1、第五章第五章 蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)（一）（一） 第一節(jié)第一節(jié) 研究蛋白質(zhì)構(gòu)象的方法研究蛋白質(zhì)構(gòu)象的方法 第二節(jié)第二節(jié) 穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力第三節(jié)第三節(jié) 多肽主鏈折疊的空間限制多肽主鏈折疊的空間限制 第四節(jié)第四節(jié) 二級結(jié)構(gòu)的基本類型二級結(jié)構(gòu)的基本類型 第五節(jié)第五節(jié) 纖維狀蛋白質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì) 第六節(jié)第六節(jié) 超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域 第七節(jié)第七節(jié) 球狀蛋白質(zhì)與三級結(jié)構(gòu)球狀蛋白質(zhì)與三級結(jié)構(gòu) 第八節(jié)第八節(jié) 膜蛋白的結(jié)構(gòu)膜蛋白的結(jié)構(gòu) 第九節(jié)第九節(jié) 蛋白質(zhì)折疊蛋白質(zhì)折疊 第十節(jié)第十節(jié) 亞基締合和四級結(jié)構(gòu)亞基締合和四級結(jié)構(gòu) 第一節(jié)第一節(jié) 研究蛋白質(zhì)構(gòu)象的

2、方法研究蛋白質(zhì)構(gòu)象的方法 一一. X. X射線衍射法射線衍射法二研究溶液中蛋白質(zhì)構(gòu)象的光譜學方法二研究溶液中蛋白質(zhì)構(gòu)象的光譜學方法1 1紫外差光譜：紫外差光譜：2. 2. 熒光和熒光偏振：熒光和熒光偏振：3. 3. 圓二色性：圓二色性：4. 4. 核磁共振（核磁共振（NMRNMR）：）：X-Ray DiffractionTwo-dimensional NMR共價鍵次級鍵化學鍵 肽鍵一級結(jié)構(gòu)氫鍵 二硫鍵二、三、四級結(jié)構(gòu) 疏水鍵鹽鍵范德華力三、四級結(jié)構(gòu)第二節(jié)第二節(jié) 穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力第三節(jié)第三節(jié) 多肽主鏈折疊的空間限制多肽主鏈折疊的空間限制 1 1 酰胺平面（肽平

3、面）酰胺平面（肽平面）2 2 - -碳原子的二面角（碳原子的二面角（和和）三三. . 拉氏構(gòu)象圖拉氏構(gòu)象圖(Ramachandran plot )Most of combination of f and y are sterically forbidden. G. N. Ramachandran and his coworkers in Madras, India, first showed that it was convenient to plot to show the distribution of allowed values in a protein or in a family

4、of proteins. A typical Ramachandran plot is shown in this figure. 多肽鏈在一級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，按照一多肽鏈在一級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，按照一定的方式有規(guī)律的旋轉(zhuǎn)或折疊形成的空間定的方式有規(guī)律的旋轉(zhuǎn)或折疊形成的空間構(gòu)象。構(gòu)象。-螺旋、螺旋、-折疊、折疊、 -轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲第四節(jié)第四節(jié) 二級結(jié)構(gòu)的基本類型二級結(jié)構(gòu)的基本類型 一一. -螺旋螺旋（ -helix ） 螺旋上升一周包含螺旋上升一周包含3.63.6個氨基酸殘個氨基酸殘基；每個殘基沿軸旋轉(zhuǎn)基；每個殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100100。；每；每兩個殘基之間的距離為兩個殘基之間的距離為0

5、.15nm0.15nm；螺距螺距0.54nm0.54nm; ; - -螺旋中氨基酸殘基螺旋中氨基酸殘基側(cè)鏈側(cè)鏈伸向外伸向外側(cè)，相鄰的螺圈之間形成側(cè)，相鄰的螺圈之間形成氫鍵氫鍵（每個氨基酸殘基的每個氨基酸殘基的N-HN-H都與前面第都與前面第四個殘基四個殘基C=OC=O形成氫鍵）形成氫鍵），氫鍵的氫鍵的取向幾乎與軸平行取向幾乎與軸平行。 - -螺旋有螺旋有左手螺旋和右手螺旋左手螺旋和右手螺旋兩兩種。天然蛋白質(zhì)的種。天然蛋白質(zhì)的 - -螺旋多為右螺旋多為右手螺旋手螺旋。 -螺旋的結(jié)構(gòu)要點：螺旋的結(jié)構(gòu)要點： - -螺旋：螺旋：偶極矩偶極矩帽化帽化氨基端氨基端羧基端羧基端 右手的比左手的右手的比左手的

6、更穩(wěn)定更穩(wěn)定 -螺旋具有旋光螺旋具有旋光能力能力 形成具有協(xié)同性形成具有協(xié)同性影響蛋白質(zhì)影響蛋白質(zhì) - -螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素HNCOHO2.R2.R基的大小基的大小1.1.相同電荷的氨基酸相同電荷的氨基酸H2NCHCHOHOProGlyGly -螺旋螺旋的類型的類型:3.613螺旋；螺旋；310螺旋；螺旋；螺旋（螺旋（4.416螺旋）螺旋） 二二. -折疊結(jié)構(gòu)折疊結(jié)構(gòu) (-sheet) 多肽鏈呈鋸齒狀（或扇面狀）排列成比較伸多肽鏈呈鋸齒狀（或扇面狀）排列成比較伸展的結(jié)構(gòu)；展的結(jié)構(gòu)； 側(cè)鏈側(cè)鏈R R基團基團交替地分布在片層平面的上下方，交替地分布在片層平面的上下方，片層間有氫鍵

7、相連；片層間有氫鍵相連； 有有平行式平行式和和反平行式反平行式兩種。兩種。-折疊結(jié)構(gòu)要點：折疊結(jié)構(gòu)要點：N端端C端端N端端C端端N端端C端端三三. -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 ( -turn) -turn - 凸起（凸起（ -Bulge）氨基酸在二級結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的幾率：氨基酸在二級結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的幾率：沒有一定規(guī)律的松散肽鏈結(jié)構(gòu)。沒有一定規(guī)律的松散肽鏈結(jié)構(gòu)。酶的活性部位。酶的活性部位。四四. . 無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲是支架和外保護，是支架和外保護，占脊椎動物體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的一半或一占脊椎動物體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的一半或一半以上。半以上。包括：（包括：（1 1）不溶性（硬蛋白，如：角蛋）不溶性（硬蛋白，如：角蛋 白、膠原蛋白、

8、彈性蛋白）；白、膠原蛋白、彈性蛋白）； （2 2）可溶性（如：肌球蛋白、纖）可溶性（如：肌球蛋白、纖 維蛋白原）。維蛋白原）。 第五節(jié)第五節(jié) 纖維狀蛋白質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì) （Fibrous proteins）一一. . 角蛋白：角蛋白：角蛋白和角蛋白和角蛋白角蛋白 (1) (1) -角蛋白（角蛋白（-Keratin-Keratin） (2) (2) -角蛋白（角蛋白（-Keratin-Keratin） 二二. . 膠原蛋白（膠原蛋白（CollagenCollagen）三三. . 彈性蛋白彈性蛋白 一一. . 角蛋白：角蛋白：(1) -(1) -角蛋白（角蛋白（-Keratin-Keratin） 右

9、手右手- 螺旋螺旋 原纖維（左旋的三原纖維（左旋的三股股- 螺旋，直徑螺旋，直徑2nm）微原纖維（直徑微原纖維（直徑8nm） 大原纖維（直徑大原纖維（直徑200nm） 硬角蛋白硬角蛋白含硫量高（二硫鍵多），如：蹄、爪、角、甲含硫量高（二硫鍵多），如：蹄、爪、角、甲軟角蛋白軟角蛋白含硫量低（二硫鍵少），如：皮膚含硫量低（二硫鍵少），如：皮膚(2) -(2) -角蛋白（角蛋白（-Keratin-Keratin）silk fibroin二二. . 膠原蛋白（膠原蛋白（CollagenCollagen）1 1膠原蛋白的組織分布與類型：膠原蛋白的組織分布與類型： I I型型XIIXII型，型，2 2膠原

10、蛋白的膠原蛋白的AAAA組成：組成： GlyGly, Pro, 4-OH-Pro, 3-OH-Pro, 5-, Pro, 4-OH-Pro, 3-OH-Pro, 5-OH-LysOH-Lys，膠原蛋白是糖蛋白，少量糖與，膠原蛋白是糖蛋白，少量糖與5-OH-Lys5-OH-Lys的的OHOH共價連接。共價連接。 Hydroxylation depends on Vitamin C . Hydroxylation depends on Vitamin C . Vitamin C deficiency causes scurvy (Vitamin C deficiency causes scurvy

11、 (壞壞血病血病).). GlyGly , because its small size, is , because its small size, is required at the tight junction where the required at the tight junction where the three chains are in contact.three chains are in contact. 肽鏈肽鏈（非（非螺旋，更伸螺旋，更伸展，左手）展，左手） 三股螺旋（右手三股螺旋（右手超螺旋纜）超螺旋纜） 原膠原分子原膠原分子 膠原（原）纖維膠原（原）纖維 Tro

12、pocollagen assemble into collagen fibers. Crosslinks are formed between lysines through aldol condensation and dehydration. The newly translated collagen is hydroxylated and glycosylated and triple helices are formed. The procollagen triplexes are exported and the globular domains are cut off to form the tropocollagen Crosslink 1Crosslink 2Desmosine 基本單基本單位位- -原彈原彈性蛋白性蛋白 兩種方兩種方式交聯(lián)：式交聯(lián)： 三彈性蛋白（三彈性蛋白（ElastinElastin）第六節(jié)第六節(jié) 超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域1 1超二級結(jié)構(gòu)：標準折疊單位，折疊花式（超二級結(jié)構(gòu)：標準折疊單位，折疊花式（motifmotif）定義：定義：種類：種類：（1 1）：左手卷曲螺旋（超螺