第三節(jié)蛋白質(zhì)分子的結構肽鏈在空間卷曲折疊成為特定的三維構象，使蛋白質(zhì)分子具有極其復雜的空間結構。目前已確定蛋白質(zhì)具有一級結構、二級結構，三級結構和四級結構等四個主要結構層次。為了研究方便，在二、三級結構之間又劃分出了超二級結構和結構域等兩個層次。第三節(jié)蛋白質(zhì)分子的結構一、蛋白質(zhì)的構象和維持構象的作用力二、蛋白質(zhì)的一級結構三、蛋白質(zhì)的三維構象四、蛋白質(zhì)結構與功能的關系一、蛋白質(zhì)的構象和維持構象的作用力1.構象與構型2.維持蛋白質(zhì)構象的作用力2.維持蛋白質(zhì)構象的作用力①疏水作用②氫鍵③鹽鍵④范德華力⑤二硫鍵2.維持蛋白質(zhì)構象的作用力①疏水作用

蛋白質(zhì)分子的非極性基團避開水相互聚集在一起而形成的作用力稱為疏水作用，也稱疏水鍵；2.維持蛋白質(zhì)構象的作用力②氫鍵氫鍵是由極性很強的X-H基上的氫原子與另一個電負性強的原子Y（如O、N、F等）相互作用形成的一種吸引力；2.維持蛋白質(zhì)構象的作用力④范德華力范德華力是一種非特異性引力，任何兩個相距0.3～0.4nm的原子之間都存在范德華力，范德華力比離子鍵弱；2.維持蛋白質(zhì)構象的作用力⑤二硫鍵二硫鍵是很強的共價鍵，由多肽鏈內(nèi)或鏈間兩個半胱氨酸殘基的巰基氧化形成；2.維持蛋白質(zhì)構象的作用力疏水鍵氫鍵鹽鍵范德華力二硫鍵二、蛋白質(zhì)的一級結構

1965年，我國在世界上第一個用化學方法人工合成的蛋白質(zhì)---牛胰島素。二、蛋白質(zhì)的一級結構迄今已有約30多萬種蛋白質(zhì)的一級結構被研究確定。最大的肽鏈是肌肉中的肌巨蛋白（又稱肌聯(lián)蛋白），相對分子質(zhì)量約3000KD，相當于由27000個氨基酸殘基構成；最小的活性肽鏈是甜味二肽，即天冬酰苯丙氨酸甲酯。三、蛋白質(zhì)的三維構象1．蛋白質(zhì)分子的二級結構2．蛋白質(zhì)分子的三級結構3．蛋白質(zhì)分子的四級結構1．蛋白質(zhì)分子的二級結構（1）α螺旋（2）β折疊（3）β轉(zhuǎn)角（4）無規(guī)則卷曲（1）α螺旋α螺旋是首先被肯定的一種蛋白質(zhì)空間結構基本組件。最初提出α螺旋結構的是美國加州理工學院的L.Pauling等人，他們在1951年研究動物毛發(fā)α-角蛋白時提出此觀點。（1）α螺旋最常見的二級結構形式（1）α螺旋②氫鍵是穩(wěn)定α螺旋的主要化學鍵氫鍵是由每個氨基酸殘基的N-H與前面隔三個氨基酸殘基的C=0形成的。（1）α螺旋③每個螺旋周期包含3.6個氨基酸殘基，螺距為0.54nm，每個氨基酸沿螺旋軸的長度上升0.15nm。（1）α螺旋沿主鏈計數(shù)，一個氫鍵閉合的環(huán)包括13個原子，故α螺旋也稱為3.613螺旋。（1）α螺旋甘氨酸由于沒有側(cè)鏈的約束，難以形成α-螺旋所需的二面角。如肽鏈中連續(xù)存在帶相同電荷的氨基酸，由于同性電荷相斥也會影響α-螺旋不穩(wěn)定。甘氨酸（1）α螺旋α-螺旋結構特點總結;①天然蛋白質(zhì)以右手型螺旋為主；②氫鍵是穩(wěn)定α螺旋的主要化學鍵；③每個螺旋周期包含3.6個氨基酸殘基，螺距為0.54nm，每個氨基酸沿螺旋軸的長度上升0.15nm；④肽鏈中氨基酸側(cè)鏈R分布在螺旋外側(cè)，其形狀、大小及電荷影響α螺旋的形成。（2）β折疊

平行式反平行式所有肽鏈的N-端都在同一邊相鄰兩條肽鏈的方向相反（2）β折疊兩條或多條鏈平行，氫鍵交聯(lián),鋸齒狀（2）β折疊其結構要點如下：①肽主鏈處于最伸展的構象，主要作用力---氫鍵多在股間而不是股內(nèi)。②α碳原子位于折疊線上，由于其四面體性質(zhì)，連續(xù)的酰胺平面排列成折疊形式。在折疊片上的側(cè)鏈都垂直于折疊片的平面，并交替地從平面上下兩側(cè)伸出。（2）β折疊其結構要點如下：③平行折疊片比反平行折疊片更規(guī)則，且一般是大結構，而反平行折疊片可以少到僅由兩個β股組成。平行的β片層結構中，兩個殘基的間距為0.65nm；反平行的β片層結構，則間距為0.70nm。（2）β折疊主要是由兩條肽鏈之間形成。也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。氫鍵（3）β轉(zhuǎn)角蛋白質(zhì)分子中，肽鏈經(jīng)常會出現(xiàn)180°的回折，在這種回折角處的構象就是β轉(zhuǎn)角，也被稱為β彎曲、β回折和發(fā)夾結構。β轉(zhuǎn)角使肽鏈走向改變，一般含有2～16個氨基酸殘基。（3）β轉(zhuǎn)角主要結構特點有：①β轉(zhuǎn)角中，第一個氨基酸殘基的-C＝O-與第四個殘基的-NH-形成氫鍵。②β轉(zhuǎn)角的特定構象在一定程度上取決于它的氨基酸組成。（3）β轉(zhuǎn)角β-轉(zhuǎn)角（4）無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲又稱為自由回轉(zhuǎn)，指沒有特定規(guī)律的松散肽鏈結構。肽的這種構象可能對蛋白質(zhì)多變的立體結構與復雜功能具有貢獻，已經(jīng)鑒定到某些蛋白質(zhì)中僅有這種結構，稱為固有的無結構蛋白質(zhì)。1．蛋白質(zhì)分子的二級結構

α螺旋β折疊片β轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲1．蛋白質(zhì)分子的三級結構蛋白質(zhì)三級結構是指上述蛋白質(zhì)的α螺旋、β折疊以及β轉(zhuǎn)角等二級結構受側(cè)鏈和各主鏈構象單元間的相互作用，從而進一步卷曲、折疊成具有一定規(guī)律性的三維空間結構。蛋白質(zhì)三級結構的穩(wěn)定主要靠次級鍵，包括疏水作用、氫鍵、鹽鍵、范德華力等，還有二硫鍵等，其中疏水作用是主要作用力。1．蛋白質(zhì)分子的三級結構磷酸丙糖異構酶的三級結構1．蛋白質(zhì)分子的三級結構在蛋白質(zhì)二級結構與三級結構之間，還有一些過渡結構層次，主要是超二級結構和結構域。超二級結構是由S.T.Rao和M.G.Rossmann于1973年提出的，指多肽鏈上若干相鄰的構象單元彼此作用，進一步組合而成的結構組合體。超二級結構有αα（螺旋-環(huán)-螺旋）、βαβ（折疊-螺旋-折疊）、ββ（發(fā)夾）、希臘鑰匙等多種組合類型。1．蛋白質(zhì)分子的三級結構常見的超二級結構1．蛋白質(zhì)分子的三級結構結構域是主要存在于球狀蛋白質(zhì)分子中的兩個或多個相對獨立的、在空間上可以明顯區(qū)分的三級折疊實體。一個分子中的結構域區(qū)間以共價鍵相連。1．蛋白質(zhì)分子的三級結構免疫球蛋白的一個結構域丙酮酸激酶的一個結構域1．蛋白質(zhì)分子的三級結構維持三級結構的作用力2．蛋白質(zhì)分子的三級結構維持三級結構的作用力無三級結構形成三級結構2．蛋白質(zhì)分子的三級結構2．蛋白質(zhì)分子的三級結構

肌紅蛋白的三級結構3．蛋白質(zhì)分子的四級結構蛋白質(zhì)四級結構是指在亞基和亞基之間通過疏水作用等次級鍵結合成為有序排列的特定空間結構。四級結構的球狀蛋白質(zhì)往往由幾個被稱為亞基的單位組成，這些單位有時也稱為單體。亞基通常由一條多肽鏈組成，有時含兩條以上的多肽鏈，單獨存在時一般沒有生物活性。3．蛋白質(zhì)分子的四級結構蛋白質(zhì)可據(jù)四級結構分為單體蛋白質(zhì)、二聚體、三聚體……寡聚體和多聚體。寡聚蛋白質(zhì)可以由單一類型的亞基組成，稱為同聚蛋白質(zhì)，也可以由幾種不同類型的亞基組成，稱為雜聚蛋白質(zhì)。3．蛋白質(zhì)分子的四級結構血紅蛋白A煙草斑紋病毒的外殼蛋白3．蛋白質(zhì)分子的四級結構3．蛋白質(zhì)分子的四級結構四、蛋白質(zhì)結構與功能的關系自學。第四節(jié)蛋白質(zhì)結構測定與多肽人工合成一、一級結構的研究方法二、研究蛋白質(zhì)構象的方法三、肽的人工合成一、一級結構的研究方法1．測定氨基酸的組成2．蛋白質(zhì)的N-末端和C-末端的測定3．二硫鍵的拆開和肽鏈的分離4．肽鏈的部分水解和肽段的分離5．肽段氨基酸順序的測定6．二硫鍵位置的確定1．測定氨基酸的組成確定蛋白質(zhì)所含氨基酸的種類，并明確每種氨基酸有多少。目前較為成功的是將蛋白質(zhì)經(jīng)6mol/LHCl在110℃下水解24h后，用氨基酸自動分析儀進行測定。2．蛋白質(zhì)的N-末端和C-末端的測定（1）N-末端測定方法（2）C-末端分析方法（1）N-末端測定方法2,4-二硝基氟苯在堿性條件下，能夠與肽鏈N-端的游離氨基作用，生成二硝基苯衍生物（DNP）。在酸性條件下水解，得到黃色DNP-氨基酸。該產(chǎn)物能夠用乙醚抽提分離。不同的DNP-氨基酸可以用色譜法進行鑒定。①Sanger法（1）N-末端測定方法②Edman法此法最大優(yōu)點是除去N末端氨基酸后剩下的肽鏈部分仍是完整的。因此，可以用來一步步地測定多肽鏈N末端的氨基酸順序。氨基酸自動分析儀就是根據(jù)此原理制成的。NH2CHCOR2NCSNHCHCOR2NCHCOR1HHNHS:CCHCOR1HNNHCHCOR2SNHCNHOCR1CHNCOCHNHSCR1苯異硫氰酸酯苯乙內(nèi)酰硫脲NH2CHCOR2+++（1）N-末端測定方法③丹磺酰氯法在堿性條件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以與N-端氨基酸的游離氨基作用，得到丹磺酰-氨基酸。此法的優(yōu)點是丹磺酰-氨基酸有很強的熒光性質(zhì)，檢測靈敏度可以達到110-9mol。（1）N-末端測定方法④氨肽酶法從多肽鏈的N-端逐個的向里水解?？筛鶕?jù)不同的反應時間測出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，從而知道蛋白質(zhì)的N-末端殘基順序。最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸殘基為N-末端的肽鍵速度最大。（2）C-末端分析方法多肽與肼在無水條件下加熱，C-端氨基酸即從肽鏈上解離出來，其余的氨基酸則變成肼化物。肼化物能夠與苯甲醛縮合成不溶于水的物質(zhì)而與C-端氨基酸分離。①肼解法（2）C-末端分析方法②羧肽酶水解法能從多肽鏈的C-端逐個的水解。根據(jù)不同的反應時間測出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，從而知道蛋白質(zhì)的C-末端殘基順序。目前常用的羧肽酶有四種：A,B,C和Y。A和B來自胰臟；C來自柑桔