蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能()

第3章蛋白質(zhì)

§3Structuresandfunctionsofproteins本文檔共80頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期三\18點1分第一節(jié)蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能與分類一、蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能

蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，幾乎所有生物的生命活動過程都離不開蛋白質(zhì)。但蛋白質(zhì)的種類成千上萬（多少種？），其功能千差萬別。例如：酶蛋白；激素；膜蛋白；抗體；受體等。概括起來講，生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)具有以下幾方面的功能：1）結(jié)構(gòu)成分：膜蛋白；膠原；2）催化功能：酶蛋白；3）調(diào)節(jié)功能：激素、組蛋白；4）運動：肌球（動）蛋白；5）防御：Ab、抗菌肽、IFN等；6）運輸：ApoE、血紅素；7）營養(yǎng)貯存：卵清蛋白；8）其他：信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等?？梢哉f，沒有蛋白質(zhì)，就沒有生命!（類病毒？）約1010種本文檔共80頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期三\18點1分根據(jù)不同的分類依據(jù)，目前大致上有以下幾種分類體系：（一）形狀分類法根據(jù)蛋白質(zhì)的不同形狀，可將它們分為球狀蛋白質(zhì)及纖維狀蛋白質(zhì)。（二）組成分類法根據(jù)蛋白質(zhì)的組成成分不同，可分為單純蛋白質(zhì)及結(jié)合蛋白質(zhì)。分子中只含有氨基酸殘基的蛋白質(zhì)，稱為單純蛋白質(zhì)。單純蛋白質(zhì)又可根據(jù)理化性質(zhì)如溶解度及來源等分為7大類。見表3-1。二、蛋白質(zhì)的分類現(xiàn)狀本文檔共80頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期三\18點1分本文檔共80頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期三\18點1分分子中除含有氨基酸殘基外，還含有非氨基酸成分--輔基的蛋白質(zhì)，稱為結(jié)合蛋白質(zhì)。根據(jù)輔基的不同分為7類。見表3-2。本文檔共80頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期三\18點1分將其分為活性蛋白(如酶、激素蛋白、運輸和貯存蛋白、運動蛋白、受體蛋白、膜蛋白等)和非活性蛋白（如膠原、角蛋白等）兩大類。見表3-3。（三）按功能分類本文檔共80頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期三\18點1分分類的意義:任何生物物種或生物成分的分類體系，都是在對該生物物種或生物成分的每個個體或分子的特性（起源、進(jìn)化、生活習(xí)性、外部特征、內(nèi)在組成與生物功能等）全面了解和深入研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)個體或分子間的相互聯(lián)系的內(nèi)在規(guī)律，利用合理的規(guī)則將（親緣）關(guān)系密切者歸為一類。進(jìn)一步建立不同類之間的聯(lián)系關(guān)系，這樣就形成了該物種或生物分子的分類體系。建立分類體系的目的在于總結(jié)其內(nèi)在規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究和發(fā)現(xiàn)新的物種或生物成分。蛋白質(zhì)的分類目的同樣在此。本文檔共80頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期三\18點1分第二節(jié)蛋白質(zhì)的化學(xué)組成及基本結(jié)構(gòu)單位2.1化學(xué)組成

主要有C（50%~55%）、O（20%~23%）、N（15%~17%）、H（6%~8%）和S（0.3%~2.5%）組成。另外，還含有微量的P、Fe、Cu、Mo、I和Zn等。2.2蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位

編碼氨基酸（常見的有20種，少量的稀有氨基酸）。另外，還有非蛋白質(zhì)氨基酸。氨基酸的通式如下：

R

NH2-CH-COOHTheRgroupdiffersamongvariousaminoacids.

Inaprotein,theRgroupisalsocalleda

sidechain.本文檔共80頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期三\18點1分非極性氨基酸：Ala（丙）、Val（纈）、Leu（亮）、Ile（異亮）、Phe（苯丙）、Trp（色）、Met（蛋）和Pro（脯）極性氨基酸：不帶電極性氨基酸：Gly、Ser、Thr、Cys、Tyr、Asn和Gln帶電極性氨基酸：帶正電荷極性氨基酸：His、Lys和Arg帶負(fù)電荷極性氨基酸：Asp和Glu2.2.1編碼氨基酸的分類Thereareover300naturallyoccurringaminoacidsonearth,butthenumberofdifferentaminoacidsinproteinsisonly20.

根據(jù)R-基和帶電荷的不同，可將20種氨基酸分為4類。本文檔共80頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期三\18點1分本文檔共80頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期三\18點1分非極性氨基酸本文檔共80頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期三\18點1分本文檔共80頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期三\18點1分不帶電的極性氨基酸非極性氨基酸本文檔共80頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期三\18點1分本文檔共80頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期三\18點1分2.2.2氨基酸的構(gòu)型（configuration）與構(gòu)象(conformation)(1)構(gòu)型（configuration）：一個分子中原子的特定空間排布。氨基酸的基本構(gòu)型有：L-型

和D-型。

L-型D-型

但是，甘氨酸中的α-C是對稱的，無L-型和D-型之分。本文檔共80頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期三\18點1分

(2)構(gòu)象(conformation)：組成分子的原子或基團繞單鍵旋轉(zhuǎn)而形成的不同空間排布。

構(gòu)型的改變必須有共價鍵的斷裂和重新形成；而構(gòu)象的改變不要求有共價鍵的斷裂和重新形成。目前，在描述某種氨基酸（或蛋白質(zhì)）的結(jié)構(gòu)時，都是指其構(gòu)象。本文檔共80頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期三\18點1分2.2.3單一構(gòu)型與優(yōu)勢構(gòu)象

（1）單一構(gòu)型：天然蛋白質(zhì)中的氨基酸構(gòu)型都是L-型。為什么？生物進(jìn)化的結(jié)果。

（2）交錯構(gòu)象：除Ala外，氨基酸側(cè)鏈中的組成基團都可以繞其間的C-C單鍵旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生各種不同的構(gòu)象。其中交錯構(gòu)象（staggedconformation）是能量上有利的排布。本文檔共80頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期三\18點1分

（3）優(yōu)勢構(gòu)象：由于側(cè)鏈基團（或原子）的不同，大多數(shù)氨基酸都有一種或幾種交錯構(gòu)象在能量和空間分布上是最佳的，稱為優(yōu)勢構(gòu)象（dominantconformation）。

對已經(jīng)精確測定的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析顯示，大多數(shù)氨基酸都以一種或少數(shù)幾種優(yōu)勢構(gòu)象最經(jīng)常出現(xiàn)在天然蛋白質(zhì)中。這些出現(xiàn)在蛋白質(zhì)中的氨基酸優(yōu)勢構(gòu)象叫旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體（rotamer）。本文檔共80頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期三\18點1分2.2.4氨基酸的主要理化性質(zhì)1）兩性解離和等電點（pI）；2）顏色反應(yīng)：與茚三酮反應(yīng)藍(lán)紫色；與2，4-二硝基氟苯反應(yīng)—黃色化合物。3）光吸收性：Trp、Tyr、Phe（279、278、259nm）。本文檔共80頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期三\18點1分問題什么是氨基酸？本文檔共80頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期三\18點1分氨基酸：

分子中含有氨基的羧酸，叫氨基酸。分為脂肪族氨基酸和芳香族氨基酸。在脂肪族氨基酸中，根據(jù)-NH2的位置又分為α-氨基酸、β-氨基酸、γ-氨基酸等。α-氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。

COOHHN2–C–HR

L-α-氨基酸本文檔共80頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期三\18點1分第三節(jié)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)

本節(jié)的主要內(nèi)容：1.肽鍵與多肽鏈的結(jié)構(gòu)特點；2.蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容；3.氨基酸序列的測定方法與原理；4.蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。

本文檔共80頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期三\18點1分一、肽鍵（Peptidebond）Apeptidebondisthelinkagebetweentwoaminoacids,formedbythecondensationreaction,asshownbelow:本文檔共80頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期三\18點1分二、肽平面(peptideplane)和多肽鏈(polypeptide)Fig.

Illustrationofthepeptideplane(grayarea)andФ-ψangles.

Theredlineformedbytherepeating-Cα-C-N-Cα

-

isthebackboneofthepeptidechain.1.肽平面（又叫肽單位peptideunit

）本文檔共80頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期三\18點1分肽單位的特點：1.肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，其鍵長僅為0.133nm，比一般的C-N單鍵0.145nm短，因此不能自由旋轉(zhuǎn)。2.肽單位上的6個原子位于同一個剛性平面上，稱為肽平面或酰氨平面。3.因肽鍵不能自由旋轉(zhuǎn)，故存在兩種構(gòu)型：反式（trans）和順式（cis）。在天然蛋白質(zhì)中一般為反式。二者的穩(wěn)定性之比為1000:1。4.肽單位平面結(jié)構(gòu)具有一定的鍵長和鍵角。本文檔共80頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期三\18點1分肽平面的反式結(jié)構(gòu)本文檔共80頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期三\18點1分2.多肽鏈由肽鍵連接起來的氨基酸鏈叫肽鏈（peptidechain）。較長的肽鏈叫多肽鏈（Polypeptides），而少于10個氨基酸的肽鏈叫寡肽（oligopeptides）。蛋白質(zhì)是由一條或幾條多于50個氨基酸的多肽鏈組成的。

NH2-MRCGPLYRFLWLWPYLSYVEAVPIRKVQDDTKTLIKTIVTRINDISHTQSVSSKQRVTGLDFIPGLHPLLSLSKMDQTLAIYQQILTSLPSRNVVQISNDLENLRDLLHLLAASKSCPLPQVRALESLESLGVVLEASLYSTEVVALSRLQGSLQDMLRQLDLSPGC-C00H牛肥胖基因編碼的氨基酸序列（多肽鏈）本文檔共80頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期三\18點1分三、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)（Primarystructure）Theprimarystructureofaproteinreferstoitsaminoacidsequence.

Theaminoacidinapeptideisalsocalledaresidue.Fig.Theaminoacidsequence(primarystructure)ofribonucleaseA(RNaseA),whichisanenzymeactingonRNA.

Eachletterrepresentsanaminoacid.本文檔共80頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期三\18點1分1.蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)內(nèi)容

蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈中的氨基酸的排列順序。一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次體系的基礎(chǔ)，它是決定更高層次結(jié)構(gòu)的主要因素，也就是一級結(jié)構(gòu)決定高級結(jié)構(gòu)。這是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)組織的基本原理。一級結(jié)構(gòu)的內(nèi)容包括：1)多肽鏈中氨基酸的數(shù)目、種類和排列順序；2)多肽鏈的數(shù)目；3)每一條多肽鏈中末端氨基酸的種類；4)鏈內(nèi)和鏈間二硫鍵的位置和數(shù)目。本文檔共80頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期三\18點1分1）一級結(jié)構(gòu)不同，則功能不同催產(chǎn)素（ocytocin）：C-Y-I-Q-N-C-P-L-G加壓抗利尿激素(adiuretin)：C-Y-F-Q-N-C-P-R-G2.一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第3位AA(異-苯),第8位AA(亮-精)本文檔共80頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期三\18點1分2)胰島素的種屬差異

胰島素一級結(jié)構(gòu)的種屬差異種屬差異部位A8A9A10B30

人ThrSerIleThr豬ThrSerIleAla狗ThrSerIleAla兔ThrSerIleSer牛AlaSerValAla羊AlaGlyValAla馬ThrGlyIleAla抹香鯨ThrSerIleAla本文檔共80頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期三\18點1分3)一級結(jié)構(gòu)與分子病血紅蛋白(haemoglobin)：574AA2α亞基141AA2β亞基146AA

鐮刀型紅細(xì)胞性貧血病:由于血紅蛋白遺傳信息（DNA）的異常而致。

分子機制：β亞基N-端第6位的谷氨酸（Glu）被纈氨酸（Val）取代。因為Glu是帶負(fù)電荷的親水氨基酸，而Val為不帶電的疏水氨基酸，從而導(dǎo)致了β亞基結(jié)構(gòu)的改變，整個Hb的功能發(fā)生改變。正常:HbAβ亞基：N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys

（GAG）異常：Hbsβ亞基：N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys

（GTG）本文檔共80頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期三\18點1分本文檔共80頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期三\18點1分3.蛋白質(zhì)氨基酸序列測定方法

Edman降解法（1950年）直接測定氨基酸序列；由(c)DNA序列推導(dǎo)出氨基酸序列。本文檔共80頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期三\18點1分Edman降解法原理：用于測定從N-末端開始的氨基酸序列，其基本原理是：通過偶聯(lián)、裂解和轉(zhuǎn)化三步反應(yīng)：A:偶聯(lián):

在pH8~9條件下，多肽鏈N-末端氨基酸的氨基與異硫氰酸苯酯（PITC）試劑偶聯(lián)，生成苯異硫甲氨?；嚯模≒TC-肽）；B:裂解:

在無水、強酸條件下，與PTC相聯(lián)的氨基酸環(huán)化、肽鍵斷裂，形成苯氨基噻唑啉酮氨基酸（ATZ-氨基酸）和一個減少了1個氨基酸的新肽鏈，此新肽鏈仍具有N-末端游離氨基；C:轉(zhuǎn)化:

ATZ-氨基酸不穩(wěn)定，在三氟乙酸水溶液中可轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的乙內(nèi)酰苯硫脲氨基酸（PTH-氨基酸），再用薄層層析，氣相層析，HPLC及質(zhì)譜等方法進(jìn)行分析。本文檔共80頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期三\18點1分PITCPTC-肽PTH-氨基酸ATZ-AA本文檔共80頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期三\18點1分第四節(jié)蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)

（3DSTRUCTURE）

本章的主要內(nèi)容：

1.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次；

2.

α-螺旋、β-折疊；

3.超二級結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域的含義；

4.蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系；

5.蛋白質(zhì)各結(jié)構(gòu)層次之間的關(guān)系。本文檔共80頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期三\18點1分一、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次一級結(jié)構(gòu)或氨基酸序列二級結(jié)構(gòu)Motif立體結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)domain高級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)

四級結(jié)構(gòu)本文檔共80頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期三\18點1分二、蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)（一）維持蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的作用力

1.共價鍵

1）配位鍵：由一方提供共用電子對形成的共價鍵；2）二硫鍵：由兩個Cys的-SH形成的穩(wěn)定的共價鍵；3）肽鍵：C-N。

2.非共價鍵1）氫鍵：鍵能為3.35x104J/mol；2）離子鍵：鍵能為4.19x104～8.37x104J/mol；3）范德華力：鍵能為0.42x104～1.26x104J/mol；4）疏水作用力：本質(zhì)上是范德華力。主要在蛋白質(zhì)內(nèi)部。

它們在維系蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)中的作用不同，鍵能高的作用力可保證蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的穩(wěn)定性，而鍵能小的作用力則可使蛋白質(zhì)構(gòu)象具有一定的靈活性。本文檔共80頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期三\18點1分（二）Secondarystructure

Inaprotein,certaindomainsmayformspecificstructuressuchasαhelixandβstrand,whichconstitutethesecondarystructureoftheprotein.1.αhelixAnahelixhasthefollowingfeatures:

★every3.6residuesmakeoneturn,13atomsinvolvedinit.Soanahelixisalsocalled3.613helix.

★thedistancebetweentwoturnsis0.54nm.

★theC=O(orN-H)ofoneturnishydrogenbondedtoN-H(orC=O)oftheneighboringturn.

★Sidechainsareoutsideofthehelix.

Hydrogenbondsplayaroleinstabilizingtheahelixconformation.

However,thesizeandchargesofsidechainsarealsoimportantfactors.

Alaninehasagreaterpropensitytoformahelicesthanproline.本文檔共80頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期三\18點1分

Anαhelixcanbeeitherright-handedorleft-handed,asdefinedinthefollowingfigure.Figure2-C-4.

αhelixconformations.

(a)Theidealright-handedαhelix.

C:green;O:red;N:blue;H:notshown;hydrogenbond:dashedline.

(b)Theright-handedαhelixwithoutshowingatoms.

(c)theleft-handedαhelix.多存在于毛發(fā)、皮膚和指甲（蹄殼）等組織中。本文檔共80頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期三\18點1分傾向于形成α-螺旋的氨基酸

對已知蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大量的分析表明，氨基酸形成α-螺旋的傾向性不同。

強烈傾向于形成α-螺旋的氨基酸有：Ala、Glu、Leu和Met。非常不利于形成α-螺旋的氨基酸有：Pro、Gly、Tyr和Ser。本文檔共80頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期三\18點1分2.Betastrand,betasheetandbetabarrel

1）Betastrand

Inabstrand,thetorsionangleofN-Ca-C-Ninthebackboneisabout120degrees.

Thefollowingfigureshowstheconforma-tionofanidealbstrand.

Notethatthesidechainsoftwoneigh-boringresiduesprojectintheoppositedirectionfromthebackbone.

Figure2-C-6.

Anidealbstrand.

Betastrand

是構(gòu)成betasheetorbetabarrel的元件。本文檔共80頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期三\18點1分2）BetasheetAβ

sheetconsistsoftwoormorehydrogenbondedβstrands.

Thetwoneighboringβ

strandsmaybeparalleliftheyarealignedinthesamedirectionfromoneterminus(NorC)totheother,oranti-paralleliftheyarealignedintheoppositedirection.Figure2-C-7.

Theβ

sheetstructurefoundinRNaseA.

Thisfigureshowsonlythebackboneatoms,excludinghydrogens.

RNaseAcontainsasinglepeptidechain,whichmakesaturnatthejunction(notshown)betweenβ4andβ6.Therefore,thetwostrandsareanti-parallel.本文檔共80頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期三\18點1分Parallelanti-parallel

比α-螺旋更穩(wěn)定，廣泛存在于絲心蛋白、角蛋白中，如溶菌酶、G蛋白、黃素蛋白和蠶絲、蜘蛛絲等。本文檔共80頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期三\18點1分本文檔共80頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期三\18點1分3）Betabarrel

Abbarrelisaclosedbsheet.

本文檔共80頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期三\18點1分蛋白質(zhì)分子中的β－轉(zhuǎn)角

3.β－轉(zhuǎn)角多位于蛋白質(zhì)分子的表面，由親水氨基酸組成。共4個氨基酸組成。廣泛存在于球蛋白中。I型II型本文檔共80頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期三\18點1分

4.無規(guī)則卷曲（randomcoil）：是蛋白質(zhì)表現(xiàn)生物活性所必需的一種構(gòu)象形式；也是蛋白質(zhì)構(gòu)象多樣化和個性化的重要基礎(chǔ)。

5.β－發(fā)夾：由10~11個氨基酸組成。

6.Ω環(huán)（Ωloop）:由6~16個氨基酸組成，僅出現(xiàn)在分子的表面。如溶菌酶分子中的3個Ω環(huán)。

7.三股螺旋：存在于膠原蛋白中的一種特殊構(gòu)象。3條多肽鏈均為左手螺旋，互相纏繞成右手螺旋。乙酰膽堿脂酶、C1q等亦存在三股螺旋。本文檔共80頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期三\18點1分3.側(cè)鏈構(gòu)象

親水區(qū)：由極性氨基酸組成，如Ser、Cys等。常分布在球蛋白分子表面，起穩(wěn)定球蛋白的構(gòu)象和增加蛋白的水溶性的作用。

疏水區(qū)：由非極性氨基酸組成，如Leu、Ile、Val等。疏水區(qū)的形成不僅對蛋白質(zhì)的構(gòu)象有利，而且還與蛋白質(zhì)的功能密切相關(guān)。

另外，還與蛋白質(zhì)翻譯后加工過程有關(guān)。本文檔共80頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期三\18點1分蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)以兩種方式存在：1）由伸展的肽鏈或α-螺旋狀的肽鏈扭曲在一起或裹束在一起，如α-角蛋白，絲心蛋白和膠原蛋白等。2）由球狀的肽鏈排列成螺旋狀形成的纖維，如肌動蛋白和微管蛋白。二級結(jié)構(gòu)舉例：纖維狀蛋白

1）α-角蛋白：由3條α-螺旋纏繞組成，如動物的角質(zhì)化組織。2）絲心蛋白：由反平行β－折疊組成，如蠶絲。Gly在其中相間排列。3）膠原蛋白：由3條α-螺旋纏繞組成，如動物的結(jié)締組織。本文檔共80頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期三\18點1分（三）超二級結(jié)構(gòu)（supersecondarystructure）

蛋白質(zhì)中經(jīng)常存在由若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元按一定的規(guī)律組合在一起，形成在空間上可彼此區(qū)別的結(jié)構(gòu)單位，稱為超二級結(jié)構(gòu)（supersecondarystructure）。又叫基元或結(jié)構(gòu)模體（Motif）。超二級結(jié)構(gòu)是三級結(jié)構(gòu)的建筑?？臁３Ｒ姷某壗Y(jié)構(gòu)種類主要有：（αα）、（βxβ）、（βββ）。

1.αα：即復(fù)繞α-螺旋（coiled-coilα-helix），又稱為超α-螺旋。由兩條或三條右手α-螺旋纏繞形成的一種緊密的左手超螺旋，是一種十分穩(wěn)定的蛋白分子構(gòu)象。多存在于纖維蛋白中。2.

βxβ:由兩段平行的β-折疊鏈借助一段連接鏈（x）組成。X可以是無規(guī)則卷曲，也可以是α-螺旋。由3段β-折疊和2段α-螺旋構(gòu)成的超二級結(jié)構(gòu)，稱為Rossmann折疊。3.

βββ:由反平行的β-折疊組成。本文檔共80頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期三\18點1分蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)示意圖a.αα組合b.βββ組合c.βαβ組合本文檔共80頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期三\18點1分（四）結(jié)構(gòu)域（domain）二級結(jié)構(gòu)和超二級結(jié)構(gòu)以特定的方式組合起來，在蛋白質(zhì)分子中形成兩個或多個在空間上可以明顯區(qū)分的三級折疊實體，稱為結(jié)構(gòu)域（domain）。一般由100~200氨基酸殘基組成，少于50個氨基酸殘基不易形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)域。

結(jié)構(gòu)域是在二級結(jié)構(gòu)或超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的特定區(qū)域，參與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的裝配，并與蛋白質(zhì)的許多功能密切相關(guān)，如蛋白與蛋白之間、蛋白與DNA之間的識別和相互作用等。

結(jié)構(gòu)域是蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的基本單位。同一蛋白質(zhì)分子中不同結(jié)構(gòu)域之間以共價鍵相連接，這是與蛋白質(zhì)亞基結(jié)構(gòu)的根本區(qū)別，蛋白質(zhì)亞基之間以非共價鍵連接。

以抗體為例說明結(jié)構(gòu)域之間的關(guān)系。本文檔共80頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期三\18點1分Figure24.4Heavyandlightchainscombinetogenerateanimmuno-globulinwithseveraldiscretedomains.

Eachantibodyisanimmunoglobulintetramerconsistingoftwoidenticallightchains(L)andtwoidenticalheavychains(H).Ifanylightchaincanassociatewithanyheavychain,toproduce106~108potentialantibodiesrequires103~104differentlightchainsand103~104differentheavychains.本文檔共80頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期三\18點1分本文檔共80頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期三\18點1分（五）三級結(jié)構(gòu)（tertiarystructure）

結(jié)構(gòu)域在三維空間中以特定的方式組合排布，或二級結(jié)構(gòu)、超二級結(jié)構(gòu)及其與之相關(guān)聯(lián)的各種環(huán)肽鏈在空間中的進(jìn)一步協(xié)同盤曲、折疊，形成包括主鏈、側(cè)鏈在內(nèi)的專一排布，這就是蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)。本文檔共80頁；當(dāng)前第57頁；編輯于星期三\18點1分（六）四級結(jié)構(gòu)（quarternarystructure）

由兩條以上的多肽鏈，它們各自以獨特的一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)相互以非共價鍵聯(lián)結(jié)，共同構(gòu)成完整的蛋白質(zhì)分子，就是蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。其中的肽鏈單位稱為亞基（subunit）。

四級結(jié)構(gòu)的特點：

1）四級結(jié)構(gòu)實際上是指亞基的立體排布、相互作用及接觸部位的布局；2）亞基之間主要的化學(xué)鍵是非共價鍵。亞基間結(jié)合比二、三級結(jié)構(gòu)疏松；3）在一定的條件下，四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)可分離為其組成的亞基，而亞基本身構(gòu)象可不變。本文檔共80頁；當(dāng)前第58頁；編輯于星期三\18點1分溶劑中的水分子具有重要的作用：1）結(jié)合在蛋白質(zhì)分子表面的水分子，具有穩(wěn)定表面?zhèn)孺湹臉?gòu)象和表面二級結(jié)構(gòu)片段的作用；2）結(jié)合在蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的少量水分子，不僅有助于局部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，還可直接參與蛋白質(zhì)的功能作用；3）環(huán)境中的水有助于蛋白質(zhì)的折疊和三維結(jié)構(gòu)的形成。本文檔共80頁；當(dāng)前第59頁；編輯于星期三\18點1分四、高級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

（一）血紅蛋白變構(gòu)與功能去氧血紅蛋白（組織）(低親和力型)緊密型構(gòu)象氧合血紅蛋白（肺）(高親合力型)松馳型構(gòu)象本文檔共80頁；當(dāng)前第60頁；編輯于星期三\18點1分變構(gòu)效應(yīng)(allostericeffect)：

在寡聚蛋白分子中，一個亞基和配體結(jié)合而發(fā)生構(gòu)象變化，引起相鄰其他亞基的構(gòu)象和與配體結(jié)合的能力也發(fā)生改變的現(xiàn)象。

本文檔共80頁；當(dāng)前第61頁；編輯于星期三\18點1分血紅蛋白變構(gòu)與運輸氧的功能本文檔共80頁；當(dāng)前第62頁；編輯于星期三\18點1分（二）變性與復(fù)性變性（denaturation）：在變性因素的作用下，一級結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，高級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，生物學(xué)功能喪失，理化性質(zhì)發(fā)生改變的現(xiàn)象。復(fù)性（renaturation）：在一定條件下，變性的蛋白質(zhì)從伸展態(tài)恢復(fù)到折迭態(tài)，并恢復(fù)其生物活性。本文檔共80頁；當(dāng)前第63頁；編輯于星期三\18點1分本文檔共80頁；當(dāng)前第64頁；編輯于星期三\18點1分

由一定數(shù)量和種類的氨基酸，按照特定的排列順序，通過羧基與氨基縮合形成的肽鍵連接在一起，形成多肽鏈。由一條或幾條多肽鏈經(jīng)進(jìn)一步折疊、纏繞和修飾而形成的具有一定空間構(gòu)像和生物功能的生物大分子。問題什么是蛋白質(zhì)？本文檔共80頁；當(dāng)前第65頁；編輯于星期三\18點1分第五節(jié)蛋白質(zhì)的主要理化性質(zhì)

一、蛋白質(zhì)的兩性解離和等電點二、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)三、蛋白質(zhì)的紫外吸收四、蛋白質(zhì)的分子量五、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)六、蛋白質(zhì)的沉淀七、蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性本文檔共80頁；當(dāng)前第66頁；編輯于星期三\18點1分一、蛋白質(zhì)的兩性解離和等電點當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢相等，即成為兼性離子(凈電荷為O)，此時溶液的pH值稱為該蛋白質(zhì)的等電點(isoelectricpoint,pI)。各種蛋白質(zhì)分子由于所含的堿性氨基酸和酸性氨基酸的數(shù)目不同，因而有各自的等電點。蛋白質(zhì)顆粒在溶液中所帶的電荷，既取決于其分子組成中堿性和酸性氨基酸的含量，又受所處溶液的pH影響。

酸性溶液pI堿性溶液

+0-

人體體液中許多蛋白質(zhì)的等電點在pH5.0左右，所以在體液中以負(fù)離子形式存在。本文檔共80頁；當(dāng)前第67頁；編輯于星期三\18點1分本文檔共80頁；當(dāng)前第68頁；編輯于星期三\18點1分二、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)

(一)茚三酮反應(yīng)(NinhydrinReaction)α-氨基酸與水化茚三酮(苯丙環(huán)三酮戊烴)作用時，產(chǎn)生藍(lán)紫色。蛋白質(zhì)是由許多α-氨基酸組成的，故也呈此顏色反應(yīng)。

(二)雙縮脲反應(yīng)(BiuretReaction)蛋白質(zhì)在堿性溶液中與硫酸銅作用呈現(xiàn)紫紅色，稱雙縮脲反應(yīng)。凡分子中含有兩個以上－CO－NH－鍵的化合物，都呈此反應(yīng)。

(三)米倫反應(yīng)(MillonReaction)蛋白質(zhì)溶液中加入米倫試劑，蛋白質(zhì)首先沉淀，加熱則變?yōu)榧t色沉淀。

此外，蛋白質(zhì)溶液還可與酚試劑、乙醛酸試劑、濃硝酸等發(fā)生顏色反應(yīng)。本文檔共80頁；當(dāng)前第69頁；編輯于星期三\18點1分三、蛋白質(zhì)的紫外吸收蛋白質(zhì)中含有Trp、Tyr、Phe等芳香氨基酸，約在280nm處有最大吸收峰。且OD280與蛋白質(zhì)的濃度呈正相關(guān)。測定蛋白質(zhì)濃度的方法：標(biāo)準(zhǔn)曲線法和經(jīng)驗公式法。標(biāo)準(zhǔn)曲線法:經(jīng)驗公式法：

蛋白質(zhì)濃度（mg/ml）=1.45×OD280-0.74×OD260

注意：在使用該公式時，OD280應(yīng)在0.1~0.7之間，所測值才比較準(zhǔn)確。本文檔共80頁；當(dāng)前第70頁；編輯于星期三\18點1分四、蛋白質(zhì)的分子量蛋白質(zhì)分子大小通常用道爾頓（Dalton，Da）或千道爾頓（kDa）表示，一般在6×103~6×106之間。測定蛋白質(zhì)的分子量有許多方法，常用的有SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS）、凝膠過濾法（分子篩層析）等。這些方法的誤差約為5%~10%。還可以根據(jù)氨基酸的個數(shù)進(jìn)行推算：110×N≈MW（Da）其中，N：表示氨基酸數(shù)目；MW：表示分子量（Da）本文檔共80頁；當(dāng)前第71頁；編輯于星期三\18點1分SDS本