【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ) ? 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 是指整條多肽鏈 所有原子 的空間排布，不僅包括主鏈的構(gòu)象，還包括各側(cè)鏈形成的特定構(gòu)象（結(jié)構(gòu)域）。 ? 結(jié)構(gòu)域（ domain） :單個(gè)或多個(gè)超二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步集結(jié)形成在蛋白質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)中可明顯區(qū)分的區(qū)域稱為結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域又是蛋白質(zhì)分子上的一個(gè)功能單位，亦可稱為功能域。 ? 維持三級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的次級(jí)鍵包括 : ? 氫鍵、離子鍵、疏水作用、 van der Waals force 目 錄 ? 氫鍵（ hydrogen bond）的形成常見于連接在一電負(fù)性很強(qiáng)的原子上的氫原子，與另一電負(fù)性很強(qiáng)的原子之間，如 C=O ┅┅ H N。 離子鍵（ Ionic bond) ? 離子鍵 ，又稱為 鹽鍵 是由帶 正電荷 基團(tuán)與帶 負(fù)電荷 基團(tuán)之間相互吸引而形成的化學(xué)鍵。 ? 在近中性環(huán)境中，蛋白質(zhì)分子中的 酸性 氨基酸殘基側(cè)鏈電離后帶負(fù)電荷，而 堿性 氨基酸殘基側(cè)鏈電離后帶正電荷，二者之間可形成離子鍵。 疏水鍵 （ hydrophobic interaction） ： ? 非極性基團(tuán)因避開水相而聚集在一起的作用力 ，這種力稱為 疏水鍵 或 疏水作用力 。 這種力導(dǎo)致蛋白質(zhì)疏水氨基酸藏于分子內(nèi)部 。 范德華氏引力 （ van der Waals force) 原子之間存在的相互作用力 。 ? 肌紅蛋白 (Mb) N 端 C端 三級(jí)結(jié)構(gòu)的特征： ?含多種二級(jí)結(jié)構(gòu)單元； ?有明顯的折疊層次； ?是緊密的球狀或橢球狀實(shí)體； ?疏水側(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部， 親水側(cè)鏈暴露在分子表面。 分子表面有一空穴 (活性部位 )； ? 四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) （ quaternary structure） ? 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 由兩個(gè)或兩個(gè)以上 具獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu) 的多肽鏈以非共價(jià)方式結(jié)合所形成的大分子間構(gòu)象。 其中上述指的 具獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu) 的多肽鏈稱為 亞基 。 亞基單獨(dú)存在不具有生物活性。 ? 四級(jí)結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) ⑴ 在具有 四級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)中，亞基單獨(dú)存在無活性 ⑵ 不是所有的蛋白質(zhì)都具有四級(jí)結(jié)構(gòu) 有些蛋白質(zhì)只有三級(jí)結(jié)構(gòu)也有生物活性 ⑶ 亞基間以次級(jí)鍵相連（ 疏水作用力 為主） ? 均一四級(jí)結(jié)構(gòu) :由相同的亞基構(gòu)成的四級(jí)結(jié)構(gòu) ? 不均一四級(jí)結(jié)構(gòu) :由不相同的亞基構(gòu)成的四級(jí)結(jié)構(gòu) ,如 Hb 血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu) 從一級(jí)結(jié)構(gòu)到四級(jí)結(jié)構(gòu) 血紅蛋白 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是它的氨基酸序列 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是由氫鍵導(dǎo)致的肽鏈卷曲與折疊 Primary structure Secondary structure 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是多肽鏈自然形成的三維結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是亞基的空間排列 Polypeptide (single subunit of transthyretin) Transthyretin, with four identical polypeptide subunits Tertiary structure Quaternary structure ? 根據(jù)分子形狀進(jìn)行分類： 1）球狀蛋白； 2）纖維狀蛋白 ? 根據(jù)化學(xué)組成進(jìn)行分類： 1）單純蛋白； 2）結(jié)合蛋白 ? 根據(jù)溶解度進(jìn)行分離： 1）水溶性蛋白 2）醇溶性蛋白 3）不溶性蛋白。 ? 根據(jù)功能進(jìn)行分類： 酶蛋白、運(yùn)輸?shù)鞍?、結(jié)構(gòu)蛋白 五、 蛋白質(zhì)分類 第 3節(jié) 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能 Section 3 The Relation of Structure and Function of Protein. （一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ) 一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 牛核糖核酸酶的一級(jí)結(jié)構(gòu) 二硫鍵 天然狀態(tài)，有催化活性 尿素、 β巰基乙醇 去除尿素、 β巰基乙醇 非折疊狀態(tài)，無活性 1. 一級(jí)結(jié)構(gòu)不同，生物學(xué)功能各異。 如：加壓素與催產(chǎn)素 (垂體后葉 ) S S 加壓素 H2N 半胱 酪 苯丙 谷胺 天胺 半胱 脯 精 甘 催產(chǎn)素 H2N ………… 異亮 ……………………… 亮 …………… 3 8 (二 )、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 一級(jí)結(jié)構(gòu) → 空間構(gòu)象 → 功能 “關(guān)鍵”部分相同 ,其功能相同 ,關(guān)鍵部分發(fā)生改變 ,其生物活性也將發(fā)生改變。 相同的關(guān)鍵序列有相同的功能 Insulin of human 細(xì)胞色素 c的一級(jí)結(jié)構(gòu)與生物進(jìn)化的關(guān)系： 26個(gè)氨基酸殘基不變 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與生物進(jìn)化 3. 一級(jí)結(jié)構(gòu)變化與疾病的產(chǎn)生 分子病 如： 鐮刀狀紅細(xì)胞性貧血 Hb： 6位 Glu →Val 例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血 Nval his leu thr pro glu glu C(146) HbS β 肽 鏈 HbA β 肽 鏈 Nval his leu thr pro val glu C(146) 這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為 “ 分子病 ” 。 （一）肌紅蛋白與血紅蛋白的結(jié)構(gòu) 二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 目 錄 肌紅蛋白 包括二部分 : :含 153個(gè)氨基酸殘基，為 1條肽鏈 (輔基 ):卟啉環(huán)與 Fe絡(luò)合而成的。 卟啉環(huán)中心的鐵原子有 6個(gè)配位鍵，其中 4個(gè)與四吡咯環(huán)的 N原子相連，另 2個(gè)沿垂直于卟啉環(huán)面的軸分布在環(huán)面的上下，這兩個(gè)鍵合部位分別稱為第 5和第 6配位 .第 5配位鍵與珠蛋白第 93位 His殘基的咪唑 N配位結(jié)合；第 6配位鍵處于開放狀態(tài)，是 O2的結(jié)合部位。當(dāng)?shù)?6位被 O2分子所占據(jù)時(shí)，即為 氧合肌紅蛋白 ? 血紅蛋白（ Hb ） 存在于紅細(xì)胞中，它的主要功能是在血液中結(jié)合并轉(zhuǎn)運(yùn)氧氣。 ? Hb由四個(gè)亞基所組成的 ,成人的血紅蛋白亞基組成為 α2β2. ? α肽鏈有 141個(gè) AA殘基 , β肽鏈有 146個(gè) AA殘基 ,每個(gè)肽鏈都卷曲成球狀 ,都有一個(gè)空穴容納血紅素 ,所以說一分子的 Hb能結(jié)合 4分子的 O2 Hb與 Mb一樣能可逆地與 O2結(jié)合 ， Hb與 O2結(jié)合后稱為 氧合 Hb。 氧合 Hb占總 Hb的百分?jǐn)?shù) （ 稱 百分飽和度 ） 隨 O2濃度變化而改變 。 （二）血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧 肌紅蛋白 (Mb)和血紅蛋白 (Hb)的氧解離曲線 * 協(xié)同效應(yīng) (cooperativity) 一個(gè)寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個(gè)亞基與配體結(jié)合能力的現(xiàn)象，稱為 協(xié)同效應(yīng)。 如果是促進(jìn)作用則稱為 正協(xié)同效應(yīng) (positive cooperativity) 如果是抑制作用則稱為 負(fù)協(xié)同效應(yīng) (negative cooperativity) O2 血紅素與氧結(jié)合后 ， 鐵原子半徑變小 ， 就能進(jìn)入卟啉環(huán)的小孔中 ， 繼而引起肽鏈位臵的變動(dòng) 。 O2結(jié)合 Fe2+ Fe2+進(jìn)入卟啉環(huán)中 帶動(dòng)相應(yīng)的 His 帶動(dòng) F8螺旋 肽鏈內(nèi)部化學(xué)鍵發(fā)生改變 亞基間結(jié)合改變（松馳） 其它亞基與 O2結(jié)合能力變強(qiáng) 變構(gòu)效應(yīng) (allosteric e