蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)PPT課件

1、一、蛋白質(zhì)概念蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸是由許多氨基酸(amino acids)通過肽鍵通過肽鍵(peptide bond)相連形成的高分子含氮化合物。相連形成的高分子含氮化合物。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(protein)是源自希臘字是源自希臘字proteios，意思就是意思就是primary。第1頁/共66頁二、蛋白質(zhì)的生物學重要性1. 蛋白質(zhì)是生物蛋白質(zhì)是生物 體重要組成成分體重要組成成分分布廣：分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細胞的各個部分都含所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細胞的各個部分都含有蛋白質(zhì)。有蛋白質(zhì)。含量高：含量高：蛋白質(zhì)是細胞內(nèi)最豐富的有機分子，占人體干重的蛋白質(zhì)是細

2、胞內(nèi)最豐富的有機分子，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，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達80。第2頁/共66頁1 1）作為生物催化劑（酶）作為生物催化劑（酶）2 2）代謝調(diào)節(jié)作用）代謝調(diào)節(jié)作用3 3）免疫保護）免疫保護4 4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和存儲）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和存儲5 5）運動與支持作用）運動與支持作用6 6）控制生長和分化）控制生長和分化7 7）參與細胞間信息傳遞）參與細胞間信息傳遞8 8）生物膜）生物膜2. 蛋白質(zhì)具有重要的生物學功能蛋白質(zhì)具有重要的生物學功能第3頁/共66頁 各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16。 體內(nèi)的含氮

3、物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，故測定生體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，故測定生物樣品中的含氮量，可根據(jù)以下公式推算蛋白物樣品中的含氮量，可根據(jù)以下公式推算蛋白質(zhì)的大致含量：質(zhì)的大致含量： 每克樣品中蛋白質(zhì)的含量每克樣品中蛋白質(zhì)的含量 = 每克樣品含氮量（克）每克樣品含氮量（克）（總（總氮量的的測定凱氏定氮法）凱氏定氮法） 1/16% 蛋白質(zhì)元素組成的特點第4頁/共66頁蛋白質(zhì)的分類 根據(jù)蛋白質(zhì)的形狀、溶解度和功能分為纖維狀蛋白質(zhì)：比較簡單、有規(guī)則的線性結(jié)構(gòu)，呈細棒或纖維狀，不溶于水，有單一的、重復的二級結(jié)構(gòu)構(gòu)成。膠原蛋白角蛋白第5頁/共66頁 球狀蛋白質(zhì)：形狀近球形或橢圓形，含有幾種類型的二級結(jié)構(gòu)，并折疊成具

4、有特定構(gòu)像的三級結(jié)構(gòu)。膜蛋白：膜蛋白與細胞的各種膜系統(tǒng)結(jié)合存在。疏水氨基酸側(cè)鏈伸向外部，與膜內(nèi)的非極性相相互作用。免疫球蛋白第6頁/共66頁 1952年丹麥人年丹麥人Linderstrom-Lang最早提出蛋白質(zhì)最早提出蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可以分成四個層次的結(jié)構(gòu)可以分成四個層次: 一級結(jié)構(gòu)：一級結(jié)構(gòu)： 二二級結(jié)構(gòu)：級結(jié)構(gòu)： 三三級結(jié)構(gòu)：級結(jié)構(gòu)： 四四級結(jié)構(gòu)：級結(jié)構(gòu)： 1969年正式將一級結(jié)構(gòu)定義為氨基酸序列和二硫鍵年正式將一級結(jié)構(gòu)定義為氨基酸序列和二硫鍵的位置。的位置。 介于二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)之間還存在介于二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)之間還存在超二級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)（二（二級結(jié)構(gòu)的組合）和級結(jié)構(gòu)的組合）和結(jié)構(gòu)域結(jié)

5、構(gòu)域（在空間上相對獨立的三維結(jié)構(gòu)實（在空間上相對獨立的三維結(jié)構(gòu)實體）這兩個層次。體）這兩個層次。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次第7頁/共66頁2 2 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)(Primary structure) )包括組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目。包括組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目。很多場合很多場合多肽多肽和和蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)可以等同使用?？梢缘韧褂?。 多肽鏈的氨基酸順序。多肽鏈的氨基酸順序。 多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置。多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置。 其中其中最重要的是多肽鏈的氨基酸順序最重要的是多肽鏈的氨基酸順序，它是蛋白質(zhì)生物功能的基礎。，它是蛋白

6、質(zhì)生物功能的基礎。第8頁/共66頁蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定蛋白質(zhì)氨基酸順序的測定是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)氨基酸順序的測定是蛋白質(zhì)化學研究的基礎。自從化學研究的基礎。自從19531953年測定年測定了胰島素的一級結(jié)構(gòu)以來，現(xiàn)在已了胰島素的一級結(jié)構(gòu)以來，現(xiàn)在已經(jīng)知道約十萬個不同蛋白質(zhì)的一級經(jīng)知道約十萬個不同蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 第9頁/共66頁 1 1 樣品必需純（樣品必需純（97%97%以上）；以上）； 2 2 知道蛋白質(zhì)的分子量；知道蛋白質(zhì)的分子量； 3 3 知道蛋白質(zhì)由幾個亞基組成；知道蛋白質(zhì)由幾個亞基組成； 4 4 測定蛋白質(zhì)的氨基酸組成；并根據(jù)分子量計算每種氨基酸的個數(shù)。測定蛋

7、白質(zhì)的氨基酸組成；并根據(jù)分子量計算每種氨基酸的個數(shù)。 5 5 測定水解液中的氨量，計算酰胺的含量。測定水解液中的氨量，計算酰胺的含量。測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的要求測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的要求第10頁/共66頁蛋白質(zhì)和多肽氨基酸順序的測定蛋白質(zhì)和多肽氨基酸順序的測定 (1)、測定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目 (2)、肽鏈的拆開和分離 (3)、二硫鍵的斷裂 (4)、測定每條多肽鏈的氨基酸組成，并計算出氨基酸成分的分子比 (5)、N端、C端的測定 (6)、多肽鏈斷裂 (7)、測定每個肽段的氨基酸順序。 (8)、確定肽段在多肽鏈中的次序。 (9)、確定原多肽鏈中二硫鍵的位置。第11頁/共66頁測定步驟測定步驟

8、(1) 多肽鏈的拆分。多肽鏈的拆分。 由多條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子，必須先進行拆分。第12頁/共66頁測定步驟測定步驟 可以通過加入鹽酸胍的方法解離多肽鏈之間的非共價力；應用過甲酸氧化法或巰基還原法拆分多肽鏈間的二硫鍵。第13頁/共66頁測定步驟測定步驟(2) 測定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目。測定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目。 通過測定末端氨基酸殘基的摩爾數(shù)與蛋白質(zhì)分子量之間的關系，即可通過測定末端氨基酸殘基的摩爾數(shù)與蛋白質(zhì)分子量之間的關系，即可確定多肽鏈的數(shù)目。確定多肽鏈的數(shù)目。第14頁/共66頁測定步驟測定步驟(3) 幾條多肽鏈通過二硫鍵交聯(lián)在一起，可在幾條多肽鏈通過二硫鍵交聯(lián)在一起，可在8mo

9、l/L8mol/L尿素或尿素或6 6mol/Lmol/L鹽酸鹽酸胍存在下，胍存在下，用過量的用過量的 - -巰基乙醇巰基乙醇處理，使二硫鍵還原為巰基，然后用烷處理，使二硫鍵還原為巰基，然后用烷基化試劑保護生成的巰基，以防止它重新被氧化。基化試劑保護生成的巰基，以防止它重新被氧化。第15頁/共66頁(4)(4)測定每條多肽鏈的氨基酸組成，測定每條多肽鏈的氨基酸組成，并計算出氨基酸成分的分子比；并計算出氨基酸成分的分子比；第16頁/共66頁 多肽鏈端基氨基酸分為兩類：多肽鏈端基氨基酸分為兩類：N-端氨基酸端氨基酸(amino-terminal)和和C-端端氨基酸氨基酸(Carboxyl-termi

10、nal) 。 在肽鏈氨基酸順序分析中，最重要的是在肽鏈氨基酸順序分析中，最重要的是N-端氨基酸分析法。端氨基酸分析法。N末端：1、Sanger法DNFB2、Edman法3、DNS-Cl4、酶降解法C末端：1、肼解法2、酶降解法3、硼氫化鋰法( (5 5) )分析多肽鏈的分析多肽鏈的N-N-末端和末端和C-C-末端。末端。第17頁/共66頁 Sanger法。2,4-二硝基氟苯在堿性條件下，能夠與肽鏈N-端的游離氨基作用，生成二硝基苯衍生物（DNP）。 在酸性條件下水解，得到黃色DNP-氨基酸。該產(chǎn)物能夠用乙醚抽提分離。不同的DNP-氨基酸可以用色譜法進行鑒定。 O2NFNO2+ H2NCH CR

11、OHNCH CROO2NNO2H+H2OO2NNO2HNCH CROOH+氨基酸DNFBN-端氨基酸DNP衍生物DNP-氨基酸第18頁/共66頁SangerSanger試劑試劑( (DNFB)DNFB)標記標記N N末端末端第19頁/共66頁 在堿性條件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可在堿性條件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以與以與N-N-端氨基酸的游離氨基作用，得到丹磺酰端氨基酸的游離氨基作用，得到丹磺酰- -氨氨基酸?；帷?此法的優(yōu)點是丹磺酰此法的優(yōu)點是丹磺酰- -氨基酸有很強的熒光性質(zhì)，氨基酸有很強的熒光性質(zhì)，檢測靈敏度可以達到檢測靈敏度可以達到1 1 1010-9-9molmo

12、l。DNSDNS氨基酸直接鑒氨基酸直接鑒定定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第20頁/共66頁 Edman 降解法降解法苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物第21頁/共66頁 氨肽酶是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的氨肽酶是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的N-N-端逐個端逐個地地向里水解。向里水解。 根據(jù)不同的反應時間測出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，按反應根據(jù)不同的反應時間測出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，按反應時間和氨基酸殘基釋放量作動力學曲線，從而知道蛋白質(zhì)的時

13、間和氨基酸殘基釋放量作動力學曲線，從而知道蛋白質(zhì)的N-N-末端殘基末端殘基順序。順序。 最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸殘基為最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸殘基為N-N-末端的肽鍵速末端的肽鍵速度最大。度最大。第22頁/共66頁 此法是多肽鏈此法是多肽鏈C-C-端氨基酸分析法端氨基酸分析法。多肽與肼在無。多肽與肼在無水條件下加熱，水條件下加熱，C-C-端氨基酸即從肽鏈上解離出來端氨基酸即從肽鏈上解離出來，其余的氨基酸則變成肼化物其余的氨基酸則變成肼化物。肼化物能夠與。肼化物能夠與苯甲苯甲醛醛縮合成不溶于水的物質(zhì)而與縮合成不溶于水的物質(zhì)而與C-C-端氨基酸分離。端氨基酸分離

14、。第23頁/共66頁 羧肽酶是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的C-端逐個的水解。根具不同的反應時間測出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，從而知道蛋白質(zhì)的C-末端殘基順序。 目前常用的羧肽酶有四種：A,B,C和Y；A和B來自胰臟；C來自柑桔葉；Y來自面包酵母。 羧肽酶A能水解除Pro,Arg和Lys以外的所有C-末端氨基酸殘基；B只能水解Arg和Lys為C-末端殘基的肽鍵；Y都能水解。第24頁/共66頁第25頁/共66頁測定步驟測定步驟 ( (6 6) ) 多肽鏈斷裂成多個肽段。可采用兩種或多種不同的斷裂方法將多肽樣多肽鏈斷裂成多個肽段。可采用兩種或多種不同的斷裂方法將多肽樣品斷裂成兩套或多套肽段

15、或肽碎片，并將其分離開來。品斷裂成兩套或多套肽段或肽碎片，并將其分離開來。第26頁/共66頁 酶解法酶解法第27頁/共66頁第28頁/共66頁 化學法化學法 (Cyanogen bromide) ： 溴化氰水解法，它能選擇性地切割由溴化氰水解法，它能選擇性地切割由甲硫甲硫氨酸的羧基氨酸的羧基所形成的肽鍵。所形成的肽鍵。第29頁/共66頁測定步驟測定步驟 ( (7 7) )測定每個肽段的氨基酸順序。測定每個肽段的氨基酸順序。第30頁/共66頁ABCDE*ABCDE*A，*AB，*ABC，*ABCD，*ABCDE*A,*A+B, *A+B+C+D+E*A,*A+*B, *A+*B+*C+*D+*E

16、 1 2 3 4 5 結(jié)論結(jié)論：A B C D E( (7 7) )測定每個肽段的氨基酸順序。測定每個肽段的氨基酸順序。Sanger降解法第31頁/共66頁Edman 降解法降解法第32頁/共66頁一般測定步驟一般測定步驟(8)(8)確定肽段在多肽鏈中的次序。確定肽段在多肽鏈中的次序。 利用兩套或多套肽段的氨基酸順序彼利用兩套或多套肽段的氨基酸順序彼此間的交錯重疊，拼湊出整條多肽鏈的氨此間的交錯重疊，拼湊出整條多肽鏈的氨基酸順序?；犴樞?。 重疊法重疊法 多肽多肽 氨基酸序列氨基酸序列第33頁/共66頁一般測定步驟一般測定步驟(9)(9)確定原多肽鏈中二硫鍵的位置。確定原多肽鏈中二硫鍵的位置。

17、第34頁/共66頁 一般采用胃蛋白酶處一般采用胃蛋白酶處理沒有斷開二硫鍵的理沒有斷開二硫鍵的多肽鏈，多肽鏈， 再利用雙向電泳技術(shù)再利用雙向電泳技術(shù)分離出各個肽段，用分離出各個肽段，用過甲酸處理后，將可過甲酸處理后，將可能含有二硫鍵的肽段能含有二硫鍵的肽段進行組成及順序分析，進行組成及順序分析，然后同其它方法分析然后同其它方法分析的肽段進行比較，確的肽段進行比較，確定二硫鍵的位置。定二硫鍵的位置。第35頁/共66頁蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的實例蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的實例 蛋白質(zhì)中氨基酸順序的測定 用幾種酶或試劑把蛋白質(zhì)水解成大小不同的片段，找出重疊部分，確定順序。例1：有一個九肽， 用胰蛋白酶水解得到：（1）A

18、la-Ala-Trp-Gly-Lys,(2) Thr-Phe-Val-Lys; 用糜蛋白酶水解得到: (3)Val-Lys-Ala-Ala-Trp, (4)Thr-Phe, (5)Gly-Lys; 確定此九肽的氨基酸順序。順序為：Thr-Phe-Val-Lys- Ala-Ala-Trp-Gly-Lys第36頁/共66頁核酸推導法 優(yōu)點：DNA測序技術(shù)成熟；對于經(jīng)典化學難以分析的大分子蛋白質(zhì)或生物體含量很低的蛋白質(zhì)有效。 可與經(jīng)典化學測序護衛(wèi)補充。第37頁/共66頁 二 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)第38頁/共66頁肽鏈中的肽平面肽鏈中的肽平面 多肽鏈的主鏈由許多酰胺平面組成，平面之間以多肽鏈的主鏈由許多酰

19、胺平面組成，平面之間以碳原子碳原子相隔。而相隔。而C C-C-C鍵和鍵和C C-N-N鍵是單鍵，可以自由旋轉(zhuǎn)，其中鍵是單鍵，可以自由旋轉(zhuǎn)，其中C C-C-C鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱，C C-N-N鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱。和和這一對兩這一對兩面角決定了相鄰兩個酰胺平面的相對位置，也就決定了肽鏈的面角決定了相鄰兩個酰胺平面的相對位置，也就決定了肽鏈的構(gòu)象。構(gòu)象。 第39頁/共66頁蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)(secondary structure)是指蛋白質(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 。定義：定義： 主要的化學鍵主要的化學鍵：

20、 氫鍵氫鍵主要形式：主要形式： 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) - -螺旋螺旋 ( -helix ) - -折疊折疊 ( -pleated sheet ) - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 ( -turn ) 無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲 ( random coil ) 第40頁/共66頁 蛋白質(zhì)多肽鏈像螺旋一樣盤曲上升，蛋白質(zhì)多肽鏈像螺旋一樣盤曲上升，每個氨基酸殘基螺旋上升一圈，每圈螺每個氨基酸殘基螺旋上升一圈，每圈螺旋的高度為，每個氨基酸殘基沿軸上升，旋的高度為，每個氨基酸殘基沿軸上升， 螺旋上升時，每個殘基沿軸旋轉(zhuǎn)螺旋上升時，每個殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100100。 在同一肽鏈內(nèi)相鄰的螺圈之間形成氫鏈。在同一肽鏈內(nèi)相鄰的螺圈之間形成氫鏈。

21、- -螺旋有右手螺旋和左手螺旋之分，天然蛋白質(zhì)絕螺旋有右手螺旋和左手螺旋之分，天然蛋白質(zhì)絕大部分是右手螺旋，到目前為止僅在嗜熱菌蛋白酶中發(fā)大部分是右手螺旋，到目前為止僅在嗜熱菌蛋白酶中發(fā)現(xiàn)了一段左手螺旋?，F(xiàn)了一段左手螺旋。 （二） -螺旋-螺旋結(jié)構(gòu)的要點如下：螺旋結(jié)構(gòu)的要點如下： -螺旋的穩(wěn)定性主要靠氫鍵來維持。螺旋的穩(wěn)定性主要靠氫鍵來維持。 第41頁/共66頁 除了上面這種典型的除了上面這種典型的-螺旋外，還有一些不典型的螺旋外，還有一些不典型的-螺螺旋，所以規(guī)定了有關螺旋的寫法，用旋，所以規(guī)定了有關螺旋的寫法，用“nS”來表示，來表示，n為螺旋為螺旋上升一圈氨基酸的殘基數(shù)。上升一圈氨基酸的

22、殘基數(shù)。S為氫鍵封閉環(huán)內(nèi)的原子數(shù)為氫鍵封閉環(huán)內(nèi)的原子數(shù)，典典型的型的-螺旋用螺旋用13表示表示，非典型的，非典型的-螺旋有螺旋有10， 16（螺旋）等。螺旋）等。第42頁/共66頁一些側(cè)鏈基團雖然不參與螺旋，但他們可影響一些側(cè)鏈基團雖然不參與螺旋，但他們可影響-螺旋的穩(wěn)定性螺旋的穩(wěn)定性 在多肽鏈中連續(xù)的出現(xiàn)帶同種電荷的極性氨基酸，在多肽鏈中連續(xù)的出現(xiàn)帶同種電荷的極性氨基酸，-螺旋就不穩(wěn)定。螺旋就不穩(wěn)定。 在多肽鏈中只要出現(xiàn)在多肽鏈中只要出現(xiàn)pro，-螺旋就被中斷，產(chǎn)生一個彎曲螺旋就被中斷，產(chǎn)生一個彎曲（bend）或結(jié)節(jié)（）或結(jié)節(jié)（kink）。）。 Gly的的R基太小，難以形成基太小，難以形成-

23、螺旋所需的兩面角，所以和螺旋所需的兩面角，所以和Pro一樣一樣也是螺旋的最大破壞者。也是螺旋的最大破壞者。 肽鏈中連續(xù)出現(xiàn)帶龐大側(cè)鏈的氨基酸如肽鏈中連續(xù)出現(xiàn)帶龐大側(cè)鏈的氨基酸如Ile，由于空間位阻，也難以，由于空間位阻，也難以形成形成-螺旋。螺旋。 第43頁/共66頁也是pauling等人提出來的,它是與-螺旋完全不同的一種結(jié)構(gòu)。為由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，為由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成的。肽鏈的主鏈通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成的。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象。呈鋸齒狀折疊構(gòu)象。（三） -折疊第44頁/共66頁（三）（三） -折疊折疊多肽鏈充分伸展，

24、相鄰肽單元之間折疊成鋸多肽鏈充分伸展，相鄰肽單元之間折疊成鋸齒狀結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈位于鋸齒結(jié)構(gòu)的上下方。齒狀結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈位于鋸齒結(jié)構(gòu)的上下方。 兩鏈間的肽鍵之間形成氫鍵，以穩(wěn)固兩鏈間的肽鍵之間形成氫鍵，以穩(wěn)固 -折疊折疊結(jié)構(gòu)。氫鍵與螺旋長軸垂直。結(jié)構(gòu)。氫鍵與螺旋長軸垂直。 也是pauling等人提出來的,它是與-螺旋完全不同的一種結(jié)構(gòu)。為由兩條或多條幾乎完全伸展的肽為由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵交聯(lián)鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成的。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折而形成的。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象。疊構(gòu)象。第45頁/共66頁兩段以上的 -折疊結(jié)構(gòu)平行排列 ，兩鏈間可順向平行，也可反

25、向平行 。 每一個氨基酸在主軸上所占的距離，平行每一個氨基酸在主軸上所占的距離，平行的是，反平行的是。的是，反平行的是。 第46頁/共66頁-螺旋結(jié)構(gòu)-折疊結(jié)構(gòu)氫鍵鏈內(nèi)氫鍵氫鍵平行于軸鏈間氫鍵氫鍵垂直于軸R基伸向外側(cè)分布在片層的上下第47頁/共66頁（四） -轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲轉(zhuǎn)角（-turn): -轉(zhuǎn)角是指蛋白質(zhì)的分子的多肽鏈經(jīng)常出現(xiàn)180的回折，在回折角上的結(jié)構(gòu)就稱-轉(zhuǎn)角，也稱發(fā)夾結(jié)構(gòu)，或稱U形轉(zhuǎn)折。 肽鏈內(nèi)形成180回折。含4個氨基酸殘基，第一個氨基酸殘基與第四個形成氫鍵。 第二個氨基酸殘基常為Pro。第48頁/共66頁 - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角2.2.無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲( random coil )(

26、 random coil ) : :無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的無規(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)那部分肽鏈結(jié)構(gòu), ,但許多蛋白質(zhì)的功能部位但許多蛋白質(zhì)的功能部位常常埋伏在這里常常埋伏在這里。 第49頁/共66頁（五）蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu) 超二級結(jié)構(gòu)是1973年Rossmann提出的，它是指二級結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)單位（-螺旋，-折疊等）相互聚集，形成有規(guī)律的二級結(jié)構(gòu)的聚集體。已知的超二級結(jié)構(gòu)主要有，x，-曲折和-折疊筒等。 第50頁/共66頁：是兩個：是兩個-螺旋互相螺旋互相纏繞，纏繞， 形成一個左手超形成一個左手超螺旋。螺旋。 x：是兩段平行的：是兩段平行的-折疊通過折疊通過一

27、段連接鏈一段連接鏈x連接而形成的結(jié)構(gòu)。連接而形成的結(jié)構(gòu)。如如x為為- 螺旋則為螺旋則為；最常見；最常見的為兩個的為兩個聚集體連在一起形聚集體連在一起形成成 結(jié)構(gòu)，稱結(jié)構(gòu)，稱Rossmann折疊。折疊。 Rossmann折疊折疊第51頁/共66頁如如為為-折疊，則為折疊，則為。 如如x為無規(guī)卷曲，則為為無規(guī)卷曲，則為c。 -曲折（曲折（-meander-meander）：）：是三條或三條以上反平行的是三條或三條以上反平行的-折疊通過短鏈，如折疊通過短鏈，如-轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角相連。角相連。 第52頁/共66頁鈣結(jié)合蛋白中結(jié)鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體合鈣離子的模體 鋅指結(jié)構(gòu)鋅指結(jié)構(gòu) 第53頁/共66頁（六）

28、 結(jié)構(gòu)域 由多肽鏈上相鄰的超二級結(jié)構(gòu)緊密相連，進一步折疊形成一個或多個相對獨立的致密三維實體，稱為結(jié)構(gòu)域。 最常見的結(jié)構(gòu)域約含最常見的結(jié)構(gòu)域約含100200個氨基酸殘個氨基酸殘基，少至基，少至40個左右，多至個左右，多至400個以上。個以上。 結(jié)構(gòu)域是球狀蛋白質(zhì)的折疊單位，多肽結(jié)構(gòu)域是球狀蛋白質(zhì)的折疊單位，多肽鏈折疊的最后一步是結(jié)構(gòu)域的締合鏈折疊的最后一步是結(jié)構(gòu)域的締合。 對那些較小的蛋白質(zhì)分子來說，結(jié)構(gòu)域和三級對那些較小的蛋白質(zhì)分子來說，結(jié)構(gòu)域和三級結(jié)構(gòu)往往是一個意思，也就是說是單結(jié)構(gòu)域的。一結(jié)構(gòu)往往是一個意思，也就是說是單結(jié)構(gòu)域的。一般來說，大的蛋白質(zhì)分子可以由般來說，大的蛋白質(zhì)分子可以由

29、2 2個或更多個結(jié)構(gòu)個或更多個結(jié)構(gòu)域組成。域組成。第54頁/共66頁 結(jié)構(gòu)域有時也稱功能域，功能域是指有功能的部分。功能域可以是一個結(jié)構(gòu)域，也可以是兩個或兩個以上的結(jié)構(gòu)域組成。 從動力學的角度耒看，一條長的多肽鏈先折疊成幾個相對獨立的區(qū)域，再締合成三級結(jié)構(gòu)要比直接折疊成三級結(jié)構(gòu)更合理。 從功能的角度耒看，酶蛋白的活性中心往往位于結(jié)構(gòu)域之間，因為連接各個結(jié)構(gòu)域的常常是一條松散的肽鏈，使結(jié)構(gòu)域在空間上擺動比較自由，容易形成適合底物結(jié)合的空間。第55頁/共66頁三、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置。即肽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

30、在三維空間的排布位置。三級結(jié)構(gòu)主鏈中所有原子在三維空間的排布位置。三級結(jié)構(gòu)主要靠非共價鍵來維持。要靠非共價鍵來維持。 （一） 定義 溶菌酶第56頁/共66頁肌紅蛋白是由一條多肽鏈折疊盤繞成近似肌紅蛋白是由一條多肽鏈折疊盤繞成近似球狀球狀的構(gòu)象。的構(gòu)象。(2) 主鏈的主鏈的80%左右是右手螺旋，其余為無規(guī)卷曲左右是右手螺旋，其余為無規(guī)卷曲，一條多肽鏈，一條多肽鏈 共有共有8個螺旋區(qū)（個螺旋區(qū)（A、B、C、D、E、F、G、H），），7個非螺個非螺 旋區(qū)（二個在末端，中間有五個）。旋區(qū)（二個在末端，中間有五個）。(3) 氨基酸殘基的氨基酸殘基的親水基團幾乎全部分布在分子的表面親水基團幾乎全部分布在分

31、子的表面，而疏而疏 水基團幾乎全部在分子的內(nèi)部。水基團幾乎全部在分子的內(nèi)部。(4) 血紅素血紅素輔基垂直地伸出分子表面，通過一個輔基垂直地伸出分子表面，通過一個His殘基和分子殘基和分子 內(nèi)部相連。內(nèi)部相連。 球蛋白三級結(jié)構(gòu)的特征 球狀蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)有明顯的折疊層次 二級結(jié)構(gòu)-超二級結(jié)構(gòu)-三級結(jié)構(gòu)第57頁/共66頁 從目前對球狀蛋白質(zhì)二、三級結(jié)構(gòu)研究的資料來看，從目前對球狀蛋白質(zhì)二、三級結(jié)構(gòu)研究的資料來看，它們有一些共同的特點：它們有一些共同的特點： (1) 在球狀蛋白質(zhì)分子中在球狀蛋白質(zhì)分子中,一條多肽鏈往往通過一部一條多肽鏈往往通過一部分分-螺旋，一部分螺旋，一部分-折疊，一部分折疊，一

32、部分-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲等使肽鏈折疊曲等使肽鏈折疊 盤繞成近似盤繞成近似球狀球狀的構(gòu)象。的構(gòu)象。(3) 球狀蛋白質(zhì)的表面往往有內(nèi)陷的空穴，空穴周圍球狀蛋白質(zhì)的表面往往有內(nèi)陷的空穴，空穴周圍有許多疏有許多疏 水側(cè)鏈，是水側(cè)鏈，是疏水區(qū)疏水區(qū)，這空穴往往是，這空穴往往是酶的活酶的活性部位或蛋白質(zhì)性部位或蛋白質(zhì) 的功能部位的功能部位。球狀蛋白質(zhì)含有多種二級結(jié)構(gòu)原件(2) 球狀蛋白質(zhì)的大多數(shù)極性側(cè)鏈總是暴露在分子球狀蛋白質(zhì)的大多數(shù)極性側(cè)鏈總是暴露在分子表面形表面形成親水面成親水面，而大多數(shù)非極性側(cè)鏈總是埋在分，而大多數(shù)非極性側(cè)鏈總是埋在分子內(nèi)部形成子內(nèi)部形成疏水核疏水核。 第58頁/共66頁亞基之間的結(jié)合力主要是亞基之間的結(jié)合力主要是疏水作用疏水作用，其次，其次是是氫鍵和離子鍵氫鍵和離子鍵。四、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接蛋白質(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，稱為觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 。有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，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結(jié)構(gòu)，稱為蛋白每一條