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1、 第三节第三节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构蛋白质蛋白质是由一条是由一条(单体蛋白质单体蛋白质)或多条或多条(寡聚蛋白质寡聚蛋白质)具有具有确定的氨基酸序列的多肽链以特殊方式结合而成的生物确定的氨基酸序列的多肽链以特殊方式结合而成的生物大分子。大分子。蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将分子量在蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将分子量在6000道尔顿以上的多肽称为蛋白质。道尔顿以上的多肽称为蛋白质。蛋白质分子量变化范围很大蛋白质分子量变化范围很大, 从大约从大约6000到道尔顿甚至到道尔顿甚至更大更大(N AA=M/110, 128-18)chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀单单纯纯蛋蛋
2、白白质质（simple simple protein)protein)：仅仅由由氨氨基基酸酸组组成成，不不含含其其它它化学成分。化学成分。缀缀合合蛋蛋白白质质(conjugated (conjugated protein)protein)：除除含含有有氨氨基基酸酸外外的的各各种种化化学学成成分分作作为为其其结结构构的的一一部部分分。非非蛋蛋白白质质部部分分称称为为辅辅基基(prosthetic group)(prosthetic group)或或配体配体(ligand)(ligand)。 单纯蛋白质单纯蛋白质 （按溶解度分类）（按溶解度分类）清蛋白清蛋白球蛋白球蛋白谷蛋白谷蛋白谷醇溶蛋白谷醇溶
3、蛋白组蛋白组蛋白鱼精蛋白鱼精蛋白硬蛋白硬蛋白 缀合蛋白质缀合蛋白质 （按非氨基酸（按非氨基酸 成分分类）成分分类）糖蛋白糖蛋白脂蛋白脂蛋白核蛋白核蛋白磷蛋白磷蛋白金属蛋白金属蛋白血红素蛋白血红素蛋白黄素蛋白黄素蛋白chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀单纯蛋白质分类单纯蛋白质分类chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀结合蛋白质分类结合蛋白质分类chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 蛋白质蛋白质（按生物学功能分类）（按生物学功能分类）酶酶调节蛋白调节蛋白转运蛋白转运蛋白贮存蛋白贮存蛋白收缩和游动蛋白收缩和游动蛋白结构蛋白结构蛋白支架蛋白支架蛋白保护和开发蛋白保护和开发蛋白异常蛋白异常蛋白chapte
4、r1蛋白质优秀蛋白质优秀蛋白质的形状和大小蛋白质的形状和大小形状形状纤维状纤维状球状球状膜蛋白膜蛋白蛋白质的相对分子量从大约蛋白质的相对分子量从大约600060001101106 6或更大一些。或更大一些。单单体体蛋蛋白白质质(monomeric(monomeric protein)protein)：仅仅由由一一条条多多肽肽链链组组成成。其相对分子量除以其相对分子量除以110110估计氨基酸残基的数目。估计氨基酸残基的数目。寡寡聚聚蛋蛋白白质质(oligomeric(oligomeric protein)protein)：由由两两条条或或多多条条多多肽肽链链组组成。每条多肽链称为亚基成。每条多
5、肽链称为亚基(subunit)(subunit)。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀蛋白质构象和蛋白质结构的组织层次蛋白质构象和蛋白质结构的组织层次一级结构一级结构(primary structure)(primary structure)：多肽链的氨基酸序列。多肽链的氨基酸序列。二二级级结结构构(secondary (secondary structure)structure)：多多肽肽链链中中主主链链原原子子的的局局部空间排布即构象，不涉及侧链部分的构象。部空间排布即构象，不涉及侧链部分的构象。三三级级结结构构(tertiary (tertiary structure)structure
6、)：蛋蛋白白质质的的多多肽肽链链在在各各种种二二级级结结构构的的基基础础上上再再进进一一步步盘盘曲曲或或折折迭迭形形成成具具有有一一定定规规律律的的三三维空间结构。维空间结构。四四级级结结构构(quarternary (quarternary structure)structure)：具具有有二二条条或或二二条条以以上上独独立立三三级级结结构构的的多多肽肽链链组组成成的的蛋蛋白白质质，其其多多肽肽链链间间通通过过次次级级键相互组合而形成的空间结构。键相互组合而形成的空间结构。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀蛋白质的构象
7、和结构组织层次：蛋白质的构象和结构组织层次：蛋白质的构象和结构组织层次：蛋白质的构象和结构组织层次：蛋白质的构象蛋白质的构象蛋白质的构象蛋白质的构象：指蛋白质在天然状态下所特有的空间结构；指蛋白质在天然状态下所特有的空间结构；指蛋白质在天然状态下所特有的空间结构；指蛋白质在天然状态下所特有的空间结构；结构组织层次结构组织层次结构组织层次结构组织层次：一级（共价键）、二级（氢键）、三级一级（共价键）、二级（氢键）、三级一级（共价键）、二级（氢键）、三级一级（共价键）、二级（氢键）、三级（多种非共价键）和四级（亚基缔合）（多种非共价键）和四级（亚基缔合）（多种非共价键）和四级（亚基缔合）（多种非共
8、价键）和四级（亚基缔合）chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀四、蛋白质功能的多样性四、蛋白质功能的多样性 蛋蛋白白质质的的序序列列异异构构现现象象是是蛋蛋白白质质生生物物功功能能多多样样性性和和物物种种特异性的结构基础。特异性的结构基础。蛋白质的生物学功能：蛋白质的生物学功能：1.1.催化；催化；2.2.调节；调节；3.3.转运；转运；4.4.贮存；贮存；5.5.运动；运动；6.6.结构成分；结构成分；7.7.支架作用；支架作用；8.8.防御与进攻；防御与进攻；9.9.异常功能；异常功能； 蛋蛋白白质质（proteinprotein）是是生生活活细细胞胞内内含含量量最最丰丰富富、功功能能最最复
9、复杂杂的的生生物物大大分分子子，并并参参与与了了几几乎乎所所有有的的生生命命活活动动和和生生命命过过程程。因因此此，研研究究蛋蛋白白质质的的结结构构与与功功能能始始终终是是生生命命科科学学最最基基本本的命题。的命题。 生生物物体体最最主主要要的的特特征征是是生生命命活活动动，而而蛋蛋白白质质是是生生命命活活动动的体现者，具有以下主要功能：的体现者，具有以下主要功能：chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 一一. .基本问题基本问题-肽肽一个氨基酸的氨基与另一个氨一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间失水形成的基酸的羧基之间失水形成的酰胺酰胺键键称为肽键，所形成的化合物称称为肽键，所形成的化合物
10、称为肽。为肽。 （公认的（公认的pro组织方式，组织方式，证据？）证据？）由两个氨基酸组成的肽称为二由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的肽则称肽，由多个氨基酸组成的肽则称为多肽（寡肽？）。组成多肽的为多肽（寡肽？）。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸单元称为氨基酸残基氨基酸残基。 chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀n在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为氨基酸顺序氨基酸顺序n通常在多肽链的一端含有一个游离的通常在多肽链的一端含有一个游离的 - -氨基，称为氨基，称为氨基端氨基端或或N-N-端；端；在另一端含有一
11、个游离的在另一端含有一个游离的 - -羧基，称为羧基，称为羧基端羧基端或或C-C-端。端。n氨基酸的顺序是从氨基酸的顺序是从N-N-端的氨基酸残基开始，以端的氨基酸残基开始，以C-C-端氨基酸残基为端氨基酸残基为终点的排列顺序。终点的排列顺序。如上述五肽可表示为：如上述五肽可表示为： Ser-Val-Tyr-Asp-GlnSer-Val-Tyr-Asp-Gln 1.多肽多肽肽链写法肽链写法：游离：游离-氨基在左，游离氨基在左，游离-羧基在右，氨基酸之间用羧基在右，氨基酸之间用“- -”表示肽键。表示肽键。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 2. 肽键肽键 肽键的特点是氮原子肽键的特点是氮原子
12、上的孤对电子上的孤对电子(2s2)与与羰基具有明显的羰基具有明显的共轭作共轭作用用(共振相互作用共振相互作用)。组成肽键的组成肽键的6个原子个原子处于同一平面处于同一平面(肽平面肽平面)。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀肽基的肽基的C、O和和N原子间的共振相互作用原子间的共振相互作用共振产生的重要结果：共振产生的重要结果： 限制绕肽键的自由旋转限制绕肽键的自由旋转 形成酰胺平面形成酰胺平面 产生键的平均化产生键的平均化 大多数情况下大多数情况下(除除Pro)，肽键呈反式，肽键呈反式构型构型sp2sp2sp2sp3共振杂化体共振杂化体chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀由由于于羰羰基基碳碳-
13、 -氧氧双双键键的的靠靠拢拢，允允许许存存在在共共振振结结构构（resonance resonance structurestructure），碳碳与与氮氮之之间间的的肽肽键键有有部部分分双双键键性性质质，由由CO-NHCO-NH构构成成的的肽肽单单元元呈呈现现相相对对的的刚刚性性和和平平面面化化，肽肽键键中中的的4 4个个原原子子和和它它相相邻邻的的两两个个-碳碳原原子子多多处处于于同同一一个个平平面面上。上。多肽链可以看成由多肽链可以看成由C C串联起来的无数个酰胺平面组成串联起来的无数个酰胺平面组成chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀3. 肽的物理和化学性质：肽的物理和化学性质：游离游离
14、-NH-NH2 2：PHPH活性低，活性低，化学性质相似化学性质相似(与与AAAA中中比较比较)游离游离-COOH-COOH：PHPH活性低，活性低，化学性质相似化学性质相似(与与AAAA中比较中比较)侧链侧链R R基：基： PHPH活性和活性和化学性质化学性质与与AAAA中相似中相似chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀短短肽肽的的晶晶体体是是离离子子品品格格，在在水水溶溶液液中中以以偶偶极极离离子子存存在在。在在pH0-14pH0-14范围内，肽键中的亚氨基不能解离。范围内，肽键中的亚氨基不能解离。小肽的滴定曲线和氨基酸的滴定曲线很相似。小肽的滴定曲线和氨基酸的滴定曲线很相似。肽肽的的化化学
15、学反反应应也也和和氨氨基基酸酸一一样样，游游离离的的氨氨基基、羧羧基基和和R R基基可可以以发发生生与与氨氨基基酸酸中中相相应应的的基基团团类类似似的的反反反反应应。双双缩缩脲脲反反应应是是肽肽和和蛋蛋白白质质所所特特有有的的，而而为为氨氨基基酸酸所所没没有有的的一一个颜色反应。个颜色反应。一一般般短短肽肽的的旋旋光光度度约约等等于于组组成成该该肽肽中中各各个个氨氨基基酸酸的的旋旋光光度度的的总和，但较长的肽或蛋白质的旋光度则不能这样简单相加。总和，但较长的肽或蛋白质的旋光度则不能这样简单相加。 净电荷的计算净电荷的计算(P166-167)chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 4.天然存在的重
16、要多肽天然存在的重要多肽 在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位。亚单位。但是，也有许多分子量比较小的多肽以游离状态存在。但是，也有许多分子量比较小的多肽以游离状态存在。这类多肽通常都具有特殊的生理功能，常称为这类多肽通常都具有特殊的生理功能，常称为活性肽活性肽。如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；谷胱甘肽谷胱甘肽(GSH)；蛇毒多肽等。；蛇毒多肽等。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 谷胱甘肽（谷胱甘肽（GSHGSH）：三肽（：三肽（Glu-Cys-GlyGlu-Cys-Gly），广泛存在于
17、生），广泛存在于生物细胞中，含有自由的巯基，具有很强的还原性，可作为物细胞中，含有自由的巯基，具有很强的还原性，可作为体内重要的还原剂，保护某些蛋白质或酶分子中的巯基免体内重要的还原剂，保护某些蛋白质或酶分子中的巯基免遭氧化，使其处于活性状态。遭氧化，使其处于活性状态。 chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 +H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-COO- +H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO- Met-脑啡肽 Leu-脑啡肽chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 二二. 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构 1. 蛋白质的一级结构蛋
18、白质的一级结构(Primary structure)包括：包括： (1)组成蛋白质的多肽链数目组成蛋白质的多肽链数目. (2)多肽链的氨基酸顺序，多肽链的氨基酸顺序， (3)多肽链内或链间二硫键的数多肽链内或链间二硫键的数目和位置。目和位置。 其中最重要的是多肽链的氨基其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。的基础。2.蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构的测定的测定 蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的基础。自从蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的基础。自从1953年年F.Sanger测定了胰岛素的一级结构以来，现在已经有上万测定了胰岛素的一
19、级结构以来，现在已经有上万种不同蛋白质的一级结构被测定种不同蛋白质的一级结构被测定。 chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀(1) (1) 测定蛋白质的一级结构的要求测定蛋白质的一级结构的要求测定蛋白质的一级结构的要求测定蛋白质的一级结构的要求 A.样品必需纯（97%以上）； B.知道蛋白质的分子量；(2)测定步骤测定步骤测定步骤测定步骤 测定蛋白质分子中多测定蛋白质分子中多肽链的数目：肽链的数目：通过测定末端通过测定末端氨基酸残基的摩尔数与蛋白氨基酸残基的摩尔数与蛋白质分子量之间的关系，即可质分子量之间的关系，即可确定多肽链的数目。确定多肽链的数目。 chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 多肽
20、链的拆分：多肽链的拆分：由多条多肽链组由多条多肽链组成的蛋白质分子，必须先进行拆分。成的蛋白质分子，必须先进行拆分。几条多肽链借助非共价键连接在一几条多肽链借助非共价键连接在一起，称为寡聚蛋白质，如，血红蛋起，称为寡聚蛋白质，如，血红蛋白为四聚体，烯醇化酶为二聚体；白为四聚体，烯醇化酶为二聚体；可用可用8mol/L尿素或尿素或6mol/L盐酸胍盐酸胍处理，即可分开多肽链处理，即可分开多肽链(亚基亚基). 二硫键的断裂：二硫键的断裂：几条多肽链通几条多肽链通过二硫键交联在一起。可在用过二硫键交联在一起。可在用8mol/L8mol/L尿素或尿素或6 6mol/Lmol/L盐酸胍盐酸胍存在下，存在下
21、，用过量的用过量的 - -巯基乙醇巯基乙醇处理，使二硫处理，使二硫键还原为巯基，然后用烷基化试剂键还原为巯基，然后用烷基化试剂保护生成的巯基，以防止它重新被保护生成的巯基，以防止它重新被氧化。氧化。可以通过加入盐酸胍方法解离多肽链之间的非共价力；应用过甲酸氧化法或巯基还原法拆分多肽链间的二硫键。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 巯基的保护 测定每条多肽链的氨基酸组成，并计算出氨基酸成分的分子比；测定每条多肽链的氨基酸组成，并计算出氨基酸成分的分子比； 分析多肽链的分析多肽链的N-末端和末端和C-末端末端 末端氨基酸的测定：末端氨基酸的测定：多肽链端基氨基酸分为两类，N-端氨基酸和C-端氨基
22、酸。在肽链氨基酸顺序分析中，最重要的是N-端氨基酸分析法。末端氨基酸测定的主要方法有：chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 A A、二硝基氟苯（、二硝基氟苯（、二硝基氟苯（、二硝基氟苯（DNFBDNFB）法：）法：）法：）法： N-N-N-N-末端末端末端末端游离氨基游离氨基 酸水解后，酸水解后，酸水解后，酸水解后，N-N-N-N-末端末端末端末端AAAAAAAA成为黄色成为黄色成为黄色成为黄色DNP-AADNP-AADNP-AADNP-AA衍生物衍生物衍生物衍生物 排除侧链排除侧链排除侧链排除侧链DNPDNPDNPDNP衍生物的干扰：用有机溶剂抽提，衍生物的干扰：用有机溶剂抽提，衍生物的干扰
23、：用有机溶剂抽提，衍生物的干扰：用有机溶剂抽提， 侧链侧链侧链侧链DNPDNPDNPDNP衍生物留衍生物留衍生物留衍生物留在水相在水相在水相在水相B B、丹磺酰氯法、丹磺酰氯法、丹磺酰氯法、丹磺酰氯法: : 在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与与N-N-端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰- -氨基酸。此法的优氨基酸。此法的优点是丹磺酰点是丹磺酰- -氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到1 1 1010-9-9M M。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀C
24、C、苯异硫氰酸酯、苯异硫氰酸酯、苯异硫氰酸酯、苯异硫氰酸酯 (PITC)(PITC)法：法：法：法： N-N-N-N-末端末端末端末端游离氨基的反应，生成游离氨基的反应，生成PTH-AAPTH-AA衍生物可用有机溶剂抽提、干燥后做鉴定衍生物可用有机溶剂抽提、干燥后做鉴定DD、肼解法：、肼解法：、肼解法：、肼解法：此法是多肽链此法是多肽链C-C-端氨基酸分析法。多肽与肼在无端氨基酸分析法。多肽与肼在无水条件下加热，水条件下加热，C-C-端氨基酸即从肽链上解离出来，其余端氨基酸即从肽链上解离出来，其余的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯甲醛缩合成不的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯甲醛缩合成不溶
25、于水的物质而与溶于水的物质而与C-C-端氨基酸分离端氨基酸分离。(n-1)chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 DD、氨肽酶法：、氨肽酶法：、氨肽酶法：、氨肽酶法：氨肽酶是一种肽链氨肽酶是一种肽链外切酶外切酶，它能从多肽链的，它能从多肽链的N-N-端逐端逐个的向里水解。根个的向里水解。根据据不同的反应时间测出酶水解所释放出的不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，按反应时间和氨基酸残基释放量作动力氨基酸种类和数量，按反应时间和氨基酸残基释放量作动力学曲线，从而知道蛋白质的学曲线，从而知道蛋白质的N-N-末端残基顺序。最常用的氨肽末端残基顺序。最常用的氨肽酶是酶是亮氨酸氨肽酶亮氨酸氨
26、肽酶，水解以亮氨酸残基为，水解以亮氨酸残基为N-N-末端的肽键速度末端的肽键速度最大最大。E E、羧肽酶法：、羧肽酶法：羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的C-C-端逐端逐个的水解。根个的水解。根据据不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨基不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，从而知道蛋白质的酸种类和数量，从而知道蛋白质的C-C-末端残基顺序。目前常末端残基顺序。目前常用的羧肽酶有四种：用的羧肽酶有四种：A,B,CA,B,C和和Y Y；A A和和B B来自胰脏；来自胰脏；C C来自柑桔叶；来自柑桔叶；Y Y来自面包酵母。来自面包酵母。羧肽酶羧
27、肽酶A A能水解除能水解除Pro,ArgPro,Arg和和LysLys以外的所有以外的所有C-C-末端氨基酸残基；末端氨基酸残基；B B只能水解只能水解ArgArg和和LysLys为为C-C-末端残基的肽键末端残基的肽键。 多肽链断裂成多个肽段多肽链断裂成多个肽段: 可采用两种或多种不同的断裂方法将多肽样品断裂成两套或多套肽段或肽碎片，并将其分离开来。多肽的选择性降解的方法多肽的选择性降解的方法有：chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀A.A.酶裂解法酶裂解法胰胰蛋蛋白白酶酶(trypsin)(trypsin) 这这是是最最常常用用的的蛋蛋白白水水解解酶酶，专专一一性性强强，只只断断裂裂赖赖氨氨
28、酸酸或或精精氨氨酸酸的的羧羧基基参参与与形形成成的的肽肽键键。得得到到的的是是以以ArgArg或或LysLys为为C-C-末末端端残残基基的的肽肽段段，肽肽段段数数目目等等于于多多肽肽链链中中ArgArg和和LysLys总数加总数加1 1。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀为为了了减减少少胰胰蛋蛋白白酶酶的的作作用用位位点点，可可以以通通过过化化学学修修饰饰将将其其侧侧链链基基因因保保护护起起来来。用用马马来来酸酸酐酐可可以以保保护护LysLys残残基基侧侧链链上上的的NHNH2 2，胰胰蛋蛋白白酶酶就就不不会会水水解解LysLys竣竣基基参参与与形形成成的的肽肽键键，只只能能断断裂裂Arg
29、Arg羧羧基基所所形形成成的的肽肽键键；反反之之，如如果果用用1 1，2 2环环己己二二酮酮修修饰饰ArgArg的胍基，则胰蛋白面只能裂解的胍基，则胰蛋白面只能裂解LysLys羧基所形成的肽键。羧基所形成的肽键。如如果果想想增增加加多多肽肽链链中中胰胰蛋蛋白白酶酶的的断断裂裂点点，可可以以用用丫丫丙丙啶啶处处理理多多肽肽链链样样品品，这这时时CysCys残残基基侧侧链链被被修修饰饰成成类类似似LysLys的的侧侧链链，也也具有具有NHNH2 2。这样胰蛋白酶便能断裂。这样胰蛋白酶便能断裂CysCys羧基端的肽键。羧基端的肽键。R R1 1=Lys=Lys和和ArgArg侧链（专一性较强，水解速
30、度快）。侧链（专一性较强，水解速度快）。R R2 2=Pro =Pro 水水解受抑。解受抑。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀糜糜蛋蛋白白酶酶(chymotrypin)(chymotrypin)或或胰胰凝凝乳乳蛋蛋白白酶酶( (C Chymotrypsin)hymotrypsin)：它它断断裂裂PhePhe、TrpTrp和和TyrTyr及及其其它它疏疏水水氨氨基基酸酸的的羧羧基基参参与与形形成成的的肽肽键键。断断裂裂键键邻邻近近的的基基团团是是碱碱性性的的，裂裂解解能能力力增增加加；是是酸酸性性的，裂解能力将减弱。的，裂解能力将减弱。肽链水解位点水解位点R R1 1=Phe, =Phe, T
31、rp,TyrTrp,Tyr时时水水解解快快; ; R R1 1= = LeuLeu，MetMet和和HisHis水解稍慢。水解稍慢。R R2 2=Pro =Pro 水解受抑。水解受抑。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀肽链水解位点水解位点胃胃蛋蛋白白酶酶(pepsin)(pepsin) 它它要要求求被被断断裂裂键键两两侧侧的的残残基基都都是是疏疏水水性性氨氨基基酸酸，如如Phe-PhePhe-Phe。此此外外与与糜糜蛋蛋白白酶酶不不同同的的是是酶酶作作用用的的最最适适pHpH，前前者者是是pH2pH2，后后者者是是pH8-9pH8-9，由由于于二二硫硫键键在在酸酸性性条条件件下下稳定，因此确
32、定二硫键位置时，常用胃蛋白酶来水解。稳定，因此确定二硫键位置时，常用胃蛋白酶来水解。R R1 1和和R R2 2Phe, Trp, Tyr; LeuPhe, Trp, Tyr; Leu以及以及其它疏水性氨基酸水解速度较快。其它疏水性氨基酸水解速度较快。R R1 1=Pro =Pro 水解受抑。水解受抑。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀肽链水解位点水解位点嗜热菌蛋白酶（嗜热菌蛋白酶（thermolysinthermolysin）: :常用于断裂较短的多肽链。常用于断裂较短的多肽链。R R2 2=Phe, Trp, Tyr; Leu=Phe, Trp, Tyr; Leu，Ile, Val,Me
33、tIle, Val,Met以及其它疏水性强以及其它疏水性强的氨基酸水解速度较快。的氨基酸水解速度较快。R R2 2=Pro=Pro或或Gly Gly 水解受抑。水解受抑。R R1 1或或R R3 3=Pro =Pro 水解受抑。水解受抑。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀葡葡萄萄球球菌菌蛋蛋白白酶酶（Staphylococcal Staphylococcal protease)protease) 当当裂裂解解在在磷磷酸酸缓缓冲冲液液(pH7.8)(pH7.8)中中进进行行的的，它它能能在在GluGlu残残基基和和AspAsp残残基基的的羧羧基基侧侧断断裂裂肽肽键键。如如果果改改用用碳碳酸酸氢
34、氢铵铵缓缓冲冲液液(pH7.8)(pH7.8)或或醋醋酸酸铵铵缓缓冲液冲液(pH4.0)(pH4.0)时，则只能断裂时，则只能断裂GluGlu残基的羧基侧肽键。残基的羧基侧肽键。梭梭菌菌蛋蛋白白酶酶（clostripainclostripain） 专专门门裂裂解解ArgArg残残基基的的羧羧基基所所形形成成的的肽肽键键。即即使使在在6mol/L6mol/L尿尿素素中中2020小小时时内内仍仍具具活活力力，这这样样对对不溶性蛋白质的长时间裂解将是很有效的。不溶性蛋白质的长时间裂解将是很有效的。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀消化道内几种蛋白酶的专一性消化道内几种蛋白酶的专一性（Phe.Tyr
35、.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）（脂肪族）胰凝乳胰凝乳蛋白酶蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶羧肽酶胰蛋白酶胰蛋白酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶（Phe. Trp）chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀B B、化学法：、化学法：溴化氰溴化氰水解法，它能选择性地切割由水解法，它能选择性地切割由甲硫氨酸甲硫氨酸的羧基所形成的羧基所形成的肽键的肽键。溴化氰基锍溴化氰基锍甲基硫氰酸甲基硫氰酸溴化亚氨内酯溴化亚氨内酯H2O肽酰肽酰chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 测定每个肽段的氨基酸顺序测定每个肽段的氨基酸顺序：EdmanEdman降解法降解法( (PITC) )、酶解法、酶解法、依核
36、苷酸序列依核苷酸序列的推定法的推定法A A、目标蛋白、目标蛋白( (抗原抗原) ) 抗体抗体 多核糖体多核糖体 mRNA cDNA aamRNA cDNA aa序列序列B B、 Edman降解法降解法n由由Edman于于1950年首先提出，用于年首先提出，用于N末端分析末端分析n为为- NH2的的与与苯异硫氰酸酯苯异硫氰酸酯（PITC）的反应）的反应chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 nEdman （苯异硫氰酸酯法）苯异硫氰酸酯法）氨基酸顺序分析法实际上也是一种氨基酸顺序分析法实际上也是一种N-N-端分端分析法。此法的特点是能够不断重复循环，将肽链析法。此法的特点是能够不断重复循环，将肽链N
37、-N-端氨基酸残基逐一端氨基酸残基逐一进行标记和解离进行标记和解离。苯氨基硫甲酰肽苯氨基硫甲酰肽噻唑啉酮苯胺噻唑啉酮苯胺少一个少一个AAAA残基的肽残基的肽苯乙内酰硫脲苯乙内酰硫脲AAAAchapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 示例示例( (十肽的水解十肽的水解) )A A A A法水解得到四个小肽：法水解得到四个小肽：法水解得到四个小肽：法水解得到四个小肽： A A A A1 1 1 1 Ala-Phe Ala-Phe Ala-Phe Ala-Phe A A A A2 2 2 2 Gly-Lys-Asn-Tyr Gly-Lys-Asn-Tyr Gly-Lys-Asn-Tyr Gly-Lys-A
38、sn-Tyr A A A A3 3 3 3 Arg-Tyr Arg-Tyr Arg-Tyr Arg-Tyr A A A A4 4 4 4 His-Val His-Val His-Val His-ValB B B B法水解得到四个小肽：法水解得到四个小肽：法水解得到四个小肽：法水解得到四个小肽： B B B B1 1 1 1 Ala-Phe-Gly-Lys Ala-Phe-Gly-Lys Ala-Phe-Gly-Lys Ala-Phe-Gly-Lys B B B B2 2 2 2 Asn-Tyr-Arg Asn-Tyr-Arg Asn-Tyr-Arg Asn-Tyr-Arg B B B B3 3
39、 3 3 Tyr- His-Val Tyr- His-Val Tyr- His-Val Tyr- His-Val重叠法：重叠法：重叠法：重叠法： Ala-Phe-Gly-LysAla-Phe-Gly-LysAla-Phe-Gly-LysAla-Phe-Gly-LysAsn-Tyr-ArgAsn-Tyr-ArgAsn-Tyr-ArgAsn-Tyr-ArgTyr-His-ValTyr-His-ValTyr-His-ValTyr-His-Valn 确定肽段在多肽链中的次序：确定肽段在多肽链中的次序：利用两套或多套肽段的利用两套或多套肽段的氨基酸顺序彼此间的交错重叠，拼凑出整条多肽链的氨基氨基酸顺序彼
40、此间的交错重叠，拼凑出整条多肽链的氨基酸顺序。酸顺序。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 确定原多肽链中二硫键的位置：确定原多肽链中二硫键的位置：一一般般采采用用胃胃蛋蛋白白酶酶处处理理含含有有二二硫硫键键的的多多肽肽链链( (切切点点多多；酸酸性性环环境境下防止二硫键发生交换下防止二硫键发生交换) )。将将所所得得的的肽肽段段利利用用BrownBrown及及HartlayHartlay的的对对角角线线电电泳泳技技术术进进行行分分离离（过甲酸过甲酸处理处理）。）。+ +- -+ +- -第第二二向向第一向第一向a ab bBrownBrown和和HartlayHartlay对角线电泳图解对角
41、线电泳图解pH6.5pH6.5图中图中a a、b b两个斑点是由两个斑点是由一个二硫键断裂产生的一个二硫键断裂产生的肽段肽段chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀三三.蛋白质的空间结构蛋白质的空间结构 1.蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构 蛋白质的二级蛋白质的二级(Secondary Structure)结结构是构是指肽链主链的折叠产生由氢键维系指肽链主链的折叠产生由氢键维系的有规则的构象的有规则的构象。它只涉及肽链。它只涉及肽链主链的主链的构象构象及链内或链间形成的及链内或链间形成的氢键氢键。主要有。主要有 -螺旋、螺旋、 -折叠、折叠、 -转角。转角。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 -
42、 -螺旋是链内形成氢键，螺旋是链内形成氢键，其肽平面的键长和键角一定，肽其肽平面的键长和键角一定，肽键的原子排列呈反式构型，相邻键的原子排列呈反式构型，相邻的肽平面构成二面角。的肽平面构成二面角。 多肽链中的各个肽平面围绕多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即旋一周，沿轴上升的距离即螺距螺距为为0.54nm,0.54nm,含含3.63.6个氨基酸残基个氨基酸残基；每个氨基酸残基绕轴旋转每个氨基酸残基绕轴旋转1001000 0，沿轴上升沿轴上升0.15nm0.15nm； 肽链内形成氢键，氢键的取肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平
43、行，向几乎与轴平行，第一个酰胺基第一个酰胺基团的团的-CO-CO基与第四个酰胺基团的基与第四个酰胺基团的- -NHNH基形成氢键基形成氢键，即形成含有，即形成含有1313个个原子的环原子的环； 蛋白质分子几乎都为右手蛋白质分子几乎都为右手- -螺旋螺旋( (原因：原因：R R基与主链基与主链C=OC=O中的中的O O的空间位阻小的空间位阻小) )； 具有协同性效应。具有协同性效应。左手和右手螺旋左手和右手螺旋(1) -螺旋螺旋(3.613- 螺旋螺旋)chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀I.I. - -螺旋螺旋螺旋螺旋影响因素：影响因素：影响因素：影响因素：A A A A、R R R R基的电
44、荷性质；基的电荷性质；基的电荷性质；基的电荷性质；B B B B、R R R R基的大小；基的大小；基的大小；基的大小；C C C C、亚、亚、亚、亚AAAAAAAA导致导致导致导致“ “结节结节结节结节” ”的产生。的产生。的产生。的产生。II.II.其它类型的螺旋：其它类型的螺旋：其它类型的螺旋：其它类型的螺旋：3 31010- -螺旋等螺旋等螺旋等螺旋等chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀 - -折叠是由两条或多条几乎完全折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过伸展的肽链平行排列，通过链间链间的氢的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿状折叠构象。状
45、折叠构象。在在- -折叠中，折叠中，- -碳原子总是处于碳原子总是处于折叠的角折叠的角( (线线) )上，氨基酸的上，氨基酸的R R基团处于基团处于折叠的棱角上并与折叠的棱角上并与折叠片折叠片垂直垂直。 - -折叠结构的氢键主要是由两条折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；也可以在同一肽链肽链之间形成的；也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所有肽键的不同部分之间形成。几乎所有肽键都参与氢键的交联，氢键与链的长轴都参与氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。接近垂直。- -折叠有两种类型。一种为平行式，折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的即所有肽链的N-N-端都在同一边。另一端都在同一
46、边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。向相反。（2） -折叠折叠chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀蛋白质的蛋白质的-折迭折迭反平行折叠平行折叠chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀n从能量上看，反平从能量上看，反平折叠比平行的更稳定，前者的氢键折叠比平行的更稳定，前者的氢键NH-O几乎在一条直线上，此时氢键最强。几乎在一条直线上，此时氢键最强。n在纤维状蛋白质中在纤维状蛋白质中折叠主要是反平行式，而在球状蛋白质
47、折叠主要是反平行式，而在球状蛋白质中反平行和平行两种方式都存在。中反平行和平行两种方式都存在。n在纤维状蛋白质的在纤维状蛋白质的折叠中，氢键主要是在肽链之间形式，折叠中，氢键主要是在肽链之间形式，而在球状蛋白质中，而在球状蛋白质中，折叠既可在不同肽链间形成，也可在折叠既可在不同肽链间形成，也可在同一肽链的不同部分间形成。同一肽链的不同部分间形成。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀（三）（三）-转角（转角（-turn-turn） -转转角角也也称称-回回折折（reversereverseturnturn）、-弯弯曲曲（-bendbend）、发夹结构（）、发夹结构（hair-pinhair-pi
48、nstructurestructure）-转转角角是是球球状状蛋蛋白白质质分分子子中中出出现现的的180180回回折折，有有人人称称之之为为发发夹夹结结构构，由由第第一一个个aaaa残残基基的的C=OC=O与与第第四四个个氨氨基基酸酸残残基基的的N-HN-H间形成氢键。间形成氢键。目目前前发发现现的的转转角角多多数数在在球球状状蛋蛋白白质质分分子子表表面面，转转角角在在球球状蛋白质中含量十分丰富，占全部残基的状蛋白质中含量十分丰富，占全部残基的1/41/4。 chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀转角的特征：转角的特征：由多肽链上由多肽链上4 4个连续的氨基酸残基组成。个连续的氨基酸残基组成。主
49、链骨架以主链骨架以180180返回折叠。返回折叠。第一个第一个aaaa残基的残基的C=OC=O与第四个与第四个aaaa残基的残基的N-HN-H生成氢键。生成氢键。C C11与与C C44之间距离小于之间距离小于0.7nm0.7nm多数由亲水氨基酸残基组成。多数由亲水氨基酸残基组成。 GlyGly缺少侧链，在缺少侧链，在转角中能很好地调整其他氨基酸残基转角中能很好地调整其他氨基酸残基的空间阻碍；的空间阻碍；ProPro具有环状结构，在一定程度上迫使具有环状结构，在一定程度上迫使转转角的形成。角的形成。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀即：即：在在- -转角部分，由四个氨基酸残基组成转角部分，由
50、四个氨基酸残基组成( (4 4个个-碳，碳，共共3个酰胺平面个酰胺平面) )，四个形成转角的残基中，第三个一般均，四个形成转角的残基中，第三个一般均为为甘氨酸残基甘氨酸残基( (或或ProPro) )。弯曲处的。弯曲处的第一个氨基酸残基的第一个氨基酸残基的 - -C=O C=O 和第四个残基的和第四个残基的 N-H N-H 之间形成氢键，之间形成氢键，形成一个不很形成一个不很稳定的环状结构。这类结构主要存在于球状蛋白分子中。稳定的环状结构。这类结构主要存在于球状蛋白分子中。主要在球状蛋白的表面，约占全部残基的主要在球状蛋白的表面，约占全部残基的1/41/4。 - -凸起是凸起是- -折叠股中额
51、外插入了一个折叠股中额外插入了一个AAAA残基残基（）无规卷曲（）无规卷曲没有一定规律的松散肽链结构没有一定规律的松散肽链结构，但仍是紧密有序的稳，但仍是紧密有序的稳定结构，通过主链间及主链与侧链间氢键维持其构象不定结构，通过主链间及主链与侧链间氢键维持其构象不同的蛋白质，无规卷曲的数量和形式各不相同同的蛋白质，无规卷曲的数量和形式各不相同球状蛋白中含量较高，对外界理化因子敏感，与生物活性球状蛋白中含量较高，对外界理化因子敏感，与生物活性有关。有关。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀四、纤维状蛋白质四、纤维状蛋白质n纤纤维维状状蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸序序列列很很有有规规律律，它它们们形
52、形成成比比较较单单一一的的、有有规规律律的的二二级级结结构构，结结果果整整个个分分子子形形成成有有规规律律的的线线形形结结构构，呈呈现现纤纤维维状状或或细细棒棒状状，分分子子轴轴比比（轴轴比比：长长轴轴/短短轴轴）大于大于10，轴比小于，轴比小于10的是球状蛋白质。的是球状蛋白质。 n广广泛泛分分布布于于脊脊椎椎和和无无脊脊椎椎动动物物体体内内，占占脊脊椎椎动动物物体体内内蛋蛋白白质总量的质总量的50%以上，起支架和保护作用。以上，起支架和保护作用。 chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀n（一）（一）-角蛋白角蛋白 n 原纤维原纤维n 细胞细胞n-螺螺旋旋n角质层（鳞状细胞）角质层（鳞状细胞）
53、n 微纤维微纤维n 微纤维微纤维n 大纤维大纤维n主主要要由由-螺螺旋旋结结构构组组成成，三三股股右右手手-螺螺旋旋向向左左缠缠绕绕形形成成原原纤纤维维，原原纤纤维维排排列列成成“9+2”的的电电缆缆式式结结构构称称微微纤纤维维，成成百百根根微微纤维结合成大纤维纤维结合成大纤维n结构稳定性由二硫键保证，结构稳定性由二硫键保证，-角蛋白在角蛋白在湿热条件下可伸展转变成湿热条件下可伸展转变成-构象，构象，Cys含含量较高。量较高。 chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀n n卷发卷发( (烫发烫发) )的生物化学基础的生物化学基础l l永永永永 久久久久 性性性性
54、 卷卷卷卷 发发发发 ( (烫烫烫烫 发发发发 ) )是是是是 一一一一 项项项项 生生生生 物物物物 化化化化 学学学学 工工工工 程程程程(biochemical (biochemical engineering),engineering),角角角角蛋蛋蛋蛋白白白白在在在在湿湿湿湿热热热热条条条条件件件件下下下下可可可可以以以以伸伸伸伸展展展展转转转转变变变变为为为为构构构构象象象象，但但但但在在在在冷冷冷冷却却却却干燥时又可自发地恢复原状。干燥时又可自发地恢复原状。干燥时又可自发地恢复原状。干燥时又可自发地恢复原状。l l这这这这是是是是因因因因为为为为角角角角蛋蛋蛋蛋白白白白的的的的侧
55、侧侧侧链链链链R R基基基基一一一一般般般般都都都都比比比比较较较较大大大大，不不不不适适适适于于于于处处处处在在在在构构构构象象象象状状状状态态态态，此此此此外外外外角角角角蛋蛋蛋蛋白白白白中中中中的的的的螺螺螺螺旋旋旋旋多多多多肽肽肽肽链链链链间间间间有有有有着着着着很很很很多多多多的的的的二二二二硫硫硫硫键键键键交交交交联联联联，这这这这些些些些交交交交联联联联键键键键也也也也是是是是当当当当外外外外力力力力解解解解除除除除后后后后使使使使肽肽肽肽链链链链恢恢恢恢复复复复原原原原状状状状( (螺螺螺螺旋旋旋旋构构构构象象象象) )的的的的重重重重要要要要力力力力量量量量。这这这这就就就就
56、是是是是卷卷卷卷发发发发行行行行业业业业的的的的生生生生化化化化基础。基础。基础。基础。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀n（二）（二）折叠片蛋白折叠片蛋白n A.堆堆积积的的-折折叠叠片片的的三维结构三维结构n B.交替层中的交替层中的Ala(或或Ser)残基残基和和Gly残基残基侧链侧链(H原子原子)的的连锁连锁n丝丝心心蛋蛋白白含含大大量量的的Gly、Ala、Ser，以，以-折叠结构为主。折叠结构为主。 n丝丝心心蛋蛋白白取取片片层层结结构构，即即反反平平行行式式-折折叠叠片片以以平平行行的的方方式式堆堆积积成成多多层层结结构构。链链间间主主要要以以
57、氢氢键键连连接接，层层间间主主要要靠靠范范德德华华力维系。力维系。 chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀n丝心蛋白丝心蛋白(fibroin)：这是蚕丝和蜘蛛丝的一种蛋白质。丝：这是蚕丝和蜘蛛丝的一种蛋白质。丝心蛋白具有抗张强度高，质地柔软的特性，但不能拉伸。丝心蛋白具有抗张强度高，质地柔软的特性，但不能拉伸。丝心蛋白是典型的心蛋白是典型的反平行式反平行式-折叠片折叠片，多肽链取锯齿状折叠构，多肽链取锯齿状折叠构象。象。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀n（三）胶原蛋白（三）胶原蛋白chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀n 原胶原蛋白分子中原胶原蛋白分子中的的 单链（左手螺旋）单链（左手螺旋）n
58、 一股原胶原蛋白分子一股原胶原蛋白分子n胶原纤维胶原纤维n原胶原蛋白的头原胶原蛋白的头n1000AAchapter1蛋白质优秀蛋白质优秀n（四）弹性蛋白（四）弹性蛋白(elastin)弹弹性性蛋蛋白白是是弹弹性性纤纤维维的的主主要要成成分分；主主要要存存在在于于脉脉管管壁壁及及肺。肺。弹弹性性纤纤维维与与胶胶原原纤纤维维共共同同存存在在, ,分分别别赋赋予予组组织织以以弹弹性性及及抗张性。抗张性。弹弹性性蛋蛋白白是是高高度度疏疏水水的的非非糖糖基基化化蛋蛋白白，具具有有两两个个明明显显的的特征特征: :构象呈无规则卷曲状态构象呈无规则卷曲状态; ;通通过过LysLys残残基基相相互互交交连连成
59、成网状结构。网状结构。 nElastin is a polymeric, crosslinked protein that confers elasticity to lung-tissue chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀五、超二级结构和结构域五、超二级结构和结构域1、超二级结构、超二级结构在蛋白质分子中，由在蛋白质分子中，由若干相邻的二级结构单元若干相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的、在空用，形成有规则的、在空间上能辨认的二级结构组间上能辨认的二级结构组合体。几种类型的超二级合体。几种类型的超二级结构：结构： (在纤维状蛋白在纤维状蛋白和球状
60、蛋白中异同；和球状蛋白中异同；七残七残基重复序列基重复序列 P220)；(大多为大多为右手交叉右手交叉)；超二级结构在结构超二级结构在结构层次上高于二级结构，但层次上高于二级结构，但没有聚集成具有功能的结没有聚集成具有功能的结构域构域 chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀一些已知功能的一些已知功能的超二级结构超二级结构: :chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀2、结构域、结构域 对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个或两个以上相对独立的三对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个或两个以上相对独立的三维实体缔合而成三级结构。这种维实体缔合而成三级结构。这种相对独立的相对独立的三维实体三
61、维实体形成的形成的三级结构的局部三级结构的局部折叠区折叠区就称结构域。就称结构域。结构域通常是几个超二级结构的组合，是球状蛋白质的独立折叠单位；对于较结构域通常是几个超二级结构的组合，是球状蛋白质的独立折叠单位；对于较小的蛋白质分子，结构域与三级结构等同，即这些蛋白为单结构域，如肌红蛋小的蛋白质分子，结构域与三级结构等同，即这些蛋白为单结构域，如肌红蛋白；较大的蛋白由两个或两个以上的结构域组成。白；较大的蛋白由两个或两个以上的结构域组成。结构域一般由结构域一般由100100200 200 个氨基酸残基组成，但大小范围可达个氨基酸残基组成，但大小范围可达 4040400 400 个残基。个残基。
62、氨基酸可以是连续的，也可以是不连续的氨基酸可以是连续的，也可以是不连续的结构域之间常形成裂隙，比较松散，往往是蛋白质优先被水解的部位。酶的活结构域之间常形成裂隙，比较松散，往往是蛋白质优先被水解的部位。酶的活性中心往往位于两个结构域的界面上性中心往往位于两个结构域的界面上结构域之间由结构域之间由“铰链区铰链区”相连，使分子构象有一定的柔性，通过结构域之间的相连，使分子构象有一定的柔性，通过结构域之间的相对运动相对运动( (别构效应别构效应) )，使蛋白质分子实现一定的生物功能。，使蛋白质分子实现一定的生物功能。在蛋白质分子内，结构域可作为结构单位进行相对独立的运动，水解出来后仍在蛋白质分子内，
63、结构域可作为结构单位进行相对独立的运动，水解出来后仍能维持稳定的结构，甚至保留某些生物活性能维持稳定的结构，甚至保留某些生物活性chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀结构域与功能域的关系：结构域与功能域的关系：有时一个结构域就是蛋白质的功能域，有时一个结构域就是蛋白质的功能域，但不总是；但不总是；功能域包含一个但通常是多个结构域功能域包含一个但通常是多个结构域六蛋白质的三级结构与球状蛋白质六蛋白质的三级结构与球状蛋白质 蛋白质的三级结构是指多肽链在二蛋白质的三级结构是指多肽链在二级结构的基础上进一步盘旋、折叠，级结构的基础上进一步盘旋、折叠，从而生成特定的空间结构从而生成特定的空间结构。包括主链
64、。包括主链和侧链的和侧链的所有原子的空间排布所有原子的空间排布。一般。一般非极性侧链埋在分子内部，形成疏水非极性侧链埋在分子内部，形成疏水核，极性侧链在分子表面。核，极性侧链在分子表面。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀球状蛋白质的结构特征：球状蛋白质的结构特征：含有多种二级结构；含有多种二级结构；含有多种二级结构；含有多种二级结构；具有明显的折叠层次；具有明显的折叠层次；具有明显的折叠层次；具有明显的折叠层次；为紧密的球状或椭球状实体为紧密的球状或椭球状实体为紧密的球状或椭球状实体为紧密的球状或椭球状实体( ( ( (有一定的空隙，且较集中于活性部位有一定的空隙，且较集中于活性部位有一定的
65、空隙，且较集中于活性部位有一定的空隙，且较集中于活性部位) ) ) )；疏水疏水疏水疏水R R R R基在分子内部基在分子内部基在分子内部基在分子内部（即疏水作用，为主要折叠动力）（即疏水作用，为主要折叠动力）（即疏水作用，为主要折叠动力）（即疏水作用，为主要折叠动力），亲水，亲水，亲水，亲水R R R R基在基在基在基在分子外部；分子外部；分子外部；分子外部；表面具有一个结合配体的空穴。表面具有一个结合配体的空穴。表面具有一个结合配体的空穴。表面具有一个结合配体的空穴。注：一级结构决定高级结构注：一级结构决定高级结构注：一级结构决定高级结构注：一级结构决定高级结构（RNARNARNARNA酶
66、复性实验酶复性实验酶复性实验酶复性实验 P235P235P235P235）chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀A A、核糖核酸酶变性与复性作用、核糖核酸酶变性与复性作用Native ribonucleaseDenative reduced ribonucleaseNative ribonuclease8 M urea and -mercapotoethanolDialysis变性变性复性复性chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀R Ri ib bo on nu uc cl le ea as se e A A: : A Am mi in no o A Ac ci id d S Se eq qu u
67、e en nc ce e Ribonuclease ARibonuclease Achapter1蛋白质优秀蛋白质优秀B B、二硫桥在稳定蛋白质构象中的作用、二硫桥在稳定蛋白质构象中的作用RNARNA酶酶肽肽链链上上的的一一维维信信息息控控制制肽肽链链自自身身折折叠叠成成特特定定的的天天然然构构象象，并并由由此此确确定定了了CysCys残残基基两两两两相相互互接接近近的正确位置。的正确位置。二二硫硫桥桥对对肽肽链链的的正正确确折折叠叠并并不不是是必必要要的的，但但对对稳稳定折叠结构作出贡献。定折叠结构作出贡献。蛋蛋白白质质的的三三维维结结构构归归根根到到底底是是由由一一级级序序列列决决定定的的
68、，三三维维结结构构是是多多肽肽链链上上的的各各个个单单键键旋旋转转自自由由度度受受到到各种限制的总结果。各种限制的总结果。这这些些限限制制包包括括：肽肽链链的的硬硬度度、肽肽链链中中疏疏水水基基和和亲亲水水基基的的数数目目和和位位置置、带带正正电电荷荷和和负负电电荷荷的的R R基基的的数数目和位置以及溶剂和其他溶质等目和位置以及溶剂和其他溶质等。chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀七、蛋白质的四级结构七、蛋白质的四级结构（1 1）有关四级结构的一些概念）有关四级结构的一些概念四四级级结结构构(quarternary (quarternary structure)structure)指指由由相相
69、同同或或不不同同的的称称作作亚亚基基（subunitsubunit）的的亚亚单单位位按按照照一一定定排排布布方方式式缔缔合合而而成成的的蛋白质结构。蛋白质结构。亚亚基基一一般般是是一一条条多多肽肽链链，有有时时也也称称单单体体。本本身身具具有有球球状状三三级结构。级结构。原（聚）体原（聚）体蛋白质蛋白质单体蛋白质单体蛋白质寡聚蛋白质寡聚蛋白质同多聚同多聚杂多聚杂多聚chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀（2 2）四级结构的内容）四级结构的内容蛋白质的四级结构涉及亚基种类和数目以及各蛋白质的四级结构涉及亚基种类和数目以及各亚基或原聚体在整个分子中的空间排布，包括亚基或原聚体在整个分子中的空间排布，
70、包括亚基间的接触位点（结构互补）和作用力（主亚基间的接触位点（结构互补）和作用力（主要是非共价相互作用）。要是非共价相互作用）。对称性是四级结构的对称性是四级结构的重要性质重要性质( (指亚基缔合指亚基缔合) )。（3 3）在结构与功能上的优势：）在结构与功能上的优势： 增强结构的稳定性：表面积增强结构的稳定性：表面积/ /体积体积 变小；变小； 提高遗传经济性和效率；提高遗传经济性和效率； 使催化基团汇集在一起；使催化基团汇集在一起； 具有协同效应和别构效应。具有协同效应和别构效应。别构效应别构效应指结合在多亚基蛋白质分子的特定部指结合在多亚基蛋白质分子的特定部位位( (受体受体) )上的配
71、体对该分子的其他部位所产生上的配体对该分子的其他部位所产生的影响。分为同促效应和异促效应的影响。分为同促效应和异促效应chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀如，血红蛋白的四级结构如，血红蛋白的四级结构如，血红蛋白的四级结构如，血红蛋白的四级结构的测定由佩鲁茨的测定由佩鲁茨的测定由佩鲁茨的测定由佩鲁茨19581958年年年年完成，其结构要点为：完成，其结构要点为：完成，其结构要点为：完成，其结构要点为：n n球状蛋白，寡聚蛋白，球状蛋白，寡聚蛋白，球状蛋白，寡聚蛋白，球状蛋白，寡聚蛋白，含四个亚基含四个亚基含四个亚基含四个亚基n n两条两条两条两条链，两条链，两条链，两条链，两条链，链，链，链，2
72、2222222n n 链：链：链：链：141141141141个残基；个残基；个残基；个残基； 链：链：链：链：146146146146个残基个残基个残基个残基n n分子量分子量分子量分子量65 00065 00065 00065 000n n含四个血红素辅基含四个血红素辅基含四个血红素辅基含四个血红素辅基n n亲水性侧链基团在分子亲水性侧链基团在分子亲水性侧链基团在分子亲水性侧链基团在分子表面，疏水性基团在分表面，疏水性基团在分表面，疏水性基团在分表面，疏水性基团在分子内部子内部子内部子内部chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀八、蛋白质分子中的共价键与次级键八、蛋白质分子中的共价键与次级键一
73、级结构二级结构超二级结构结构域三级结构亚基四级结构chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀维系蛋白质分子的一级结构：肽键、二硫键维系蛋白质分子的一级结构：肽键、二硫键维系蛋白质分子的一级结构：肽键、二硫键维系蛋白质分子的一级结构：肽键、二硫键维系蛋白质分子的二级结构：氢键维系蛋白质分子的二级结构：氢键维系蛋白质分子的二级结构：氢键维系蛋白质分子的二级结构：氢键维系蛋白质分子的三级结构：疏水作用力维系蛋白质分子的三级结构：疏水作用力维系蛋白质分子的三级结构：疏水作用力维系蛋白质分子的三级结构：疏水作用力( (熵增加熵增加熵增加熵增加) )、氢键、氢键、氢键、氢键、范德华力（范德华力（范德华力（范德华
74、力（三种情况三种情况三种情况三种情况）、盐键）、盐键）、盐键）、盐键n n维系蛋白质分子的四级结构：维系蛋白质分子的四级结构：维系蛋白质分子的四级结构：维系蛋白质分子的四级结构：疏水键、离子键、氢键、范疏水键、离子键、氢键、范疏水键、离子键、氢键、范疏水键、离子键、氢键、范得华力。（得华力。（得华力。（得华力。（亚基缔合的驱动力主要是疏水相互作用，亚基亚基缔合的驱动力主要是疏水相互作用，亚基亚基缔合的驱动力主要是疏水相互作用，亚基亚基缔合的驱动力主要是疏水相互作用，亚基缔合的专一性则由相互作用的表面上的极性基团之间的氢缔合的专一性则由相互作用的表面上的极性基团之间的氢缔合的专一性则由相互作用的表面上的极性基团之间的氢缔合的专一性则由相互作用的表面上的极性基团之间的氢键和离子键提供键和离子键提供键和离子键提供键和离子键提供） a. 盐键（离子键 ） b. 氢键 c. 疏水作用力 d. 范德华力 e. 二硫键chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀氢键、范德华力、疏水相互作用力、盐键，均为次级键氢键、范德华力虽然键能小，但数量大疏水相互作用力对维持三级结构特别重要盐键数量小二硫键对稳定蛋白质构象很重要，二硫键越多，蛋白质分子构象越稳定离子键离子键氢键氢键范德华力范德华力疏水相互作用力疏水相互作用力chapter1蛋白质优秀蛋白质优秀
