(精选)蛋白质分子中的超二级结构
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实例：肌红蛋白 核糖核酸酶
31
32
多肽链
维持蛋白质分子构象的作用力
a.盐键 b.氢键 c.疏水键 d.范得华力 e.二硫键 33
肌
红
蛋
白
三
级
结
构
34
Yeast Cu/Zn Superoxide Dismutase （1B4L）
35
Catalase A From Beef (bos taurus) liver （Ec: 1.11.1.6 ）
Coiled-coil protein
membrane protein
30
Protein Tertiary Structure
多肽键在二级结构的基础上，通过侧链基团的相互 作用进一步卷曲折叠，借助次级键维系使α－螺旋、β －折叠片、β－转角等二级结构相互配置而形成特定的 构象。三级结构的形成使肽链中所有的原子都达到空间 上的重新排布。
-折叠片
肽平面和二面角
Ｒ基团间的相互作用 水分子的作用 (3) 稳定蛋白质构象的作用力
四级结构
三级 结构 松散肽段
亚基
3
二面角
二面角
两相邻酰胺平面之间，能以共同的Cα 为定点而旋转，绕Cα-N键旋转的角度称φ 角，绕C-Cα键旋转的角度称ψ角。φ和ψ称 作二面角，亦称构象角。
4
酰胺平面
非键合原子 接触半径
3、每个氨基酸残基的>N-H 与前面第四个氨基酸残基的>C=0 形成氢键，肽链上所有的肽键都 参与氢键的形成。
形成因素：与ＡＡ组成和排列顺 序直接相关。
多态性：多数为右手（较稳定） ，亦有少数左手螺旋存在（不稳 定）
6
β－折叠（β-pleated sheet）
特征：两条或多 条伸展的多肽链 （或一条多肽链 的若干肽段）侧 向集聚，通过相 邻肽链主链上的 N-H与C=O之间有 规则的氢键，形 成锯齿状片层结 构，即β－折叠 片。 类别：平行
1PPR
1R3J
1KWF Hydrolase
17
DOMAIN （4）
Mainly Beta （Roll ）
1C0M 1NH2 RNA polymerase 1EX4
18
DOMAIN （5）
Clam 4BCL
Barrel 1PQ7
Solenoid 1K5C
Endopolygalacturonase
36
Protein quaternary structure
四级结构是指由相同或不同的称作亚基（subunit） 的亚单位按照一定排布方式聚合而成的蛋白质结构，维持 四级结构稳定的作用力主要是疏水键、离子键、氢键、范 得华力等次级键。亚基本身都具有球状三级结构，一般只 包含一条多肽链，也有的由二条或二条以上由二硫键连接 的肽链组成。
β-转角及无规则卷曲
11
蛋白质超二级结构
Greek Key topology
12
DOMAIN
Superoxide Dismulase
13
The doubly wound topology
PDB code 9LDB
14
DOMAIN（1）
三种基本组合形式：αα，βαβ，βββ。
1AEP
1HCI Triple-helix
蛋白质分子的 高级结构
1
二级结构概念
蛋白质的二级结构是指它的多肽链中有规 则重复的构象。
氢键是稳定二级结构的主要作用力。 一些特定的二级结构的组合体就被称为超
二级结构。
2
蛋白质的空间构象和维持构象的作用力
(1) 蛋白质的构象（conformation） (2) 多肽链折叠的空间限制因素
-螺旋体
1B2P（Sugar binding protein）1RG8
1JK4
22
DOMAIN （7）
Aligned and Orthogonal Beta Sandwiches
23
DOMAIN （8）
Greek Key topology（铜蛋白）
24
DOMAIN （9）
Gamma-crystallin （晶体球蛋白 1A5D ）
反平行
7
β－转角（β-turn）
特征：多肽 链中氨基酸 残基n的羰基 上的氧与残 基 （ n+3 ） 的 氮原上的氢 之间形成氢 键，肽键回 折1800 。
8
无
规
则
卷
曲
无规则卷曲
示
意来自百度文库
图
细胞色素C的三级结构
9
二级结构的基本类型
Helix
parallel β–pleated sheet antiparallel β–pleated 1s0heet
α-碳原子
侧链
酰胺平面
Φ=1800，ψ=1800
完全伸展的多肽主链构象
Φ=00，ψ=00
Φ=00，ψ=00的多肽主链构象 5
α－螺旋（α－helix）
特征：1、 每隔3.6个AA残基螺旋 上升一圈，螺距0.54nm;
2 、 螺旋体中所有氨基酸残 基侧链都伸向外侧，链中的全部 >C=0 和>N-H几乎都平行于螺旋 轴;
coiled coil alpha-actinin
Up-down Bundle
1JR8
15
DOMAIN （2）
Architecture（Horseshoe）
1IB2 RNA BINDING PROTEIN
16
DOMAIN （3）
Alpha solenoid Orthogonal Bundle Alpha/alpha barrel
25
DOMAIN （10）
The Jellyroll Topology （蛋卷三明冶 C8N）
26
DOMAIN （11）
Beta Propellors （神经氨酸酶1B9T ）
27
DOMAIN （12）
Alpha and beta proteins (a/b)
1AY7
4FXN
1OBO
28
DOMAIN （13）
Alpha and beta proteins (a+b)
1MB1
1H6M
29
Protein structures – different classes
of protein structures
All-alpha protein Alpha-beta protein All-beta protein
19
All Beta Topology
Beta sandwiches:
Fatty acid binding protein PDB code: 1IFB
20
Closed Beta Barrel
PDB file: 2POR
21
DOMAIN （6）
Orthogonal Prism Trefoil
Sandwich
31
32
多肽链
维持蛋白质分子构象的作用力
a.盐键 b.氢键 c.疏水键 d.范得华力 e.二硫键 33
肌
红
蛋
白
三
级
结
构
34
Yeast Cu/Zn Superoxide Dismutase （1B4L）
35
Catalase A From Beef (bos taurus) liver （Ec: 1.11.1.6 ）
Coiled-coil protein
membrane protein
30
Protein Tertiary Structure
多肽键在二级结构的基础上，通过侧链基团的相互 作用进一步卷曲折叠，借助次级键维系使α－螺旋、β －折叠片、β－转角等二级结构相互配置而形成特定的 构象。三级结构的形成使肽链中所有的原子都达到空间 上的重新排布。
-折叠片
肽平面和二面角
Ｒ基团间的相互作用 水分子的作用 (3) 稳定蛋白质构象的作用力
四级结构
三级 结构 松散肽段
亚基
3
二面角
二面角
两相邻酰胺平面之间，能以共同的Cα 为定点而旋转，绕Cα-N键旋转的角度称φ 角，绕C-Cα键旋转的角度称ψ角。φ和ψ称 作二面角，亦称构象角。
4
酰胺平面
非键合原子 接触半径
3、每个氨基酸残基的>N-H 与前面第四个氨基酸残基的>C=0 形成氢键，肽链上所有的肽键都 参与氢键的形成。
形成因素：与ＡＡ组成和排列顺 序直接相关。
多态性：多数为右手（较稳定） ，亦有少数左手螺旋存在（不稳 定）
6
β－折叠（β-pleated sheet）
特征：两条或多 条伸展的多肽链 （或一条多肽链 的若干肽段）侧 向集聚，通过相 邻肽链主链上的 N-H与C=O之间有 规则的氢键，形 成锯齿状片层结 构，即β－折叠 片。 类别：平行
1PPR
1R3J
1KWF Hydrolase
17
DOMAIN （4）
Mainly Beta （Roll ）
1C0M 1NH2 RNA polymerase 1EX4
18
DOMAIN （5）
Clam 4BCL
Barrel 1PQ7
Solenoid 1K5C
Endopolygalacturonase
36
Protein quaternary structure
四级结构是指由相同或不同的称作亚基（subunit） 的亚单位按照一定排布方式聚合而成的蛋白质结构，维持 四级结构稳定的作用力主要是疏水键、离子键、氢键、范 得华力等次级键。亚基本身都具有球状三级结构，一般只 包含一条多肽链，也有的由二条或二条以上由二硫键连接 的肽链组成。
β-转角及无规则卷曲
11
蛋白质超二级结构
Greek Key topology
12
DOMAIN
Superoxide Dismulase
13
The doubly wound topology
PDB code 9LDB
14
DOMAIN（1）
三种基本组合形式：αα，βαβ，βββ。
1AEP
1HCI Triple-helix
蛋白质分子的 高级结构
1
二级结构概念
蛋白质的二级结构是指它的多肽链中有规 则重复的构象。
氢键是稳定二级结构的主要作用力。 一些特定的二级结构的组合体就被称为超
二级结构。
2
蛋白质的空间构象和维持构象的作用力
(1) 蛋白质的构象（conformation） (2) 多肽链折叠的空间限制因素
-螺旋体
1B2P（Sugar binding protein）1RG8
1JK4
22
DOMAIN （7）
Aligned and Orthogonal Beta Sandwiches
23
DOMAIN （8）
Greek Key topology（铜蛋白）
24
DOMAIN （9）
Gamma-crystallin （晶体球蛋白 1A5D ）
反平行
7
β－转角（β-turn）
特征：多肽 链中氨基酸 残基n的羰基 上的氧与残 基 （ n+3 ） 的 氮原上的氢 之间形成氢 键，肽键回 折1800 。
8
无
规
则
卷
曲
无规则卷曲
示
意来自百度文库
图
细胞色素C的三级结构
9
二级结构的基本类型
Helix
parallel β–pleated sheet antiparallel β–pleated 1s0heet
α-碳原子
侧链
酰胺平面
Φ=1800，ψ=1800
完全伸展的多肽主链构象
Φ=00，ψ=00
Φ=00，ψ=00的多肽主链构象 5
α－螺旋（α－helix）
特征：1、 每隔3.6个AA残基螺旋 上升一圈，螺距0.54nm;
2 、 螺旋体中所有氨基酸残 基侧链都伸向外侧，链中的全部 >C=0 和>N-H几乎都平行于螺旋 轴;
coiled coil alpha-actinin
Up-down Bundle
1JR8
15
DOMAIN （2）
Architecture（Horseshoe）
1IB2 RNA BINDING PROTEIN
16
DOMAIN （3）
Alpha solenoid Orthogonal Bundle Alpha/alpha barrel
25
DOMAIN （10）
The Jellyroll Topology （蛋卷三明冶 C8N）
26
DOMAIN （11）
Beta Propellors （神经氨酸酶1B9T ）
27
DOMAIN （12）
Alpha and beta proteins (a/b)
1AY7
4FXN
1OBO
28
DOMAIN （13）
Alpha and beta proteins (a+b)
1MB1
1H6M
29
Protein structures – different classes
of protein structures
All-alpha protein Alpha-beta protein All-beta protein
19
All Beta Topology
Beta sandwiches:
Fatty acid binding protein PDB code: 1IFB
20
Closed Beta Barrel
PDB file: 2POR
21
DOMAIN （6）
Orthogonal Prism Trefoil
Sandwich