蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能-蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)（生物化學(xué)）

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能生物化學(xué)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)生物化學(xué)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括：一級結(jié)構(gòu)(primarystructure)

二級結(jié)構(gòu)(secondarystructure)

三級結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)

四級結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)空間結(jié)構(gòu)1.定義

蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序。一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)2.主要的化學(xué)鍵

肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。(一)定義與主要化學(xué)鍵

肽鍵的鍵長為0.132nm，短于單鍵的0.147nm，長于雙鍵的0.123nm，故具有部分雙鍵的特性，不能旋轉(zhuǎn)。胰島素一級結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)又稱為構(gòu)象。它是蛋白質(zhì)分子形狀、理化性質(zhì)和生物學(xué)活性的基礎(chǔ)。（一）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)1.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空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象

。（又稱為主鏈構(gòu)象）

2.主要的化學(xué)鍵

氫鍵

3.形成基礎(chǔ)——肽單元(肽鍵平面)參與肽鍵的6個原子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個原子構(gòu)成了所謂的肽單元(peptideunit)

。CR1HCR2HONHC0.123nm0.100nm0.132nm0.147nm0.153nm0.360nm肽鍵平面示意圖

4.蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要形式

-螺旋(

-helix)

-折疊(

-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(

-turn)

無規(guī)卷曲(randomcoil)

（1）、

-螺旋定義：多肽鏈中多個肽鍵平面可以通過-碳原子發(fā)生旋轉(zhuǎn)，盤曲形成穩(wěn)定有規(guī)律的右手螺旋。特點(1)

以

-碳原子為轉(zhuǎn)折點，形成右手螺旋結(jié)構(gòu)。

(2)每個螺旋包含3.6個氨基酸殘基，

每個氨基酸之間距離0.15nm

螺距為0.54nm。

（3）螺距之間通過氫鍵維系。（4）各氨基酸殘基的R-基團(tuán)均伸向螺旋外側(cè)，不參與螺旋的形成。左手和右手螺旋影響

-螺旋形成的因素（1）R-側(cè)鏈形狀、大小、電荷（2）堿性或酸性氨基酸集中的區(qū)域，由于同性電荷相斥，不利于-螺旋的形成。（3）

R-側(cè)鏈較大，如苯丙氨酸、異亮氨酸等，由于空間阻力大，也妨礙-螺旋形成。

（4）脯氨酸由于是環(huán)狀亞氨酸，構(gòu)成肽鍵后，不能再與其他氨基酸形成氫鍵，故不易形成-螺旋。（5）甘氨酸R-側(cè)鏈為氫，空間占位很小，導(dǎo)致a-碳原子與肽鍵之間旋轉(zhuǎn)度大，也影響

-螺旋的形成。-螺旋是球狀蛋白質(zhì)構(gòu)象中最常見的存在形式，空間結(jié)構(gòu)第一個被闡明的蛋白質(zhì)肌紅蛋白正好幾乎完全是

-螺旋（2）、-折疊（-片層）定義：多肽鏈中肽鍵平面之間可以折疊成鋸齒狀，形成伸展的

-折疊結(jié)構(gòu)。特點：1）多肽鏈中肽鍵平面之間可以折疊成鋸齒狀（折扇形）呈手風(fēng)琴狀折疊

兩平面間的夾角為110o

-折疊由氫鍵維持穩(wěn)定。其方向與折疊的長軸接近垂直。２)２～５條肽段平行排列構(gòu)成，肽段之間

3)兩條鏈可順向平行(均從N-C)，也可反向平行。肽鏈的N端在同側(cè)為順式，不在同側(cè)的為反式。反式較順式平行折疊更加穩(wěn)定。

N-末端N-末端

N-末端C-末端順向平行反向平行

（穩(wěn)定）

C-末端C-末端

C-末端N-末端4）、肽鏈中氨基酸殘基的R-側(cè)鏈分布交替地位于鋸齒結(jié)構(gòu)的上下。5）形成

-折疊的肽段要求氨基酸殘基側(cè)鏈較小，才能容許兩條肽段彼此靠近。3.

-轉(zhuǎn)角無規(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)。4.無規(guī)卷曲

肽鏈出現(xiàn)180°回折的部分形成β-轉(zhuǎn)角。

（二）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力、二硫鍵等。2.主要的化學(xué)鍵整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置，即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。只有具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈才能稱為蛋白質(zhì)。1.

定義

H2NH3N+NbHCOO-OaCCCOOHSSHOHOCH2OaaCHCH3CHCH3CH3CH2CH3CH3CH3cccOOCcCH2OHCH2OHbNH2+H2NCOCO-abc氫鍵離子鍵疏水鍵維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的各種化學(xué)鍵肌紅蛋白(Mb)

N端C端3.結(jié)構(gòu)域（domain）β-折疊β-轉(zhuǎn)角

-螺旋無規(guī)則卷曲

空穴

分子量較大的蛋白質(zhì)在形成三級結(jié)構(gòu)時，肽鏈中某些局部的二級結(jié)構(gòu)匯集在一起，形成發(fā)揮生物學(xué)功能的特定區(qū)域。4.分子伴侶

1.分子伴侶是一類可識別肽鏈非天然構(gòu)象，促進(jìn)各功能域和整體蛋白質(zhì)折疊的保守蛋白質(zhì)。3.已發(fā)現(xiàn)分子伴侶具有形成二硫鍵的酶活性，在蛋白質(zhì)分子折疊過程中對二硫鍵正確形成起到重要的作用。

2.分子伴侶能可逆地與未折疊肽段結(jié)合，防止錯誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊；也可與錯誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。2.主要化學(xué)鍵

亞基之間的結(jié)合力主要是次級鍵，如疏水鍵、氫鍵和離子鍵等。（三）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)1.定義

蛋白質(zhì)