蛋白质的结构
蛋白质的结构和功能特征
蛋白质的结构和功能特征蛋白质是生物体内最基本的大分子之一，不仅参与细胞的结构组成，还承担着许多生理活动的功能。
为了深入了解蛋白质的结构和功能特征，我们需要从以下几个角度来探讨。
一、蛋白质的化学结构蛋白质的化学结构可以分为四个层次：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一级结构是指由线性排列的氨基酸组成的多肽链，而二级结构是指多肽链内氨基酸之间的螺旋状和折叠状的构象，其中常见的二级结构有α-螺旋和β-折叠。
三级结构是由二级结构进一步折叠而成，而四级结构则是由多个三级结构相互作用形成的蛋白质复合体。
二、蛋白质的功能特征蛋白质的功能特征主要体现在其氨基酸残基的特性和蛋白质结构的稳定性上。
氨基酸残基可以影响蛋白质的溶解性、电荷性、疏水性等性质，从而影响蛋白质在细胞内的功能表现。
而蛋白质的结构稳定性则决定了蛋白质的活性和稳定性，如蛋白酶和结构蛋白的结构稳定性就截然不同。
三、蛋白质在细胞内的作用蛋白质在细胞内有许多不同的作用，包括结构支持、催化反应、信号传递和调控等。
其中，酶是蛋白质中最重要的一类，它们可以催化细胞内的许多生化反应，如消化食物和合成新的生物分子等。
另外，还有一些蛋白质起到信号传递和调控的作用，如激素和转录因子等。
四、蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成包括两个主要的过程：转录和翻译。
转录是指DNA信息的转录为RNA分子，而翻译则是指基于RNA分子序列的信息合成蛋白质的过程。
这个过程需要大量的酶类参与，而且还需要大量的能量支持。
五、蛋白质的应用蛋白质在许多领域都有广泛的应用，例如医药、工业、生态学等。
在医药领域，蛋白质药物已经成为当前最热门和最具前景的治疗方式之一。
在工业领域，蛋白质也有很多应用，例如可用来生产酶类、基于蛋白质的医疗器械等。
最后，蛋白质作为生命体系的重要组成部分，其结构和功能的研究对于深入了解生命现象具有重要意义。
相信随着科研技术的进一步发展，蛋白质的结构和功能特征将有更多新的发现和应用。
蛋白质的结构与功能
蛋白质的结构与功能蛋白质是生物体中最为重要的有机分子之一，它在维持生命活动中起到关键作用。
蛋白质的结构多样且复杂，这种结构的多样性与其功能密切相关。
本文将介绍蛋白质的结构特点以及与其功能之间的联系。
一、蛋白质的结构层次蛋白质的结构可以分为四个层次：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一级结构是指由氨基酸组成的线性多肽链，通过肽键连接在一起。
二级结构是指由氢键形成的稳定的结构片段，常见的二级结构包括α-螺旋和β-折叠。
三级结构则是指蛋白质在空间上的折叠和疏水性相互作用形成的三维结构。
最后，四级结构是指多个多肽链通过非共价键结合在一起形成功能完整的蛋白质复合物。
二、蛋白质的功能1. 结构功能：蛋白质可以组成细胞的骨架结构，维持细胞的形态和稳定性。
例如，肌纤维中的肌动蛋白和微管中的微管蛋白可以赋予细胞运动和形态维持的能力。
2. 酶功能：蛋白质中的酶可以促进生物反应的发生，例如在代谢途径中催化化学反应，如葡萄糖酶催化葡萄糖的分解。
3. 运输功能：许多蛋白质可以在细胞和器官之间进行物质的运输。
血红蛋白是一种负责将氧气从肺部输送到组织的蛋白质。
4. 免疫功能：免疫球蛋白可以识别和结合病原体，从而触发免疫反应，并协助淋巴细胞杀伤病原体。
5. 调节功能：一些蛋白质可以调节细胞内物质的合成和代谢，包括细胞凋亡、基因表达和信号转导等过程。
6. 结合功能：许多蛋白质具有结合小分子的能力，如激素与其相应的受体的结合。
三、蛋白质结构与功能的关系蛋白质的结构决定其功能，不同的结构使得蛋白质能够在特定的环境中担任特定的功能。
例如，蛋白质的二级结构决定了其折叠形态和稳定性，从而影响其功能的发挥。
另外，蛋白质的胺基酸序列决定了其结构的折叠方式和功能区域的位置。
蛋白质的功能也会受到环境因素的影响。
例如，温度、PH值和离子浓度等环境因素都可以改变蛋白质的结构和功能。
当蛋白质受到变性剂的作用时，其结构会发生破坏，功能也会丧失。
总结起来，蛋白质的结构与功能之间存在密切的关系。
蛋白质的一二三四级结构概念
蛋白质的一级结构是指多肽链中的氨基酸序列（及二硫键的位置）。
蛋白质的二级结构主要包括α-螺旋、β-折叠、β-转角，常见的二级结构有α-螺旋和β-折叠，它通过骨架上的羰基和酰胺基团之间形成的氢键维持，氢键是稳定二级结构的主要作用力。
蛋白质的三级结构是由一级结构决定的，每种蛋白质都有自己特定的氨基酸排列顺序，从而构成其固有的独特的三级结构。
有一条多肽链构成的蛋白质，具有三级结构才具有生物学活性，三级结构一旦破坏，生物学活性便会消失。
蛋白质的四级结构是多亚基之间相互作用，交联形成更复杂的构象。
蛋白质的四级结构是指蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用。
蛋白质分子中各个亚基有的彼此结合，有的互不接触；有的呈共价结合，有的呈离子结合。
通过这种构象的调整，蛋白质可以行使它的功能。
因此，蛋白质的四级结构是蛋白质功能的基础。
在四级结构中，各个亚基的结合方式可以有多种，包括共价结合、离子结合、氢键结合等。
共价结合是最常见的亚基结合方式之一，它通常是通过二硫键、二氢键、酯键等化学键将亚基连接在一起。
离子结合也是常见的亚基结合方式之一，它通常是通过阳离子和阴离子之间的相互作用将亚基连接在一起。
氢键结合也是四级结构中常见的结合方式之一，它通常是通过氢原子和电负性原子之间的相互作用将亚基连接在一起。
除了以上三种结合方式外，四级结构中亚基的排列顺序也是影响其功能的重要因素之一。
例如，有些蛋白质的亚基排列顺序是按照特定的顺序排列的，这种排列顺序可以影响蛋白质的活性、稳定性以及与其他分子的相互作用等。
总之，蛋白质的四级结构是蛋白质功能的基础，它不仅影响蛋白质的活性、稳定性等特性，还影响蛋白质与其他分子的相互作用。
因此，研究蛋白质的四级结构对于理解蛋白质的功能和设计新的蛋白质药物具有重要意义。
蛋白质一级结构二级结构三级结构四级结构解释
蛋白质一级结构二级结构三级结构四级结构解释【摘要】蛋白质是生物体内重要的大分子，负责许多生物学功能。
蛋白质的结构可分为四个级别：一级结构指的是氨基酸的简单线性排列，二级结构是氨基酸的局部区域形成α螺旋或β折叠，三级结构是整个蛋白质分子的空间构象，四级结构是多个蛋白质分子相互组装在一起形成的复合物。
蛋白质的结构决定了其功能，例如酶的特异性和亲和力。
蛋白质的结构与功能高度相关，对于研究蛋白质功能和疾病治疗有着重要意义。
蛋白质的结构从简单到复杂，具有多种不同层次的组织关系，这些不同级别的结构相互作用，共同决定了蛋白质的生物学功能。
【关键词】蛋白质，一级结构，二级结构，三级结构，四级结构，解释，总结1. 引言1.1 蛋白质概述蛋白质是生物体内功能性非常重要的大分子，它们参与了生物体内的几乎所有生物过程。
蛋白质是由氨基酸分子通过肽键连接而成的多肽链，具有多种结构和功能。
蛋白质的结构可以分为四个层次：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一级结构是指蛋白质的氨基酸序列，即多肽链的线性排列方式。
二级结构是指多肽链中氨基酸的局部空间构象，包括α-螺旋和β-折叠等。
三级结构是指整个多肽链的立体空间结构，由各个二级结构元素的折叠方式决定。
四级结构则是由多个多肽链之间的相互排列和交互作用所形成的整体结构。
通过这四个层次的结构，蛋白质可以实现其特定的生物功能，如催化化学反应、传递信号等。
蛋白质的结构和功能密切相关，任何一个层次的结构改变都可能影响到其功能。
对蛋白质结构的深入理解对于揭示其功能机制具有重要意义。
2. 正文2.1 蛋白质一级结构蛋白质的一级结构指的是它的氨基酸序列。
氨基酸是组成蛋白质的基本单位，共有20种不同的氨基酸，它们通过肽键连接在一起形成多肽链。
蛋白质的氨基酸序列是由基因决定的，不同的基因编码不同的氨基酸序列，从而确定了蛋白质的结构和功能。
在蛋白质的一级结构中，氨基酸序列的特定顺序决定了蛋白质的二级结构。
蛋白质的结构知识要点总结
1.蛋白质的二级结构
定义:指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构,即蛋 白质主链原子的局部空间排布(不涉及侧链原子的位置)。 维持二级结构的化学键:氢键 二级结构的主要类型 ■α-螺旋 ■β-折叠 ■3-转角 ■3-凸起 ■无规则卷曲
(1)α一螺旋 多肽链主链的段(肽段)从 N端到C端形成顺时针方向 的右手螺旋结构。 特征
结枃域指多肽链在超二级结构基础上进一步绕曲折叠 成的近似球状的紧密结构。
3.蛋白质的三级结构
定义:指球状蛋白的多肽链在二级结构、超二级结构和结 构域等结构层次的基础上,组装而成的完整的结构单元。 换一句话说。三级结构指多肽链上包括主链和侧链在内 的所有原子在三维空间内的分布。 化学健:疏水键和氢键、离子键、范德华力等来维持其空 间结构的相对稳定。
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R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 3、每个氨基酸残基的 >NH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
（2）β-折叠
β-折叠(β结构或β构象)是一种重复性的结构,可以把它想 象为由折叠的条状纸片侧向并排而成,每条纸片可看成是 一肽链。在这里主链沿纸条形成锯齿状.R-基垂直于折平 面,交替分布于平面的上下。
β-凸起的结构
（5）无规卷曲 无规卷曲指没有一定规律的松散肽链结构。但对一 定的球蛋白而言,特定的区域有特定的卷曲方式,因此,将 其归入二级结构。酶的功能部位常常处于这种构象区域 里。所以受到人们的重视。
蛋白质的结构和功能
蛋白质的结构和功能蛋白质是组成生物体最重要组成部分之一，是生命中最基本的分子之一，也是所有生命机制的基础。
蛋白质是由氨基酸单元组成的大分子，具有复杂的三维结构和多种生物功能。
本文将围绕蛋白质的结构和功能展开探讨。
一、蛋白质的结构蛋白质的结构非常复杂，主要包括四个级别：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一级结构是指蛋白质的氨基酸序列，也被称为多肽链。
二级结构是指蛋白质在空间中的部分有规律的排列方式，可以分为α-螺旋和β-折叠。
三级结构是指蛋白质的立体结构，在细胞内是具有生物学功能的。
四级结构是指两个或者多个多肽链合成的复合物或者聚集体。
这四个级别的结构是建立在氨基酸单元之间的分子相互作用力的基础上的。
二、蛋白质的功能蛋白质有多种生物学功能，比如酶的催化反应、结构蛋白的细胞骨架的构建和细胞膜通道的创造等。
蛋白质通过其结构的多种形式和氨基酸侧链的特定化学性质来实现这些功能。
下面将逐一探讨蛋白质的各项功能。
1. 酶的催化反应蛋白质中的酶催化细胞内化学反应的速率，可以使化学反应在体内以可控的速率进行。
酶的高效性主要归功于其特定的结构，可以与底物特异性结合，从而降低局部反应能量的活化能。
例如，胰蛋白酶的构象改变会导致其主要消化的底物蛋白质无法正常消化。
2. 细胞骨架的构建细胞骨架是由蛋白质构成的复杂结构。
蛋白质在细胞中起着结构支撑和细胞形态维持的重要作用。
细胞骨架包括三种蛋白质，分别是微丝、中间丝和微管。
微丝是细胞外形变化的基础，中间丝是吸收力和细胞形态的基础，微管则是细胞分裂的基础。
这些不同的骨架蛋白质通过不同的化学反应将不同的蛋白质链聚合在一起，形成高阶结构形成。
3. 细胞膜通道的创造许多蛋白质在细胞膜上具有通道功能，能够允许特定分子和离子的跨膜转运。
跨膜蛋白是细胞内外的信号转导和细胞间通信的重要基础。
膜蛋白在细胞生物学过程中起着关键的作用，比如能够将物质通过细胞膜进行导出或者导入。
总之，蛋白质是组成生物体最重要组成部分之一，具有复杂的三维结构和多种生物功能。
蛋白质的一二三四结构
一、蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构（primary structure）就是蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序（sequence），也是蛋白质最基本的结构。
它是由基因上遗传密码的排列顺序所决定的。
各种氨基酸按遗传密码的顺序，通过肽键连接起来，成为多肽链，故肽键是蛋白质结构中的主键。
迄今已有约一千种左右蛋白质的一级结构被研究确定，如胰岛素，胰核糖核酸酶、胰蛋白酶等。
蛋白质的一级结构决定了蛋白质的二级、三级等高级结构，成百亿的天然蛋白质各有其特殊的生物学活性，决定每一种蛋白质的生物学活性的结构特点，首先在于其肽链的氨基酸序列，由于组成蛋白质的20种氨基酸各具特殊的侧链，侧链基团的理化性质和空间排布各不相同，当它们按照不同的序列关系组合时，就可形成多种多样的空间结构和不同生物学活性的蛋白质分子。
二、蛋白质的空间结构蛋白质分子的多肽链并非呈线形伸展，而是折叠和盘曲构成特有的比较稳定的空间结构。
蛋白质的生物学活性和理化性质主要决定于空间结构的完整，因此仅仅测定蛋白质分子的氨基酸组成和它们的排列顺序并不能完全了解蛋白质分子的生物学活性和理化性质。
例如球状蛋白质（多见于血浆中的白蛋白、球蛋白、血红蛋白和酶等）和纤维状蛋白质（角蛋白、胶原蛋白、肌凝蛋白、纤维蛋白等），前者溶于水，后者不溶于水，显而易见，此种性质不能仅用蛋白质的一级结构的氨基酸排列顺序来解释。
蛋白质的空间结构就是指蛋白质的二级、三级和四级结构。
（一）蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构（secondary structure）是指多肽链中主链原子的局部空间排布即构象，不涉及侧链部分的构象。
1.肽键平面（或称酰胺平面，amide plane）。
Pauling等人对一些简单的肽及氨基酸的酰胺等进行了X线衍射分析，得出图1-2所示结构，从一个肽键的周围来看，得知：（1）中的C-N键长0.132nm，比相邻的N-C单键（0.147nm）短，而较一般C=N双键（0.128nm）长，可见，肽键中-C-N-键的性质介于单、双键之间，具有部分双键的性质，因而不能旋转，这就将固定在一个平面之内。
蛋白质的结构
蛋白质的空间结构
蛋白质的空间结构就是指蛋白质的一级、二级、三级和四级结构。
1.蛋白质的一级结构就是蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序，也是蛋白质最基本的结构。
2.蛋白质的二级结构是指多肽链中主链原子的局部空间排布即构象，不涉及侧链部分的构象。
3.蛋白质的多肽链在各种二级结构的基础上再进一步盘曲或折迭形成具有一定规律的三维空间结构，称为蛋白质的三级结构
4.具有二条或二条以上独立三级结构的多肽链组成的蛋白质，其多肽链间通过次级键相互组合而形成的空间结构称为蛋白质的四级结构。
蛋白质的四种结构及其结构特点
蛋白质的四种结构及其结构特点蛋白质是生命体系中不可或缺的重要物质，它们在细胞内承担着多种功能。
而蛋白质的结构则是其发挥功能的基础。
本文将从四个方面探讨蛋白质的四种结构及其结构特点。
一、α-螺旋结构α-螺旋是一种常见的蛋白质结构，它由氨基酸残基通过肽键相连形成的螺旋状结构。
α-螺旋的结构特点是具有规则的重复性，即每个氨基酸残基都以相同的方式连接到下一个氨基酸残基上。
这种结构的稳定性很高，因此α-螺旋成为了许多蛋白质中最常见的结构类型。
例如，血红蛋白就是一种典型的α-螺旋结构。
二、β-折叠结构β-折叠是一种较为复杂的蛋白质结构，它由多个氨基酸残基通过氢键相连形成的折叠区域组成。
β-折叠的结构特点是具有高度的多样性和灵活性，可以根据需要进行不同的排列组合。
这种结构的稳定性相对较低，但是可以提供更大的表面积，从而增加蛋白质与外界的相互作用力。
例如，酶就是一个典型的β-折叠结构，它们可以在化学反应中发挥催化作用。
三、无规卷曲结构无规卷曲是指蛋白质中没有明显的二级结构或三级结构的情况。
在这种结构中，氨基酸残基随机地排列在一起，形成一个松散的卷曲结构。
无规卷曲的结构特点是不稳定且难以预测，因为它们缺乏明显的有序性。
一些特殊的生物大分子(如DNA和RNA)也具有无规卷曲的结构特征。
四、超二级结构超二级结构是指由多个α-螺旋或β-折叠组成的更高级别的结构。
其中最典型的超二级结构是八面体结构(octamer),它由八个相邻的α-螺旋或β-折叠组成。
超二级结构的稳定性介于二级结构和三级结构之间，可以通过改变氨基酸残基之间的距离和角度来调整。
许多重要的生物大分子(如肌动蛋白和微管)都具有复杂的超二级结构特征。
蛋白质的结构类型多种多样，每种结构都有其独特的特点和功能。
了解这些结构及其特点对于研究蛋白质的功能和设计新的药物具有重要意义。
简述蛋白质的结构类型及特点
蛋白质的分子结构可划分为四级，以描述其不同的方面：1、一级结构蛋白质的一级结构又称为初级结构或化学结构，是指蛋白质分子内氨基酸的排列顺序。
蛋白质分子中氨基酸主要通过肽键相互连接。
肽键是由一个氨基酸分子中的α-氨基与相邻另一个氨基酸分子中的α-羧基，通过缩水而成，这样连起来的氨基酸聚合物叫做肽。
多肽链上各个氨基酸由于在相互连接过程中丢失了α-氨基上的H和α-羧基上的OH，被称为氨基酸残基。
在多肽链的一端氨基酸含有一个未反应的游离氨基(-NH2)，称为肽链的氨基末端氨基酸或N末端氨基酸，另一端的氨基酸含有一个尚未反应的游离羧基(-COOH)，称为肽链的羧基末端氨基酸或C末端氨基酸。
一般表示多肽时，总是N末端：写在左边，C末端写在右边。
肽链中除肽键外还有二硫键，它是由肽链中相应部位上两个半胱氨酸脱氢连接而成，是肽链内和肽链间的主要桥键。
2、二级结构二级结构是指多肽链本身绕曲折叠成的有规律的结构或构象。
这种结构是以肽链内或肽链间的氢键来维持的。
常见的二级结构有α-螺旋、β-折叠、β-转角、自由绕曲等四种。
3、三级结构纤维状蛋白质一般只有二级结构，而球状，蛋白质在二级结构的基础上，经过超二级结构和结构域，进一步组装成三级结构。
维持三级结构的作用力主要是一些次级键，包括氢键、盐键、疏水键和范德华力等。
其中疏水键在维持蛋白质的三级结构上有突出作用。
4、四级结构四级结构是指蛋白质分子内具有三级结构的亚单位通过氢键、盐键、疏水键和范德华力等弱作用力聚合而成的特定构象。
所谓亚单位，又称亚基，是指那些在化学上相互独立但自身又具有特定构象的共同构成同一蛋白质的肽链。
如血红蛋白有四个不同的亚基，这4个亚基以一定形式结合在一起，形成特定的构象，即是四级结构。
扩展资料蛋白质结构与功能的关系①蛋白质的一级结构决定它的高级结构②以血红蛋白为例说明蛋白质结构与功能的关系：镰状红细胞性贫血患者血红蛋白中有一个氨基酸残基发生了改变。
可见一个氨基酸的变异（一级结构的改变），能引起空间结构改变，进而影响血红蛋白的正常功能。
蛋白质的分子结构
defined AA sequence.
MW：5700 dalton，51个氨基酸残基，A链21个残基，B链30个残基。 A链内有1个2硫键 Cys 6 — Cys 11
A.B链间有2个2硫键 A.Cys 7－B.Cys 7 A.Cys 20 — B.Cys 19
（2）牛胰核糖核酸酶（RNase） 一条多肽链，124AA残基组成，四 个链内二硫键，分子量12600.它是测出一 级结构的第一个酶分子。
（2）胰岛素原的激活
preproinsulin
signal peptidase peptidase
proinsulin
insulin
5）多肽或蛋白质的人工合成
Solid-phase synthesis of polypeptide P193：
+
第 二 向
a b
+
第一向
pH6.5 图中a、b两个斑点是 由一个二硫键断裂 产生的肽段
-
Brown和Hartlay对角线电泳图解
3.蛋白质一级结构生物功能 1 )蛋白质一级结构举例：
（1）胰岛素（Insulin）
The determination of the AA sequence of insulin (1953) is a landmark in biochemistry because it showed for the first time that a protein has a precisely
镰刀状红细胞贫血病：病人体内红细胞的形状为新月 形，即镰刀状。此种细胞壁薄，而且脆性大，极易涨破 而发生溶血；再者，病变的细胞粘滞加大，易栓塞血管； 由于流速较慢，输氧机能降低，使心脏器官供血出现障 碍，从而引起头昏、胸闷而导致死亡。
蛋白质的四级结构层次
蛋白质的四级结构层次
1. 第一级结构：多肽链的氨基酸序列
蛋白质的第一级结构是由一条长链的氨基酸组成，通过肽键连接起来。
氨基酸的不同顺序和种类决定了蛋白质的独特性质和功能。
2. 第二级结构：α-螺旋和β-折叠
蛋白质的第二级结构是由氢键的形成引起的局部结构。
α-螺旋是一种螺旋形状，氨基酸的背骨以螺旋的方式排列。
β-折叠则是由折叠的β片（β strand）连接而成。
3. 第三级结构：立体结构
蛋白质的第三级结构是由氢键、离子键、疏水相互作用等多种力的共同作用下形成的整体结构。
这些力使得蛋白质折叠成特定的形状，如球状、棒状、片状等。
4. 第四级结构：多聚体形成
蛋白质的第四级结构是由两个或多个单独的多肽链相互作用形成的聚合体。
多肽链之间可以通过非共价键（如疏水相互作用和范德华力）、共价键（如二硫键）等相互作用稳定多聚体的结构。
多聚体使得蛋白质获得更加复杂的功能和结构。
蛋白质的结构
蛋白质的结构层次
• 一级结构 (1º) : 独特的氨基酸序列，由遗传物质决定。 • 二级结构 (2º) :多肽链的主链骨架本身（不包括R基团） 在空间上有规律的折叠和盘绕，它是由氨基酸残基非侧链 基团之间的氢键决定的。 • 三级结构 (3º) :是指多肽链在二级结构的基础上，进一步 盘绕、卷曲和折叠，形成主要通过氨基酸侧链以次级键以 及二硫键维系的完整的三维结构。 • 四级结构 (4º)具有两条和两条以上多肽链的寡聚蛋白质或 多聚蛋白质才会有四级结构。其内容包括亚基的种类、数 目、空间排布以及亚基之间的相互作用。
寡肽的理化性质
（1）解离性质 • 肽也有等电点，其中小肽的pI的计算方法与氨基酸 相似，但复杂的寡肽只能与多肽和蛋白质一样不能 计算，只能测定（如使用等电聚焦的手段）。 （2）双缩脲反应 • 双缩脲在碱性溶液中能与硫酸铜反应生成紫红色络 合物，此反应称为双缩脲反应。凡大于二肽的肽含 有与双缩脲结构相似的肽键（至少含有两个肽键， 所以二肽不行），都能发生此反应。
四种螺旋的氢键形成
螺旋的手性
蛋白质中的α-螺旋几乎都是右手的，右手比左手 的稳定。氨基酸都是L-型氨基酸，右手α-螺旋空间位 阻较小，比较符合立体化学的要求。 螺旋是手性结构，具有旋光性。但螺旋的比旋 并不等于构成自身的氨基酸比旋的简单加和，而无规 卷曲的比旋与这种加和相等。 螺旋是有规则的构象，在折叠中具有协同性。一 旦形成一圈螺旋，随后逐个残基的加入变得容易而快 速。
要点： 肽链伸展，形成链间氢键（成为片层），R-基处于片层上下
β-折叠的片层结构和β-股之间的氢键
平行β-折叠和反平行β-折叠的结构比较
蛋白质的三级结构
• 三级结构是指多肽链在二级结构的基础上，进一步盘 绕、卷曲和折叠，形成主要通过氨基酸侧链以次级键 以及二硫键维系的完整的三维结构。 • 三级结构通常由模体（motif）和结构域（domain） 组成。 • 稳定三级结构主要是次级键，其包括氢键、疏水键、 离子键、范德华力和金属配位键。此外，属于共价键 的二硫键也参与许多蛋白质三维结构的形成。
构成蛋白质的基本结构
构成蛋白质的基本结构
蛋白质是生物体中重要的高分子物质，由氨基酸组成。
蛋白质的基本结构包括三个层次：
1.分子层次：蛋白质由多种氨基酸组成，这些氨基
酸通过peptide 键相互连接形成一条长链，称为
蛋白质分子。
2.结构层次：蛋白质分子可以分为三种不同的结构
层次：
•原子结构层次：描述蛋白质分子中每个原子的位
置。
•分子结构层次：描述蛋白质分子的三维空间结构。
•组装结构层次：描述蛋白质分子如何组装在一起
形成大分子结构。
3.功能层次：蛋白质具有各种生物学功能，如酶、
抗体、转运蛋白、结构蛋白等。
•原子结构层次：这一层次描述了蛋白质分子中每
个原子的位置，它是蛋白质结构的最基本层次。
通过X 射线衍射或核磁共振等技术可以获徖这
一层次的信息。
•分子结构层次：这一层次描述了蛋白质分子的三
维空间结构。
它是蛋白质结构的关键层次，因为
蛋白质的生物学功能与其三维空间结构密切相关。
通过X 射线衍射、核磁共振、电子显微镜等技术
可以获得这一层次的信息。
•组装结构层次：这一层次描述了蛋白质分子如何
组装在一起形成大分子结构。
在这一层次上，蛋
白质分子可以组装成多肽链、多肽基质、多肽复
合物等不同的结构。
总之, 蛋白质是由氨基酸组成的大分子物质，蛋白质的结构分为三个层次，分别是分子层次，结构层次和功能层次。
这三个层次之间相互依赖，共同决定着蛋白质的生物学功能。
简述蛋白质的结构层次
简述蛋白质的结构层次一、蛋白质的结构层次简介蛋白质是生物体内最为重要的大分子之一，它在维持生命活动中起着关键作用。
蛋白质的结构层次是指从最基本的氨基酸序列到最复杂的三维空间构象的层次结构。
蛋白质的结构层次可以分为四个级别：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
每个层次都对蛋白质的功能和稳定性起着重要的影响。
二、一级结构：氨基酸序列一级结构是蛋白质的最基本的结构层次，它是由氨基酸按照一定的顺序连接而成。
氨基酸是蛋白质的组成单位，共有20种不同的氨基酸。
它们的组合顺序决定了蛋白质的一级结构。
氨基酸通过肽键连接在一起，形成了多肽链。
蛋白质的一级结构可以通过测序技术确定。
三、二级结构：α-螺旋和β-折叠二级结构是指蛋白质中局部区域的空间结构。
常见的二级结构包括α-螺旋和β-折叠。
α-螺旋是由多个氨基酸残基沿着螺旋轴线形成的结构，α-螺旋的稳定性主要来自氢键的形成。
β-折叠是由多个氨基酸残基之间的氢键相互作用形成的平面片状结构。
二级结构的形成对蛋白质的稳定性和功能起着重要的作用。
四、三级结构：立体构象三级结构是指蛋白质整体的立体构象。
蛋白质的三级结构是由一级结构和二级结构的相互作用决定的。
蛋白质的三级结构通常是由多个二级结构单元组成的。
它可以通过非共价键（如疏水作用、电荷相互作用、氢键、范德华力等）和共价键（如二硫键）的相互作用来稳定。
三级结构的形成对蛋白质的功能发挥起着决定性的作用。
五、四级结构：亚单位组装四级结构是指由多个蛋白质亚基组装而成的大分子复合物。
多个蛋白质亚基通过非共价键相互作用形成稳定的四级结构。
这些亚基可以相同或不同，它们的组装方式决定了蛋白质的功能和稳定性。
四级结构的形成对蛋白质的功能发挥起着重要的调控作用。
六、蛋白质结构层次的相互关系蛋白质的结构层次是相互关联的，一级结构决定了二级结构的形成，二级结构决定了三级结构的形成，三级结构决定了四级结构的形成。
同时，四级结构的稳定性也能影响到三级结构的稳定性，进而影响到二级结构和一级结构的稳定性。
蛋白质的结构层次
单结构域和多结构域示例
•结构域与多肽链之间的关系？
•同一蛋白中结构域之间的关系？
结构域
结构域(domain)在空间上相对独立
免疫球蛋白
七、球状蛋白与三级结构
• 纤维蛋白 • 球状蛋白：自然界中远远多于纤维蛋 • 白，绝大多数功能蛋白（如酶，抗体 • 等）都是球状蛋白。 • 三级结构定义：指由二级结构元件（螺旋， 折叠，转角，无规卷曲等）构成的总三维结 构。包括一级结构中相距远的肽段之间的几何 关系和侧链在三维空间中彼此间的相互关系。 • 简言之，是指蛋白质多肽链所有原子在空间上 的排列。
（3）是紧密的球状或椭球状实体
（4）疏水侧链埋在分子内部，亲水侧链暴露于分子 表面（疏水作用是安排二级结构单元形成三级结构 的主要作用力）
（5）球状蛋白分子表面有一空穴，是行使功能的活 性部位
八、膜蛋白的结构（了解）
• 1、膜周边蛋白：分布在膜双脂层表面， 通过与膜内在蛋白的静电相互作用和氢 键相互作用与膜结合。 • 2、膜内在蛋白：有的一大部分埋入膜的 脂双分子层，有的横跨脂双层。跨膜部 分主要由-螺旋或-折叠构成。
• （二）氨基酸序列规定蛋白质的三 维结构
• 蛋白质的一级结构决定其高级结构。换 言之，蛋白质的三维立体结构完全取决 于其氨基酸的序列。 • Anfinsen （诺贝尔奖获得者）用极其 简单的实验证明了蛋白质的一级结构决 定其高级结构。
Anfinsen的实验
蛋白质的一级结构决定高级结构
Anfinsen的实验（牛胰核糖酸酶变复性实验）
习题
• 超二级结构 纤维状蛋白 球状蛋白 疏水相互作用 别构现象（效 应） 肽键平面 结构域 蛋白质的变性作用 • 酰胺平面中具有部分双键性质的单键是： • A C-Cα B C-N • C N-H D N-Cα • *肽键平面的结构特点是： • A 4个原子处于一个平面 • B 肽键中的C-N键具有双键的性质 • C 肽键中的C-N键可以自由旋转 • D 只有α-碳原子形成的单键可以自由旋转 • E 肽键平面是蛋白质一级结构的基本单位 • *变性蛋白中未被破坏的化学键是： • A 氢键 B 盐键 C 疏水键 • D 肽键 E 二硫键 F 范德华力
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
确定蛋白质三级结构的方法
X-射线晶体衍射 核磁共振影像（NMR）（少于120aa)。
蛋白质晶体
X射线衍射的 电子密度图
被还原出来 的三维结构
表示蛋白质三维结构的六种模型
模体（motif）
结构生物学的模体有两种不同的用法：（1）是指在蛋白 质或核酸一级结构上，特指具有特殊生化功能的特定氨 基酸或碱基序列，因此被称为序列模体；（2）是指具有 特定功能的或作为一个独立结构域一部分的相邻的二级 结构的聚合体，它一般被称为功能模体或结构模体相当 于超二级结构。
肽的定义
肽就是氨基酸之间通过α-氨基和α-羧基缩合以酰 胺键或肽键相连的聚合物，它包括寡肽、多肽和 蛋白质。
构成肽的每一个氨基酸单位被称为氨基酸残基。 各氨基酸残基以肽键相连形成的链状结构被称为 肽链。
肽的分类和命名
肽的命名和分类的主要依据是氨基酸残基的数目 和组成。
肽的分类可根据氨基酸残基的数目而直呼其为几 肽。例如，2个氨基酸形成的肽称为二肽，3个氨 基酸构成的肽称为三肽，以此类推。一般将2～10 个氨基酸残基组成的肽称为寡肽，由11~50个氨基 酸残基组成的肽称为多肽，由50个以上的氨基酸 残基组成的肽通常被称为蛋白质。
在蛋白质分子中，除了 上述四种有规则的二级 结构以外，还有一些极 不规则的二级结构，这 些结构统称为无规则卷 曲。一般说来，无规则 卷曲无固定的走向，有 时以环的形式存在，但 也不是任意变动的，它 的2个二面角（ф,ψ）也 有个变化范围。
蛋白质的三级结构
三级结构是指多肽链在二级结构的基础上，进一步盘绕、卷曲 和折叠，形成主要通过氨基酸侧链以次级键（有时还有二硫键 和金属配位键）维系的完整的三维结构。三级结构通常由模体 （motif）和结构域（domain）组成。稳定三级结构主要包括氢 键、疏水键、离子键、范德华力。
（1）一条多肽链-单体蛋白 （2）不止一条多肽链-寡聚蛋白
同源寡聚体-同种肽链 异源寡聚体-两种或多种不同的肽链 血红蛋白是一种异源四聚体：2条α链，2条β链。
2. 蛋白质可能含有非蛋白质成分
多肽链 +可能是辅助因子（金属离子、辅酶或辅基），也 可能是其他修饰。
例如，羧肽酶的辅助因子是Zn2+；乳酸脱氢酶的辅酶是辅 酶I；血红蛋白的辅基是血红素。
β突起的主要内容
β凸起是由于β 折叠的1个β股中额外插入1个氨基酸残基， 使原来连续的氢键结构被打破，从而使肽链产生的一种弯 曲凸起结构。β凸起主要发现在反平行β折叠之中，只有约 5%出现在平行的β折叠结构之中。β凸起也能轻微地改变 多肽链的走向。
β转角的两种类型
环与无规则卷曲
将相邻二级结构连结在 一起的环结构（黄色）
β转角的主要内容
① 肽链骨架以180 º回折而改 变了肽链的方向；
② 由肽链上四个连续的氨基 酸残基组成，其中n位氨基 酸残基的-C=O与n＋3位氨 基酸残基的-NH形成氢键；
③ Gly和Pro经常出现在这种 结构之中；
④ 有利于反平行β-折叠的形 成，这是因为β-转角改变 了肽链的走向，促进相邻 的肽段各自作为β-股，形 成β-折叠。
一步盘绕、卷曲和折叠，形成主要通过氨基酸侧链以 次级键以及二硫键维系的完整的三维结构。
4. 四级结构 (4º)具有两条和两条以上多肽链的寡聚蛋白
质或多聚蛋白质才会有四级结构。其内容包括亚基的 种类、数目、空间排布以及亚基之间的相互作用。
蛋白质的四个结构层次
蛋白质的一级结构
是蛋白质的共价（肽键）结构 对于每一种蛋白质而言，都是独特的。 由编码它的基因的核苷酸序列决定。 是遗传信息的一种形式。 书写总是从N端到C端。
④ α螺旋有左手和右手之分，但蛋白质中的α螺旋主要是 右手螺旋；
⑤ 氨基酸残基的R基团位于螺旋的外侧，并不参与螺旋 的形成。但其大小、形状和带电状态却能影响螺旋的 形成和稳定。
各种螺旋的氢键供体与受体
表示α螺旋的几种模型
螺旋的总偶极矩
螺旋内的氢键平 行于螺旋轴，而 将每一个肽键的 固有偶极“连为 一体 ”，使得螺 旋的总偶极矩成 为一个净偶极矩 ，其正负极分别 在N端和C端。相 邻螺旋之间的螺 旋偶极相互作用 有助于多肽链形 成更高一级层次 的结构
蛋白质: Gly- Ile- Val- Glu – Gln - Cys- Cys
肽键的结构与性质
☺ 具有部分双键的性质（40％），其键长为0.133nm，介 于一个典型的单键和一个典型的双键之间。
☺ 具有双键性质的肽键不能自由旋转，与肽键相关的6个 原子共处于一个平面，此平面结构被称为酰胺平面或 肽平面
蛋白质大小的多样性
蛋白质可大可小
☻胰岛素- A链（21aa）、 B链（30aa），大小为5.7k ☻大肠杆菌谷氨酰胺合成酶- 12个亚基组成，每一个亚基
含有 468aa。总大小为600k。 ☻α连接素（connectin)：大小为28 00k! ☻β连接素：大小为2 100k,长达 1 000nm！
☺ 与Cα相连的两个单键可以自由旋转，由此产生两个旋 转角
☺ 多为反式，但是X-Pro是例外。 ☺ N带部分正电荷，O带部分负电荷。
肽键的双键性质
肽平面上各个共价键的主要参数
肽平面及二面角
酰胺平面对肽链结构的限制
酰胺平面的存在，使得肽链中的任何一个氨基酸残基只 有2个角度可以旋转。由C-N单键旋转的角度被称为 (phi)，C-C单键旋转的角度被称为 (psi)。当一条肽链 上所有氨基酸残基的和确定以后，该肽链主链骨架的 基本走向也就确定了。
(, )为正值对应于从C观察时单键向顺时针旋转。如果 值为零意味着 C=O 或 N-H 键平分R-C -H角。
(, )=(0,180)，2个羰基O太近; (, ) =(180,0)，2个酰胺基重叠; (, ) =(0,0)，羰基O与酰胺基重叠。
拉氏作图（Ramachandran Plot）
常见模体（1） β发夹环—两个反平行β股由一个环相连； （2） β折叠-α螺旋-β折叠，即βαβ；（3）卷曲螺旋和螺 旋束—两个或多个α螺旋的聚合体； （4） α螺旋-环-α螺 旋（EF手相） ；（5）α螺旋-β转角-α螺旋，即αβα；（6） Rossmann卷曲；（ 7）希腊钥匙
肽的化学结构与命名
除了少数环状肽链以 外，其它肽链都含有 不对称的两端：其中 含有自由α-氨基的一 端被称为氨基端或N 端，含有自由α-羧基 的一端称为羧基端或 C端。
非核糖体合成肽与核糖体合成肽
寡肽的理化性质
（1）两性解离 肽也有等电点，其中小肽的pI的计算方法与氨基酸相似，但 复杂的寡肽只能与多肽和蛋白质一样不能计算，只能测定 （如使用等电聚焦的手段）。
蛋白质结构的多样性
蛋白质的结构层次
1. 一级结构 (1º) : 独特的氨基酸序列，由遗传物质决定。
2. 二级结构 (2º) :多肽链的主链骨架本身（不包括R基团）
在空间上有规律的折叠和盘绕，它是由氨基酸残基非 侧链基团之间的氢键决定的。
3. 三级结构 (3º) :是指多肽链在二级结构的基础上，进
α螺旋的种类
亲水α-螺旋 疏水α-螺旋 两亲α-螺旋
如何判定？借助螺旋 轮作图
α螺旋的横截面 （绿色圆圈表示R基团）
螺旋轮作图
一个螺旋轮是螺旋沿着螺旋轴的 二维投射图，具体作图步骤是： 在纸平面上画一条直线（0 º）。 该线的底端表示螺旋轴，顶端表 示螺旋的第一个氨基酸的侧链， 用画圈的数字表示位置；然后， 按顺时针方向转100 º画第二条线， 并使其一端在螺旋轴，另一端为 画圈的2表示第二个氨基酸；再 从第二条线向顺时针旋转100º画 第三条线，依次类推，直到将螺 旋上的所有氨基酸都画上。注意 让离我们越近的数字圆圈轮画得 越大。按照这种作图，在第五圈 以后，图的样式将会重复，即第 19号位的氨基酸残基将 ☺ 1958年，Watson提出“中心法则”：DNA RNA
蛋白质（信息流） DNA的功能在于其一级结构；蛋白质的功能在其三维 结构。
蛋白质的多样性
组成的多样性 大小的多样性 结构的多样性 功能的多样性
蛋白质组成的多样性
1.蛋白质-一条或多条肽链
⑤ 反平行β-折叠的每一个氨基酸残基上升0.347nm，正平 行的每一个氨基酸残基上升0.325nm。β-折叠的二面角 （ф,ψ）等于（－119º，+113º）。
β折叠的片层结构和β股之间的氢键
两种β折叠的结构比较
构成β折叠的β股来源
① 同一条肽链的不同肽段 ② 不同的肽链 ③ 不同的蛋白质
Raf蛋白和Rap蛋白通过β折叠形成二聚体
蛋白质构象
一种蛋白质的全部三维结构一般被称为它的构 象。注意不要将构象与构型混为一谈。构型是 指在立体异构中，一组特定的原子或基团在空 间上的几何布局。两种不同构型的转变总是伴 随着共价键的断裂和重新形成；一个蛋白质可 以存在几种不同的构象，但构象的转变是单键 的自由旋转造成的，无共价键的断裂和形成。 由于构成蛋白质的多肽链上存在多个单键，至 少在理论上一种蛋白质会可能具有许多不同的 构象。然而，在生理条件下，一种蛋白质只会 采取一种或几种在能量上有利的构象。
对固定的二面角
不同二级结构的拉氏图
α螺旋的主要内容
① 肽链骨架围绕一个轴以螺旋的方式伸展；
② 螺旋形成是自发的，肽链骨架上由n位氨基酸残基上 的-C=O与n＋4位残基上的-NH之间形成的氢键起着稳 定的作用。被氢键封闭的环含有13个原子，因此α螺 旋也称为3.613-螺旋；
③ 每隔3.6个残基，螺旋上升一圈。每一个氨基酸残基环 绕螺旋轴100 º，螺距为0.54nm，即每个氨基酸残基沿 轴上升0.15nm。螺旋的半径为0.23nm。Φ角和Ψ角分 别－57 º和－47 º；
第二章 蛋白质的结构
提纲
一、肽的结构 1. 肽的定义、分类和命名 2. 寡肽的理化性质 二、蛋白质的结构 1. 蛋白质的一级结构 2. 蛋白质的二级结构 3. 蛋白质的三级结构 4. 蛋白质的四级结构 三、蛋白质的折叠历程与结构预测 1. 蛋白质折叠的基本规律 2. 蛋白质折叠的历程 3. 与蛋白质错误折叠相关的疾病 4. 蛋白质结构的预测 四、蛋白质组及蛋白质组学