第二章 第四节蛋白质的结构.ppt

（七）蛋白质的三级结构
（一）三级结构是指整条肽链中全部氨基酸 残基的相对空间位置
定义: 整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。
即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。 主要的化学键:
氢键、疏水键、离子键、配位键和 Van der Waals力等。
（二）结构域是三级结构层次上的局部折叠区
分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧 密的区域，并各行其功能，称为结构域 (domain) 。
超二级结构也称为基序(motif)或基元。 超二级结构组合形式有3种：αα，βαβ，βββ
基序是具有特殊功能的超二级结构，是 蛋白质发挥特定功能的基础。
基序常见的形式
• α-螺旋-β转角（或环）-α-螺旋 • 链-β转角-链 • 链-β转角-α-螺旋-β转角-链
钙结合蛋白中结合钙离子的模序
锌指结构
其结构式为：
O C C N C
H
肽单位和各氨基酸残基侧链的结构和性质对蛋白质的空间构象有重要影响。
肽单位具有以下特性：
（1）肽单位中的肽键具有部分双键的性质，不能自由 旋转。 （2）肽单位是刚性平面（rigid plane）结构。即肽单 位上的六个原子都位于同一个平面，称为肽平面（图26）。肽单位中与C-N相连的氢和氧原子与两个α碳原 子呈反向分布。
（四）-转角和无规卷曲在蛋白质分子中 普遍存在
-转角
β转角也称β弯曲、β回折、紧密转角 和发夹结构。这种结构是伸展的肽链形 成180°的U型回折。
无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部 分肽链结构。
（五）超二级结构
在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个具 有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一 个有规则的二级结构组合，被称为超二级结构。
一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础， 但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。
二、蛋白质二级结构
定义: 蛋白质分子中某一段肽链的局部空间
结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空 间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象 。
主要的化学键：氢键
（一）参与肽键形成的6个原子在同一平面上
肽键与相邻的α两个碳原子所组成的基本单位（参与肽键的6个原子C1、C、 O、N、H、C2位于同一平面）构成了所谓的肽单位 (peptide unit) 。
第四节 蛋白质的结构
The Structure of Protein
蛋白质的分子结构包括:
一级结构(primary structure) 二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quaternary structure)
高级 结构
（二）α-螺旋结构是常见的蛋白质二级结构
蛋白质二级结构 ➢ -螺旋 百度文库 -helix) ➢ -折叠 (-pleated sheet) ➢ -转角 (-turn) ➢ 无规则卷曲 (random coil)
蛋白质分子中多个肽键平面通过氨基酸α碳原子的旋转，使多肽链 的主骨架沿中心轴盘曲成稳定的α-螺旋（α-helix）构象，α螺旋具 有如下特征：
一、蛋白质的一级结构
定义: 蛋白质的一级结构指在蛋白质分子从N-端至
C-端的氨基酸排列顺序。
主要的化学键:
1.肽键
2.二硫键(disulfide bond)是指由两个硫原子间所形成的 化学键，在蛋白质分子中由两个半胱氨酸侧链的巯基脱氢 形成。二硫键是较强的化学键，键能约为210kJ/mol，对稳 定蛋白质结构具有重要作用
-螺旋
思考题：
人头发中角蛋白的二级结构是典型的α螺旋结构， 请简述化学烫发的基本原理。
（三）-折叠使多肽链形成片层结构
在β折叠中，两条以上氨基酸链（肽链），或同一条肽链之间的 不同部分形成平行或反平行排列，成为“股”。肽平面之间呈手风 琴状折叠，股与股之间会通过氢键固定，但氢键主要在股间而不 是股内。氨基酸残基的R侧链分布在片层的上下。
（八）蛋白质的四级结构
有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链， 每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白 质的亚基 (subunit)。
蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接 触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级 结构。
亚基之间的结合主要是氢键和离子键。
由2个亚基组成的蛋白质四级结构中，若亚基分子 结构相同，称之为同二聚体(homodimer)，若亚基分 子结构不同，则称之为异二聚体(heterodimer)。
锌指结构由一个α-螺旋和两个反向 平行的β-折叠三个肽段组成。 形似手指，具有结合锌离子的功能。
（六）结构域 （Domain）
在蛋白质的三级结构内的独立折叠单元。通常是 几个超二级结构单元的组合，是介于二级结构和三级结 构之间的一种蛋白质结构。
结构域是构成蛋白质三级结构的基本单元
丙酮酸激酶，具有三个结构域 的一种蛋白质
纤连蛋白分子的结构域
• 肌红蛋白 (Mb)
C 端
N端
肌红蛋白（Myoglobin,Mb）是哺乳 动物细胞( 主要是肌细胞) 储存和分 配氧的蛋白质，它是由一条多肽链 和一个辅基血红素构成，相对分子 质量为16 700，含153个氨基酸残基。
肌红蛋白是一个只有三级 结构的单链蛋白质，有8段α-螺旋 结构。
血红蛋白的 四级结构
`
蛋白质的结构
（1）右手螺旋，每3.6个氨基酸旋转一周，螺距为0.54nm，每个 氨基酸残基的高度为0.15nm，肽键平面与螺旋长轴平行。 （2）氢键是α螺旋稳定的主要次级键。相邻的螺旋之间形成链内 氢键。 因此α螺旋靠氢键维持是相当稳定的。若破坏氢键，则α螺旋构象 即遭破坏。 （3）肽链中氨基酸残基的R基侧链分布在螺旋的外侧，其形状、大 小及电荷等均影响α螺旋的形成和稳定性。