蛋白質的結構與功能-蛋白質的分子結構（生物化學）

蛋白質結構與功能生物化學蛋白質的分子結構生物化學蛋白質的分子結構包括：一級結構(primarystructure)

二級結構(secondarystructure)

三級結構(tertiarystructure)

四級結構(quaternarystructure)空間結構1.定義

蛋白質的一級結構指多肽鏈中氨基酸的排列順序。一、蛋白質的一級結構2.主要的化學鍵

肽鍵，有些蛋白質還包括二硫鍵。(一)定義與主要化學鍵

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。胰島素一級結構二、蛋白質的空間結構蛋白質的空間結構又稱為構象。它是蛋白質分子形狀、理化性質和生物學活性的基礎。（一）蛋白質的二級結構1.定義

蛋白質分子中某一段肽鏈的局部空間結構，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鏈的構象

。（又稱為主鏈構象）

2.主要的化學鍵

氫鍵

3.形成基礎——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)構型，此同一平面上的6個原子構成了所謂的肽單元(peptideunit)

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

4.蛋白質二級結構的主要形式

-螺旋(

-helix)

-折疊(

-pleatedsheet)

-轉角(

-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，盤曲形成穩(wěn)定有規(guī)律的右手螺旋。特點(1)

以

-碳原子為轉折點，形成右手螺旋結構。

(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-基團均伸向螺旋外側，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-側鏈為氫，空間占位很小，導致a-碳原子與肽鍵之間旋轉度大，也影響

-螺旋的形成。-螺旋是球狀蛋白質構象中最常見的存在形式，空間結構第一個被闡明的蛋白質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

-折疊結構。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端在同側為順式，不在同側的為反式。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-側鏈分布交替地位于鋸齒結構的上下。5）形成

-折疊的肽段要求氨基酸殘基側鏈較小，才能容許兩條肽段彼此靠近。3.

-轉角無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結構。4.無規(guī)卷曲

肽鏈出現(xiàn)180°回折的部分形成β-轉角。

（二）蛋白質的三級結構疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力、二硫鍵等。2.主要的化學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。只有具有三級結構的多肽鏈才能稱為蛋白質。1.

定義

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

N端C端3.結構域（domain）β-折疊β-轉角

-螺旋無規(guī)則卷曲

空穴

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

1.分子伴侶是一類可識別肽鏈非天然構象，促進各功能域和整體蛋白質折疊的保守蛋白質。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合，使之解聚后，再誘導其正確折疊。2.主要化學鍵

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

蛋白質