The Molecular Structure of Protein

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1 The Molecular Structure of Protein
第 二 节 蛋白质的分子结构 The Molecular Structure of Protein

2 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构 基础结构 蛋白质结构的四个层次 高级结构/空间构象

3 一、蛋白质的一级结构(primary structure)
什么是？ 多肽链中从N→C端氨基酸的排列顺序。 主要的化学键— 肽键 有些蛋白质还包括二硫键

4 可测序得到蛋白质一级结构的氨基酸序列 (1)末端分析（N端分析、C端分析） DNFB（碱性条件） DNS-Cl(碱性条件） PITC （碱性条件） 氨肽酶法 N端分析

5 肼解法 羧肽酶法 C端分析 (2) 肽链的拆开与分离 (3) 肽链的部分水解和肽段的分离纯化 化学方法（溴化氢） 酶解法（各种蛋白酶） (4) 肽段氨基酸序列测定 (5) 找重叠 (6) 二硫键位置的确定

6 二、蛋白质的二级结构(secondary structure)
什么是？ (关键词:主链、肽段、局部) 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，不涉及氨基酸残基侧链的构象 。 二级结构的主要化学键— 氢键 二级结构的基本单位— 肽单元

7 （一）二级结构的基础—肽单元(peptide unit)
对肽单元的说明： C1、C、O、N、H、C2 6个原子在同一平面,称为肽键平面。 C1和C2为反式(trans)构型,O和H也是反式构型。 部分双键性质,不能自由旋转。 0.127 nm ＜ 肽键键长0.132nm ＜0.149 nm Cα与羰基Co和N相连的单键能自由旋转，角度为ψ 、  ,该旋转角度决定了相邻2肽单元的相对空间位置。

8 相邻2肽单元（肽键平面）的相对空间位置 酰胺平面-1 Cα1 O H N Co O H N Co Cα3 Cα2 R ψ 酰胺平面-2 

9 （二）蛋白质二级结构的主要形式 -螺旋 (  -helix ) -折叠 ( -pleated sheet )
-转角 ( -turn ) 无规卷曲 ( random coil )

10 1、-螺旋 (  -helix ) -螺旋结构要点： ①外观：右手螺旋（顺）。 ②螺距：3.6个氨基酸、0.54nm。
③维持因素：氢键。 ④R基团的位置：螺旋外侧， R基团影响-螺旋的形成。

11 2、-折叠 ( -pleated sheet )
-折叠结构要点： ①肽段折纸状、锯齿状，相对伸展。 ②几个肽段顺向平行、反向平行0.70nm。 ③维持因素：氢键。 ④R基团的位置：锯齿的上下方。

12 3、-转角和无规卷曲 -转角结构要点： 4个氨基酸残基 第二个常为脯氨酸 180回折 氢键维持 无规卷曲： 无确定规律性的肽段的结构

13 4、模体(motif) 举例 二个或三个二级结构 空间上靠近 特殊的构象 特殊的功能 定义

14 （三）氨基酸侧链基团R对二级结构的影响 R基团的电荷 R基团的大小 R基团的形状

15 三、蛋白质的三级结构(tertiary structure)
（一）什么是？ 整条肽链 全部氨基酸 所有原子 三维空间的位置排布 疏水键、离子键、氢键、 Van der Waals力等。 主要的化学键：

16 维持蛋白质分子构象的各种化学键 a 氢键 b 离子键 c c c c 疏水键 c a b 三级结构中疏水键数量最多，往往居于球状蛋白质内部。
+ b a c a 氢键 c b 离子键 c c 疏水键 三级结构中疏水键数量最多，往往居于球状蛋白质内部。 a a c b +

17 （二）结构域(domain) （三）分子伴侣(chaperon) 纤连蛋白分子的结构域 举例 结构域：
H2N- COOH A 35k k 30k k k k 60k H2N- COOH B 胶原蛋白 细胞 肝素 纤维蛋白 肝素 纤维蛋白 肌动蛋白 纤维蛋白 结构域： 三级结构中、分割成折叠较为紧密的区域，各行使其功能。 （三）分子伴侣(chaperon)

18 四、蛋白质的四级结构(quaternary structure)
各亚基的空间排布 亚基间相互作用关系 四级结构— 四级结构中每条具有完整三级结构的多肽链 亚基 (subunit)— 维持因素— 离子键、氢键 不包括共价键

19 蛋白质结构层次比较 定义 基本单位 主要键 备注 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构 氨基酸残基 肽键 氢键 肽单元 模体 整条肽链
疏离氢Van 结构域 离氢 亚基 亚基

20 四、蛋白质的分类 球状蛋白质 纤维状蛋白质 按形状分 单纯蛋白质 结合蛋白质 （只含氨基酸） （还含辅基） 按组成分

21 四、蛋白质的分类 清蛋白（溶于水） 球蛋白（微溶于水） 谷蛋白（不溶于水） 醇溶蛋白（不溶于水） 精蛋白（溶于水） 组蛋白（溶于水）
硬蛋白（不溶于水） 按溶解度分

22 四、蛋白质的分类 活性蛋白（如酶、激素等） 非活性蛋白（如胶原蛋白等） 按功能分