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1、关于蛋白质结构第1页，讲稿共63张，创作于星期三第三节第三节 蛋白质的结构蛋白质的结构一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级结构二、蛋白质的二级结构二、蛋白质的二级结构三、蛋白质的三级结构三、蛋白质的三级结构四、蛋白质的四级结构四、蛋白质的四级结构第2页，讲稿共63张，创作于星期三蛋白质的结构蛋白质的结构一级结构：肽链中氨基酸的排列顺序；一级结构：肽链中氨基酸的排列顺序；二级结构：多肽链本身的折叠方式；二级结构：多肽链本身的折叠方式；三级结构：螺旋肽链结构盘绕、折叠成三级结构：螺旋肽链结构盘绕、折叠成 复杂的空间结构；复杂的空间结构；四级结构：蛋白质亚基聚合成大分子蛋四级结构：蛋白质亚基聚合成大
2、分子蛋 白质的方式；白质的方式；蛋白质的结构层次：蛋白质的结构层次：一级结构一级结构二级结构二级结构超二级结构超二级结构结构域结构域三级结构三级结构四级结构四级结构第3页，讲稿共63张，创作于星期三一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级结构第4页，讲稿共63张，创作于星期三一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级结构1 1、肽的一般概念、肽的一般概念肽肽：是一个氨基酸的：是一个氨基酸的-羧基和另一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的-氨基氨基之间脱去一分子水而通过肽键连接成的化合物。之间脱去一分子水而通过肽键连接成的化合物。肽键肽键：一个氨基酸的：一个氨基酸的-羧基和另一个氨基酸分子的羧基和另一个
3、氨基酸分子的-氨氨基缩合是区水而形成的酰胺键。基缩合是区水而形成的酰胺键。R1 R2 R3 R4 RnH2NCHCONHCHCONHCHCONHCHCONHCHCOOH肽链，氨基酸残基肽链，氨基酸残基,主链，侧链主链，侧链N末端：含有自由氨基的一端，书写用末端：含有自由氨基的一端，书写用H表示；表示；C末端：含有自由羧基的一端，书写用末端：含有自由羧基的一端，书写用OH表示；表示；第5页，讲稿共63张，创作于星期三一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级结构1 1、肽的一般概念、肽的一般概念二硫键：二硫键：是由二个半胱氨酸残基的侧链之是由二个半胱氨酸残基的侧链之间形成的。即胱氨酸的残基中的二硫键间
4、形成的。即胱氨酸的残基中的二硫键二硫键类型：二硫键类型：可以使两条单独的肽链共价交可以使两条单独的肽链共价交联起来（链间二硫键）；也可以使一条链的某联起来（链间二硫键）；也可以使一条链的某一部分形成环（链内二硫键）一部分形成环（链内二硫键）第6页，讲稿共63张，创作于星期三一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级结构1 1、肽的一般概念、肽的一般概念链间二硫键链间二硫键NHCHCONHCHCONHCHCOR1R2CH2SSCH2NHCHCONHCHCONHCHCOR3R4二硫键二硫键HS CH2CHCOONH3+半胱氨酸半胱氨酸第7页，讲稿共63张，创作于星期三一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级
5、结构1 1、肽的一般概念、肽的一般概念链内二硫键链内二硫键第8页，讲稿共63张，创作于星期三Page92：图：图3-8第9页，讲稿共63张，创作于星期三2、肽的命名及表达式、肽的命名及表达式例如：例如：H.Tyr.Gly.Gly.Phe.Met.OH（甲硫（甲硫氨酸型脑啡肽）氨酸型脑啡肽）（1）用结构式来表示，占空间大；）用结构式来表示，占空间大；（2）用氨基酸中文名称的字头表示；）用氨基酸中文名称的字头表示；（3）用氨基酸英文名称的三字符或单字符）用氨基酸英文名称的三字符或单字符表示；表示；（4）二肽，三肽，多肽）二肽，三肽，多肽第10页，讲稿共63张，创作于星期三3、蛋白质的氨基酸序列和功
6、能、蛋白质的氨基酸序列和功能（1）蛋白质的一级结构决定了高级结构和功能。）蛋白质的一级结构决定了高级结构和功能。（page94图图3-11）（2）蛋白质的一级结构与生物的进化有关。）蛋白质的一级结构与生物的进化有关。同源蛋白质的保守序列反映了物种之间的进同源蛋白质的保守序列反映了物种之间的进化上的距离。化上的距离。（3）一级结构的局部断裂与蛋白质的活性激活有关。）一级结构的局部断裂与蛋白质的活性激活有关。例如酶原的激活。例如酶原的激活。（4）蛋白质的一级结构的改变与分子病。）蛋白质的一级结构的改变与分子病。例如镰刀状细胞贫血病（血红蛋白例如镰刀状细胞贫血病（血红蛋白-亚基亚基N-末端第六位末端
7、第六位GluVal）.第11页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定 世界上第一个氨基酸序列世界上第一个氨基酸序列的测定是，的测定是，1953年由年由Sanger完成，他用完成，他用10年的时间测定年的时间测定了含有了含有51个氨基酸残基的牛个氨基酸残基的牛胰岛素。胰岛素。我国我国19651965年在世界上第年在世界上第一个用化学方法人工合成一个用化学方法人工合成的蛋白质就是这种牛胰岛的蛋白质就是这种牛胰岛素。素。第12页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定测定蛋白质一级结构的要求测定蛋白质一级结构的要求:1.1.样
8、品必需纯（样品必需纯（97%97%以上）。以上）。2.2.知道蛋白质的分子量。知道蛋白质的分子量。3.3.知道蛋白质由几个亚基组成。知道蛋白质由几个亚基组成。4.4.测定蛋白质的氨基酸组成；并根据分子量测定蛋白质的氨基酸组成；并根据分子量计算每种氨基酸的个数。计算每种氨基酸的个数。5.5.测定水解液中的氨量，计算酰胺的含量。测定水解液中的氨量，计算酰胺的含量。第13页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定Sanger法氨基酸序列测定的大体步骤为：法氨基酸序列测定的大体步骤为：（一）蛋白质亚基数目的确定及其拆分（一）蛋白质亚基数目的确定及其拆分（二）多肽链的
9、局部断裂和肽段的分离（二）多肽链的局部断裂和肽段的分离（三）（三）各个各个肽段氨基酸序列的测定肽段氨基酸序列的测定（四）氨基酸完整序列的拼接（四）氨基酸完整序列的拼接（五）多肽链中二硫键位置的确定（五）多肽链中二硫键位置的确定第14页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定（一）蛋白质亚基数目的确定及其拆分（一）蛋白质亚基数目的确定及其拆分1、蛋白质分子中亚基数目的确定、蛋白质分子中亚基数目的确定2、蛋白质分子中亚基的拆分、蛋白质分子中亚基的拆分3、多肽链的氨基酸组成测定、多肽链的氨基酸组成测定4、多肽链的、多肽链的N-末端和末端和C-末端分析末端分析第15
10、页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定N-末端分析：末端分析：（1）二硝基氟苯法（）二硝基氟苯法（FDNB法）：法）：（2）丹磺酰氯法（）丹磺酰氯法（DNS法）：法）：（3）苯异硫氰酸酯法（）苯异硫氰酸酯法（PITC法）：法）：（4）氨肽酶法）氨肽酶法C-末端分析：末端分析：（1）肼解法：）肼解法：（2）还原法：）还原法：（3）羧肽酶法：）羧肽酶法：多肽链的多肽链的N-末端和末端和C-末端分析方法末端分析方法第16页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定N-末端分析：末端分析：（1）二硝基氟苯法（）二硝基氟苯法（FD
11、NB法）：法）：SangerSanger法。法。2,4-2,4-二硝基氟苯在碱性条件下，能够与肽链二硝基氟苯在碱性条件下，能够与肽链N-N-端的游离氨基端的游离氨基作用，生成二硝基苯衍生物（作用，生成二硝基苯衍生物（DNPDNP）。）。在酸性条件下水解，得到黄色在酸性条件下水解，得到黄色DNP-DNP-氨基酸。该产物能够用乙醚抽氨基酸。该产物能够用乙醚抽提分离。不同的提分离。不同的DNP-DNP-氨基酸可以用色谱法进行鉴定。氨基酸可以用色谱法进行鉴定。第17页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定N-末端分析：末端分析：（2）丹磺酰氯法（）丹磺酰氯法（DN
12、S法）：法）：在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与N-N-端氨基酸的游离氨端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰基作用，得到丹磺酰-氨基酸。氨基酸。此法的优点是丹磺酰此法的优点是丹磺酰-氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到1 1 1010-9 9molmol。第18页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定N-末端分析：末端分析：（3）苯异硫氰酸酯法（）苯异硫氰酸酯法（PITC法、法、Edman降解法）：降解法）：用途用途：此法最大优点是除去此法最大优点是
13、除去N N末端氨基酸后剩下的肽链部分仍是完整的。末端氨基酸后剩下的肽链部分仍是完整的。因此，可以用来一步步地测定多肽链因此，可以用来一步步地测定多肽链N N末端的氨基酸顺序。末端的氨基酸顺序。弱碱弱碱 AA AAPITC+PITC+多肽多肽 蛋白蛋白 AA AAPTCPTC多肽多肽 蛋白蛋白HFPTH-AA+PTH-AA+少一个少一个AAAA的多肽或蛋白的多肽或蛋白异硫氰酸苯酯异硫氰酸苯酯苯氨基硫甲酰苯氨基硫甲酰-苯硫乙酰脲苯硫乙酰脲H+CH3NO2第19页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定N-末端分析：末端分析：（4）氨肽酶法）氨肽酶法氨肽酶是从胰腺
14、中提取是一种肽链外切酶，它能从多肽氨肽酶是从胰腺中提取是一种肽链外切酶，它能从多肽链的链的N-N-端逐个的向里水解。端逐个的向里水解。根据不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类根据不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，按反应时间和氨基酸残基释放量作动力学曲线，和数量，按反应时间和氨基酸残基释放量作动力学曲线，从而知道蛋白质的从而知道蛋白质的N-N-末端残基顺序。末端残基顺序。最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸残基为最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸残基为N-N-末端的肽键速度最大。末端的肽键速度最大。第20页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的
15、测定、蛋白质一级结构的测定C-末端分析：末端分析：（1）肼解法：）肼解法：多肽与肼在无水条件下加热，多肽与肼在无水条件下加热，C-C-端氨基酸即从肽链上解端氨基酸即从肽链上解离出来，其余的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯甲醛缩离出来，其余的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯甲醛缩合成不溶于水的物质而与合成不溶于水的物质而与C-C-端氨基酸分离。端氨基酸分离。第21页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定C-末端分析：末端分析：（2）还原法：）还原法：硼氢化锂还原法硼氢化锂还原法(-(-羧基反应羧基反应)RCHCOOHNH肽肽LiBH4 还原还原RCHCH
16、2OHNH肽肽-氨基醇氨基醇水解水解RCHCH2OHNH2 氨基酸混合物氨基酸混合物第22页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定C-末端分析：末端分析：（3）羧肽酶法：）羧肽酶法：羧肽酶是一种肽链外切酶，羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的它能从多肽链的C-C-端逐个的端逐个的水解。根据不同的反应时间水解。根据不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨基测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，从而知道蛋酸种类和数量，从而知道蛋白质的白质的C-C-末端残基顺序。末端残基顺序。氨氨基基酸酸的的释释放放量量（摩摩尔尔数数）反应时间反应时间GlySerVal判断序列判
17、断序列-Val-Ser-Gly-COOH第23页，讲稿共63张，创作于星期三4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定（二）多肽链的局部断裂和肽段的分离：（二）多肽链的局部断裂和肽段的分离：多肽链的局部断裂方法主要有酶裂解法和多肽链的局部断裂方法主要有酶裂解法和化学裂解法两种，其中酶裂解最常用。化学裂解法两种，其中酶裂解最常用。酶裂解法：酶裂解法：通常是选择专一性很强的蛋白酶来完成的。例如胰蛋白酶、通常是选择专一性很强的蛋白酶来完成的。例如胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、嗜热菌蛋白酶、胃蛋白酶、糜蛋白酶（专胰凝乳蛋白酶、嗜热菌蛋白酶、胃蛋白酶、糜蛋白酶（专一性看一性看page101page101）
18、等。）等。多肽链经部分水解后，即降解成长短不一的较小肽段，这些多肽链经部分水解后，即降解成长短不一的较小肽段，这些肽段可以应用层析和电泳加以分离和提纯。肽段可以应用层析和电泳加以分离和提纯。第24页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定（三）各个肽段氨基酸序列的测定：（三）各个肽段氨基酸序列的测定：氨基酸肽段序列的分析方法有：氨基酸肽段序列的分析方法有：1、Edman降解法：降解法：2、酶解法：、酶解法：3、气相色谱、气相色谱-质谱联用法：质谱联用法：第25页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定（四）氨基酸完整序列的
19、拼接（四）氨基酸完整序列的拼接肽顺序A1 B1A2B2 A3B3 A4Ala.Phe（丙苯丙）Ala.Phe.Gly.Lys（甘赖）Gly.Lys.Asn.Tyr（天冬酰酪）Asn.Tyr.Arg（精）Arg.Tyr（酪）Tyr.His（组）（缬）His.Val 十肽顺序 Ala.Phe.Gly.Lys.Asn.Tyr.Arg.Tyr.His.Val 第26页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定（五）多肽链中二硫键位置的确定（五）多肽链中二硫键位置的确定一一般般可可用用蛋蛋白白酶酶或或酸酸直直接接水水解解原原来来的的蛋蛋白白质质，从从部部分分水水解解产产
20、物物中中分分离离出出含含有有二二硫硫键键的的肽肽段段，所所得得到到的的肽肽段段混混合合物物可可用用BrownBrown及及HarltayHarltay的的对对角角线线电电泳泳技技术术进进行行分分离离，确确定定二二硫硫键位置。键位置。确确定定二二硫硫键键位位置置一一般般用用胃胃蛋蛋白白酶酶水水解解原原来来的的含含二二硫硫链链的的蛋蛋白白质质。因因为为胃胃蛋蛋白白酶酶专专一一性性较较低低，切切点点多多，这这样样生生成成的的肽肽段段（包包括括含含有有二二硫硫桥桥的的肽肽段段）都都比比较较小小，后后面面的的分分离离、鉴鉴定定工工作作均均比比较较容容易易进进行行。其其次次是是胃胃蛋蛋白白酶酶的的pHpH
21、在在酸酸性性范范围围（2 2），有有利利于于防防止止二二硫硫键键发发生生交交换换反反应应而而造成麻烦。造成麻烦。第27页，讲稿共63张，创作于星期三 4、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定（五）多肽链中二硫键位置的确定（五）多肽链中二硫键位置的确定BrownBrown和和HartlayHartlay对角线电泳图解对角线电泳图解+-+-第第二二向向第一向第一向a ab bpH6.5pH6.5图中图中a a、b b两个斑点是两个斑点是由一个二硫键断裂产生由一个二硫键断裂产生的肽段的肽段第28页，讲稿共63张，创作于星期三二、蛋白质的二级结构二、蛋白质的二级结构(一一)维系蛋白质维系蛋白质空
22、间结构的化空间结构的化学键学键盐键盐键氢键氢键疏水键疏水键范德华力范德华力二硫键二硫键配位键配位键(金属离子与蛋白质之间金属离子与蛋白质之间)第29页，讲稿共63张，创作于星期三二、蛋白质的二级结构二、蛋白质的二级结构(一一)维系蛋白质空间结构的化学键维系蛋白质空间结构的化学键盐键：盐键：正负带电基团之间的吸引力所形成的化学键，正负带电基团之间的吸引力所形成的化学键，如如NHNH4 4+与与COOCOO-之间之间。静电引力较强，但对蛋白质分子。静电引力较强，但对蛋白质分子三维构象的稳定贡献不是很大，有时也称为离子三维构象的稳定贡献不是很大，有时也称为离子键。键。氢键：氢键：一个氢原子连接两个电
23、负性强的原子（如氧、一个氢原子连接两个电负性强的原子（如氧、氮等）时形成两个键。其中一个为共价键，另一氮等）时形成两个键。其中一个为共价键，另一个即为氢键。氢键在个即为氢键。氢键在-螺旋和螺旋和-折叠中占有极重折叠中占有极重要的地位，对蛋白质分子三维构象的维护也很重要。要的地位，对蛋白质分子三维构象的维护也很重要。第30页，讲稿共63张，创作于星期三二、蛋白质的二级结构二、蛋白质的二级结构(一一)维系蛋白质空间结构的化学键维系蛋白质空间结构的化学键疏水键：疏水键：是非极性基团为了避开水相而群集在一起是非极性基团为了避开水相而群集在一起的作用力。疏水作用是维持蛋白质高级结构的重要的作用力。疏水作
24、用是维持蛋白质高级结构的重要因素。因素。范德华力：范德华力：是分子间的吸引力，是原子团相互接近时是分子间的吸引力，是原子团相互接近时诱导产生的。蛋白质分子的极性基团之间、极性与非诱导产生的。蛋白质分子的极性基团之间、极性与非极性基团之间、非极性基团之间都存在有这种吸引力，极性基团之间、非极性基团之间都存在有这种吸引力，故对维持蛋白质活性中心的构象影响很大。故对维持蛋白质活性中心的构象影响很大。第31页，讲稿共63张，创作于星期三二、蛋白质的二级结构二、蛋白质的二级结构(一一)维系蛋白质空间结构的化学键维系蛋白质空间结构的化学键二硫键：二硫键：两个硫原子之间（两个硫原子之间（2 2个个CysCy
25、s之间）形成的共之间）形成的共价键。此键作用很强，可把不同肽链或同一条肽价键。此键作用很强，可把不同肽链或同一条肽链的不同部分连在一起，对稳定蛋白质构象起重链的不同部分连在一起，对稳定蛋白质构象起重要作用。大多数蛋白质分子由于二硫键的断裂其要作用。大多数蛋白质分子由于二硫键的断裂其生物学活性随即丧失。生物学活性随即丧失。配配位位键键：是是一一种种特特殊殊的的共共价价键键，在在形形成成键键时时两两个个原原子子并并非非各各自自提提供供一一个个共共用用电电子子，而而是是某某个个原原子子单单方方面面提提供供共共用用电电子子而而形形成成，结结合合蛋蛋白白质质中中的的金金属离子与蛋白质之间的键多为配位键。
26、属离子与蛋白质之间的键多为配位键。第32页，讲稿共63张，创作于星期三（二）蛋白质的二级结构（二）蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构：蛋白质的二级结构：是指多肽链的主链是指多肽链的主链借助氢键，有规则地卷曲折叠形成沿一借助氢键，有规则地卷曲折叠形成沿一维方向具有周期性结构的构象维方向具有周期性结构的构象，二级结二级结构与侧链构与侧链R的构象无关，仅限于主链原子的构象无关，仅限于主链原子的局部空间排列。的局部空间排列。维持二级结构稳定的作用力主要是维持二级结构稳定的作用力主要是氢键氢键。二、蛋白质的二级结构二、蛋白质的二级结构第33页，讲稿共63张，创作于星期三肽单位：肽链中从个肽单位：肽链中从个
27、-碳原碳原子到相邻子到相邻-碳原子之间的结碳原子之间的结构称为肽单位，即肽链主链构称为肽单位，即肽链主链上的重复结构；上的重复结构；肽平面：肽键中的六个原子肽平面：肽键中的六个原子都处在同一个平面上，这一都处在同一个平面上，这一平面称为肽平面，也叫酰胺平面称为肽平面，也叫酰胺平面；平面；CCN COH（二）蛋白质的二级结构（二）蛋白质的二级结构第34页，讲稿共63张，创作于星期三肽单位的三个显著特征肽单位的三个显著特征（1）肽单位是一个刚性平面结构）肽单位是一个刚性平面结构 由于由于CN键具有键具有40%双键性质，不能自由旋转，双键性质，不能自由旋转，使肽单位的使肽单位的6个原子处于同一平面上
28、（个原子处于同一平面上（C，C=O，NH，C）；）；（2）肽平面中羰基的氧与亚氨基的氢可有顺反两种排）肽平面中羰基的氧与亚氨基的氢可有顺反两种排布，除布，除pro外，绝大多数为反式（稳定）；外，绝大多数为反式（稳定）；O CN H（3）与）与C 相连的两个键为单键，可旋转一定角度；相连的两个键为单键，可旋转一定角度；第35页，讲稿共63张，创作于星期三蛋白质的二级结构类型蛋白质的二级结构类型-螺旋结构螺旋结构-折叠结构折叠结构-转角结构转角结构无规则卷曲无规则卷曲（二）蛋白质的二级结构（二）蛋白质的二级结构第36页，讲稿共63张，创作于星期三1、-螺旋结构螺旋结构多肽主链环绕一个中心轴有规律的
29、盘绕前进形成的螺多肽主链环绕一个中心轴有规律的盘绕前进形成的螺旋型构象。旋型构象。（二）蛋白质的二级结构（二）蛋白质的二级结构第37页，讲稿共63张，创作于星期三1、-螺旋结构螺旋结构-螺旋结构的特征：螺旋结构的特征：（1）形成）形成-螺旋时，每个氨基酸残螺旋时，每个氨基酸残基上的基上的Ca的一对二面角的一对二面角和和取取值是恒定的，值是恒定的，-57，-47；（2）主链绕中心轴按右手方向盘）主链绕中心轴按右手方向盘绕，每上升一圈包含绕，每上升一圈包含3.6个氨基个氨基酸残基，螺距为酸残基，螺距为0.54nm，平均每，平均每个氨基酸的残基旋转个氨基酸的残基旋转100，上，上升升0.15nm；（
30、二）蛋白质的二级结构（二）蛋白质的二级结构第38页，讲稿共63张，创作于星期三1、-螺旋结构螺旋结构-螺旋结构的特征：螺旋结构的特征：（3）螺旋的稳定性是靠大量氢键）螺旋的稳定性是靠大量氢键来维持的，氢键是由第来维持的，氢键是由第n个氨基个氨基酸残基的酸残基的C=0(羰基羰基O)与第与第n+4个个氨基酸残基的氨基酸残基的N-H(亚氨基亚氨基H)之间之间形成的，氢键的取向与螺旋的中形成的，氢键的取向与螺旋的中心轴平行。心轴平行。（二）蛋白质的二级结构（二）蛋白质的二级结构第39页，讲稿共63张，创作于星期三1、-螺旋结构螺旋结构影响影响-螺旋结构稳定性的因素：螺旋结构稳定性的因素：氨基酸的排列顺
31、序：氨基酸的排列顺序：连续出现同种电荷的氨基酸时连续出现同种电荷的氨基酸时-螺旋结构不稳定；螺旋结构不稳定；氨基酸的组成：氨基酸的组成：（1）-碳原子上有分支时不能形成碳原子上有分支时不能形成-螺旋结构：螺旋结构：Ile、Val、Thr；（2）特殊氨基酸：）特殊氨基酸：Gly、Pro不能形成不能形成-螺旋结构；螺旋结构；（二）蛋白质的二级结构（二）蛋白质的二级结构第40页，讲稿共63张，创作于星期三2、-折叠结构折叠结构 -折折叠叠：两两条条或或多多条条几几乎乎完完全全伸伸展展的的多多肽肽链链侧侧向向聚聚集集在在一一起起，相相邻邻肽肽链链主主链链上上的的氨氨基基和和羰基之间形成有规则的氢键的折
32、叠片层结构。羰基之间形成有规则的氢键的折叠片层结构。（二）蛋白质的二级结构（二）蛋白质的二级结构Gly、Ala较多出现在较多出现在-折叠中。折叠中。第41页，讲稿共63张，创作于星期三2、-折叠结构折叠结构-折叠的结构特点：折叠的结构特点：（1）与与Ca相相连连的的氨氨基基酸酸残残基基的的R基基交交替替出出现现在片层的上方和下方，并且与片层垂直；在片层的上方和下方，并且与片层垂直；（二）蛋白质的二级结构（二）蛋白质的二级结构第42页，讲稿共63张，创作于星期三2、-折叠结构折叠结构-折叠的结构特点：折叠的结构特点：（2）-折叠分为折叠分为平行式平行式和和反平行式反平行式两种；两种；（二）蛋白质
33、的二级结构（二）蛋白质的二级结构 平平行行式式反反平平行行式式所有肽所有肽链的链的N-N-端都在端都在同一边同一边相邻两相邻两条肽链条肽链的方向的方向相反相反第43页，讲稿共63张，创作于星期三2、-折叠结构折叠结构影响影响-折叠结构稳定性的因素：折叠结构稳定性的因素：（1）氨基酸残基的）氨基酸残基的R基的片大；基的片大；（2）带有同种电荷的氨基酸残基的连续出现；）带有同种电荷的氨基酸残基的连续出现；（二）蛋白质的二级结构（二）蛋白质的二级结构第44页，讲稿共63张，创作于星期三3、-转角结构转角结构 -转转角角：是是球球状状蛋蛋白白质质中中常常见见的的结结构构，弯弯曲曲处处的的第第一一个个氨
34、氨基基酸酸残残基基的的-C=O 和和第第四四个个残残基基的的 N-H 之间形成氢键，形成一个环状结构。之间形成氢键，形成一个环状结构。（二）蛋白质的二级结构（二）蛋白质的二级结构第45页，讲稿共63张，创作于星期三3、-转角结构转角结构 -转角的结构特点：转角的结构特点：（1）由由连连续续的的4个个氨氨基基酸酸残残基基组组成成，其其中中第第一一个个氨氨基基酸酸残残基基的的-C=O 和和第第四四个个残残基基的的 N-H 之之间间形形成氢键；成氢键；（2）主链骨架以）主链骨架以180度回折；度回折；（3）-转转角角的的构构象象是是由由第第二二个个和和第第三三个个氨氨基基酸酸残残基基的的 Ca 的的
35、 二面角所规定；二面角所规定；（二）蛋白质的二级结构（二）蛋白质的二级结构Asn、Ser、Gly、Pro第46页，讲稿共63张，创作于星期三4、无规则卷曲、无规则卷曲 无无规规则则卷卷曲曲：是是多多肽肽主主链链多多项项随随机机盘盘绕绕所所形形成成的的构构象象，常出现于球状蛋白质中常出现于球状蛋白质中。（二）蛋白质的二级结构（二）蛋白质的二级结构螺旋螺旋折叠折叠转角转角自由自由回转回转第47页，讲稿共63张，创作于星期三(三三)蛋白质的超二级结构和结构域蛋白质的超二级结构和结构域1、超二级结构：、超二级结构：是指在蛋白质分子中由若干相邻是指在蛋白质分子中由若干相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相
36、互靠近，的二级结构单元组合在一起，彼此相互靠近，形成空间上能辨认的有规则的二级结构组合体。形成空间上能辨认的有规则的二级结构组合体。(1)、-螺旋构象的聚集体（螺旋构象的聚集体（型）；型）；(2)、-螺旋和螺旋和-折叠构象的聚集体（折叠构象的聚集体（型）；型）；(3)、-折叠构象的聚集体（折叠构象的聚集体（型和型和 c 型）；型）；多数情况下，超二级结构的形成和稳定性取决多数情况下，超二级结构的形成和稳定性取决于非极性氨基端之间的疏水键。于非极性氨基端之间的疏水键。第48页，讲稿共63张，创作于星期三超二级结构超二级结构(三三)蛋白质的超二级结构和结构域蛋白质的超二级结构和结构域第49页，讲稿
37、共63张，创作于星期三2、结构域：、结构域：蛋白质形成二级结构和超二级结构的基础蛋白质形成二级结构和超二级结构的基础上，进一步组合成具有某种功能的结构实体，上，进一步组合成具有某种功能的结构实体，这种构型称为。对于较大的蛋白质分子或这种构型称为。对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个或两个以上相对独亚基，多肽链往往由两个或两个以上相对独立的结构域缔合而成三级结构。立的结构域缔合而成三级结构。对于较小的蛋白质分子或亚基来说，结构对于较小的蛋白质分子或亚基来说，结构域和三级结构是一个意思。域和三级结构是一个意思。(三三)蛋白质的超二级结构和结构域蛋白质的超二级结构和结构域第50页，讲稿共63
38、张，创作于星期三结构域结构域(三三)蛋白质的超二级结构和结构域蛋白质的超二级结构和结构域第51页，讲稿共63张，创作于星期三三、蛋白质的三级结构三、蛋白质的三级结构 1、蛋白质的三级结构：蛋白质的三级结构：球状蛋白质在二球状蛋白质在二级结构、超二级结构及结构域的基础上，再级结构、超二级结构及结构域的基础上，再进行三维多向性盘绕形成近似球状的构象称进行三维多向性盘绕形成近似球状的构象称为。为。2、三级结构涉及到、三级结构涉及到主链和侧链主链和侧链所有原子所有原子和原子团的空间排布关系，但不涉及亚基间和原子团的空间排布关系，但不涉及亚基间和分子间的排布关系。和分子间的排布关系。第52页，讲稿共63
39、张，创作于星期三三、蛋白质的三级结构三、蛋白质的三级结构 3、蛋白质三级结构的共同特征：、蛋白质三级结构的共同特征：（1）通常是由多种二级结构组成；）通常是由多种二级结构组成；（2）亲水性氨基酸多位于表面，疏水性氨基酸）亲水性氨基酸多位于表面，疏水性氨基酸多位于内部（膜蛋白除外）；多位于内部（膜蛋白除外）；（3）稳定性主要依靠次级键来维持；）稳定性主要依靠次级键来维持；（4）具有生物活性的蛋白质具有活性中心；）具有生物活性的蛋白质具有活性中心；第53页，讲稿共63张，创作于星期三三、蛋白质的三级结构三、蛋白质的三级结构 4、蛋白质三级结构的维持键：、蛋白质三级结构的维持键：第54页，讲稿共63
40、张，创作于星期三三、蛋白质的三级结构三、蛋白质的三级结构 4、蛋白质三级结构的维持键：、蛋白质三级结构的维持键：二硫键二硫键盐键 氢键氢键疏水键疏水键 范德华力范德华力 3kcal/mol1kcal/mol1kcal/mol0.1kcal/mol这四种键能远小于共价键，称这四种键能远小于共价键，称次级键。次级键。次级键微弱但却是维持蛋白质三级结构中主要的作次级键微弱但却是维持蛋白质三级结构中主要的作用力用力,原因是因为其数量巨大。原因是因为其数量巨大。肽键肽键第55页，讲稿共63张，创作于星期三四、蛋白质的四级结构四、蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构：蛋白质的四级结构：在由多条肽链构成的蛋在由
41、多条肽链构成的蛋白质分子中，具有三级结构的蛋白质分子亚白质分子中，具有三级结构的蛋白质分子亚单位（亚基）彼此通过次级键相互连接聚合单位（亚基）彼此通过次级键相互连接聚合起来形成的空间构象。起来形成的空间构象。维持蛋白质四级结构的主要作用力：维持蛋白质四级结构的主要作用力：离子键、离子键、疏水键、氢键、范德华力等。疏水键、氢键、范德华力等。第56页，讲稿共63张，创作于星期三四、蛋白质的四级结构四、蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构的特点：蛋白质的四级结构的特点：很多蛋白质分子是由两个或两个以上独立的、很多蛋白质分子是由两个或两个以上独立的、具有三级结构的多肽链组成的。具有三级结构的多肽链组成的。
42、这些多肽链之间并没有共价键的联系，只是借这些多肽链之间并没有共价键的联系，只是借次级键缔合在一起，这就形成了四级结构。次级键缔合在一起，这就形成了四级结构。一般分子量超过几十一百万的蛋白质均有四一般分子量超过几十一百万的蛋白质均有四级结构。级结构。在四级结构的蛋白质分子中，每个具有三级结在四级结构的蛋白质分子中，每个具有三级结构的多肽链单位称为亚基，亚基多无生物学活构的多肽链单位称为亚基，亚基多无生物学活性，具有完整四级结构的蛋白质分子才有生物性，具有完整四级结构的蛋白质分子才有生物活性。活性。第57页，讲稿共63张，创作于星期三四、蛋白质的四级结构四、蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构：蛋白质
43、的四级结构：血红血红蛋白蛋白血红细胞血红细胞第58页，讲稿共63张，创作于星期三蛋白质各级结构间的关系蛋白质各级结构间的关系一级结构（氨基酸排列顺序）一级结构（氨基酸排列顺序）二级结构（二级结构（-螺旋、螺旋、-折叠、折叠、-转角、无规卷曲）转角、无规卷曲）超二级结构（二级结构单位的集合）超二级结构（二级结构单位的集合）结构域（在空间上可以明显区分的区域）结构域（在空间上可以明显区分的区域）三级结构（球状蛋白质中所有原子的空间位置）三级结构（球状蛋白质中所有原子的空间位置）四级结构（复合蛋白质的结构特征，蛋白质亚基的聚集体）四级结构（复合蛋白质的结构特征，蛋白质亚基的聚集体）第59页，讲稿共6
44、3张，创作于星期三蛋白质各级结构间的关系蛋白质各级结构间的关系一级结构二级结构三级结构四级结构螺旋折叠第60页，讲稿共63张，创作于星期三五、蛋白质高级结构的研究方法五、蛋白质高级结构的研究方法1 1X-X-射线衍射法：射线衍射法：其原理与光学显微镜或电子显微镜的原理其原理与光学显微镜或电子显微镜的原理基本相似，但光源波长很短。基本相似，但光源波长很短。=0.154nm=0.154nm，为一衍射波，得到一张衍射图。经数学方，为一衍射波，得到一张衍射图。经数学方法重组，绘出电子密度图，从中构建出三维法重组，绘出电子密度图，从中构建出三维分子图象分子图象分子结构模型。分子结构模型。第61页，讲稿共63张，创作于星期三五、蛋白质高级结构的研究方法五、蛋白质高级结构的研究方法2 2核磁共振光谱法：核磁共振光谱法：测定蛋白质分子中哪测定蛋白质分子中哪个氨基酸残基发生构象变化个氨基酸残基发生构象变化。3 3扫描隧道显微技术：扫描隧道显微技术：观察原子在物质表观察原子在物质表面的排列状态。面的排列状态。4.4.园二色法：园二色法：测定测定-螺旋和螺旋和-折叠片的折叠片的含量。含量。5 5荧光、荧光偏振法等荧光、荧光偏振法等 第62页，讲稿共63张，创作于星期三感谢大家观看第63页，讲稿共63张，创作于星期三