20.3.3蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次一級(jí)結(jié)構(gòu)（氨基酸順序）Primary↓

二級(jí)結(jié)構(gòu)Secondary↓

超二級(jí)結(jié)構(gòu)Super↓

構(gòu)象結(jié)構(gòu)域Domain

高級(jí)結(jié)構(gòu)↓三級(jí)結(jié)構(gòu)(球狀結(jié)構(gòu))Tertiary↓

四級(jí)結(jié)構(gòu)(多亞基聚集)Quaternary蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次一.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)1.定義：蛋白質(zhì)分子中氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序是蛋白質(zhì)的最基本結(jié)構(gòu)，稱為一級(jí)結(jié)構(gòu)（初級(jí)結(jié)構(gòu)）。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)StructureofProtein

1、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)（PrimaryStructure）肽鍵不同于C-N單鍵和C=N雙鍵；肽鍵具有部分單鍵性質(zhì)同時(shí)又有雙鍵性質(zhì)；肽鍵不能自由旋轉(zhuǎn)；肽單位是剛性平面結(jié)構(gòu)；肽單位平面有一定的鍵長(zhǎng)和鍵角。肽單位結(jié)構(gòu)特征

2.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

意義：蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)(序列)中含有形成高級(jí)結(jié)構(gòu)全部必需的信息，一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)及功能。

推斷氨基酸序列（一級(jí)結(jié)構(gòu)）空間結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)空間結(jié)構(gòu)（高級(jí)結(jié)構(gòu)）功能

概念：蛋白質(zhì)中多肽鏈主鏈自身盤繞折疊形成的在一維方向上有規(guī)律性的結(jié)構(gòu)類型：

主要是螺旋結(jié)構(gòu)(a-螺旋常見)和b-結(jié)構(gòu)(b-折疊和b-彎曲常見)

，另外還有一種沒有對(duì)稱軸或?qū)ΨQ面的無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定二級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力：氫鍵

二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

Secondarystructure

（1）a-螺旋結(jié)構(gòu)a-螺旋能以右手和左手螺旋兩種方式存在，右手螺旋較穩(wěn)定。天然蛋白質(zhì)中只存在右手a-螺旋。a-螺旋是一種有序且穩(wěn)定的構(gòu)象，是蛋白質(zhì)中最常見、含量最豐富的二級(jí)結(jié)構(gòu)。一條肽鏈能否形成a-螺旋，以及形成的螺旋是否穩(wěn)定，與它的氨基酸組成、排列順序和R基的大小及電荷性質(zhì)有極大的關(guān)系。如R小、且不帶電荷，則易于形成a-螺旋；脯氨酸不具備亞氨基，不能形成氫鍵，因此多肽鏈中只要存在脯氨酸，a-螺旋即被中斷，并產(chǎn)生一個(gè)“結(jié)節(jié)”，形成無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)；此外，如果帶有相同電荷的氨基酸殘基連續(xù)出現(xiàn)在肽鏈上，同性電荷相斥，也會(huì)影響a-螺旋的形成。脯氨酸肽一條肽鏈能否形成a-螺旋，以及形成的螺旋是否穩(wěn)定，與它的氨基酸組成、排列順序和R基的大小及電荷性質(zhì)有極大的關(guān)系。如R小、且不帶電荷，則易于形成a-螺旋；脯氨酸不具備亞氨基，不能形成氫鍵，因此多肽鏈中只要存在脯氨酸，a-螺旋即被中斷，并產(chǎn)生一個(gè)“結(jié)節(jié)”，形成無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)；此外，如果帶有相同電荷的氨基酸殘基連續(xù)出現(xiàn)在肽鏈上，同性電荷相斥，也會(huì)影響a-螺旋的形成。脯氨酸肽（2）b-折疊結(jié)構(gòu)

b-折疊是蛋白質(zhì)中第二種最常見的二級(jí)結(jié)構(gòu)，是指兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈靠鏈間氫鍵連接而成的鋸齒狀折疊結(jié)構(gòu)。存在于纖維狀蛋白和球狀蛋白中。（1）氫鍵與肽鏈的長(zhǎng)軸接近垂直。（2）多肽主鏈呈鋸齒狀折疊,

Cα位于折疊線上。（3）側(cè)鏈R基交替地分布在片層平面的兩側(cè)。

-折疊有兩種類型：平行式，即所有肽鏈的N-端都在同一邊。反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。

2.

-折疊的特點(diǎn)根據(jù)多肽主鏈N→C的指向，存在兩種類型的β-折疊片結(jié)構(gòu)，即平行β-折疊片結(jié)構(gòu)和反平行β-折疊片結(jié)構(gòu)。反平行β-折疊片結(jié)構(gòu)中，N–H???O原子處在一條直線上，增加了氫鍵的穩(wěn)定性，因此，反平行β-折疊片結(jié)構(gòu)比平行β-折疊片結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

平行β-折疊片結(jié)構(gòu)反平行β-折疊片結(jié)構(gòu)（3）b-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)b-轉(zhuǎn)角也稱回折、b-彎曲或發(fā)夾結(jié)構(gòu)，存在于球狀蛋白中。一般一個(gè)b-彎曲結(jié)構(gòu)包括4個(gè)折疊返回的殘基，此彎曲結(jié)構(gòu)由第一個(gè)殘基的C=O和第四個(gè)殘基的N-H之間形成一個(gè)4→1氫鍵，產(chǎn)生一種不很穩(wěn)定的環(huán)形結(jié)構(gòu)。b-轉(zhuǎn)角多處在球狀蛋白質(zhì)分子的表面，約占球狀蛋白殘基的25%。β轉(zhuǎn)角的特征：

A.4個(gè)連續(xù)的氨基酸殘基組成

B.主鏈骨架180°折疊

C.第一個(gè)氨基酸殘基的C=O與第四個(gè)氨基酸殘基的N-H形成氫鍵。

D.C1α與C4α之間距離小于0.7nmβ轉(zhuǎn)角主要存在于球狀蛋白分子的表面。超二級(jí)結(jié)構(gòu)

（了解內(nèi)容）（super-secondarystructure）超二級(jí)結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)中相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單位（

-螺旋或-折疊或-轉(zhuǎn)角）組合在一起，形成有規(guī)則的、在空間上能夠辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類型：、、1.αα結(jié)構(gòu)

由兩股或三股右手α-螺旋彼此纏繞形成的左手旋，存在于α-角蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白和纖維蛋白原中。2.

βxβ結(jié)構(gòu)

兩段平行式的β-折疊通過一段連接鏈（x結(jié)構(gòu))）連接而形成的超二級(jí)結(jié)構(gòu)。①βcβ：x為無(wú)規(guī)卷曲

②βαβ:x為α-螺旋，最常見的是βαβαβ，稱Rossmann折疊，存在于蘋果酸脫氫酶，乳酸脫氫酶中。三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)定義：蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈借助各種作用力，進(jìn)一步折疊彎曲形成緊密的復(fù)雜球形分子結(jié)構(gòu)。

疏水鍵：數(shù)量最多 鹽鍵氫鍵 范德華力此外，某些Pr還有二硫鍵參與穩(wěn)定三級(jí)結(jié)構(gòu)維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵主要靠次級(jí)鍵非共價(jià)鍵本質(zhì)參與基團(tuán)或原子氫鍵靜電作用由電負(fù)性原子與氫形成的基團(tuán)＋電負(fù)性強(qiáng)帶有孤對(duì)電子的原子范德華力靜電作用非極性基團(tuán)疏水作用熵驅(qū)動(dòng)疏水基團(tuán)（烴基、酯的結(jié)構(gòu)、鹵素、硝基之類）離子鍵靜電作用帶電荷的基團(tuán)穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力例：肌紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)與功能（1）肌紅蛋白（myoglobin，Mb）的功能：哺乳動(dòng)物肌肉中儲(chǔ)存氧并運(yùn)輸氧的蛋白。（2）肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1963年，Kendrew

：一級(jí)結(jié)構(gòu)：?jiǎn)螚l肽鏈，153個(gè)aa，其中的83個(gè)aa為保守序列,含有一分子血紅素輔基，分子量17600。二級(jí)結(jié)構(gòu)：幾乎全是α-右手螺旋，中間由無(wú)規(guī)卷曲連接。三級(jí)結(jié)構(gòu)：扁平的菱形，屬于球蛋白。

其三級(jí)結(jié)構(gòu)在分子表面形成一個(gè)疏水的空穴，血紅素即藏在其中.

蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的其它特點(diǎn)：

許多在一級(jí)結(jié)構(gòu)上相差很遠(yuǎn)的氨基酸堿基在三級(jí)結(jié)構(gòu)上相距很近。三級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)發(fā)揮生物活性所必須的。所有具有高度生物學(xué)活性的蛋白質(zhì)幾乎都是球狀蛋白。球狀蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)很密實(shí)，大部分的水分子從球形蛋白的核心中被排出，這使得極性基團(tuán)間以及非極性基團(tuán)間的相互用成為可能。蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是指亞基的種類、數(shù)量以及各個(gè)亞基在寡聚蛋白質(zhì)中的空間排布和亞基間的相互作用。許多蛋白質(zhì)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立的球狀蛋白質(zhì)通過非共價(jià)鍵結(jié)合成的多聚體，稱為寡聚蛋白。寡聚蛋白中的每個(gè)獨(dú)立的球狀蛋白質(zhì)稱為亞基（subunit），亞基一般由一條肽鏈構(gòu)成，也稱為單體（monomer）。四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)

(Quaternarystructure)2.維持蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的主要作用力在蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)中，亞基之間的作用力主要包括：氫鍵、離子鍵、范德華力和疏水鍵。注意：不包括二硫鍵！疏水鍵是最主要的作用力。

四級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)亞基單獨(dú)存在時(shí)無(wú)生物活性，只有相互聚合成特定構(gòu)象時(shí)才具有完整的生物活性亞基之間