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1、蛋白质分子的蛋白质分子的高级结构高级结构二级结构概念二级结构概念n蛋白质的二级结构是指它的多肽链中有规则重复的构象。n氢键是稳定二级结构的主要作用力。n一些特定的二级结构的组合体就被称为超二级结构。(1)蛋白质的构象（蛋白质的构象（conformation）(2)多肽链折叠的空间限制因素多肽链折叠的空间限制因素肽平面和二面角肽平面和二面角基团间的相互作用基团间的相互作用水分子的作用水分子的作用(3)(3)稳定蛋白质构象的作用力稳定蛋白质构象的作用力亚基亚基四级结构四级结构 -折叠片折叠片 -螺旋体螺旋体三级三级结构结构 松散肽段松散肽段 二面角二面角 两相邻酰胺平面之间，能以共同的两相邻酰胺平
2、面之间，能以共同的C为定点而旋转，绕为定点而旋转，绕C-N键旋转的角度称键旋转的角度称角，绕角，绕C-C键旋转的角度称键旋转的角度称角。角。和和称称作二面角，亦称构象角。作二面角，亦称构象角。-碳原子碳原子酰胺平面酰胺平面=1800，=1800=00，=00的多肽主链构象的多肽主链构象酰胺平面酰胺平面=00，=00侧链侧链非键合原子非键合原子接触半径接触半径特征特征：1 1、每隔每隔3.63.6个个AAAA残基螺旋残基螺旋上升一圈，螺距上升一圈，螺距0.54nm;0.54nm;2、螺旋体中所有氨基酸残螺旋体中所有氨基酸残基侧链都伸向外侧，链中的全部基侧链都伸向外侧，链中的全部C=0 和和N-H
3、几乎都平行于螺旋几乎都平行于螺旋轴轴;3、每个氨基酸残基的、每个氨基酸残基的N-H与前面第四个氨基酸残基的与前面第四个氨基酸残基的C=0形成氢键，肽链上所有的肽键都形成氢键，肽链上所有的肽键都参与氢键的形成。参与氢键的形成。形成因素形成因素：与组成和排列顺与组成和排列顺序直接相关。序直接相关。多态性多态性：多数为右手（较稳定）多数为右手（较稳定），亦有少数左手螺旋存在（不稳，亦有少数左手螺旋存在（不稳定定）特征特征：两条或多两条或多条伸展的多肽链条伸展的多肽链（或一条多肽链（或一条多肽链的若干肽段）侧的若干肽段）侧向集聚，通过相向集聚，通过相邻肽链主链上的邻肽链主链上的N-HN-H与与C=OC
4、=O之间有之间有规则的氢键，形规则的氢键，形成锯齿状片层结成锯齿状片层结构，即构，即折叠折叠片。片。类别：平行类别：平行 反平行反平行 特 征特 征：多 肽多 肽链 中 氨 基 酸链 中 氨 基 酸残基残基n n的羰基的羰基上 的 氧 与 残上 的 氧 与 残基（基（n+3n+3）的）的氮 原 上 的 氢氮 原 上 的 氢之 间 形 成 氢之 间 形 成 氢键，肽 键 回键，肽 键 回折折1801800 0。无规则卷曲无规则卷曲细胞色素细胞色素C的三级结构的三级结构二级结构的基本类型二级结构的基本类型 Helix parallel pleated sheet antiparallel plea
5、ted sheet-转角及无规则卷曲转角及无规则卷曲 蛋白质超二级结构蛋白质超二级结构DOMAINnSuperoxide Dismulase The doubly wound topologyPDB code 9LDBDOMAIN（1）Up-down Bundle1HCI Triple-helix coiled coil alpha-actinin 1JR8DOMAIN（2）nArchitecture（Horseshoe）DOMAIN（3）Alpha solenoid Orthogonal Bundle Alpha/alpha barrel 1PPR 1R3J 1KWF Hydrolase D
6、OMAIN（4）nMainly Beta（Roll）DOMAIN（5）Clam Barrel Solenoid 4BCL 1PQ7 1K5C Endopolygalacturonase All Beta TopologyBeta sandwiches:Fatty acid binding proteinPDB code:1IFBClosed Beta BarrelPDB file:2PORDOMAIN（6）Trefoil Sandwich 1B2P（Sugar binding protein）1RG8 1JK4 DOMAIN（7）nAligned and Orthogonal Beta San
7、dwiches DOMAIN（8）DOMAIN（9）DOMAIN（10）DOMAIN（11）（）DOMAIN（12）1AY7 4FXN 1OBO DOMAIN（13）1MB1 1H6MProtein structures different classes of protein structuresAll-alpha proteinCoiled-coil proteinAll-beta proteinAlpha-beta proteinmembrane proteinProtein Tertiary Structure 多肽键在二级结构的基础上，通过侧链基团的相互多肽键在二级结构的基础上，通过
8、侧链基团的相互作用进一步卷曲折叠，借助次级键维系使作用进一步卷曲折叠，借助次级键维系使螺旋、螺旋、折叠片、折叠片、转角等二级结构相互配置而转角等二级结构相互配置而形成特定的构象形成特定的构象。三级结构的形成使肽链中所有的原子都达到空间上的。三级结构的形成使肽链中所有的原子都达到空间上的重新排布。重新排布。实例：实例：肌红蛋白肌红蛋白 核糖核酸酶核糖核酸酶多肽链多肽链nYeast Cu/Zn Superoxide Dismutase（1B4L）Catalase A From Beef(bos taurus)liver（Ec:1.11.1.6）Protein quaternary structur
9、e四级结构是指由相同或不同的称作亚基（四级结构是指由相同或不同的称作亚基（subunitsubunit）的亚单位按照一定排布方式聚合而成的蛋白质结构，维持的亚单位按照一定排布方式聚合而成的蛋白质结构，维持四级结构稳定的作用力主要是疏水键、离子键、氢键、范四级结构稳定的作用力主要是疏水键、离子键、氢键、范得华力等次级键。亚基本身都具有球状三级结构，一般只得华力等次级键。亚基本身都具有球状三级结构，一般只包含一条多肽链，也有的由二条或二条以上由二硫键连接包含一条多肽链，也有的由二条或二条以上由二硫键连接的肽链组成。的肽链组成。实例：实例：血红蛋白血红蛋白 烟草花叶病毒的外壳蛋白四级结构烟草花叶病毒
10、的外壳蛋白四级结构nFrom Active With Mn（1AR4）Fe-Sod From Aquifex Pyrophilus,A Hyperthermophilic Bacterium（1COJ）（三）蛋白质构象改变与疾病（三）蛋白质构象改变与疾病 蛋白质构象疾病：若蛋白质的折叠发生蛋白质构象疾病：若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。致疾病发生。蛋白质构象改变导致疾病的机理：有些蛋蛋白质构象改变导致疾病的机理：有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形
11、成抗蛋白水解白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病、老这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病是由朊病毒蛋白疯牛病是由朊病毒蛋白(prion protein,PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。引起的一组人和动物神经退行性病变。正常的正常的PrP富含富含-螺旋，称为螺旋，称为PrPc。PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为为-折叠的折叠的PrPsc，从而致病。，从而致病。PrPc-螺旋螺旋PrPsc-折叠折叠正常正常疯牛病疯牛病
