蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)

1、蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(protein)(protein)是由許多氨基酸通過(guò)肽鍵相是由許多氨基酸通過(guò)肽鍵相連形成的高分子含氮化合物。連形成的高分子含氮化合物。蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分 蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分子，占人體干重的機(jī)分子，占人體干重的4545，某些組織含量更高，例如脾、，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)肺及橫紋肌等高達(dá)8080。蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能作為生物催化劑（酶），代謝調(diào)節(jié)作用，免疫保護(hù)作用，凝作為生物催化劑（酶），代謝調(diào)節(jié)作用，免疫保護(hù)作用，凝血抗凝血，物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)，運(yùn)動(dòng)

2、與支持作用，參與細(xì)胞血抗凝血，物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)，運(yùn)動(dòng)與支持作用，參與細(xì)胞間信息傳遞，氧化供能等。間信息傳遞，氧化供能等。一、一、蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象、高級(jí)結(jié)構(gòu)）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象、高級(jí)結(jié)構(gòu)）蛋白質(zhì)分子中所有原子在三維空間的蛋白質(zhì)分子中所有原子在三維空間的排列分布和肽鏈的走向。排列分布和肽鏈的走向。蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu) 研究蛋白質(zhì)構(gòu)象的方法研究蛋白質(zhì)構(gòu)象的方法構(gòu)型和構(gòu)象構(gòu)型和構(gòu)象構(gòu)型構(gòu)型構(gòu)型是指在立體異構(gòu)中，一構(gòu)型是指在立體

3、異構(gòu)中，一組特定的原子或基團(tuán)在空間上的幾何布組特定的原子或基團(tuán)在空間上的幾何布局。兩種不同構(gòu)型的轉(zhuǎn)變總是伴隨著共局。兩種不同構(gòu)型的轉(zhuǎn)變總是伴隨著共價(jià)鍵的斷裂和重新形成價(jià)鍵的斷裂和重新形成。構(gòu)象當(dāng)單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)可能形成不同構(gòu)象當(dāng)單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)可能形成不同的立體結(jié)構(gòu)。不涉及共價(jià)鍵的斷裂。的立體結(jié)構(gòu)。不涉及共價(jià)鍵的斷裂。（一）（一）X X射線衍射法射線衍射法（二）研究溶液中蛋白質(zhì)構(gòu)象的光譜學(xué)（二）研究溶液中蛋白質(zhì)構(gòu)象的光譜學(xué) 方法方法 如：紫外差光譜、熒光和熒光偏震、如：紫外差光譜、熒光和熒光偏震、圓二色性、核磁共振（圓二色性、核磁共振（NMRNMR）吸收）吸收目前還沒(méi)有一種工具能夠用來(lái)直接觀察蛋白質(zhì)分子目

4、前還沒(méi)有一種工具能夠用來(lái)直接觀察蛋白質(zhì)分子的原子和基團(tuán)的排列。至今研究蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)的原子和基團(tuán)的排列。至今研究蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)所取得的成就主要是應(yīng)用間接的通過(guò)所取得的成就主要是應(yīng)用間接的通過(guò)X X射線衍射法取射線衍射法取得的。得的。X X射線衍射技術(shù)與光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡技術(shù)的基射線衍射技術(shù)與光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡技術(shù)的基本原理是相似的。本原理是相似的。X X射線衍射技術(shù)與顯微鏡技術(shù)的主要區(qū)別是：第一，射線衍射技術(shù)與顯微鏡技術(shù)的主要區(qū)別是：第一，光源不是可見(jiàn)光而是波長(zhǎng)很短的光源不是可見(jiàn)光而是波長(zhǎng)很短的X X射線；其次，經(jīng)物射線；其次，經(jīng)物體散射后的衍射波，得到的是一張衍射圖案。衍射體散射

5、后的衍射波，得到的是一張衍射圖案。衍射圖案需要用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行重組，繪出電子密度圖，圖案需要用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行重組，繪出電子密度圖，從中構(gòu)建出三維分子圖象從中構(gòu)建出三維分子圖象分子結(jié)構(gòu)模型。分子結(jié)構(gòu)模型。X X射線衍射法射線衍射法 蛋白質(zhì)分子中的化學(xué)鍵蛋白質(zhì)分子中的化學(xué)鍵 蛋白質(zhì)分子中的蛋白質(zhì)分子中的共價(jià)鍵共價(jià)鍵有肽鍵和二硫鍵，有肽鍵和二硫鍵，決定蛋白質(zhì)分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)（穩(wěn)定蛋白（穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)型的作用力）質(zhì)構(gòu)型的作用力）。是生物大分子分子。是生物大分子分子之間最強(qiáng)的作用力，化學(xué)物質(zhì)（藥物、之間最強(qiáng)的作用力，化學(xué)物質(zhì)（藥物、毒物等）可以與生物大分子（受體蛋白毒物等）可以與生物大分

6、子（受體蛋白或核酸）構(gòu)成共價(jià)鍵?；蚝怂幔?gòu)成共價(jià)鍵。 而而非共價(jià)鍵非共價(jià)鍵（又稱為次級(jí)鍵或分子間力）（又稱為次級(jí)鍵或分子間力）決定生物大分子和分子復(fù)合物的高級(jí)結(jié)決定生物大分子和分子復(fù)合物的高級(jí)結(jié)構(gòu)即構(gòu)即決定構(gòu)象的作用力決定構(gòu)象的作用力，在分子識(shí)別中，在分子識(shí)別中起著關(guān)鍵的作用。起著關(guān)鍵的作用。二、穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力二、穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力 共價(jià)鍵和次級(jí)鍵鍵能對(duì)比共價(jià)鍵和次級(jí)鍵鍵能對(duì)比 肽鍵肽鍵 二硫鍵二硫鍵 離子鍵離子鍵 氫鍵氫鍵 疏水鍵疏水鍵 范德華力范德華力 90kcal/mol3kcal/mol1kcal/mol1kcal/mol0.1kcal/mol蛋白質(zhì)分子中的非共價(jià)鍵

7、蛋白質(zhì)分子中的非共價(jià)鍵( (次級(jí)鍵次級(jí)鍵) ) 1. 1. 氫鍵：氫鍵：氫鍵氫鍵(hydrogen bond)(hydrogen bond)的形成常見(jiàn)于連接在的形成常見(jiàn)于連接在一電負(fù)性很強(qiáng)的原子上的氫原子，與另一電一電負(fù)性很強(qiáng)的原子上的氫原子，與另一電負(fù)性很強(qiáng)的原子之間。負(fù)性很強(qiáng)的原子之間。氫鍵在維系蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定上起著重氫鍵在維系蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定上起著重要的作用。要的作用。氫鍵的鍵能較低，因而易被破壞。氫鍵的鍵能較低，因而易被破壞。 2.2.鹽鍵鹽鍵鹽健或稱離子鍵，它是正電荷與負(fù)電荷之間鹽健或稱離子鍵，它是正電荷與負(fù)電荷之間的一種靜電相互作用。的一種靜電相互作用。生理生理pHpH下

8、，下，AspAsp、GluGlu側(cè)鏈解離成負(fù)離子，側(cè)鏈解離成負(fù)離子，ysys、ArgArg、HisHis離解成正離子。多數(shù)情況下，離解成正離子。多數(shù)情況下，這些基團(tuán)分布在球狀蛋白質(zhì)分子的表面，與這些基團(tuán)分布在球狀蛋白質(zhì)分子的表面，與水分子形成排列有序的水化層。偶爾有少數(shù)水分子形成排列有序的水化層。偶爾有少數(shù)帶相反電荷的側(cè)鏈在分子的疏水內(nèi)部形成鹽帶相反電荷的側(cè)鏈在分子的疏水內(nèi)部形成鹽鍵。鍵。帶相反電荷的氨基酸帶相反電荷的氨基酸R側(cè)鏈基團(tuán)之間的側(cè)鏈基團(tuán)之間的相互作用相互作用3 3 范德華力范德華力范德華力是分子間的吸引力，這是一種普遍存范德華力是分子間的吸引力，這是一種普遍存在的作用力，是一個(gè)原子

9、的原子核吸引另一個(gè)在的作用力，是一個(gè)原子的原子核吸引另一個(gè)原子外圍電子所產(chǎn)生的作用力。它是一種比較原子外圍電子所產(chǎn)生的作用力。它是一種比較弱的、非特異性的作用力。（靜電引力）。弱的、非特異性的作用力。（靜電引力）。 范德華力非常依賴原子間的距離，只有當(dāng)兩個(gè)范德華力非常依賴原子間的距離，只有當(dāng)兩個(gè)非鍵合原子處于一定距離時(shí)非鍵合原子處于一定距離時(shí)( (當(dāng)相互靠近到大約當(dāng)相互靠近到大約0.40.40.6nm(40.6nm(46A6A ) )時(shí)時(shí)) )，才能達(dá)到最大。，才能達(dá)到最大。4.4.疏水作用疏水作用 水介質(zhì)中球狀蛋白質(zhì)的折疊總是傾向于把水介質(zhì)中球狀蛋白質(zhì)的折疊總是傾向于把疏水殘基埋藏在分子的內(nèi)

10、部。這一現(xiàn)象被稱為疏水殘基埋藏在分子的內(nèi)部。這一現(xiàn)象被稱為疏水作用。疏水力是一種氫鍵和普通的范德瓦疏水作用。疏水力是一種氫鍵和普通的范德瓦耳斯力的協(xié)同作用耳斯力的協(xié)同作用, ,是許多分子間力的集合是許多分子間力的集合. . 蛋白質(zhì)分子中疏水性較強(qiáng)的一些氨基酸的蛋白質(zhì)分子中疏水性較強(qiáng)的一些氨基酸的側(cè)鏈避開(kāi)水相自相粘附聚集在一起。側(cè)鏈避開(kāi)水相自相粘附聚集在一起。疏水作用疏水作用其實(shí)并不是疏水基團(tuán)之間有什么吸引力的緣故，其實(shí)并不是疏水基團(tuán)之間有什么吸引力的緣故，而是疏水基團(tuán)或疏水側(cè)鏈出自避開(kāi)水的需要而而是疏水基團(tuán)或疏水側(cè)鏈出自避開(kāi)水的需要而被迫接近。被迫接近。 水分子會(huì)水分子會(huì)包圍在非極性包圍在非極

11、性分子四周，形分子四周，形成類似竹籠的成類似竹籠的剛性的有序結(jié)剛性的有序結(jié)構(gòu)構(gòu)，隔離非極，隔離非極性分子，水分性分子，水分子本身的流動(dòng)子本身的流動(dòng)性因此而降低性因此而降低。 非極性氨基酸非極性氨基酸R R基團(tuán)間可形成疏水作用基團(tuán)間可形成疏水作用力使排列有序的水分子被破壞，這部分水力使排列有序的水分子被破壞，這部分水分子被排入自由水中，這樣水的混亂度增分子被排入自由水中，這樣水的混亂度增加，因此疏水作用是熵驅(qū)動(dòng)的自發(fā)過(guò)程。加，因此疏水作用是熵驅(qū)動(dòng)的自發(fā)過(guò)程。 疏水作用在生理溫度范圍內(nèi)隨溫度升疏水作用在生理溫度范圍內(nèi)隨溫度升高而加強(qiáng)，高而加強(qiáng)，T T的升高與熵增加具有相同的效的升高與熵增加具有相同

12、的效果，但超過(guò)一定的溫度后，又趨減弱。因果，但超過(guò)一定的溫度后，又趨減弱。因?yàn)槌^(guò)這個(gè)溫度疏水基團(tuán)周圍的水分子有為超過(guò)這個(gè)溫度疏水基團(tuán)周圍的水分子有序性降低，因而有利于疏水基團(tuán)進(jìn)入水中。序性降低，因而有利于疏水基團(tuán)進(jìn)入水中。5.5.二硫鍵二硫鍵1 1個(gè)半胱氨酸的個(gè)半胱氨酸的SHSH基與同鏈或鄰鏈另基與同鏈或鄰鏈另1 1個(gè)半個(gè)半胱氨酸的胱氨酸的SHSH基氧化連接而成?；趸B接而成。 三、三、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空蛋白質(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間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，并不涉及氨基酸殘基相對(duì)空間位置，并不涉及

13、氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象。側(cè)鏈的構(gòu)象。 主要的化學(xué)鍵：主要的化學(xué)鍵：氫鍵氫鍵 多肽主鏈折疊的空間限制多肽主鏈折疊的空間限制多肽主鏈上只有多肽主鏈上只有碳原子連接的兩個(gè)鍵碳原子連接的兩個(gè)鍵（C CN N1 1和和C C-C-C2 2）是單鍵，能自由旋轉(zhuǎn)。）是單鍵，能自由旋轉(zhuǎn)。 肽單元肽單元參與肽鍵的參與肽鍵的6 6個(gè)原子個(gè)原子C C 1 1、C C、O O、N N、H H、C C 2 2位位于同一平面，于同一平面，C C 1 1和和C C 2 2在平面上所處的位置為反在平面上所處的位置為反式式(trans)(trans)構(gòu)型，此同一平面上的構(gòu)型，此同一平面上的6 6個(gè)原子構(gòu)成個(gè)原子構(gòu)成了肽單元了肽單

14、元 ( (peptide unit)peptide unit) 。 與與C C 1 1和和C C 2 2連接連接的單鍵可自由旋轉(zhuǎn)，的單鍵可自由旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度決定相鄰肽旋轉(zhuǎn)角度決定相鄰肽單元平面的相對(duì)空間單元平面的相對(duì)空間位置，從而形成不同位置，從而形成不同的二級(jí)結(jié)構(gòu)形式。的二級(jí)結(jié)構(gòu)形式。 (1) (1) 肽鍵的鍵長(zhǎng)介于肽鍵的鍵長(zhǎng)介于C-NC-N單鍵和雙鍵之單鍵和雙鍵之間，具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋間，具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。 (2) (2) 肽鍵中的四個(gè)原子和它相鄰的兩個(gè)肽鍵中的四個(gè)原子和它相鄰的兩個(gè)-碳原子處于同一平面，形成了酰胺平面，碳原子處于同一平面，形成了酰胺平面，也

15、稱肽鍵平面。也稱肽鍵平面。 (3) (3) 在酰胺平面中在酰胺平面中C=0C=0與與N-HN-H呈反式。呈反式。 C CC C33C C22C C11C CNNNNHHHHHHOOOOR R酰胺平面酰胺平面 1 1酰胺平面酰胺平面 2 2肽單元及其旋轉(zhuǎn)肽單元及其旋轉(zhuǎn) 環(huán)繞環(huán)繞C CN N鍵旋轉(zhuǎn)的角度為鍵旋轉(zhuǎn)的角度為 ； 環(huán)繞環(huán)繞C CC C鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱。 多肽鏈的所有可能構(gòu)象都能用多肽鏈的所有可能構(gòu)象都能用和和這這兩個(gè)構(gòu)象角來(lái)描述，稱二面角。兩個(gè)構(gòu)象角來(lái)描述，稱二面角。 二面角（二面角（、）所決定的構(gòu)象能否存）所決定的構(gòu)象能否存在，主要取決于兩個(gè)相鄰肽單位中非鍵在，主要取決于兩

16、個(gè)相鄰肽單位中非鍵合原子間的接近有無(wú)阻礙。合原子間的接近有無(wú)阻礙。 C C上的上的R R基的大小與帶電性質(zhì)影響基的大小與帶電性質(zhì)影響和和。 Ramachandran Ramachandran根據(jù)蛋白質(zhì)中非鍵合原子間的最根據(jù)蛋白質(zhì)中非鍵合原子間的最小接觸距離，確定了哪些成對(duì)二面角（小接觸距離，確定了哪些成對(duì)二面角（、）所）所規(guī)定的兩個(gè)相鄰肽單位的構(gòu)象是允許的，哪些是不規(guī)定的兩個(gè)相鄰肽單位的構(gòu)象是允許的，哪些是不允許的，并且以允許的，并且以為橫坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，在坐為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)圖上標(biāo)出，該坐標(biāo)圖稱拉氏構(gòu)象圖。標(biāo)圖上標(biāo)出，該坐標(biāo)圖稱拉氏構(gòu)象圖。 拉氏構(gòu)象圖拉氏構(gòu)象圖 由于原子基團(tuán)之間

17、不利的空間相互作用，肽鏈由于原子基團(tuán)之間不利的空間相互作用，肽鏈構(gòu)象的范圍是很有限的。構(gòu)象的范圍是很有限的。 可允許的可允許的和和值：值：拉氏拉氏構(gòu)象構(gòu)象圖圖蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式 - -螺旋螺旋 ( ( -helix )-helix ) - -折疊折疊 ( ( -pleated sheet )-pleated sheet ) - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 ( ( -turn )-turn ) 無(wú)規(guī)卷曲無(wú)規(guī)卷曲 ( random coil )( random coil ) - -螺旋螺旋 早在早在2020世紀(jì)世紀(jì)3030年代，年代，PaulingPauling和和CoreyCore

18、y就開(kāi)始就開(kāi)始有有X-X-射線衍射射線衍射方法研究了氨方法研究了氨基酸和肽的結(jié)基酸和肽的結(jié)構(gòu)。構(gòu)。螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu) 多肽鏈的主鏈圍繞中心多肽鏈的主鏈圍繞中心軸有規(guī)律的螺旋式上升軸有規(guī)律的螺旋式上升, ,螺旋走向?yàn)轫槙r(shí)鐘螺旋走向?yàn)轫槙r(shí)鐘, ,即右即右手螺旋手螺旋; ; 天然蛋白質(zhì)絕大部分是天然蛋白質(zhì)絕大部分是右手螺旋，到目前為止右手螺旋，到目前為止僅在嗜熱菌蛋白酶中發(fā)僅在嗜熱菌蛋白酶中發(fā)現(xiàn)了一段左手螺旋。現(xiàn)了一段左手螺旋。 相鄰螺圈之間形成鏈內(nèi)氫相鄰螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鏈，氫鍵的取向幾乎與中心軸鏈，氫鍵的取向幾乎與中心軸平行。平行。 肽鍵上肽鍵上N-HN-H氫與它后面（氫與它后面（N N端）第四個(gè)

19、殘基上的端）第四個(gè)殘基上的C=0C=0氧間氧間形成氫鍵。形成氫鍵。氫鍵的方向與螺旋氫鍵的方向與螺旋長(zhǎng)軸基本平行。肽鏈中的全部長(zhǎng)軸基本平行。肽鏈中的全部肽鍵都可形成氫鍵肽鍵都可形成氫鍵, ,以穩(wěn)固以穩(wěn)固螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋結(jié)構(gòu)。 一個(gè)一個(gè)n n個(gè)殘基的典型個(gè)殘基的典型螺螺旋含旋含n-4n-4個(gè)氫鍵，螺旋的頭個(gè)氫鍵，螺旋的頭4 4個(gè)個(gè)酰胺氫和最后酰胺氫和最后4 4個(gè)羰基氧不參個(gè)羰基氧不參加螺旋氫鍵的形成。加螺旋氫鍵的形成。 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，氨基酸側(cè)鏈氨基酸側(cè)鏈(R)(R)伸向螺旋外側(cè)。每伸向螺旋外側(cè)。每3.63.6個(gè)氨個(gè)氨基酸殘基螺旋上升一圈基酸殘基螺旋上

20、升一圈, ,螺距為螺距為0.54nm;0.54nm;每每個(gè)氨基酸殘基沿軸上升個(gè)氨基酸殘基沿軸上升0.150.15nmnm，螺旋上升螺旋上升時(shí)，每個(gè)殘基沿軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100100。這種典型的這種典型的螺旋用螺旋用3.63.61313表示，表示，3.63.6表示每圈螺旋包表示每圈螺旋包括括3.63.6個(gè)殘基，個(gè)殘基，1313表示氫鍵封閉的環(huán)包括表示氫鍵封閉的環(huán)包括1313個(gè)原子。個(gè)原子。 一些側(cè)鏈基團(tuán)雖然不參與螺旋，但一些側(cè)鏈基團(tuán)雖然不參與螺旋，但他們可影響他們可影響-螺旋的穩(wěn)定性螺旋的穩(wěn)定性 1. 1.在多肽鏈中連續(xù)的出現(xiàn)帶同種電荷的在多肽鏈中連續(xù)的出現(xiàn)帶同種電荷的極性氨基酸，極性

21、氨基酸，-螺旋就不穩(wěn)定。螺旋就不穩(wěn)定。如多聚如多聚LysLys、多聚多聚GluGlu。而當(dāng)這些殘基分散存在時(shí)，不影響。而當(dāng)這些殘基分散存在時(shí)，不影響螺旋穩(wěn)定。螺旋穩(wěn)定。 2.Gly 2.Gly的的R R基太小，基太小，角和角和角可取較大范角可取較大范圍，在肽中連續(xù)存在時(shí)，使形成圍，在肽中連續(xù)存在時(shí)，使形成螺旋所需螺旋所需的二面角的機(jī)率很小，不易形成的二面角的機(jī)率很小，不易形成螺旋。如螺旋。如絲心蛋白含絲心蛋白含50%Gly50%Gly，所以也是螺旋的破壞者。所以也是螺旋的破壞者。 3. 3.肽鏈中連續(xù)出現(xiàn)帶龐大側(cè)鏈的氨基肽鏈中連續(xù)出現(xiàn)帶龐大側(cè)鏈的氨基酸如酸如IleIle，由于空間位阻，也難以形

22、成，由于空間位阻，也難以形成-螺旋螺旋。 4. 4.在多肽鏈中只要出現(xiàn)在多肽鏈中只要出現(xiàn)propro，-螺旋就被中斷，產(chǎn)螺旋就被中斷，產(chǎn)生一個(gè)彎曲（生一個(gè)彎曲（bendbend）或結(jié)）或結(jié)（kinkkink）。）。因?yàn)楦彼岬囊驗(yàn)楦彼岬?亞氨基上亞氨基上 氫原子參與肽氫原子參與肽鍵的形成后，沒(méi)有多余的氫鍵的形成后，沒(méi)有多余的氫原子形成氫鍵；另外，脯氨原子形成氫鍵；另外，脯氨酸的酸的 環(huán)內(nèi)環(huán)內(nèi) 碳原子參與碳原子參與R R基吡咯環(huán)的形成，其基吡咯環(huán)的形成，其C C -N-N鍵鍵不能自由旋轉(zhuǎn)，不易形成不能自由旋轉(zhuǎn)，不易形成 - -螺旋。螺旋。 也是也是paulingpauling等人提出來(lái)的，等人

23、提出來(lái)的，它是與它是與-螺旋完全不同的螺旋完全不同的一種結(jié)構(gòu)。一種結(jié)構(gòu)。穩(wěn)固穩(wěn)固折疊結(jié)構(gòu)的主要化折疊結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵也是學(xué)鍵也是H H鍵。鍵。 折疊（折疊（ -pleated sheet-pleated sheet）或或 折疊結(jié)構(gòu)或折疊結(jié)構(gòu)或 片片或或 構(gòu)象構(gòu)象 兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈( (或同或同一肽鏈的不同肽段一肽鏈的不同肽段) )側(cè)向聚集在一起側(cè)向聚集在一起, ,相鄰肽鏈相鄰肽鏈主鏈上的主鏈上的NHNH和和C=0C=0之間形成氫鏈之間形成氫鏈, ,這樣的多肽構(gòu)這樣的多肽構(gòu)象稱為象稱為 - -折疊。折疊。多肽鏈充分伸展，相鄰肽單元之間折疊多肽鏈充分伸展

24、，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)的上下成鋸齒狀結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈位于鋸齒結(jié)構(gòu)的上下方。方。 兩段以上的兩段以上的 - -折疊結(jié)構(gòu)平行排列折疊結(jié)構(gòu)平行排列 ，兩鏈間，兩鏈間可順向平行，也可反向平行，后者更為穩(wěn)定?？身樝蚱叫校部煞聪蚱叫?，后者更為穩(wěn)定。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(zhǎng)軸垂直。結(jié)構(gòu)。氫鍵與螺旋長(zhǎng)軸垂直。 -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 ( (-turn)-turn) * * 轉(zhuǎn)角常發(fā)生于轉(zhuǎn)角常發(fā)生于肽鏈進(jìn)行肽鏈進(jìn)行180180回折時(shí)回折時(shí)的轉(zhuǎn)角上。它是一種非的轉(zhuǎn)角上。它是一種非重復(fù)性結(jié)構(gòu)。重復(fù)性結(jié)構(gòu)。* * 一轉(zhuǎn)角通常由一轉(zhuǎn)角

25、通常由4 4個(gè)氨個(gè)氨基酸殘基組成基酸殘基組成, ,其第一個(gè)其第一個(gè)殘基的羰基氧殘基的羰基氧(O=C)(O=C)與第與第四個(gè)殘基的氨基氫四個(gè)殘基的氨基氫(H)(H)可可形成氫鍵。形成氫鍵。* * 轉(zhuǎn)角的第二個(gè)殘基常為轉(zhuǎn)角的第二個(gè)殘基常為脯氨酸脯氨酸, ,其他常見(jiàn)殘基有甘氨其他常見(jiàn)殘基有甘氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺和色酸、天冬氨酸、天冬酰胺和色氨酸。氨酸。* * C1 C1與與C4C4之間距離小于之間距離小于0.7nm0.7nm無(wú)規(guī)則卷曲（無(wú)規(guī)則卷曲（non-regular coilnon-regular coil） 無(wú)規(guī)卷曲（無(wú)規(guī)卷曲（random coilrandom coil）或稱卷曲（）或稱

26、卷曲（coilcoil），），它泛指那些不能被歸入明確的二級(jí)結(jié)構(gòu)如折疊片它泛指那些不能被歸入明確的二級(jí)結(jié)構(gòu)如折疊片或螺旋的多肽區(qū)段?；蚵菪亩嚯膮^(qū)段。 這些這些“無(wú)規(guī)卷曲無(wú)規(guī)卷曲”也像其他二級(jí)結(jié)構(gòu)也像其他二級(jí)結(jié)構(gòu)那樣是明確而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。這類有序的非那樣是明確而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。這類有序的非重復(fù)性結(jié)構(gòu)經(jīng)常構(gòu)成酶活性部位和其它蛋重復(fù)性結(jié)構(gòu)經(jīng)常構(gòu)成酶活性部位和其它蛋白質(zhì)特異的功能部位。白質(zhì)特異的功能部位。 球狀蛋白中含量較高，對(duì)外界理化因球狀蛋白中含量較高，對(duì)外界理化因子敏感，與生物活性有關(guān)。子敏感，與生物活性有關(guān)。RNaseRNase的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)-螺旋螺旋-折疊折疊-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角無(wú)規(guī)卷曲無(wú)規(guī)卷曲蛋白

27、質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)總結(jié)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)總結(jié)二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)剛性剛性/ /柔性柔性氫鍵數(shù)氫鍵數(shù)目目重復(fù)結(jié)重復(fù)結(jié)構(gòu)構(gòu)形狀形狀 螺旋螺旋剛性較強(qiáng)剛性較強(qiáng)多多有有 折疊片折疊片剛性較強(qiáng)剛性較強(qiáng)多多有有 轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角等等柔性較強(qiáng)柔性較強(qiáng)少少?zèng)]有沒(méi)有無(wú)規(guī)卷曲無(wú)規(guī)卷曲柔性較強(qiáng)柔性較強(qiáng)少少?zèng)]有沒(méi)有各種氨基酸對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)程度各種氨基酸對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)程度預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)已經(jīng)相當(dāng)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)已經(jīng)相當(dāng)準(zhǔn)確 角蛋白廣泛存在于動(dòng)物的皮膚及皮膚的衍生角蛋白廣泛存在于動(dòng)物的皮膚及皮膚的衍生物，如毛發(fā)、甲、角、鱗和羽等，屬于結(jié)構(gòu)蛋物，如毛發(fā)、甲、角、鱗和羽等，屬于結(jié)構(gòu)蛋白。角蛋白中主要的是白。角蛋白中主要的是 - -角蛋白

28、。角蛋白。 纖維狀蛋白質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì)(fibrous protein)(fibrous protein)廣泛地分廣泛地分布于脊椎和無(wú)脊椎動(dòng)物體內(nèi)，它是動(dòng)物體的基布于脊椎和無(wú)脊椎動(dòng)物體內(nèi)，它是動(dòng)物體的基本支架和外保護(hù)成分，占脊推動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)本支架和外保護(hù)成分，占脊推動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的一半成一半以上?？偭康囊话氤梢话胍陨稀?-角蛋白角蛋白 這類蛋白質(zhì)外形呈纖維狀或細(xì)棒狀，分這類蛋白質(zhì)外形呈纖維狀或細(xì)棒狀，分子軸比子軸比( (長(zhǎng)軸短軸長(zhǎng)軸短軸) )大于大于10(10(小于：小于：1010的為的為球狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)) )。分子是有規(guī)則的線型結(jié)構(gòu)，。分子是有規(guī)則的線型結(jié)構(gòu)，這與其多肽鏈的有規(guī)則二級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而這與其多肽鏈的有規(guī)則二級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而有規(guī)則的線型二級(jí)結(jié)構(gòu)是它們的氨基酸順有規(guī)則的線型二級(jí)結(jié)構(gòu)是它們的氨基酸順序的規(guī)則性反映。序的規(guī)則性反映。 - -角蛋白主要由角蛋白主要由 - -螺旋構(gòu)象的多肽鏈螺旋構(gòu)象的多肽鏈組成。一般是由三條右手組成。一般是由三條右手 - -螺旋肽鏈形螺旋肽鏈形成一個(gè)原纖維，原纖維的肽鏈之間有二成一個(gè)原纖維，原纖維的肽鏈之間有二硫鍵交聯(lián)以維持其穩(wěn)定性硫鍵交聯(lián)以維持其穩(wěn)定性 例如毛的纖維是由多個(gè)原纖維平行排例如毛的纖維是由多個(gè)原纖維平行排列，并由氫鍵和二硫鍵作為交聯(lián)鍵將它列，并由氫鍵和二硫鍵作為交聯(lián)鍵將它們聚集成不溶性的蛋白質(zhì)。們聚集成不溶性的