白質(zhì)β-折迭(β-pleatedsheet)是由若干肽段或肽鏈排列起來所形成的相當(dāng)伸展的片層構(gòu)象。

Beta-sheet:Asheetlikestructureformedbytheinteractionbetweentwoormoreextendedpolypeptidechains.Itistheextended?conformation.結(jié)構(gòu)特征為：⑴由若干條肽段或肽鏈平行或反平行排列組成片狀結(jié)構(gòu)；⑵主鏈骨架伸展呈鋸齒狀；氨基酸殘基的R側(cè)鏈伸出在鋸齒的上方或下方。

⑶借相鄰主鏈之間的氫鍵維系。（三）

-折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)β-折迭包括平行式和反平行式兩種類型

蠶絲的絲心蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)-----

-折疊。α-螺旋與β-折迭的比較

表：α-螺旋與β-折迭的比較

形狀氫鍵R基團(tuán)延伸性α-螺旋螺旋狀鏈內(nèi)較大較大β-折迭

鋸齒狀鏈內(nèi)或鏈間

較小

較小

無規(guī)卷曲(randomcoil)：無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)(構(gòu)象)。β-轉(zhuǎn)角(β-turn)是多肽鏈180°回折部分所形成的一種二級(jí)結(jié)構(gòu)。

The

-turn,whichmakesatight180-degreeturn,involvesfouraminoacids.Thefirstaminoacidishydrogen-bondedtothefourth.

-turnoccurprimarilyatproteinsurfacesandoftencontainprolineorglycine.（四）

-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲在蛋白質(zhì)分子中普遍存在β-轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)特征：

⑴主鏈骨架本身以大約180°回折;⑵回折部分通常由四個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成;第二個(gè)殘基常為脯氨酸。⑶構(gòu)象依靠第一殘基的-CO基與第四殘基的-NH基形成氫鍵來維系。

RNase的分子結(jié)構(gòu)α-螺旋β-折迭β-轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲（五）模體是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)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(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個(gè)有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合，被稱為超二級(jí)結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)組合形式有3種：αα，βαβ，ββ。二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)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，稱為模體(motif)

。模體是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)。鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體鋅指結(jié)構(gòu)α-螺旋-β轉(zhuǎn)角（或環(huán)）-α-螺旋模體鏈-β轉(zhuǎn)角-鏈模體鏈-β轉(zhuǎn)角-α-螺旋-β轉(zhuǎn)角-鏈模體模體常見的形式（六）氨基酸殘基的側(cè)鏈對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)形成的影響蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)是以一級(jí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。一段肽鏈其氨基酸殘基的側(cè)鏈適合形成

-螺旋或β-折疊，它就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。如谷氨酸、丙氨酸是最強(qiáng)的螺旋形成殘基，而纈氨酸、異亮氨酸則是最強(qiáng)的折疊形成殘基,Pro和Gly主要分布在轉(zhuǎn)角中。因此，可以根據(jù)每種氨基酸殘基形成二級(jí)結(jié)構(gòu)的傾向性或者統(tǒng)計(jì)規(guī)律進(jìn)行二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)。例如：肽鏈Ala(A)-Glu(E)-Leu(L)-Met(M)傾向于形成

螺旋，而肽鏈Pro(P)-Gly(G)-Tyr(Y)-Ser(S)則不會(huì)形成

螺旋。

三、在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上多肽鏈進(jìn)一步折疊形成蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。主要的化學(xué)鍵:整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。定義:Tertiarystructure：Theoverallthree-dimensionalconformationofaproteininitsnativefoldedstate.

（一）三級(jí)結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置肌紅蛋白（Mb）N端C端蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)外形呈球狀或纖維狀球狀蛋白質(zhì)形成疏水區(qū)（分子內(nèi)部）和親水區(qū)（分子表面）維系三級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵主要是R之間的次級(jí)鍵可表現(xiàn)生物學(xué)活性并形成結(jié)構(gòu)域（domain)是含單一肽鏈蛋白質(zhì)的最高結(jié)構(gòu)形式所有蛋白質(zhì)都具有三級(jí)結(jié)構(gòu)纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域（二）結(jié)構(gòu)域是三級(jí)結(jié)構(gòu)層次上的局部折疊區(qū)分子量較大的蛋白質(zhì)常可折疊成多個(gè)結(jié)構(gòu)較為緊密的區(qū)域，并各行其功能，稱為結(jié)構(gòu)域(domain)。（三）分子伴侶參與蛋白質(zhì)折疊分子伴侶(chaperon)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(jí)結(jié)構(gòu)。分子伴侶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。分子伴侶也可與錯(cuò)誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。分子伴侶在蛋白質(zhì)分子折疊過程中二硫鍵的正確形成起了重要的作用。

亞基之間的結(jié)合主要是氫鍵和離子鍵。四、含有二條以上多肽鏈的蛋白質(zhì)具有四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基(subunit)。維系蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的是氫鍵、鹽鍵、范氏引力、疏水鍵等非共價(jià)鍵。并非所有蛋白質(zhì)分子均具有四級(jí)結(jié)構(gòu)，含單一肽鏈的蛋白質(zhì)最高結(jié)構(gòu)形式是三級(jí)結(jié)構(gòu)。quaternarystructure：Inproteinscontainingmorethanonepolypeptidechain,thespatialarrangementsofthosechains(subunits)andthenatureofcontactsamongthem.subunit:Theindependentlythree-dimensionalstructureinaproteinwithquaternarystructure.由2個(gè)亞基組成的蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)中，若亞基分子結(jié)構(gòu)相同，稱之為同二聚體(homodimer)，若亞基分子結(jié)構(gòu)不同，則稱之為異二聚體(heterodimer)。血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（3）亞基單獨(dú)存在時(shí)無生物活性或活性很小，只有通過亞基相互聚合成四級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)，蛋白質(zhì)才具有完整的生物活性。（1）有多個(gè)亞基；（2）穩(wěn)定性主要靠亞基間的疏水鍵相互作用維持，鹽鍵、氫鍵、范德華力等次級(jí)鍵也有不同程度的作用。（4）構(gòu)成更大分子的聚合體。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次小結(jié)一級(jí)結(jié)構(gòu)（肽鏈結(jié)構(gòu)，指多肽鏈中的氨基酸排列順序）↓二級(jí)結(jié)構(gòu)（多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊形成的有規(guī)律性的結(jié)構(gòu)）↓超二級(jí)結(jié)構(gòu)（模體，相鄰二級(jí)結(jié)構(gòu)的聚集體）↓結(jié)構(gòu)域（在空間上可明顯區(qū)分的相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域性結(jié)構(gòu)）↓三級(jí)結(jié)構(gòu)（蛋白質(zhì)中所有原子在空間的相對(duì)位置）↓四級(jí)結(jié)構(gòu)（亞基聚合體）五、蛋白質(zhì)的分類根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分:單純蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)=蛋白質(zhì)部分+非蛋白質(zhì)部分根據(jù)蛋白質(zhì)形狀:纖維狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)六、蛋白質(zhì)組學(xué)（一）蛋白質(zhì)組學(xué)基本概念蛋白質(zhì)組是指一種細(xì)胞或一種生物所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)，即“一種基因組所表達(dá)的全套蛋白質(zhì)”。（二）蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)平臺(tái)蛋白質(zhì)組學(xué)是高通量，高效率的研究:雙向電泳分離樣品蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)點(diǎn)的定位、切取蛋白質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)譜分析（三）蛋白質(zhì)組學(xué)研究的科學(xué)意義蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系TheRelationofStructureandFunctionofProtein第三節(jié)（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)是高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)牛核糖核酸酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)二硫鍵（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能胰島素氨基酸殘基序號(hào)A5A6A10B30人ThrSerIleThr豬ThrSerIleAla狗ThrSerIleAla兔ThrGlyIleSer牛AlaGlyValAla羊AlaSerValAla馬ThrSerIleAla（三）氨基酸序列提供重要的生物化學(xué)信息一些廣泛存在于生物界的蛋白質(zhì)如細(xì)胞色素(cytochromeC)，比較它們的一級(jí)結(jié)構(gòu)，可以幫助了解物種進(jìn)化間的關(guān)系。鐮刀狀紅細(xì)胞貧血：由于基因突變導(dǎo)致血紅蛋白β-鏈第六位氨基酸殘基由谷氨酸改變?yōu)槔i氨酸，血紅蛋白的親水性明顯下降，從而發(fā)生聚集，使紅細(xì)胞變?yōu)殓牭稜?。這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為“分子病”。

（四）重要蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變可引起疾病β-鏈1234567Hb-AVal-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys…Hb-SVal-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys…Val取代Glu含氧-HbAO2O2粘性疏水斑點(diǎn)含氧HbS脫氧HbS疏水位點(diǎn)血紅蛋白分子凝集蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系小結(jié)：1、一級(jí)結(jié)構(gòu)不同，空間結(jié)構(gòu)各異，功能不同2、一級(jí)結(jié)構(gòu)相似，空間結(jié)構(gòu)相近，功能相同3、一級(jí)結(jié)構(gòu)中非關(guān)鍵部位氨基酸殘基發(fā)生變化，不影響生物活性。4、一級(jí)結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部位氨基酸殘基發(fā)生變化，可導(dǎo)致功能變化。天然狀態(tài)，有催化活性尿素、β-巰基乙醇去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性二、蛋白質(zhì)的功能依賴特定空間結(jié)構(gòu)肌紅蛋白/血紅蛋白含有血紅素輔基肌紅蛋白(myoglubin，Mb)是一個(gè)只有三級(jí)結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì)血紅蛋白(hemoglubin，Hb)是具有4個(gè)亞基組成的四級(jí)結(jié)構(gòu)的球狀蛋白。（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似Hb與Mb一樣能可逆地與O2結(jié)合，Hb與O2結(jié)合后稱為氧合Hb。氧合Hb占總Hb的百分?jǐn)?shù)（稱百分飽和度）隨O2濃度變化而改變。當(dāng)血紅蛋白的一個(gè)α亞基與氧分子結(jié)合以后，可引起其他亞基的構(gòu)象發(fā)生改變，對(duì)氧的親和力增加，從而導(dǎo)致整個(gè)分子的氧結(jié)合力迅速增高，使血紅蛋白的氧飽和曲線呈“S”形。（二）血紅蛋白亞基構(gòu)象變化可影響亞基與氧結(jié)合Hb和Mb的氧解離曲線不同，前者為S狀曲線，后者為直角雙曲線。Hb與02結(jié)合存在變構(gòu)效應(yīng)。血紅蛋白的變構(gòu)Bindingaligandtoaspecificsiteinaproteintriggersaconformationalchangethataltersitsaffinityforotherligands.Ligand-inducedconformationalchangesinsuchproteinsarecalledallostericeffect.變構(gòu)效應(yīng)(allostericeffect)：蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變伴隨其功能的變化，稱為變構(gòu)效應(yīng)。這是因?yàn)槲唇Y(jié)合02時(shí)，Hb的結(jié)構(gòu)較為緊密，稱為緊張態(tài)(tensestate，T態(tài))

，T態(tài)Hb與02的親