蛋白质的结构dl
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由153个氨基酸残基组成的一条多肽链。 分子内含有一个血红素辅基。 相对分子量 17800 d
血红素分子
2+
His
（六）蛋白质的四级结构
1、寡聚蛋白和蛋白质亚基
分子量较大的蛋白质往往由两条或两条 以上的多肽链组成，这些肽链相互之间以非 共价键结合，每条多肽链各自具有一定的三 级结构，但肽链单独存在时不具有生物活性， 这种肽链就称为——蛋白质的亚基
体。 а链由141个氨基酸组成，ß链由146
个氨基酸组成，各自都有一定的氨 基酸排列顺序。 两种亚基的一级结构差别较大，但 它们的二、三级结构却大致相同， 而且与肌红蛋白极为相似。
血红蛋白的四级结构
Myoglobin
Hemoglobin
Mathews et al (2000) Biochemistry (3e) p.214
Mathews et al (2000) Biochemistry (3e) p.239
2、种属差异与分子进化
同源蛋白质：不同种属中完成相同功能的蛋白 质。
Hexokinase 具有两个结能域
domain domain
Alberts et al (1994) Molecular Biology of the Cell (3e) p.196
细胞色素C的空间结构
4、肌红蛋白的结构
肌红蛋白是哺乳动物肌肉中运输氧的 蛋白质。
是1957年由John Kendrew 用X射线晶 体分析法测定的有三维结构的第一个 蛋白质。
包括主侧链在内的所有原子 在三维空间的排列。
一条多肽链在二级结构的基础上， 由于顺序上相隔较远的氨基酸残基侧链 的相互作用，进行范围更广泛的盘绕、 折叠，形成很不规范但特定的空间构象。
back
具有三级结构的蛋白质分子，往 往具有球形、椭球形的物理外形，称 之为球蛋白。
球蛋白常常是生物体内具有一定 生理功能的活性蛋白质。 例如：肌红蛋白（Mb）;
核糖核酸酶； 细胞色素C；
2、稳定三级结构的作用力
氢键 疏水力（疏水作用力） 范氏引力（分子间的作用力） 离子键（盐键） 酯键 二硫键
二级结构氢键 三级结构氢键
a helix 胰脏 trypsin inhibitor
三级结构中的氢键
b sheet
Garrett & Grisham (1999) Biochemistry (2e) p.181
（四）超二级结构和结构域
近年来在研究蛋白质构象、 功能和进化的变化时，发现在蛋 白质二级结构和三级结构之间存 在着两个过渡层次，即超二级结 构和结构域。
1、超二级结构
多肽链内若干顺序上相邻的二 级结构的构象单元在空间折叠中靠 近，彼此相互作用，形成有规则的， 在空间上能辨认的二级结构的组合 体。
超二级结构在结构层次上高于 二级结构，但不具有功能。超二级 结构的形式主要有：-螺旋组合 （ ）； -折叠组合（ ）； -螺旋-折叠组合（ ）；；希 腊钥匙结构
超二级结构类型：
2、结构域
多肽链在超二级结构的基础上进一步的 盘绕折叠成紧密的近似球状的结构，在 空中彼此分隔，相互独立，结构域之间 通过共价的、松散的肽链相连（铰链 区）。
对于有些较小的蛋白质分子，结构域和三级结构是一个意思，即这些蛋白质分 子是单结构域的。
（五）蛋白质三级结构：
1、概念
三级结构中的二硫键
C CH2 SH
SH
CH2
C
C
CH2 SH
SH CH2 C
分子间
Oxidation Reduction
分子內
C
CH2 SS
CH2 C C
CH2 SS
CH2 C
Adapted from Alberts et al (2002) Molecular Biology of the Cell (4e) p.152
镰刀型红细胞贫血病是1904年首先被发 现的一种分子病。病人的血红蛋白（HbS）与正常人血红蛋白（Hb-A）相比， 链第6位氨基酸不同。
HbA Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys-
HbS Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys-
仅仅这一点差别，就使患者的红细胞在 氧缺乏时呈镰刀状，易胀破发生溶血， 运氧机能降低，引起头昏、胸闷等贫血 症状。
三级结构中的离子键
可与金属离子形成离子键： Cys, His, Glu, Asp
金属离子对蛋白质的贡献： (1) 稳定蛋白质的结构 (2) 参与蛋白质的功能
三级结构中的疏水作用力
疏水性氨基酸基团 亲水性基团
以水溶性蛋白质而言 (脂溶性蛋白质恰相反)
Alberts et al (2002) Molecular Biology of the Cell (4e) p.135
五、蛋白质结构与功能的关系
蛋白质分子具有多种多样的生物功 能是以其极其复杂的结构为基础的。这 不仅需要一定的化学结构，更重要的是 需要特定的空间结构作基础。研究蛋白 质结构与功能之间的关系是分子生物学 的一个重要方面。
பைடு நூலகம்
（一）一级结构与功能的关系
1、分子病
分子病（molecular disease)：是一种遗传性疾 病，由于DNA分子上基因突变，而合成了失去正 常生物活性的异常蛋白质，或者是缺失某种蛋白 质，从而影响了机体正常的生理功能而产生的疾 病。 研究表明几乎所有遗传病都与pr分子结构改变有 关。
亚基聚合在一起形成具有一定生物学功能 的蛋白质分子——寡聚蛋白
2、蛋白质的四级结构
寡聚蛋白质中亚基的空间排布、 相互关系和相互作用力，称之为蛋 白质的四级结构。
亚基的种类和数量 均一四级结构 不均一四级结构
亚基的空间排布 亚基间的相互作用力 次级键
3、血红蛋白的四级结构
Hb分子量为 65000 d Hb是由2条а链和2条ß链组成的四聚
3、球蛋白分子结构的一般特征
一条肽链往往是通过一部分а-螺旋，一 部分ß-折叠，拐角处形成ß-转角或无轨 卷曲盘绕折叠成致密的—球形分子
具有极性侧链的氨基酸残基几乎分布在 分子的表面—亲水的表面
而非极性氨基酸侧链的残基包埋在分子 的内部形成—疏水的核
分子表面往往有一个裂隙（口袋；凹 槽），常常是疏水的环境。这一部位常 常是球蛋白的—活性部位
血红素分子
2+
His
（六）蛋白质的四级结构
1、寡聚蛋白和蛋白质亚基
分子量较大的蛋白质往往由两条或两条 以上的多肽链组成，这些肽链相互之间以非 共价键结合，每条多肽链各自具有一定的三 级结构，但肽链单独存在时不具有生物活性， 这种肽链就称为——蛋白质的亚基
体。 а链由141个氨基酸组成，ß链由146
个氨基酸组成，各自都有一定的氨 基酸排列顺序。 两种亚基的一级结构差别较大，但 它们的二、三级结构却大致相同， 而且与肌红蛋白极为相似。
血红蛋白的四级结构
Myoglobin
Hemoglobin
Mathews et al (2000) Biochemistry (3e) p.214
Mathews et al (2000) Biochemistry (3e) p.239
2、种属差异与分子进化
同源蛋白质：不同种属中完成相同功能的蛋白 质。
Hexokinase 具有两个结能域
domain domain
Alberts et al (1994) Molecular Biology of the Cell (3e) p.196
细胞色素C的空间结构
4、肌红蛋白的结构
肌红蛋白是哺乳动物肌肉中运输氧的 蛋白质。
是1957年由John Kendrew 用X射线晶 体分析法测定的有三维结构的第一个 蛋白质。
包括主侧链在内的所有原子 在三维空间的排列。
一条多肽链在二级结构的基础上， 由于顺序上相隔较远的氨基酸残基侧链 的相互作用，进行范围更广泛的盘绕、 折叠，形成很不规范但特定的空间构象。
back
具有三级结构的蛋白质分子，往 往具有球形、椭球形的物理外形，称 之为球蛋白。
球蛋白常常是生物体内具有一定 生理功能的活性蛋白质。 例如：肌红蛋白（Mb）;
核糖核酸酶； 细胞色素C；
2、稳定三级结构的作用力
氢键 疏水力（疏水作用力） 范氏引力（分子间的作用力） 离子键（盐键） 酯键 二硫键
二级结构氢键 三级结构氢键
a helix 胰脏 trypsin inhibitor
三级结构中的氢键
b sheet
Garrett & Grisham (1999) Biochemistry (2e) p.181
（四）超二级结构和结构域
近年来在研究蛋白质构象、 功能和进化的变化时，发现在蛋 白质二级结构和三级结构之间存 在着两个过渡层次，即超二级结 构和结构域。
1、超二级结构
多肽链内若干顺序上相邻的二 级结构的构象单元在空间折叠中靠 近，彼此相互作用，形成有规则的， 在空间上能辨认的二级结构的组合 体。
超二级结构在结构层次上高于 二级结构，但不具有功能。超二级 结构的形式主要有：-螺旋组合 （ ）； -折叠组合（ ）； -螺旋-折叠组合（ ）；；希 腊钥匙结构
超二级结构类型：
2、结构域
多肽链在超二级结构的基础上进一步的 盘绕折叠成紧密的近似球状的结构，在 空中彼此分隔，相互独立，结构域之间 通过共价的、松散的肽链相连（铰链 区）。
对于有些较小的蛋白质分子，结构域和三级结构是一个意思，即这些蛋白质分 子是单结构域的。
（五）蛋白质三级结构：
1、概念
三级结构中的二硫键
C CH2 SH
SH
CH2
C
C
CH2 SH
SH CH2 C
分子间
Oxidation Reduction
分子內
C
CH2 SS
CH2 C C
CH2 SS
CH2 C
Adapted from Alberts et al (2002) Molecular Biology of the Cell (4e) p.152
镰刀型红细胞贫血病是1904年首先被发 现的一种分子病。病人的血红蛋白（HbS）与正常人血红蛋白（Hb-A）相比， 链第6位氨基酸不同。
HbA Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys-
HbS Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys-
仅仅这一点差别，就使患者的红细胞在 氧缺乏时呈镰刀状，易胀破发生溶血， 运氧机能降低，引起头昏、胸闷等贫血 症状。
三级结构中的离子键
可与金属离子形成离子键： Cys, His, Glu, Asp
金属离子对蛋白质的贡献： (1) 稳定蛋白质的结构 (2) 参与蛋白质的功能
三级结构中的疏水作用力
疏水性氨基酸基团 亲水性基团
以水溶性蛋白质而言 (脂溶性蛋白质恰相反)
Alberts et al (2002) Molecular Biology of the Cell (4e) p.135
五、蛋白质结构与功能的关系
蛋白质分子具有多种多样的生物功 能是以其极其复杂的结构为基础的。这 不仅需要一定的化学结构，更重要的是 需要特定的空间结构作基础。研究蛋白 质结构与功能之间的关系是分子生物学 的一个重要方面。
பைடு நூலகம்
（一）一级结构与功能的关系
1、分子病
分子病（molecular disease)：是一种遗传性疾 病，由于DNA分子上基因突变，而合成了失去正 常生物活性的异常蛋白质，或者是缺失某种蛋白 质，从而影响了机体正常的生理功能而产生的疾 病。 研究表明几乎所有遗传病都与pr分子结构改变有 关。
亚基聚合在一起形成具有一定生物学功能 的蛋白质分子——寡聚蛋白
2、蛋白质的四级结构
寡聚蛋白质中亚基的空间排布、 相互关系和相互作用力，称之为蛋 白质的四级结构。
亚基的种类和数量 均一四级结构 不均一四级结构
亚基的空间排布 亚基间的相互作用力 次级键
3、血红蛋白的四级结构
Hb分子量为 65000 d Hb是由2条а链和2条ß链组成的四聚
3、球蛋白分子结构的一般特征
一条肽链往往是通过一部分а-螺旋，一 部分ß-折叠，拐角处形成ß-转角或无轨 卷曲盘绕折叠成致密的—球形分子
具有极性侧链的氨基酸残基几乎分布在 分子的表面—亲水的表面
而非极性氨基酸侧链的残基包埋在分子 的内部形成—疏水的核
分子表面往往有一个裂隙（口袋；凹 槽），常常是疏水的环境。这一部位常 常是球蛋白的—活性部位