第3章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

第3章

蛋白質(zhì)Protein

蛋白質(zhì)-英文為“Protein”——第一重要.

英[pr??ti:n]美[pro?'ti:n]“生命是蛋白體的存在方式，這種存在方式本質(zhì)上就在于這些蛋白體的化學組成部分的不斷的自我更新。”

——恩格斯《反杜林論》1878年蛋白質(zhì)存在于所有的（？）生物細胞中，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)。蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，它參與了幾乎所有的生命活動過程。3.1蛋白質(zhì)在生命活動中的重要作用生老病死，萬物輪回(蛋白質(zhì)層次)生（誕生、生長）：在蛋白質(zhì)（酶）控制（催化）下的老細胞計劃性凋亡和新細胞的再生（細胞新陳代謝）、活細胞物質(zhì)的代謝。老？蛋白質(zhì)功能的普遍衰退(?)。病——個別蛋白質(zhì)的功能障礙。死？蛋白質(zhì)功能的全部停止,分解。蛋白質(zhì)——生物功能分子單細胞生物胞外酶鞭毛-蛋白質(zhì)（運動器官）細胞壁-糖、脂、肽細胞膜-載運蛋白、酶蛋白細胞質(zhì)-酶蛋白（催化物質(zhì)代謝）細胞核-酶蛋白（催化遺傳）多細胞動物個體層次毛發(fā)、皮膚、指甲-角蛋白骨骼、牙齒-鈣+膠原蛋白肌肉-肌球蛋白和肌絲蛋白食道（口、胃、腸）-消化酶（細胞外）血管中-免疫蛋白（Antibody）

激素蛋白器官層次巨噬細胞細胞水平提問：為什么人體細胞會有不同的形狀呢？細胞內(nèi)有支撐體？細胞內(nèi)絲網(wǎng)狀骨架蛋白（決定細胞形狀及運動）；地衣細胞帶有綠色熒光的骨架蛋白質(zhì)食物－酵母細胞細胞粘連物質(zhì)-膠原蛋白結(jié)構(gòu)蛋白,均為纖維狀；功能蛋白,大多為球狀；細胞膜—載體蛋白（物質(zhì)、信號）、酶細胞質(zhì)(包括細胞器)—酶（物質(zhì)代謝）、信號傳遞細胞核—酶（遺傳）、結(jié)構(gòu)蛋白（染色體骨架）細胞質(zhì)(包括細胞器)—酶（物質(zhì)代謝）、信號傳遞蛋白質(zhì)分布廣泛、功能多樣1.催化功能-酶2.調(diào)控功能-激素、基因調(diào)控因子3.轉(zhuǎn)運功能-膜蛋白、血紅蛋白4.運動功能-鞭毛、肌肉蛋白5.結(jié)構(gòu)成分-皮、毛、骨、牙、細胞骨架6.防御功能-免疫球蛋白（抗體、補體）蛋白質(zhì)分布廣泛、功能多樣7.信號傳遞-受體8.營養(yǎng)貯存-卵清蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白、酪蛋白9.異常作用-毒素3.2蛋白質(zhì)的分類依據(jù)蛋白質(zhì)的外形分類球狀蛋白質(zhì)：globularprotein外形接近球形或橢圓形，溶解性較好，能形成結(jié)晶，大多數(shù)蛋白質(zhì)屬于這一類。纖維狀蛋白質(zhì)：fibrousprotein分子類似纖維或細棒。它又可分為可溶性纖維狀蛋白質(zhì)和不溶性纖維狀蛋白質(zhì)。膜蛋白質(zhì)：membraneprotein依據(jù)蛋白質(zhì)的組成分類簡單蛋白(simpleprotein)結(jié)合蛋白(conjugatedprotein)。3.3蛋白質(zhì)的化學組成3.3.1元素組成蛋白質(zhì)是一類含氮有機化合物碳50％氫7％氧23％氮16%

硫0-3％其他微量蛋白質(zhì)的含氮量蛋白氮占生物組織中所有含氮物質(zhì)的絕大部分。因此，可以將生物組織的含氮量近似地看作蛋白質(zhì)的含氮量。由于大多數(shù)蛋白質(zhì)的含氮量接近于16%，所以，可以根據(jù)生物樣品中的含氮量來計算蛋白質(zhì)的大概含量：蛋白質(zhì)含量（克%）=每克生物樣品中含氮的克數(shù)

6.25凱氏定氮法3.3.2蛋白質(zhì)的基本單位

----氨基酸

(AminoAcid)

蛋白質(zhì)水解蛋白質(zhì)和多肽的肽鍵與一般的酰胺鍵一樣可以被酸堿或蛋白酶催化水解，酸或堿能夠?qū)⒍嚯耐耆猓杆庖话闶遣糠炙?完全水解得到各種氨基酸的混合物，部分水解通常得到多肽片段。最后得到各種氨基酸的混合物（結(jié)合蛋白還有其他成分）。所以，氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元。3.3.2.1氨基酸的基本結(jié)構(gòu)和構(gòu)型地球上天然形成的氨基酸有300

種以上，但是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸只有20余種,且都是α-氨基酸（可能還存在更多的）。什么是α-氨基酸？----C-C-C-C-COOH

γβα----C-C-C-C(NH2)-COOHα-氨基酸----C-C-C(NH2)-C-COOHβ-氨基酸----C-C(NH2)-C-C-COOHγ-氨基酸十九種氨基酸的通式3.3.2.2氨基酸的分類

常見的蛋白質(zhì)氨基酸基本氨基酸標準氨基酸編碼氨基酸

（根據(jù)R基分類）

非極性氨基酸（8）

FW

極性、不帶電荷的氨基酸（7）

QNY

帶正電荷的氨基酸（3）

KR

帶負電荷的氨基酸（2）

DE

3.3.2.3蛋白質(zhì)中氨基酸的修飾非編碼氨基酸

4-羥脯氨酸5-羥賴氨酸6-N-甲基賴氨酸γ-羧基谷氨酸吡咯賴氨酸硒代半胱氨酸

3.3.2.4非蛋白質(zhì)氨基酸

除了參與組成蛋白質(zhì)的常見和不常見的20-30種氨基酸外，還有其它150多種不參與組成蛋白質(zhì)的氨基酸，這些氨基酸大多數(shù)是蛋白質(zhì)中存在的L型α-氨基酸的衍生物。但也有一些β-，γ-，δ-氨基酸，甚至有些是D-型氨基酸

鳥氨酸瓜氨酸每種氨基酸都有專用的縮寫名課后作業(yè)：熟記20種基本氨基酸的三字符、單字符和結(jié)構(gòu)式與性質(zhì)（下次考試）。3.3.2.5氨基酸的主要理化性質(zhì)（1）氨基酸的光吸收特征

可見光區(qū)：無吸收遠紫外和紅外區(qū)：都吸收近紫外（200—400nm）區(qū)：TyrTrpPhe

紫外吸收光譜原因：-C=C-C=C-C=C-C=C-

酪氨酸（Tyr）max＝278nm苯丙氨酸(Phe)max＝259nm色氨酸(Trp)max＝279nm紫外檢測法（280nm）手性-碳原子(不對稱C)，都具有旋光性。（2）旋光性

旋光度相反比旋光度是氨基酸的重要物理常數(shù)之一，是鑒別各種氨基酸的重要依據(jù)Gly沒有旋光性，其它19種AA都是L-型。（3）氨基酸的兩性解離及等電點

氨基酸同時含有氨基和羧基

根據(jù)酸堿質(zhì)子理論，氨基酸在水中的偶極離子既起酸又起堿的作用，是一類兩性電解質(zhì)

氨基酸的等電點

當溶液濃度為某一pH值時，氨基酸主要以兼性離子的形式存在，分子中所含的正負電荷數(shù)目正好相等，凈電荷為0。這一pH值即為氨基酸的等電點，簡稱pI。在等電點時，氨基酸在電場中既不向正極也不向負極移動，即氨基酸處于兩性離子狀態(tài)。

COO-H3N+水溶后等電荷狀態(tài)總電荷0加酸總電荷“+”H+H+

H+COOHCOO-H3N+水溶后等電荷狀態(tài)總電荷0加堿OH－OH－OH－總電荷“-”H2NH2O在不同的pH條件下，兩性離子的狀態(tài)發(fā)生變化。對中性AA來說：pH<pIpIpH>pI凈電荷+10-1正離子兼性離子負離子等電點PI側(cè)鏈不含離解基團的中性氨基酸，其等電點是它的pK’1和pK’2的算術(shù)平均值：pI=(pK’1+pK’2)/2

同樣，對于側(cè)鏈含有可解離基團的氨基酸，其pI值也決定于兩性離子兩邊的pK’值的算術(shù)平均值。酸性氨基酸：pI=(pK’1+pK’R-COO-

)/2

堿性氨基酸：pI=(pK’2+pK’R-NH2)/2精氨酸的pK1（COOH）值為2.17，pK2值為9.04，pK3值為12.98，其pI（等電點時的pH值）為（）。天冬氨酸的pK1（COOH）值為1.88，pK2（COOH）值為3.65，pK3（NH2）值為9.60，其pI值為

（）。

等電點的作用：1、判斷AA在某一pH時的帶電狀況2、判斷AA在電場中的移動方向（4）氨基酸的化學反應(yīng)A、α-氨基參加的反應(yīng)a、與2，4-二硝基氟苯反應(yīng)NO2FO2N+H2N—CH—COOHRNO2O2NHN—CH—COOHR+HF弱堿性DNP-氨基酸（黃色）DNFBSanger法測定N末端氨基酸基礎(chǔ)DNFB又叫Sanger試劑b、與水合茚三酮反應(yīng)弱酸加熱①形成紫色絡(luò)合物，可鑒定某化合物是否有可能是AA

②Pro和Hpro無游離氨基，只能形成黃色化合物（440nm）3.4

蛋白質(zhì)的化學結(jié)構(gòu)3.4.1

蛋白質(zhì)的氨基酸組成3.4.2

蛋白質(zhì)中氨基酸的連接方式一個氨基酸的氨基與另一個氨基酸的羧基之間失水形成的酰胺鍵稱為肽鍵，所形成的化合物稱為肽。由兩個氨基酸組成的肽稱為二肽，由多個氨基酸組成的肽則稱為多肽。組成多肽的氨基酸單元稱為氨基酸殘基（酰）。蛋白質(zhì)與多肽并無嚴格的界線，通常是將分子量在6000道爾頓以上的多肽稱為蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)分子量變化范圍很大,從大約6000到1000000道爾頓甚至更大。蛋白質(zhì)——月示——胨——多肽——肽——AA1*1045*1032*1031000200100-500在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順序排列，這種排列順序稱為氨基酸順序通常在多肽鏈的一端含有一個游離的-氨基，稱為氨基端或N-端；在另一端含有一個游離的-羧基，稱為羧基端或C-端。氨基酸的順序是從N-端的氨基酸殘基開始，以C-端氨基酸殘基為終點的排列順序。如上述五肽可表示為Ser-Val-Tyr-Asp-Gln

肽鍵中C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，因此組成酰胺平面的原子處于同一平面肽的物理化學性質(zhì)

肽中α-羧基的pK值比游離氨基酸中大，α-氨基比游離氨基酸中的小等電點

α-羧基α-氨基側(cè)鏈基團

在生物體中，多肽最重要的存在形式是作為蛋白質(zhì)的亞單位。但是，也有許多分子量比較小的多肽以游離狀態(tài)存在。這類多肽通常都具有特殊的生理功能，常稱為活性肽。如：腦啡肽；激素類多肽；抗生素類多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。

γ

CO----NH-CH-CO--NH-CH2-COOH（CH2）２

CH2

HCNH2

SH

COOH

還原型谷胱甘肽

Glu------Cys------GlySH還原型谷胱甘肽

Glu------Cys------GlyS

SGlu------Cys------Gly

氧化型谷胱甘肽

Glu------Cys------GlyS

SGlu------Cys------Gly

氧化型谷胱甘肽

L-Leu-D-Phe-L-Pro-L-Val

L-OrnL-Orn

L-Val-L-Pro-D-Phe-L-Leu

短桿菌肽S(環(huán)十肽)

由細菌分泌，含有D-AA和一些不常見AA，如鳥氨酸（Ornithine,Orn）。

3.4.3蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)3.4.3.1蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的概念(Primarystructure)（1）組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目.（2）多肽鏈的氨基酸順序，（3）多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置。其中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(chǔ)。

蛋白質(zhì)氨基酸順序的測定是蛋白質(zhì)化學研究的基礎(chǔ)。自從1953年F.Sanger測定了胰島素的一級結(jié)構(gòu)以來，現(xiàn)在已經(jīng)有上千種不同蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)被測定。

胰島素：

A鏈：21個AAB鏈：30個AA

兩個鏈間二硫鍵一個鏈內(nèi)二硫鍵A鏈21

B鏈301.樣品必需純（>97%以上）2.知道蛋白質(zhì)的分子量3.知道蛋白質(zhì)由幾個亞基組成4.測定蛋白質(zhì)的AA組成并根據(jù)分子量計算每種AA的個數(shù)5.測定水解液中的氨量計算酰胺的含量前提(1)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(guān)系，即可確定多肽鏈的數(shù)目。(2)

多肽鏈的拆分幾條多肽鏈借助非共價鍵連接在一起，稱為寡聚蛋白質(zhì)，血紅蛋白為四聚體，烯醇化酶為二聚體?？捎?mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍處理，即可分開多肽鏈(亞基)。(3)

斷開二硫鍵在8mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍存在下，用過量的-巰基乙醇處理，使二硫鍵還原為巰基，然后用烷基化試劑保護生成的巰基，防止重新被氧化。(4)測定每條多肽鏈的AA組成，并計算出AA成分的分子比

(5)分析多肽鏈的N-末端和C-末端(6)多肽鏈斷裂成多個肽段采用兩/多種不同的斷裂方法將多肽

斷裂成兩套或多套肽段，并將其分離。(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

利用兩/多套肽段的AA順序彼此間的交錯重疊，拼湊出整條多肽鏈的AA順序。(9)確定原多肽鏈中二硫鍵的位置。3.5蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)Protein蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)（超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域）3.5.1蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的層次構(gòu)型：原子的連接方式構(gòu)象：原子的空間排布蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)(SecondaryStructure)肽鏈的主鏈在空間的排列蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)(TertiaryStructure)所有原子都參與蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)(QuaternaryStructure）多條肽鏈3.5.2肽單位平面和二面角3.5.2.1肽單位平面結(jié)構(gòu)的特征

肽鍵中C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，因此組成酰胺平面的原子處于同一平面

共振形式肽鍵的特點是氮原子上的孤對電子與羰基具有明顯的共軛作用。肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。組成肽鍵的原子處于同一平面（肽平面）。鍵長及鍵角一定。在大多數(shù)情況下，以反式結(jié)構(gòu)存在。3.5.2.2酰胺平面與α－碳原子的二面角多肽鏈＝通過可旋轉(zhuǎn)的α-碳原子連接的酰胺平面鏈但這種旋轉(zhuǎn)是受到限制的3.5.3維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的化學鍵影響蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的因素內(nèi)力（內(nèi)因）蛋白質(zhì)分子內(nèi)各原子間作用力外力（外因）與溶劑及其他溶質(zhì)作用力內(nèi)因為主，外因通過改變內(nèi)因起作用蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的作用力肽鍵、二硫鍵、酯鍵、配位鍵氫鍵、疏水作用、范德華力、離子鍵（1)離子鍵(Electrastaticattraction)又稱鹽鍵，一種具有相反電荷的兩個基團之間的庫侖作用。這種鍵可以解離。（2)氫鍵(Hydrogenbond)氫鍵是由兩個負電性原子對氫原子的靜電引力所形成。X—H…Y它是質(zhì)子給予體X-H和質(zhì)子接受體Y之間的一種特殊類型的相互作用。（3)范德華力

(vanderWaalsforce)

這是一種普遍存在的作用力，是原子、基團或分子之間比較弱的、非特異性的作用力。（4）疏水作用

(HydrophobicInteractions)

非極性側(cè)鏈在極性溶劑水中為了避開水相而彼此靠近所產(chǎn)生的一種作用力。主要存在蛋白質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)和酶的表面通常具有極性鏈或區(qū)域高分子的蛋白質(zhì)可形成分子內(nèi)疏水鏈、疏水腔或疏水縫隙，可以穩(wěn)定生物大分子的高級結(jié)構(gòu)。二硫鍵(DisulfideBond)：由含硫氨基酸形成。在蛋白質(zhì)分子中，起著穩(wěn)定肽鏈空間結(jié)構(gòu)的作用。二硫鍵被破壞，蛋白質(zhì)的生物活性喪失。配位鍵(Metal-ionCoordination)：兩個原子之間形成的共價鍵，共用電子對由其中的一個原子提供。金屬離子與蛋白質(zhì)的結(jié)合往往是配位鍵，例如：鐵氧還蛋白。酯鍵(EsterBond)：在蛋白質(zhì)分子中，絲氨酸和蘇氨酸的羥基與氨基酸的羧基縮合成酯，形成酯鍵。磷酸與含羥基氨基酸縮合形成磷酸酯鍵。

鍵能肽鍵

二硫鍵離子鍵

氫鍵疏水鍵

范德華力

90kcal/mol3kcal/mol1kcal/mol1kcal/mol0.1kcal/mol這四種鍵能遠小于共價鍵，稱次級鍵次級鍵微弱但卻是維持蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)中主要的作用力,原因何在?數(shù)量巨大3.5.4二級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的二級(Secondary)結(jié)構(gòu)是指肽鏈的主鏈在空間的排列,或規(guī)則的幾何走向、旋轉(zhuǎn)及折疊。它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。主要有-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲、-螺旋、環(huán)等。規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)3.5.4.1-螺旋結(jié)構(gòu)1951年P(guān)aulling和

Gorey提出

螺距為0.54nm含3.6個氨基酸殘基13個原子3.613每個AA殘基占0.15nm轉(zhuǎn)1000肽鏈內(nèi)形成氫鍵（1和5,2和6）通常，蛋白質(zhì)分子為右手-螺旋右手α螺旋空間位阻較小，符合立體化學的要求，在肽鏈折疊中容易形成，構(gòu)象穩(wěn)定

影響α螺旋形成的因素：①R基的大?。狠^大的難形成，如多聚Ile②R基的電荷性質(zhì)：不帶電荷易形成③Pro：（1）-NH參與環(huán)的形成，C

-N不能旋轉(zhuǎn)（2）無法提供質(zhì)子，不能形成鏈內(nèi)氫鍵④Gly：R基為H，自由度太大3.5.4.2-折疊Paulling和Gorey提出-折疊是由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列

-pleatedsheet在-折疊中兩個氨基酸之間的軸心距為0.35nm-折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。幾乎所有肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長軸接近垂直-折疊有兩種類型。一種為平行式，即所有肽鏈的N-端都在同一邊。另一種為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。

某單鏈蛋白質(zhì)分子量為20000，肽鏈長14.63nm,由α螺旋和β折疊組成，問該肽鏈中多少個AA形成α螺旋，多少個AA形成β折疊？3.5.4.3β轉(zhuǎn)角

β轉(zhuǎn)角在蛋白質(zhì)分子中，肽鏈出現(xiàn)1800回折。在-轉(zhuǎn)角部分，由四個氨基酸殘基組成;彎曲處的第一個氨基酸殘基的-C=O和第四個殘基的–N-H之間形成氫鍵，形成一個不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。Ⅰ型：第三個AA羧基的氧原子和第一及第二個AA的羧基氧不在一側(cè)Ⅱ型：第三個AA羧基的氧原子和第一及第二個AA的羧基氧在一側(cè)這類結(jié)構(gòu)主要存在于球狀蛋白分子中。多數(shù)處在蛋白質(zhì)分子的表面。3.5.4.4無規(guī)卷曲

泛指不能歸入明確的二級結(jié)構(gòu)如折疊片和螺旋的多肽片斷毛發(fā)的結(jié)構(gòu)

一根毛發(fā)周圍是一層鱗狀細胞(scaIecell)，中間為皮層細胞(corticalcelI)。皮層細胞橫截面直徑約為20m。在這些細胞中，大纖維沿軸向排列。所以一根毛發(fā)具有高度有序的結(jié)構(gòu)。毛發(fā)性能就決定于—螺旋結(jié)構(gòu)以及這樣的組織方式。大纖維鱗狀細胞皮層細胞微纖維微纖維原纖維

α螺旋卷發(fā)(燙發(fā))的生物化學基礎(chǔ)(—角蛋白在濕熱條件下可以伸展轉(zhuǎn)變?yōu)椤獦?gòu)象，但在冷卻干燥時又可自發(fā)地恢復原狀。這是因為—角蛋白的側(cè)鏈R基一般都比較大，不適于處在—構(gòu)象狀態(tài)，此外—角蛋白中的螺旋多肽鏈間有著很多的二硫鍵交聯(lián)，這些交聯(lián)鍵也是當外力解除后使肽鏈恢復原狀(—螺旋構(gòu)象)的重要力量。這就是卷發(fā)行業(yè)的生化基礎(chǔ)。燙發(fā)時還原劑絲心蛋白(fibroin)：蠶絲和蜘蛛絲。特點：反平行式折疊片抗張強度高質(zhì)地柔軟不能拉伸3.5.5超二級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)：若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元按照一定規(guī)律有規(guī)則組合在一起，相互作用，形成在空間構(gòu)象上可彼此區(qū)別的二級結(jié)構(gòu)組合單位。

、

3.5.6結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域：二級或超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的特定區(qū)域。結(jié)構(gòu)域存在的原因：1、局域分別折疊比整條肽鏈折疊在動力學上更為合理2、結(jié)構(gòu)域與結(jié)構(gòu)域之間由肽鏈連接，有利于結(jié)構(gòu)的調(diào)整3.5.7三級結(jié)構(gòu)：

三級結(jié)構(gòu)是由二級結(jié)構(gòu)元件構(gòu)建成的總?cè)S結(jié)構(gòu)，包括一級結(jié)構(gòu)中相距較遠的肽段之間的幾何相互關(guān)系和側(cè)鏈在三維空間中彼此間的相互關(guān)系

維系這種特定結(jié)構(gòu)的力主要有氫鍵、疏水鍵、離子鍵和范德華力等。尤其是疏水鍵，在蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)中起著重要作用。肌紅蛋白

153AA3.5.8四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)(QuaternaryStructure）是指由多條各自具有一、二、三級結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共價鍵連接起來的結(jié)構(gòu)形式各個亞基在這些蛋白質(zhì)中的空間排列方式及亞基之間的相互作用關(guān)系。這種蛋白質(zhì)分子中，最小的單位通常稱為亞基或亞單位Subunit，它一般由一條肽鏈構(gòu)成，無生理活性；由二硫鍵連在一起的兩條或兩條以上的肽鏈也為一個亞基。維持亞基之間的化學鍵主要是疏水力。由多個亞基聚集而成的蛋白質(zhì)常常稱為寡聚蛋白。亞基單獨沒有生物功能

亞基血紅蛋白血紅蛋白四亞基兩兩相同，分別稱為α1、α2、β1、β2；血紅蛋白研究對象：幾個亞基，相同否？怎樣連接

作用力：

穩(wěn)定四級結(jié)構(gòu)的作用力：結(jié)構(gòu)互補（極性）和非共價鍵

主要由疏水相互作用驅(qū)動締合3.6多肽、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

與功能的關(guān)系Protein3.6.1多肽的結(jié)構(gòu)和功能

3.6.2同功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的物種差異與保守性

1、同源蛋白質(zhì)：來自不同生物體執(zhí)行同一或相似功能的蛋白質(zhì)稱同源蛋白質(zhì)；

2、同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列具有明顯的相似性，稱為序列同源性。

3、不變殘基

4、可變殘基細胞色素C與系統(tǒng)樹

104個殘基，26個不變殘基

來自任兩個物種的細胞色素C的序列間的氨基酸差異數(shù)目與這些物種間的系統(tǒng)發(fā)生差異是成比例的，也即在進化位置上相差愈遠，其氨基酸序列之間的差別愈大。

細胞色素C的氨基酸序列差異可用于核對各個物種之間的分類學關(guān)系以及繪制系統(tǒng)樹或稱進化樹。

狗人猴

馬騾

鯨兔豬袋鼠企鵝雞鴨響尾蛇龜蒼蠅蛾脈孢菌屬念珠菌屬面包酵母菌小麥牛蛙金槍魚動物爬行動物兩棲動物魚哺乳動物鳥昆蟲植物脊椎動物從細胞色素C的一級結(jié)構(gòu)看生物進化3.6.3蛋白質(zhì)前體激活

3.6.4一級結(jié)構(gòu)變異與分子病

分子病：由于基因突變，導致蛋白質(zhì)中的氨基酸種類發(fā)生變化，并引起功能降低或喪失。

鐮刀型貧血癥鐮刀狀貧血病—血液中大量出現(xiàn)鐮刀紅細胞，患者因此缺氧窒息正常細胞鐮刀形細胞它是最早認識的一種分子病。流行于非洲，死亡率極高，大部分患者童年時就夭折，活過童年的壽命也不長，它是由于遺傳基因突變導致血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)的突變。正常型

---Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys---β鏈

谷氨酸鐮刀型

---Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys---β鏈

纈氨酸谷A（極性）纈A（非極性）(了解)由于纈氨酸上的非極性基團與相鄰非極性基團間在疏水力作用下相互靠攏，并引發(fā)所在鏈扭曲為束狀，整個蛋白質(zhì)由球狀變?yōu)殓牭缎?，與氧結(jié)合功能喪失，導致病人窒息甚至死亡，但病人可抗非洲瘧疾。

3.6.5血紅蛋白變構(gòu)

和運輸氧的功能

(hemoglobinHb)

亞基血紅蛋白四亞基兩兩相同，分別稱為α1、α2、β1、β2；肌紅蛋白

血紅蛋白α

血紅蛋白β氨基酸序列大不相同，功能相似（載氧），空間結(jié)構(gòu)相似結(jié)構(gòu)決定功能血紅蛋白的變構(gòu)與功能之間的關(guān)系：變構(gòu)脫氧血紅蛋白氧合血紅蛋白對氧的親和力低對氧的親和力高(R)relaxedstate(T)tensestate

血中氧分子的運送：Lung氧分子HemoglobinMyoglobinMuscle靜脈動脈環(huán)境氧高時Hb快速吸收氧分子環(huán)境氧低時Hb迅速釋放氧分子釋放氧分子后Hb變回

Tstate任何一個亞基接受氧分子后，會增進其它亞基吸附氧分子的能力3.6.6蛋白質(zhì)的變性和復性3.6.6.1變性和變性因素

定義：蛋白質(zhì)的次級鍵破壞,天然結(jié)構(gòu)解體,引起生物活性喪失,溶解度降低以及其它理化常數(shù)改變，但一級結(jié)構(gòu)沒有變化

變性因素：物理因素如熱、紫外線照射、高壓和表面張力；化學因素如有機溶劑、脲、胍、酸、堿、重金屬陽離子、生物堿等

3.6.6.3復性：當變性因素除去后，變性蛋白質(zhì)重新回復到天然結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象.

3.6.6.4變性的利用和預防

3.6.6.5新生肽的折疊分子伴侶1.蛋白質(zhì)的功能是由空間構(gòu)象決定的2.蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象是由關(guān)鍵部位的氨基酸順序決定的3.關(guān)鍵部位氨基酸的變化會引起功能發(fā)生變化3.7蛋白質(zhì)的物理化學性質(zhì)3.7.1

蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點為什么蛋白質(zhì)具有兩性（酸、堿性）？含有酸堿氨基酸殘基堿/酸越大pI

？

越小pI通常在6.0左右3.7.2蛋白質(zhì)的電泳蛋白質(zhì)顆粒電泳時，遷移率由以下因素決定：所帶電荷分子量分子形狀3.7.3蛋白質(zhì)分子的大小及分子量測定蛋白質(zhì)的分子量一般在一萬至一百萬道爾頓(1)SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳法測定相對分子質(zhì)量十二烷基磺酸鈉原態(tài)蛋白質(zhì)變性？磺酸基極性親水烷基親油（蛋白質(zhì)疏水區(qū)）凝膠法只適于球狀蛋白分子測量蛋白質(zhì)混合樣(2)凝膠過濾法60000~80000轉(zhuǎn)/分重力60萬～80萬倍(3)沉降速度法3.7.4蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)膠體溶液的特點是什么？分子直徑在1-100nm內(nèi)，溶于水，且不易聚集沉淀（穩(wěn)定）。大多數(shù)球狀蛋白，分子直徑在膠體溶液范圍。溶于水，能形成穩(wěn)定的膠體溶液。蛋白質(zhì)膠體溶液的穩(wěn)定