蛋白质的结构与功能-蛋白质的分子结构（生物化学）

蛋白质结构与功能生物化学蛋白质的分子结构生物化学蛋白质的分子结构包括：一级结构(primarystructure)

二级结构(secondarystructure)

三级结构(tertiarystructure)

四级结构(quaternarystructure)空间结构1.定义

蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。一、蛋白质的一级结构2.主要的化学键

肽键，有些蛋白质还包括二硫键。(一)定义与主要化学键

肽键的键长为0.132nm，短于单键的0.147nm，长于双键的0.123nm，故具有部分双键的特性，不能旋转。胰岛素一级结构二、蛋白质的空间结构蛋白质的空间结构又称为构象。它是蛋白质分子形状、理化性质和生物学活性的基础。（一）蛋白质的二级结构1.定义

蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象

。（又称为主链构象）

2.主要的化学键

氢键

3.形成基础——肽单元(肽键平面)参与肽键的6个原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面，C

1和C

2在平面上所处的位置为反式(trans)构型，此同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元(peptideunit)

。CR1HCR2HONHC0.123nm0.100nm0.132nm0.147nm0.153nm0.360nm肽键平面示意图

4.蛋白质二级结构的主要形式

-螺旋(

-helix)

-折叠(

-pleatedsheet)

-转角(

-turn)

无规卷曲(randomcoil)

（1）、

-螺旋定义：多肽链中多个肽键平面可以通过-碳原子发生旋转，盘曲形成稳定有规律的右手螺旋。特点(1)

以

-碳原子为转折点，形成右手螺旋结构。

(2)每个螺旋包含3.6个氨基酸残基，

每个氨基酸之间距离0.15nm

螺距为0.54nm。

（3）螺距之间通过氢键维系。（4）各氨基酸残基的R-基团均伸向螺旋外侧，不参与螺旋的形成。左手和右手螺旋影响

-螺旋形成的因素（1）R-侧链形状、大小、电荷（2）碱性或酸性氨基酸集中的区域，由于同性电荷相斥，不利于-螺旋的形成。（3）

R-侧链较大，如苯丙氨酸、异亮氨酸等，由于空间阻力大，也妨碍-螺旋形成。

（4）脯氨酸由于是环状亚氨酸，构成肽键后，不能再与其他氨基酸形成氢键，故不易形成-螺旋。（5）甘氨酸R-侧链为氢，空间占位很小，导致a-碳原子与肽键之间旋转度大，也影响

-螺旋的形成。-螺旋是球状蛋白质构象中最常见的存在形式，空间结构第一个被阐明的蛋白质肌红蛋白正好几乎完全是

-螺旋（2）、-折叠（-片层）定义：多肽链中肽键平面之间可以折叠成锯齿状，形成伸展的

-折叠结构。特点：1）多肽链中肽键平面之间可以折叠成锯齿状（折扇形）呈手风琴状折叠

两平面间的夹角为110o

-折叠由氢键维持稳定。其方向与折叠的长轴接近垂直。２)２～５条肽段平行排列构成，肽段之间

3)两条链可顺向平行(均从N-C)，也可反向平行。肽链的N端在同侧为顺式，不在同侧的为反式。反式较顺式平行折叠更加稳定。

N-末端N-末端

N-末端C-末端顺向平行反向平行

（稳定）

C-末端C-末端

C-末端N-末端4）、肽链中氨基酸残基的R-侧链分布交替地位于锯齿结构的上下。5）形成

-折叠的肽段要求氨基酸残基侧链较小，才能容许两条肽段彼此靠近。3.

-转角无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。4.无规卷曲

肽链出现180°回折的部分形成β-转角。

（二）蛋白质的三级结构疏水键、离子键、氢键和VanderWaals力、二硫键等。2.主要的化学键整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。只有具有三级结构的多肽链才能称为蛋白质。1.

定义

H2NH3N+NbHCOO-OaCCCOOHSSHOHOCH2OaaCHCH3CHCH3CH3CH2CH3CH3CH3cccOOCcCH2OHCH2OHbNH2+H2NCOCO-abc氢键离子键疏水键维持蛋白质分子构象的各种化学键肌红蛋白(Mb)

N端C端3.结构域（domain）β-折叠β-转角

-螺旋无规则卷曲

空穴

分子量较大的蛋白质在形成三级结构时，肽链中某些局部的二级结构汇集在一起，形成发挥生物学功能的特定区域。4.分子伴侣

1.分子伴侣是一类可识别肽链非天然构象，促进各功能域和整体蛋白质折叠的保守蛋白质。3.已发现分子伴侣具有形成二硫键的酶活性，在蛋白质分子折叠过程中对二硫键正确形成起到重要的作用。

2.分子伴侣能可逆地与未折叠肽段结合，防止错误的聚集发生，使肽链正确折叠；也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折叠。2.主要化学键

亚基之间的结合力主要是次级键，如疏水键、氢键和离子键等。（三）蛋白质的四级结构1.定义

蛋白质