蛋白質(zhì)的結構與功能授課用

什么是蛋白質(zhì)(protein)?

蛋白質(zhì)是由許多氨基酸（aminoacids）通過肽鍵（peptidebond）相連形成的高分子化合物。本文檔共96頁；當前第1頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)研究的歷史1833年，從麥芽中分離淀粉酶，隨后從胃液中分離到類似胃蛋白酶的物質(zhì)。1864年，血紅蛋白被分離并結晶。19世紀末，證實蛋白質(zhì)有氨基酸組成，并合成了多種短肽。20世紀初，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的二級結構，完成胰島素一級結構測定。20世紀中葉，各種蛋白質(zhì)分析技術相繼建立，促進了蛋白質(zhì)研究迅速發(fā)展。1962年，確定了血紅蛋白的四級結構。20世紀90年代，功能基因組與蛋白質(zhì)組研究展開。本文檔共96頁；當前第2頁；編輯于星期三\18點5分第一節(jié)蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎本文檔共96頁；當前第3頁；編輯于星期三\18點5分分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細胞的各個部分都含有蛋白質(zhì)。朊病毒含量高：人體的45%為蛋白質(zhì)，脾、肺、肌肉含量均超過80%，細菌的含量為50~80%，干酵母的含量為46.6%。蛋白質(zhì)的生物學重要性1.蛋白質(zhì)是構成生物體的重要組成物質(zhì)本文檔共96頁；當前第4頁；編輯于星期三\18點5分生物催化作用代謝調(diào)節(jié)作用轉運儲存作用運動與支持作用生物膜功能功能多樣性免疫保護作用調(diào)控生長與分化接受和傳遞遺傳信息總而言之，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命……2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學功能本文檔共96頁；當前第5頁；編輯于星期三\18點5分很多蛋白質(zhì)本身就為藥物（如一些多肽、激素等）；即使有效成分不是蛋白質(zhì)，但在提取、分離時必然遇到有關蛋白質(zhì)的處理問題；蛋白質(zhì)的研究對有關藥物的生產(chǎn)、儲存、分析和應用等也具有重要的現(xiàn)實意義。藥學領域本文檔共96頁；當前第6頁；編輯于星期三\18點5分第二節(jié)蛋白質(zhì)的化學組成本文檔共96頁；當前第7頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)平均含N量為總蛋白的16％，這是凱氏定氮法測蛋白質(zhì)含量的理論依據(jù)：蛋白質(zhì)含量＝蛋白質(zhì)含N量×6.25注意：一定要排除非蛋白質(zhì)的氮對蛋白質(zhì)含量測定的影響主要元素組成：C、H、O、N、S；有些還含有少量的P或金屬元素Fe、Cu、Zn、Mn等；個別蛋白質(zhì)還含有碘。蛋白質(zhì)的元素組成本文檔共96頁；當前第8頁；編輯于星期三\18點5分組成蛋白質(zhì)的基本結構單位是什么呢？本文檔共96頁；當前第9頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)的水解酸水解、堿水解、蛋白酶水解本文檔共96頁；當前第10頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)的基本結構單位——氨基酸R=H-GlycineR=CH3-AlanineCOOHRgroupaH2NH（一）氨基酸的結構本文檔共96頁；當前第11頁；編輯于星期三\18點5分存在自然界的氨基酸有180余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20余種（基本氨基酸），且均屬于L-α-氨基酸（除甘氨酸）。本文檔共96頁；當前第12頁；編輯于星期三\18點5分從氨基酸的結構通式可以看出：構成蛋白質(zhì)的基本氨基酸為α-氨基酸，脯氨酸例外，為α-亞氨基酸。各種氨基酸的區(qū)別在于R側鏈，R不同蛋白質(zhì)的空間結構和理化性質(zhì)也會發(fā)生變化。除R為H（甘氨酸）外，其余氨基酸的α-碳原子都是不對稱的，可形成不同的構型，具有旋光性。天然蛋白質(zhì)中基本氨基酸均為L-型。COOHH2CCH2CH2CH2H+N本文檔共96頁；當前第13頁；編輯于星期三\18點5分組成蛋白質(zhì)的氨基酸共有20種（二）氨基酸的分類非極性氨基酸

極性氨基酸

極性不帶電荷的氨基酸帶負電荷的氨基酸帶正電荷的氨基酸不同的aa在于

R基團的不同1.根據(jù)R基團的理化性質(zhì)本文檔共96頁；當前第14頁；編輯于星期三\18點5分I非極性氨基酸（八種）

丙氨酸 AlaCOOHCH3CHNH2

CHCHCOOHNH2

CH3CH3

纈氨酸 ValCOOHCH2CHNH2

CH3CH3CH亮氨酸 Leu異亮氨酸 IleCOOHCHNH2

CHCH3CH2CH3本文檔共96頁；當前第15頁；編輯于星期三\18點5分I非極性氨基酸（八種）

脯氨酸 ProCOOHCHNHCH2CH2CH2

苯丙氨酸 PheCOOHCHNH2

CH2COOHCH2CHNH2

色氨酸 TrpN

H

甲硫氨酸 MetCOOHCHNH2

CH2CH2SCH3吲哚基本文檔共96頁；當前第16頁；編輯于星期三\18點5分II極性不帶電荷的氨基酸（七種）CHCOOHCHNH2

蘇氨酸 ThrCH3HO

絲氨酸 SerCOOHCHNH2

CH2HO半胱氨酸 CysCOOHCHNH2

CH2HS

酪氨酸 TyrCOOHCHNH2CH2HO巰基本文檔共96頁；當前第17頁；編輯于星期三\18點5分II極性不帶電荷的氨基酸（七種）

天冬酰胺 AsnCOOHCHNH2

CH2COH2NCOOHCHNH2

谷氨酰胺 GlnCH2COH2NCH2

甘氨酸 GlyCOOHCHNH2H本文檔共96頁；當前第18頁；編輯于星期三\18點5分III帶負電荷的氨基酸（兩種）

天冬氨酸 AspCOOHCHNH2

CH2COHOCOOHCHNH2

谷氨酸 GluCH2COHOCH2本文檔共96頁；當前第19頁；編輯于星期三\18點5分IV帶正電荷的氨基酸（三種）(CH2)4

賴氨酸 LysCOOHCHNH2H2N

精氨酸 ArgCOOHCHNH2

(CH2)3NHCNHH2NCOOHCHNH2

組氨酸 HisCH2NHN胍基咪唑基本文檔共96頁；當前第20頁；編輯于星期三\18點5分非極性氨基酸：纈、甲、脯、丙、亮、異亮、苯、色寫家譜并晾一晾本色記憶方法極性氨基酸：酪、絲、蘇、半、甘、天酰、谷酰老師說半干天谷咸帶負電：天冬氨酸、谷氨酸帶正電：賴氨酸、精氨酸、組氨酸本文檔共96頁；當前第21頁；編輯于星期三\18點5分通常是常見氨基酸的衍生物。例如：2.稀有氨基酸羥基化的氨基酸4-羥脯氨酸、5-羥賴氨酸存在于結締組織膠原蛋白中甲基化的氨基酸甲基組氨酸、甲基賴氨酸存在于肌球蛋白中γ-羥基谷氨酸存在于凝血酶原中，參與凝血本文檔共96頁；當前第22頁；編輯于星期三\18點5分1986年--硒代半胱氨酸，硒元素取代了半胱氨酸中的硫元素；2002年--吡咯賴氨酸，賴氨酸的ε-氨基與（4R，5R）-4-取代-吡咯啉-5-羧酸以酰胺鍵相連而形成的化合物。是生物體內(nèi)組成蛋白質(zhì)的第21和第22種基本氨基酸，均屬于L-α-氨基酸。SeH本文檔共96頁；當前第23頁；編輯于星期三\18點5分以游離或結合態(tài)存在細胞或組織中，大部分是常見氨基酸的衍生物或異構型。例如：3.

非蛋白質(zhì)氨基酸鳥氨酸、瓜氨酸是尿素循環(huán)的中間代謝產(chǎn)物；D-谷氨酸、D-丙氨酸存在于細菌細胞壁肽聚糖中；γ-氨基丁酸由谷氨酸脫羧產(chǎn)生，為重要的神經(jīng)遞質(zhì)。本文檔共96頁；當前第24頁；編輯于星期三\18點5分1.物理性質(zhì)形態(tài)：均為白色結晶或粉末，不同氨基酸的晶型結構不同。溶解性：一般都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于丙酮，在稀酸和稀堿中溶解性好。熔點：氨基酸的熔點一般都比較高，一般都大于200℃，超過熔點以上氨基酸分解產(chǎn)生胺和二氧化碳。旋光性：除甘氨酸外都有旋光性，左旋用（-）表示，右旋用（+）表示。氨基酸的旋光性和大小取決于R基的性質(zhì)，并且與D/L型沒有直接的對應關系。氨基酸的性質(zhì)本文檔共96頁；當前第25頁；編輯于星期三\18點5分2.化學性質(zhì)氨基酸的兩性解離與等電點氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。等電點（isoeletricpoint，PI）：當溶液濃度為某一pH值時，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-數(shù)目正好相等，成為兼性離子，凈電荷為0，呈電中性，此時溶液的pH值即為氨基酸的等電點。在等電點時，氨基酸既不向正極也不向負極移動，pH變化時，遷移發(fā)生變化。本文檔共96頁；當前第26頁；編輯于星期三\18點5分pI是氨基酸的特征常數(shù)pH﹤pI陽離子pH=pI兩性離子pH﹥pI陰離子本文檔共96頁；當前第27頁；編輯于星期三\18點5分紫外吸收性質(zhì)

酪氨酸、色氨酸R基團有共軛雙鍵，具有紫外吸收特性，其最大吸收波長在280nm附近。大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸，因此測定蛋白溶液280nm處吸光值是檢測蛋白濃度的快速簡便有效的方法本文檔共96頁；當前第28頁；編輯于星期三\18點5分在加熱條件及弱酸環(huán)境下，氨基酸與茚三酮反應生成藍紫色化合物，其最大吸收峰在570nm處。由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關系，因此可以作為氨基酸的定量分析方法。茚三酮反應（靈敏度為1ug）本文檔共96頁；當前第29頁；編輯于星期三\18點5分寡肽、多肽的組成單位多種生物活性物質(zhì)的前體：NO前體—精氨酸；褪黑色素前體-色氨酸。作為神經(jīng)遞質(zhì)（谷氨酸、γ-氨基丁酸）氧化分解產(chǎn)生ATP作為糖異生的前體氨基酸的生理功能本文檔共96頁；當前第30頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)分子中氨基酸是如何連接的呢？本文檔共96頁；當前第31頁；編輯于星期三\18點5分兩個氨基酸分子頭尾連接起來肽鍵的形成NH2COOH1NH2COOH2NH2CNCOOHOH21脫水CarbodiimideJuangRH(2004)BCbasics本文檔共96頁；當前第32頁；編輯于星期三\18點5分本文檔共96頁；當前第33頁；編輯于星期三\18點5分一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨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。肽鍵與肽鏈本文檔共96頁；當前第34頁；編輯于星期三\18點5分由兩個氨基酸組成的肽稱為二肽，三個氨基酸組成的肽稱為三肽，依此類推。由十個以下氨基酸組成的肽稱為寡肽（oligope-ptide）;十個以上氨基酸組成的肽稱為多肽或多肽鏈（polypeptide）。肽鏈中的氨基酸因為脫水縮合而非原來的完整分子單元，故將其稱為氨基酸殘基（residue）。本文檔共96頁；當前第35頁；編輯于星期三\18點5分肽鏈中AA的排列順序和命名在多肽鏈中，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。多肽鏈有兩端：N-端：多肽鏈中有游離-氨基的一端，也稱氨基端；

C-端：多肽鏈中有游離-羧基的一端，也稱羧基端。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-Gly-Tyr-Ala-Leu本文檔共96頁；當前第36頁；編輯于星期三\18點5分本文檔共96頁；當前第37頁；編輯于星期三\18點5分第三節(jié)蛋白質(zhì)的分子結構本文檔共96頁；當前第38頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)是具有三維空間結構的高分子物質(zhì)，根據(jù)蛋白質(zhì)肽鏈的折疊方式和復雜程度，將蛋白質(zhì)結構分為…….本文檔共96頁；當前第39頁；編輯于星期三\18點5分1234

蛋白質(zhì)的結構層次Mathewsetal(2000)Biochemistry(3e)p.195本文檔共96頁；當前第40頁；編輯于星期三\18點5分一級結構（primarystructure）-氨基酸序列二級結構（secondarystructure）-主要由氫鍵穩(wěn)固的局部構象，如-helix,-sheet等三級結構（tertiarystructure）-一條多肽鏈中所有原子或基團在三維空間的整體排布四級結構（quarternarystructure）

-多個多肽鏈的組合空間結構蛋白質(zhì)結構的層次本文檔共96頁；當前第41頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)的一級結構蛋白質(zhì)的一級結構指蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的氨基酸排列順序（注意方向），包括二硫鍵的位置。主要的化學鍵：肽鍵，二硫鍵本文檔共96頁；當前第42頁；編輯于星期三\18點5分一級結構是蛋白質(zhì)空間構象和特異生物學的基礎，但不是決定蛋白質(zhì)空間構象的唯一因素。本文檔共96頁；當前第43頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)的一級結構的測定蛋白質(zhì)的一級結構指蛋白質(zhì)多肽鏈中AA的排列順序以及多肽鏈內(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)生物學功能的基礎。本文檔共96頁；當前第44頁；編輯于星期三\18點5分如何測定蛋白質(zhì)一級結構：氨基酸序列(1)直接進行氨基酸測序： Edmandegradation

F.Sanger(CambridgeU.) →Insulin----胰島素(A,Bchains)(2)由cDNA序列反推氨基酸序列： DNA定序法：F.Sanger

JuangRH(2004)BCbasics本文檔共96頁；當前第45頁；編輯于星期三\18點5分1.小片段肽鏈測序：二硝基氟苯（FDNB）法二甲氨基磺酰氯（DNS-Cl）法Edman降解法（苯異硫氰酸酯法）氨肽酶法肼解法羧肽酶法N末端氨基酸的分析C末端氨基酸的分析本文檔共96頁；當前第46頁；編輯于星期三\18點5分N末端基氨基酸測定主要涉及三步反應：偶聯(lián)反應、環(huán)化斷裂反應、轉化反應。此法的特點是能夠不斷重復循環(huán)，將肽鏈N-端氨基酸殘基逐一進行標記和解離。Edman降解法（苯異硫氰酸酯法，PITC法）脫去N末端氨基酸后，剩下的肽鏈仍然是完整的。本文檔共96頁；當前第47頁；編輯于星期三\18點5分苯異硫氰酸酯（PITC)堿性條件，偶聯(lián)酸性條件，斷裂環(huán)化PTC-肽本文檔共96頁；當前第48頁；編輯于星期三\18點5分多肽與肼在無水條件下加熱，C-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。肼化物能夠與苯甲醛縮合成不溶于水的物質(zhì)而與C-端氨基酸分離。C末端基氨基酸測定①肼解法本文檔共96頁；當前第49頁；編輯于星期三\18點5分羧肽酶是一種肽鏈外切酶，它能特異地從多肽鏈的C-端將氨基酸依次水解下來，是C末端分析常用的方法。目前常用的羧肽酶有四種：A,B,C和Y；C末端基氨基酸測定②羧肽酶法羧肽酶種類能水解氨基酸種類羧肽酶A脂肪族或芳香族氨基酸（Pro除外）C-末端肽鍵羧肽酶B只能水解由堿性氨基酸構成的C-末端肽鍵羧肽酶CC-末端的Pro羧肽酶Y能切斷各種氨基酸在C-末端的肽鍵本文檔共96頁；當前第50頁；編輯于星期三\18點5分2.大片段肽鏈測序：分析多肽鏈的N-末端和C－末端殘基(二硝基氟苯法,丹酰氯法)非共價鍵（需要用變性劑尿素或SDS）二硫鍵需要用還原法用兩種不同的裂解方式裂解多肽鏈為較小片段測定各片段的氨基酸順序用片段重疊法重新建立完整多肽鏈的一級結構測定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目拆分蛋白質(zhì)分子中的多肽鏈蛋白質(zhì)末端分析或SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳本文檔共96頁；當前第51頁；編輯于星期三\18點5分測序步驟A.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。可用8mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍處理，即可分開多肽鏈(亞基)B.二硫鍵的斷裂可在尿素或鹽酸胍存在時，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，以防止它重新被氧化。蛋白質(zhì)一級結構的測定本文檔共96頁；當前第52頁；編輯于星期三\18點5分C.測定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目蛋白質(zhì)末端分析SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳蛋白質(zhì)一級結構的測定本文檔共96頁；當前第53頁；編輯于星期三\18點5分D.多肽鏈斷裂成多個肽段以便建立兩個重要的氨基酸序列參考點

可采用兩種或多種不同的斷裂方法（斷裂點不同）將多肽樣品斷裂成兩套或多套肽段，并將其分離開來。酶解法:胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶、嗜熱菌蛋白酶、羧肽酶和氨肽酶化學法：(Cyanogenbromide)溴化氰水解法，它能選擇性地切割由甲硫氨酸的羧基所形成的肽鍵。蛋白質(zhì)一級結構的測定本文檔共96頁；當前第54頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)一級結構的測定E.分析多肽鏈的N-末端和C-末端殘基以便建立兩個重要的氨基酸序列參考點N末端二硝基氟苯（DNFB）法丹磺酰氯（DNS）法Edman降解法氨肽酶法C末端肼解法還原法羧肽酶本文檔共96頁；當前第55頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)一級結構的測定F.片段重疊法確定肽段在多肽鏈中順序示意兩套或兩套以上不同方法斷裂的肽段樣品，切口彼此錯位，兩套肽段正好相互跨過切口而重合，達到互補的目的。本文檔共96頁；當前第56頁；編輯于星期三\18點5分借助重疊肽確定肽段次序：末端殘基HS末端肽段HOWT

APS

（OUS）第一套肽段HOWT

OUS

EOVE

RLA

PS第二套肽段HO

WTOU

SEO

VERL

APS

推斷全順序HOWTOUSEOVERLAPS氨基末端殘基H羧基末端殘基S第一套肽段第二套肽段

OUS

SEO

PS

WTOU

EOVE

VERL

RLA

APS

HOWT

HO舉例：所得資料本文檔共96頁；當前第57頁；編輯于星期三\18點5分核酸推導法原理：蛋白質(zhì)的氨基酸順序是由核酸的核苷酸順序決定的。測出核酸的核苷酸順序根據(jù)三個核苷酸確定一個氨基酸的密碼子推導出蛋白質(zhì)的氨基酸順序本文檔共96頁；當前第58頁；編輯于星期三\18點5分小結掌握：片段重疊法確定肽段在多肽鏈中順序；熟記：組成蛋白質(zhì)的各種氨基酸以及縮寫符號；熟悉：分析多肽鏈的N-末端和C-末端殘基的方法；本文檔共96頁；當前第59頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)分子的構象又稱空間結構、立體結構、高級結構、三維構象等，是指蛋白質(zhì)分子中原子和基團在三維空間上的排列、分布及肽鏈的走向。蛋白質(zhì)的分子構象取決于一級結構，是蛋白質(zhì)生物學功能或活性所必需的。蛋白質(zhì)的構象可分為二、三、四級結構。蛋白質(zhì)的二級結構本文檔共96頁；當前第60頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)的二級結構定義是指肽鏈的主鏈骨架中若干肽單位，各自沿一定的軸盤旋或折疊形成的有規(guī)則的構象，以氫鍵為主要的次級鍵。蛋白質(zhì)的二級結構中不涉及氨基酸殘基側鏈的構象。主鏈：是由氨基酸的羧基與氨基形成的肽鍵部分規(guī)則的重復排列而成。側鏈：R基部分。本文檔共96頁；當前第61頁；編輯于星期三\18點5分兩肽鍵平面的交接點為α-碳以肽鍵為平面連接成多肽長鏈注意：α-碳上面接有各種大小不等的基團本文檔共96頁；當前第62頁；編輯于星期三\18點5分肽單位（peptideunit）：肽鍵與相鄰的兩個Cα組成的基團其中肽鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉。肽單位是剛性平面，其上面6個原子處于同一平面，稱為肽平面。肽鏈主鏈上只有兩個α碳原子連接單鍵可旋轉。肽單位中與C-N相連的氫和氧原子與兩個α碳原子呈反向分布。本文檔共96頁；當前第63頁；編輯于星期三\18點5分肽鏈中的肽平面本文檔共96頁；當前第64頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)空間結構單元β-折疊(β-pleatedsheet)β-轉角(β-turn)環(huán)(loop)無規(guī)則卷曲（randomcoil）Ribbonmodelofthebacterialcatabolitegeneactivatorprotein(CAP)α-螺旋(α-

helix)

肽鍵平面對多肽鏈構象的限制本文檔共96頁；當前第65頁；編輯于星期三\18點5分肽平面的相疊形成α螺旋本文檔共96頁；當前第66頁；編輯于星期三\18點5分-螺旋(-helix)指蛋白質(zhì)分子中多個肽平面通過氨基酸-碳原子的旋轉，使多肽鏈的主骨架沿中心軸盤曲成穩(wěn)定的-螺旋構象。本文檔共96頁；當前第67頁；編輯于星期三\18點5分右手-螺旋，螺距為0.54nm，每圈含3.6個氨基酸殘基；兩個氨基酸殘基之間的距離為0.15nm;穩(wěn)定因素：鏈內(nèi)氫鍵，每隔三個氨基酸殘基形成一個氫鍵，氫鍵取向與主軸基本平行。R基團在外側，其大小、形狀及電荷等均影響-螺旋的穩(wěn)定性和形成。0.54nm-螺旋結構特征本文檔共96頁；當前第68頁；編輯于星期三\18點5分肽鏈伸展使肽鍵平面之間折疊成鋸齒狀；-折疊借相鄰主鏈之間的氫鍵維系。肽鏈中氨基酸殘基的R側鏈分布在片層的上下。-折疊的結構特征本文檔共96頁；當前第69頁；編輯于星期三\18點5分-折疊有兩種類型。一種為順式，肽鏈的N-端在同側。另一種為反式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。一般反式較為穩(wěn)定。本文檔共96頁；當前第70頁；編輯于星期三\18點5分

-轉角（-turn）在-轉角部分，由四個連續(xù)的氨基酸殘基組成；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，產(chǎn)生一個不很穩(wěn)定的環(huán)狀結構。這類結構主要存在于球狀蛋白分子中。COOHH2CCH2CH2CH2H+N本文檔共96頁；當前第71頁；編輯于星期三\18點5分無規(guī)卷曲（randomcoil）指多肽鏈主鏈部分形成的無規(guī)律構象。一種蛋白質(zhì)往往具有多種不同類型的二級結構構象，只是不同蛋白質(zhì)各占多少不同而已。本文檔共96頁；當前第72頁；編輯于星期三\18點5分核糖核酸酶的分子結構α-螺旋β-折疊β-轉角無規(guī)卷曲本文檔共96頁；當前第73頁；編輯于星期三\18點5分基序基序（motif）又稱為超二級結構、模體或模序：多肽鏈內(nèi)順序上相鄰的二級結構常在空間中相互接近，相互作用而形成有規(guī)則的二級結構聚集體。超二級結構在結構的組織層次上高于二級結構，但沒有完整的結構域。常見的有：αα，βββ，βαβ本文檔共96頁；當前第74頁；編輯于星期三\18點5分αα本文檔共96頁；當前第75頁；編輯于星期三\18點5分結構域（domain）三級結構層次上的局部折疊區(qū)。結構域：在較大的蛋白質(zhì)分子中，多肽鏈上相鄰的基序（超二級結構）緊密聯(lián)系，進一步折疊成一個或多個相對獨立的致密的三維實體。具有獨特的空間構象，與分子整體以共價鍵相連，并承擔特定的生物學功能。蛋白質(zhì)分子可以有多個相同或不同的結構域；不同的蛋白質(zhì)分子可以有相同的結構域。本文檔共96頁；當前第76頁；編輯于星期三\18點5分丙酮酸激酶的結構域本文檔共96頁；當前第77頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)的三級結構(TertiaryStructure)具有二級結構、超二級結構及結構域的一條多肽鏈上，序列上相隔較遠的AA殘基側鏈相互作用，在空間進一步盤繞、折疊形成的包括主鏈和側鏈構象在內(nèi)的特征三維結構。指在一條多肽鏈上所有原子和基團在三維空間的整體排布。大多數(shù)蛋白質(zhì)的三級結構為球狀或近似球狀。大多數(shù)的親水的側鏈分布于球形結構的表面，而疏水的側鏈鏈分布于球形結構的內(nèi)部，形成疏水的核心。溶菌酶分子三級結構本文檔共96頁；當前第78頁；編輯于星期三\18點5分維系三級結構的化學鍵主要是非共價鍵：氫鍵、離子鍵、疏水鍵和范德華力。本文檔共96頁；當前第79頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)的四級結構(QuaternaryStructure)：二個或二個以上的亞基之間相互作用，彼此以非共價鍵相連而形成更復雜的構象。蛋白質(zhì)的四級結構本文檔共96頁；當前第80頁；編輯于星期三\18點5分1.蛋白亞基具有一、二、三級結構的多肽鏈，稱為亞基或亞單位(subunit)，四級結構的實質(zhì)是亞基在空間排列的方式。2-10個亞基組成具有四級結構的蛋白質(zhì)為寡聚體(oligomer)，多于10個稱為多聚體（polymer）。

單獨亞基無生物學功能，當亞基聚合成為具有完整四級結構的蛋白質(zhì)后才有功能。本文檔共96頁；當前第81頁；編輯于星期三\18點5分2.亞基間的結合力維持亞基之間的化學鍵主要是疏水鍵。亞基間的疏水基團為了避開水相而相互作用形成疏水鍵，導致亞基聚合。此外，氫鍵、離子鍵、范德華力、二硫鍵等在維持蛋白質(zhì)的四級結構也起一定的作用。本文檔共96頁；當前第82頁；編輯于星期三\18點5分血紅蛋白(hemoglobin)四級結構本文檔共96頁；當前第83頁；編輯于星期三\18點5分蛋白質(zhì)的分子結構小結四級結構三級結構結構域超二級結構二級結構蛋白質(zhì)的一級結構20種氨基酸本文檔共96頁；當前第84頁；編輯于星期三\18點5分第四節(jié)

蛋白質(zhì)的結構與功能本文檔共96頁；當前第85頁；編輯于星期三\18點5分一級結構是空間結構的基礎，并且決定高級結構，而高級結構決定它的生物學功能。本文檔共96頁；當前第86頁；編輯于星期三\18點5分在蛋白質(zhì)的一級結構中，有少數(shù)氨基酸殘基參與功能活性部位的構成或處于特定構象的關鍵部位，這部分殘基對于蛋白質(zhì)正常發(fā)揮功能至關重要。一、蛋白質(zhì)一級結構與功能的關系本文