0蛋白质的结构

1、目录上一页下一页退出( (一一) )、蛋白质分子的概念、蛋白质分子的概念蛋白质分子：由一条或一条以上的多肽蛋白质分子：由一条或一条以上的多肽( (polypeptide) )链按各自特殊的方式组合而链按各自特殊的方式组合而成的具有完整成的具有完整生物活性生物活性的蛋白质的最小单位。的蛋白质的最小单位。n蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将分子量在分子量在60006000道尔顿以上的多肽称为蛋白质。道尔顿以上的多肽称为蛋白质。n蛋白质分子量变化范围很大蛋白质分子量变化范围很大, , 从大约从大约60006000到到10000001000000道尔顿甚至更大。道

2、尔顿甚至更大。目录上一页下一页退出目录上一页下一页退出目录上一页下一页退出（二）、蛋白质的一级结构（二）、蛋白质的一级结构(primary structure) （初级结构、肽链结构、化（初级结构、肽链结构、化学结构）学结构）1. 1. 定义：定义：指蛋白质分子中指蛋白质分子中氨基酸连接成肽链的方氨基酸连接成肽链的方式和排列顺序。是蛋白式和排列顺序。是蛋白质最基本的结构质最基本的结构, ,它是由它是由基因上遗传密码的排列基因上遗传密码的排列顺序决定的。它是蛋白顺序决定的。它是蛋白质生物功能的基础。质生物功能的基础。目录上一页下一页退出目录上一页下一页退出目录上一页下一页退出2.2.蛋白质一级结

3、构的测定蛋白质一级结构的测定n蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的基础。自从究的基础。自从19531953年年f.sangerf.sanger测定了胰测定了胰岛素的一级结构以来，现在已经有上千种岛素的一级结构以来，现在已经有上千种不同蛋白质的一级结构被测定。不同蛋白质的一级结构被测定。 目录上一页下一页退出基本要求：基本要求：a a、样品必需纯（、样品必需纯（97%97%以上）；以上）；b b、知道蛋白质的分子量；、知道蛋白质的分子量；c c、知道蛋白质由几个亚基组成；、知道蛋白质由几个亚基组成；（1 1）测定蛋白质一级结构的原则）测定蛋白质一级结构的原

4、则目录上一页下一页退出目录上一页下一页退出遵循原则：遵循原则：（1 1）提纯蛋白质样品。）提纯蛋白质样品。（2 2）测定）测定nhnh2 2末端基的数目，由此确定蛋白质分子由几条末端基的数目，由此确定蛋白质分子由几条链组成。链组成。（3 3）拆开二硫键，将蛋白质分子中的几条链拆开，并分离）拆开二硫键，将蛋白质分子中的几条链拆开，并分离出每条肽链得到伸展的肽链。出每条肽链得到伸展的肽链。（4 4）肽链的一部分样品进行完全水解，测定其氨基酸组成，）肽链的一部分样品进行完全水解，测定其氨基酸组成，由此确定各种氨基酸成分的分子比由此确定各种氨基酸成分的分子比（5 5）肽链的另一部分样品进行）肽链的另一

5、部分样品进行nhnh2 2和和coohcooh末端基鉴定。末端基鉴定。（6 6）应用两种或两种以上不同的水解方法将所要测定的蛋）应用两种或两种以上不同的水解方法将所要测定的蛋白质肽链断裂，各得到一系列大小不同的肽段。白质肽链断裂，各得到一系列大小不同的肽段。（7 7）分离提纯所产生的每个肽段，并测定其氨基酸顺序。）分离提纯所产生的每个肽段，并测定其氨基酸顺序。（8 8）从有重叠结构的各个肽的氨基酸顺序中推断出蛋白质）从有重叠结构的各个肽的氨基酸顺序中推断出蛋白质中全部氨基酸排列顺序。中全部氨基酸排列顺序。（1 1）测定蛋白质一级结构的原则）测定蛋白质一级结构的原则目录上一页下一页退出（2）常用

6、测定方法简介）常用测定方法简介a.测定蛋白质分子中多肽链的数目。测定蛋白质分子中多肽链的数目。 通过测定末端氨基酸残基的摩尔通过测定末端氨基酸残基的摩尔数与蛋白质分子量之间的关系，即数与蛋白质分子量之间的关系，即可确定多肽链的数目。可确定多肽链的数目。目录上一页下一页退出（2）常用测定方法简介）常用测定方法简介b.多肽链的拆分。多肽链的拆分。 由多条多肽链组成的蛋白质分子，由多条多肽链组成的蛋白质分子，必须先进行拆分。必须先进行拆分。目录上一页下一页退出（2）常用测定方法简介）常用测定方法简介b.多肽链的拆分。多肽链的拆分。 几条多肽链借助几条多肽链借助非共价键非共价键连接在一连接在一起，称为

7、起，称为寡聚蛋白质寡聚蛋白质，如，血红蛋，如，血红蛋白为四聚体，烯醇化酶为二聚体；白为四聚体，烯醇化酶为二聚体；可用可用8mol/l8mol/l尿素或尿素或6mol/l6mol/l盐酸胍处盐酸胍处理，即可分开多肽链理，即可分开多肽链( (亚基亚基).).目录上一页下一页退出（2）常用测定方法简介）常用测定方法简介c. 几条多肽链通过二硫键交联在一起。几条多肽链通过二硫键交联在一起。可在可在8mol/l8mol/l尿素或尿素或6mol/l6mol/l盐酸胍存盐酸胍存在下，用过量的在下，用过量的 - -巯基乙醇巯基乙醇( (还原法还原法) )处理，使二硫键还原为巯基，然后处理，使二硫键还原为巯基，

8、然后用烷基化试剂用烷基化试剂（ichich2 2coohcooh）保护生成保护生成的巯基，以防止它重新被氧化。的巯基，以防止它重新被氧化。目录上一页下一页退出s ss ss ss ss ss s胰岛素胰岛素ho-chho-ch2 2-ch-ch2 2-sh-shshshshshshshshshshshshshschsch2 2c00hc00h schsch2 2c00hc00hschsch2 2c00hc00hschsch2 2c00hc00hschsch2 2c00hc00hschsch2 2c00hc00hichich2 2coohcoohc.目录上一页下一页退出（2）常用测定方法简介）常

9、用测定方法简介c.n应用应用过甲酸氧化法过甲酸氧化法拆分二硫键。拆分二硫键。s ss shcooohhcooohsoso3 3h hsoso3 3h h目录上一页下一页退出（2）常用测定方法简介）常用测定方法简介 d.d.分析多肽链的分析多肽链的n-n-末端和末端和c-c-末端。末端。n多肽链端基氨基酸分为两类：多肽链端基氨基酸分为两类：n-n-端端氨基酸氨基酸(amino-terminal)(amino-terminal)和和c-c-端氨端氨基酸。基酸。n在肽链氨基酸顺序分析中，最重要在肽链氨基酸顺序分析中，最重要的是的是n-n-端氨基酸分析法。端氨基酸分析法。目录上一页下一页退出nsang

10、ersanger法。法。2,4-2,4-二硝基氟苯在碱性条件下，能够与二硝基氟苯在碱性条件下，能够与肽链肽链n-n-端的游离氨基作用，生成二硝基苯衍生物端的游离氨基作用，生成二硝基苯衍生物（dnpdnp）。）。n在酸性条件下水解，得到黄色在酸性条件下水解，得到黄色dnp-dnp-氨基酸。该产物氨基酸。该产物能够用乙醚抽提分离。不同的能够用乙醚抽提分离。不同的dnp-dnp-氨基酸可以用色氨基酸可以用色谱法进行鉴定。谱法进行鉴定。o2nfno2+ h2nchcrohnchcroo2nno2h+h2oo2nno2hnchcrooh+氨基酸dnfbn-端氨基酸dnp衍生物dnp-氨基酸目录上一页下一

11、页退出nedman edman （苯异硫氰酸酯法）氨基酸顺序分析法实际（苯异硫氰酸酯法）氨基酸顺序分析法实际上也是一种上也是一种n-n-端分析法。此法的特点是能够不断重端分析法。此法的特点是能够不断重复循环，将肽链复循环，将肽链n-n-端氨基酸残基逐一进行解离。端氨基酸残基逐一进行解离。nh2chcor2ncsnhchcor2nchcor1hhnhs:cchcor1hnnhchcor2snhcnhocr1chncochnhscr1苯异硫氰酸酯（苯异硫氰酸酯（edman）法）法目录上一页下一页退出n在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与n

12、-n-端端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰- -氨基酸。氨基酸。n此法的优点是丹磺酰此法的优点是丹磺酰- -氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到可以达到1 1 1010-9-9molmol。n(ch3)2so2clh2nchcrohnchcroso2n(ch3)2+水解n(ch3)2so2hnchcrooh+氨基酸丹磺酰氯多肽n-端丹磺酰n-端氨基酸丹磺酰氨基酸目录上一页下一页退出n此法是多肽链此法是多肽链c-c-端氨基酸分析法端氨基酸分析法。多肽与肼在无水。多肽与肼在无水条件下加热，条件下加热，c-c-端氨基酸即从肽链上

13、解离出来，其端氨基酸即从肽链上解离出来，其余的氨基酸则变成肼化物。余的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯甲醛缩肼化物能够与苯甲醛缩合成不溶于水的物质合成不溶于水的物质而与而与c-c-端氨基酸分离端氨基酸分离。h2nch crohnch croorncchhnohn-1n-端氨基酸 c-端氨基酸orncchh2nohh2nch cronhnh2+h+nh2nh2氨基酸酰肼c-端氨基酸目录上一页下一页退出n氨肽酶是一种肽链外切酶，它能从多氨肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的肽链的n-n-端端逐个逐个的向里水解。的向里水解。n根据不同的反应时间测出酶水解所释根据不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨

14、基酸种类和数量，按反应时放出的氨基酸种类和数量，按反应时间和氨基酸残基释放量作动力学曲线，间和氨基酸残基释放量作动力学曲线，从而知道蛋白质的从而知道蛋白质的n-n-末端残基顺序。末端残基顺序。n最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸残基为解以亮氨酸残基为n-n-末端的肽键速度末端的肽键速度最大。最大。目录上一页下一页退出n羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从多羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的肽链的c-c-端端逐个逐个的水解的水解aaaa。根据不同。根据不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨的反应时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，从而知道蛋白质的基酸种类

15、和数量，从而知道蛋白质的c-c-末端残基顺序。末端残基顺序。n目前常用的羧肽酶有四种：目前常用的羧肽酶有四种：a,b,ca,b,c和和y y；a a和和b b来自胰脏；来自胰脏；c c来自柑桔叶；来自柑桔叶；y y来自来自面包酵母。面包酵母。n羧肽酶羧肽酶a a能水解除能水解除pro,argpro,arg和和lyslys以外的以外的所有所有c-c-末端氨基酸残基；末端氨基酸残基；b b只能水解只能水解argarg和和lyslys为为c-c-末端残基的肽键。末端残基的肽键。目录上一页下一页退出（2）常用测定方法简介）常用测定方法简介e.e.多肽链断裂成多个肽段，多肽链断裂成多个肽段，可采用两可采

16、用两种或多种不同的断裂方法将多肽样种或多种不同的断裂方法将多肽样品断裂成两套或多套肽段或肽碎片，品断裂成两套或多套肽段或肽碎片，并将其分离开来。并将其分离开来。多肽链断裂法：多肽链断裂法：酶解法和化学法酶解法和化学法目录上一页下一页退出 酶解法酶解法: :n胰蛋白酶，糜蛋白酶，胃蛋白酶，胰蛋白酶，糜蛋白酶，胃蛋白酶，嗜热菌蛋白酶，羧肽酶和氨肽酶嗜热菌蛋白酶，羧肽酶和氨肽酶目录上一页下一页退出ntrypsinase ：r r1 1=lys=lys和和argarg侧链（专一性较强，侧链（专一性较强，水解速度快）。水解速度快）。r r2 2=pro =pro 水解受抑。水解受抑。nh ch cor4

17、nh ch cor3nh ch cor2nh ch cor1肽链水解位点水解位点胰蛋白酶胰蛋白酶-hn-ch-co-nh-ch-co-hn-ch-co-nh-ch-co-r1r1r2r2目录上一页下一页退出n或胰凝乳蛋白酶或胰凝乳蛋白酶（chymotrypsinchymotrypsin）：）：r r1 1=phe, trp,tyr=phe, trp,tyr时水解快时水解快; r; r1 1= = leuleu，metmet和和hishis水解稍慢。水解稍慢。nr r2 2=pro =pro 水解受抑。水解受抑。nhchcor4nhchcor3nhchcor2nhchcor1肽链水解位点水解位点

18、糜蛋白酶糜蛋白酶目录上一页下一页退出npepsinpepsin：r r1 1phe, phe, trp, tyr; leutrp, tyr; leu以及以及其它疏水性氨基酸其它疏水性氨基酸水解速度较快。水解速度较快。nr r2 2=pro =pro 水解受抑。水解受抑。nhchcor4nhchcor3nhchcor2nhchcor1肽链水解位点水解位点胃蛋白酶胃蛋白酶目录上一页下一页退出nthermolysinthermolysin：r r2 2= =leu、ile、phe、tyr、val、trp、met 等等疏水性强的疏水性强的氨基酸水解速度较快。氨基酸水解速度较快。nr r2 2=pro=

19、pro或或gly gly 水解受抑。水解受抑。nr r1 1或或r r3 3=pro =pro 水解受抑。水解受抑。nh ch cor4nh ch cor3nh ch cor2nh ch cor1肽链水解位点水解位点嗜热菌蛋白酶嗜热菌蛋白酶目录上一页下一页退出n谷氨酸蛋白酶：谷氨酸蛋白酶： r r1 1=glu=glu、asp(asp(磷酸磷酸缓冲液缓冲液); r); r1 1=glu (=glu (磷酸缓冲液或磷酸缓冲液或醋酸缓冲液醋酸缓冲液) )n精氨酸蛋白酶：精氨酸蛋白酶： r r1 1=arg=argnh ch cor4nh ch cor3nh ch cor2nh ch cor1肽链水

20、解位点水解位点谷氨酸蛋白酶和精氨酸蛋白酶谷氨酸蛋白酶和精氨酸蛋白酶目录上一页下一页退出 化学法：化学法：可获得较大的肽段可获得较大的肽段溴化氰溴化氰(cyanogen bromide)(cyanogen bromide)水解法，它能选择水解法，它能选择性地切割由性地切割由甲硫氨酸的羧基甲硫氨酸的羧基所形成的肽键。所形成的肽键。ch3s：ch2ch2chnhcnhchcoor+brc+nbr-ch3s+ch2ch2chnhcnhchcoorcnch3scn ch2chnhcnhchcoorch2+h2o+ch2chnhcoch2oh3n+chcor高丝氨酸内酯目录上一页下一页退出 化学法：化学法

21、：可获得较大的肽段可获得较大的肽段羟胺（羟胺（nhnh2 2ohoh）：）：专一性断裂专一性断裂-asn-asn- -gly-gly-之间的肽键。也能部分裂解之间的肽键。也能部分裂解-asn-asn- -leu-leu-之间的肽键以及之间的肽键以及-asn-asn- -ala-ala-之间的肽键。之间的肽键。目录上一页下一页退出 胃蛋白酶：r1= phe、trp、tyr或其它氨基酸 嗜热菌蛋白酶：r2=leu、ile、phe、tyr、 val、trp、met 等 溴化氰法:r1= met (化学方法)胰蛋白酶（胰梅）：r1= lye&arg糜蛋白酶（胰凝乳蛋白酶）：r1= phe、 trp&t

22、yr 目录上一页下一页退出（2）常用测定方法简介）常用测定方法简介f.f.分离肽段测定每个肽段的氨基酸顺序。分离肽段测定每个肽段的氨基酸顺序。目录上一页下一页退出nedman edman （苯异硫氰酸酯法）氨基酸顺序分析法实际（苯异硫氰酸酯法）氨基酸顺序分析法实际上也是一种上也是一种n-n-端分析法。此法的特点是能够不断重端分析法。此法的特点是能够不断重复循环，将肽链复循环，将肽链n-n-端氨基酸残基逐一进行解离。端氨基酸残基逐一进行解离。nh2chcor2n csnh ch cor2nch cor1hhnhs:cch cor1hnnh ch cor2snhcnhocr1chncochnhsc

23、r1目录上一页下一页退出 测定测定每条每条多肽多肽链的链的氨基氨基酸组酸组成成目录上一页下一页退出目录上一页下一页退出（2）常用测定方法简介）常用测定方法简介g.g.确定肽段在多肽链中的次序确定肽段在多肽链中的次序。 利用两套或多套肽段的氨基酸顺序利用两套或多套肽段的氨基酸顺序彼此间的交错重叠，拼凑出整条多肽链彼此间的交错重叠，拼凑出整条多肽链的氨基酸顺序。的氨基酸顺序。目录上一页下一页退出 示例示例( (十肽的水解十肽的水解) )a a法水解得到四个小肽：法水解得到四个小肽： a1 ala-phea1 ala-phe a2 gly-lys-asn-tyr a2 gly-lys-asn-tyr

24、 a3 arg-tyr a3 arg-tyr a4 his-val a4 his-valb b法水解得到四个小肽：法水解得到四个小肽： b1 ala-phe-gly-lysb1 ala-phe-gly-lys b2 asn-tyr-arg b2 asn-tyr-arg b3 tyr- his-val b3 tyr- his-val目录上一页下一页退出目录上一页下一页退出 （三）蛋白质的空间结构（三）蛋白质的空间结构1 1、概念、概念 n蛋白质的空间结构（或构象、高级结构）：蛋白质的空间结构（或构象、高级结构）：指蛋白质分子中原子或基团在空间的排列指蛋白质分子中原子或基团在空间的排列分布和肽链的

25、走向。包括二、分布和肽链的走向。包括二、( (超二级结超二级结构、结构域）三、四级结构构、结构域）三、四级结构 。 目录上一页下一页退出n构型（构型（configuration）：）：指在立体异构体中取代指在立体异构体中取代原子或基团在空间的取向。两种构型间的转变需要原子或基团在空间的取向。两种构型间的转变需要共价键的断裂和重组。共价键的断裂和重组。 cooh coohh2n c h h c nh2 r rn构象（构象（conformation）: :指指取代原子或基团当单取代原子或基团当单键旋转时可能形成的不同立体结构。这种空间位置键旋转时可能形成的不同立体结构。这种空间位置的改变不涉及共价

26、键的断裂。的改变不涉及共价键的断裂。概念概念目录上一页下一页退出肽键平面或酰胺平面：由于肽键中肽键平面或酰胺平面：由于肽键中c-n具有部分具有部分双键的性质，不能旋转，使得肽键中的四个原子双键的性质，不能旋转，使得肽键中的四个原子和与之相邻的两个和与之相邻的两个-碳原子共处于一个平面，此碳原子共处于一个平面，此平面就称为肽键平面或酰胺平面平面就称为肽键平面或酰胺平面概念概念目录上一页下一页退出n蛋白质的构象：蛋白质的构象：蛋白质分子中所有原子在蛋白质分子中所有原子在三维空间的排列分布和肽链的走向。三维空间的排列分布和肽链的走向。一个一个蛋白质的多肽链在生物体正常的温度和蛋白质的多肽链在生物体正

27、常的温度和ph条件下，只有一种或很少几种构象。条件下，只有一种或很少几种构象。这种天然构象保证了它的生物学活性，并这种天然构象保证了它的生物学活性，并且相当稳定。且相当稳定。概念概念目录上一页下一页退出蛋白质的构象蛋白质的构象 蛋白质多肽链空间折叠的限制因素：蛋白质多肽链空间折叠的限制因素：paulingpauling和和coreycorey在利用在利用x-x-射线衍射技术研射线衍射技术研究多肽链结构时发现：究多肽链结构时发现： 1.1.肽键具有部分双键性质：肽键具有部分双键性质： 2.2.肽键不能自由旋转肽键不能自由旋转 3.3.组成肽键的四个原子和与之相连的两个组成肽键的四个原子和与之相连

28、的两个 碳原子（碳原子（c c ）都处于同一个平面内，）都处于同一个平面内，此刚此刚性结构的平面叫性结构的平面叫肽平面肽平面（peptide planepeptide plane）或或酰胺平面酰胺平面（amide planeamide plane）。）。 目录上一页下一页退出n定义：蛋白质的二级定义：蛋白质的二级(secondary)(secondary)结构又叫结构又叫主链构象，是指多肽链的主链构象，是指多肽链的主链本身（主链本身（主链主链骨架）骨架）在空间的排列、旋转及折叠，并以在空间的排列、旋转及折叠，并以氢键氢键维系，而形成的有规则的构象。维系，而形成的有规则的构象。n它只涉及肽链主链

29、的构象及链内或链间形它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。成的氢键。二级结构不涉及氨基酸残基的二级结构不涉及氨基酸残基的侧链构象。侧链构象。氢键氢键是稳定二级结构的主要作是稳定二级结构的主要作用力。用力。n主要有主要有 - -螺旋、螺旋、 - -折叠、折叠、 - -转角、自由回转角、自由回转。转。目录上一页下一页退出. . - -螺旋结构及其特点螺旋结构及其特点n螺旋构象：指螺旋构象：指多肽链骨架多肽链骨架围绕螺旋中心围绕螺旋中心轴一圈一圈地上升而形成的螺旋式的空轴一圈一圈地上升而形成的螺旋式的空间结构。根据氢键形成的方式不同，可间结构。根据氢键形成的方式不同，可分为分为-系螺旋和系螺

30、旋和-系螺旋两大类。系螺旋两大类。n - -螺旋是蛋白质中最常见，含量最丰富螺旋是蛋白质中最常见，含量最丰富的二级结构。的二级结构。目录上一页下一页退出目录上一页下一页退出cnnc目录上一页下一页退出n多肽链中的各个肽平面多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距沿轴上升的距离即螺距为为0.540.54nm,nm,含含3.63.6个氨基个氨基酸残基；两个氨基酸之酸残基；两个氨基酸之间的距离为间的距离为0.150.15nm;nm;n肽链内肽链内形成形成氢键氢键，氢键，氢键的取向几乎与轴平行，的取向几乎与轴平行，每个氨基

31、酸残基的每个氨基酸残基的c=oc=o氧氧与其后第四个氨基酸残与其后第四个氨基酸残基的基的n-hn-h氢氢形成氢键。形成氢键。 - -螺旋的书写形式为：螺旋的书写形式为：3.63.61313- -螺旋螺旋结构特点结构特点目录上一页下一页退出n肽链内肽链内形成形成氢键氢键，氢键的取向，氢键的取向几乎与轴平行，每个氨基酸残几乎与轴平行，每个氨基酸残基的基的c=oc=o氧氧与其后第四个氨基与其后第四个氨基酸残基的酸残基的n-hn-h氢氢形成氢键。形成氢键。 - -螺旋的书写形式为：螺旋的书写形式为：3.63.61313- -螺螺旋旋n-螺旋有螺旋有左手螺旋和右手螺左手螺旋和右手螺旋旋之别，右手螺旋即从

32、之别，右手螺旋即从r-ch-r-ch-nh-nh-端（端（c-c-末端）作起点围绕末端）作起点围绕中心轴向右盘旋。右手螺旋比中心轴向右盘旋。右手螺旋比左手螺旋稳定。蛋白质中的左手螺旋稳定。蛋白质中的 - -螺旋几乎都是右手螺旋。螺旋几乎都是右手螺旋。n氨基酸的氨基酸的侧链侧链r r- -基团均伸向外基团均伸向外侧，本身不参与侧，本身不参与-螺旋，但螺旋，但可以影响螺旋的稳定性及形成，可以影响螺旋的稳定性及形成，有以下几种情况：有以下几种情况： 结构特点结构特点目录上一页下一页退出n氨基酸的氨基酸的侧链侧链r r- -基团均伸向基团均伸向外侧，本身不参与外侧，本身不参与-螺旋，螺旋，但可以影响螺

33、旋的稳定性及但可以影响螺旋的稳定性及形成。形成。r-r-基团对基团对-螺旋稳定性及形螺旋稳定性及形成的影响：成的影响：na a、当氨基酸残基、当氨基酸残基r r基团不太基团不太大时，在非极性情况下就很大时，在非极性情况下就很容易参加到容易参加到-螺旋中去。螺旋中去。nb b、当连续出现带相同电荷、当连续出现带相同电荷的的r r基团时，肽链不能形成基团时，肽链不能形成-螺旋，该处呈不规则的螺旋，该处呈不规则的伸展状态。伸展状态。 结构特点结构特点目录上一页下一页退出r-r-基团对基团对-螺旋稳定性及形成螺旋稳定性及形成的影响：的影响：b、当连续出现带相同电荷的当连续出现带相同电荷的r基团时，肽链

34、不能形成基团时，肽链不能形成-螺旋，螺旋，该处呈不规则的伸展状态该处呈不规则的伸展状态c c、甘氨酸（、甘氨酸（glygly）不易参加到）不易参加到-螺旋中去，因螺旋中去，因r=hr=h，小而活，小而活泼，转动时受空间阻碍小，不泼，转动时受空间阻碍小，不稳定。稳定。 d d、脯和羟脯氨酸也不能参加到、脯和羟脯氨酸也不能参加到-螺旋中去，因为其亚氨基已螺旋中去，因为其亚氨基已参加肽键的形成，没有参加肽键的形成，没有h h来参加来参加氢键的形成，故螺旋至此形成氢键的形成，故螺旋至此形成“结节结节”。 结构特点结构特点目录上一页下一页退出(2)(2) - -折叠折叠（ - -折叠或折叠或 - -折叠

35、片也称折叠片也称 - -结构或结构或 - -构构 象，它是蛋白质中第二种最常见的二级结象，它是蛋白质中第二种最常见的二级结构。构。 - -折叠是由折叠是由两条或多条两条或多条几乎完全伸展的几乎完全伸展的多肽链平行排列，通过链间的氢键进行交多肽链平行排列，通过链间的氢键进行交联而形成的，肽链的主链呈锯齿状折叠构联而形成的，肽链的主链呈锯齿状折叠构象象目录上一页下一页退出-折叠折叠(-pleated sheet)目录上一页下一页退出目录上一页下一页退出 - -折叠的特点折叠的特点a a、肽链骨架是一种、肽链骨架是一种较为伸展较为伸展的据齿状构象的据齿状构象b b、由、由两条或两条以上两条或两条以上

36、的肽链才能形成。的肽链才能形成。c c、肽链肽链平行平行排列，相邻主链骨架之间借排列，相邻主链骨架之间借氢氢键键彼此连成片层结构，维持其构象的稳定。彼此连成片层结构，维持其构象的稳定。（羰基氧与亚氨基氢之间形成氢键）（羰基氧与亚氨基氢之间形成氢键）目录上一页下一页退出 - -折叠的特点折叠的特点c c、肽链、肽链平行平行排列，相邻主链骨架之间借排列，相邻主链骨架之间借氢氢键键彼此连成片层结构，维持其构象的稳定。彼此连成片层结构，维持其构象的稳定。（羰基氧与亚氨基氢之间形成氢键）（羰基氧与亚氨基氢之间形成氢键）d d、氢键与链的长轴接近垂直，所有的肽键、氢键与链的长轴接近垂直，所有的肽键都参与链

37、间氢键的形成。都参与链间氢键的形成。e e、与、与cc原子相连的侧链（原子相连的侧链（r r）交替的位于）交替的位于片层的上方和下方，它们均与片层相垂直片层的上方和下方，它们均与片层相垂直 目录上一页下一页退出 - -折叠的特点折叠的特点e e、与、与cc原子相连的侧链（原子相连的侧链（r r）交替的位于片）交替的位于片层的上方和下方，它们均与片层相垂直。层的上方和下方，它们均与片层相垂直。 f f、-折叠具有平行式（折叠具有平行式（-角蛋白）和反平角蛋白）和反平行式（丝心蛋白）两种类型行式（丝心蛋白）两种类型目录上一页下一页退出( (3)3) - -转角转角( ( -turn) ) 亦称：亦

38、称： - reverse turn, -bendn在在 - -转角部分，由四个转角部分，由四个氨基酸残基组成氨基酸残基组成; ;n弯曲处的第一个氨基酸弯曲处的第一个氨基酸残基的残基的 -c=o -c=o 和第四个和第四个残基的残基的 n-h n-h 之间形成之间形成氢键，形成一个不很稳氢键，形成一个不很稳定的环状结构。定的环状结构。n这类结构主要存在于球这类结构主要存在于球状蛋白分子中。状蛋白分子中。目录上一页下一页退出目录上一页下一页退出(4)(4) - -凸起凸起（ -bugle-bugle）n指无一定规律的松散盘曲的肽链结构。指无一定规律的松散盘曲的肽链结构。n酶的功能部位常包含此构象，

39、灵活易变。酶的功能部位常包含此构象，灵活易变。(5)(5)无规卷曲或自由回转无规卷曲或自由回转（nonregular coilnonregular coil）目录上一页下一页退出3.超二级结构和结构域超二级结构和结构域(1).超二级结构超二级结构( (supersecondary structure) n定义：指蛋白质中相邻的二级结构单位定义：指蛋白质中相邻的二级结构单位（ - -螺旋或螺旋或 - -折叠或折叠或 - -转角转角）组合在一）组合在一起，形成有规则的、在空间上能够辨认的起，形成有规则的、在空间上能够辨认的二级结构组合体二级结构组合体。n类型：类型：超二级结构的基本类型：超二级结构

40、的基本类型：、 、 等等示例：纤维状蛋白示例：纤维状蛋白角蛋白角蛋白胶原蛋白胶原蛋白 - -角蛋白（头发）角蛋白（头发） - -角蛋白（丝心）角蛋白（丝心）弹性蛋白弹性蛋白目录上一页下一页退出目录上一页下一页退出3.超二级结构和结构域超二级结构和结构域(2)结构域结构域（domain，域结构域结构）：指多指多肽链在二级结构或超二级结构的基础肽链在二级结构或超二级结构的基础上，进一步卷曲、折叠形成几个相对上，进一步卷曲、折叠形成几个相对独立、近似球形的三维实体。独立、近似球形的三维实体。域结构是在较大的蛋白质分子中所形成的域结构是在较大的蛋白质分子中所形成的两个或多个在空间上可明显区别的局部区域

41、。两个或多个在空间上可明显区别的局部区域。结构域具有独特的空间构象，与分子整体以结构域具有独特的空间构象，与分子整体以共价键共价键相连，并承担特定的生物学功能。相连，并承担特定的生物学功能。目录上一页下一页退出n结构域与分子整体以共价键相连结构域与分子整体以共价键相连n具有相对独立的空间构象和生物学功能具有相对独立的空间构象和生物学功能n同一蛋白质中的结构域可以相同或不同，不同同一蛋白质中的结构域可以相同或不同，不同蛋白质中的结构域也可能相同或不同蛋白质中的结构域也可能相同或不同(2).结构域结构域（domain，域结构），域结构）：域结构是在较大的蛋白质分子中所形成的两个或域结构是在较大的蛋

42、白质分子中所形成的两个或多个在空间上可明显区别的局部区域。结构域具有多个在空间上可明显区别的局部区域。结构域具有独特的空间构象，与分子整体以共价键相连，并承独特的空间构象，与分子整体以共价键相连，并承担特定的生物学功能。担特定的生物学功能。目录上一页下一页退出目录上一页下一页退出纤维状蛋白纤维状蛋白 n纤维状蛋白质纤维状蛋白质(fibrous protein)(fibrous protein)广泛地分布广泛地分布于脊椎和无脊椎动物体内，它是动物体的基本于脊椎和无脊椎动物体内，它是动物体的基本支架和外表保护成分，占脊椎动物体内蛋白质支架和外表保护成分，占脊椎动物体内蛋白质总量的一半成一半以上。总

43、量的一半成一半以上。n这类蛋白质外形呈纤维状或细棒状，这类蛋白质外形呈纤维状或细棒状，分子轴比分子轴比( (长轴短轴长轴短轴) )大于大于10(10(小于小于1010的为球状蛋白质的为球状蛋白质) )。分子是有规则的线型结构，这与其多肽链的有分子是有规则的线型结构，这与其多肽链的有规则二级结构有关，而有规则的线型二级结构规则二级结构有关，而有规则的线型二级结构是它们的氨基酸顺序的规则性反映。是它们的氨基酸顺序的规则性反映。示例：纤维状蛋白示例：纤维状蛋白角蛋白角蛋白胶原蛋白胶原蛋白 - -角蛋白（头发）角蛋白（头发） - -角蛋白（丝心）角蛋白（丝心）弹性蛋白弹性蛋白目录上一页下一页退出纤维状

44、蛋白质的类型纤维状蛋白质的类型n 纤维状蛋白质可分为不溶性纤维状蛋白质可分为不溶性( (硬蛋白硬蛋白) )和和可溶性两类，前者有角蛋白、胶原蛋白可溶性两类，前者有角蛋白、胶原蛋白和弹性蛋白等；和弹性蛋白等；n后者有肌球蛋白和纤维蛋白原等，但不后者有肌球蛋白和纤维蛋白原等，但不包括微管包括微管(microtubule)(microtubule)和肌动蛋白细丝和肌动蛋白细丝(actin filament)(actin filament)，它们是球状蛋白质，它们是球状蛋白质的长向聚集体的长向聚集体(aggregate)(aggregate)。目录上一页下一页退出 a. a.角蛋白角蛋白 kerati

45、nkeratinn角蛋白广泛存在于动物的皮肤及皮肤的衍生物，角蛋白广泛存在于动物的皮肤及皮肤的衍生物，如毛发、甲、角、鳞和羽等，属于结构蛋白。如毛发、甲、角、鳞和羽等，属于结构蛋白。角蛋白中主要的是角蛋白中主要的是 - -角蛋白。角蛋白。n - -角蛋白主要由角蛋白主要由 - -螺旋构象的多肽链组成。螺旋构象的多肽链组成。一一般是由两条右手般是由两条右手 - -螺旋肽链形成一个原纤维螺旋肽链形成一个原纤维（向左缠绕）（向左缠绕），原纤维的肽链之间有二硫键交，原纤维的肽链之间有二硫键交联以维持其稳定性联以维持其稳定性n例如毛的纤维是由多个原纤维平行排列，并由例如毛的纤维是由多个原纤维平行排列，并

46、由氢键和二硫键作为交联键将它们聚集成不溶性氢键和二硫键作为交联键将它们聚集成不溶性的蛋白质。的蛋白质。n - -角蛋白的伸缩性能很好，当角蛋白的伸缩性能很好，当 - -角蛋白被过度角蛋白被过度拉伸时，则氢键被破坏而不能复原。此时拉伸时，则氢键被破坏而不能复原。此时 - -角角蛋白转变成蛋白转变成 - -折叠结构，称为折叠结构，称为 - -角蛋白。角蛋白。目录上一页下一页退出毛发的结构毛发的结构n 一根毛发周围是一层鳞状一根毛发周围是一层鳞状细胞细胞(scaie cell)(scaie cell)，中间，中间为皮层细胞为皮层细胞(cortical (cortical celi)celi)。皮层细

47、胞横截面。皮层细胞横截面直径约为直径约为2020 m m。在这些细。在这些细胞中，大纤维沿轴向排列。胞中，大纤维沿轴向排列。所以一根毛发具有高度有所以一根毛发具有高度有序的结构。序的结构。n毛发性能就决定于毛发性能就决定于 螺螺旋结构以及这样的组织方旋结构以及这样的组织方式。式。目录上一页下一页退出目录上一页下一页退出角角蛋蛋白白分分子子中中的的二二硫硫键键目录上一页下一页退出卷发卷发( (烫发烫发) )的生物化学基础的生物化学基础n永久性卷发永久性卷发( (烫发烫发) )是一项生物化学工程是一项生物化学工程(biochemical engineering),(biochemical engi

48、neering), 角蛋白在湿热角蛋白在湿热条件下可以伸展转变为条件下可以伸展转变为 构象，但在冷却干燥构象，但在冷却干燥时又可自发地恢复原状。时又可自发地恢复原状。n这是因为这是因为 角蛋白的侧链角蛋白的侧链r r基一般都比较大，基一般都比较大，不适于处在不适于处在 构象状态，此外构象状态，此外 角蛋白中的角蛋白中的螺旋多肽链间有着很多的二硫键交联，这些交螺旋多肽链间有着很多的二硫键交联，这些交联键也是当外力解除后使肽链恢复原状联键也是当外力解除后使肽链恢复原状( ( 螺螺旋构象旋构象) )的重要力量。这就是卷发行业的生化基的重要力量。这就是卷发行业的生化基础。础。目录上一页下一页退出b.b

49、. - -角蛋白角蛋白n丝心蛋白丝心蛋白(fibroin)(fibroin)：这是：这是蚕丝和蜘蛛丝的一蚕丝和蜘蛛丝的一种蛋白质。丝心蛋种蛋白质。丝心蛋白具有抗张强度高，白具有抗张强度高，质地柔软的特性，质地柔软的特性，但不能拉伸。丝心但不能拉伸。丝心蛋白是典型的蛋白是典型的反平反平行式行式 - -折叠片折叠片，多，多肽链取锯齿状折叠肽链取锯齿状折叠构象。构象。目录上一页下一页退出丝蛋白的丝蛋白的结构结构n丝蛋白是由伸展的肽链沿纤维轴平行排列丝蛋白是由伸展的肽链沿纤维轴平行排列成反向成反向 - -折叠结构。分子中不含折叠结构。分子中不含 - -螺旋。螺旋。丝蛋白的肽链通常是由多个六肽单元重复丝

50、蛋白的肽链通常是由多个六肽单元重复而成。这六肽的氨基酸顺序为：而成。这六肽的氨基酸顺序为：n - -（gly-ser-gly-ala-gly-alagly-ser-gly-ala-gly-ala）- -目录上一页下一页退出4.4.蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构(1)(1)定义：蛋白质的三级结构定义：蛋白质的三级结构( (tertiary structure) )是指多肽链在二级结构、超二是指多肽链在二级结构、超二级结构、结构域的基础上，进一步盘绕、级结构、结构域的基础上，进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。特征三维结构。目录上一页下一

51、页退出（2 2）、特点（球状）、特点（球状蛋白）蛋白） a a、整个分子的外形为球形、整个分子的外形为球形或椭球形，分子比较紧密。或椭球形，分子比较紧密。b b、分子内部有一个、分子内部有一个疏水核疏水核，由非极性基团为了避开水卷由非极性基团为了避开水卷入到分子内部而形成。入到分子内部而形成。c c、分子表面是极性的，形、分子表面是极性的，形成一个成一个亲水的外壳亲水的外壳，亲水外亲水外壳由于极性基团位于表面而壳由于极性基团位于表面而形成。形成。 d d、分子的表面上有一个深、分子的表面上有一个深陷区的裂隙，该处为球状蛋陷区的裂隙，该处为球状蛋白质分子的活性部位或是与白质分子的活性部位或是与配

52、基结合的部位，即功能部配基结合的部位，即功能部位。位。 目录上一页下一页退出示例：肌红蛋白的结构与功能示例：肌红蛋白的结构与功能目录上一页下一页退出目录上一页下一页退出示例：肌红蛋白的结构与功能示例：肌红蛋白的结构与功能（1 1）肌红蛋白的功能：哺）肌红蛋白的功能：哺乳动物肌肉中储存氧并运乳动物肌肉中储存氧并运输氧的蛋白。输氧的蛋白。（2 2）肌红蛋白的结构特点：）肌红蛋白的结构特点： 19631963年，年，kendrewkendrew a .a .一条多肽链，一条多肽链，153153个个氨基酸残基，一个血红素氨基酸残基，一个血红素辅基（分子量辅基（分子量1780017800）组）组成。成。 目录上一页下一页退出示例：肌红蛋白的结构与功能示例：肌红蛋白的结构与功能（2 2）肌红蛋白的结构特点：）肌红蛋白的结构特点： 19631963年，年，kendrewkendrew b.b.肌红蛋白的整个分子具有肌红蛋白的整个分子具有外圆中空的不