【正文】 C? 多肽鏈中的各個(gè)肽平面圍繞同一軸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋一周，沿軸上升的距離即螺距為 ,含 基酸殘基；兩個(gè)氨基酸之間的距離為 。 ? 肽鏈內(nèi)形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，第一個(gè)氨基酸殘基的酰胺基團(tuán)的 CO基與第四個(gè)氨基酸殘基酰胺基團(tuán)的 NH基形成氫鍵。 ? 蛋白質(zhì)分子為右手 ?螺旋。 （ 1）、 ?螺旋 ?螺旋 （ 2）、穩(wěn)定 ?螺旋的力 ? 氫鍵 第 n個(gè) AA(NH)與第 n4個(gè) AA(CO)形成氫鍵，環(huán)內(nèi)原子數(shù) 13。 （ 3） ?螺旋的類型 左手 ?螺旋 右手 ?螺旋 Pauling預(yù)測(cè)的三種螺旋結(jié)構(gòu) helix π16 helix α helix ? ?折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。幾乎所有肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長(zhǎng)軸接近垂直。 ? ?折疊有兩種類型。一種為平行式，即所有肽鏈的 N端都在同一邊。另一種為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。 ?折疊 （ 1）、反平行 β 折疊 (2)、平行 β 折疊 （ 3）、維持 β 折疊的力 ?氫鍵： β 折疊允許所有的氨基氫和羰基氧之間形成氫鍵。 ?轉(zhuǎn)角 ?turn ? 在 ?轉(zhuǎn)角部分，由四個(gè)氨基酸殘基組成 。 ? 彎曲處的第一個(gè)氨基酸殘基的 C=O 和第四個(gè)殘基的 – NH 之間形成氫鍵，形成一個(gè)不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。 ? 這類結(jié)構(gòu)主要存在于球狀蛋白分子中。 隨機(jī)卷曲 隨機(jī)卷曲也稱無規(guī)卷曲，人們尚 未 未發(fā)現(xiàn)其規(guī)律，但隨機(jī)卷曲往往和蛋白質(zhì)的功能有關(guān) 四、 超二級(jí)結(jié)構(gòu)的類型 超二級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)多肽鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)中相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)在形成空間結(jié)構(gòu)時(shí)彼此靠近，形成二級(jí)結(jié)構(gòu)的聚集體。 主要有以下幾種類型 αα βαβ、 βββ： βαβ αβ βαβ在蛋白質(zhì)中 (Rossmann折疊 ) β sheet 模式之一 β折疊在蛋白質(zhì)中的不同形式 β sheet 模式之一 β sheet 模式之二 β sheet 模式之三 結(jié)構(gòu)域 (domain)在空間上相對(duì)獨(dú)立 免疫球蛋白 蛋白質(zhì)亞基結(jié)構(gòu)中明顯分開的緊密球狀結(jié)構(gòu)區(qū)域 二 ．蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) ? 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) (Tertiary Structure)是指在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，肽鏈的不同區(qū)段的側(cè)鏈基團(tuán)相互作用在空間進(jìn)一步盤繞、折疊形成的包括主鏈和側(cè)鏈構(gòu)象在內(nèi)的特征三維結(jié)構(gòu)。 ?維系這種特定結(jié)構(gòu)的力主要有氫鍵、疏水鍵、離子鍵和范德華力等。尤其是疏水鍵，在蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)中起著重要作用。 血紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu) ? 血紅蛋白由一條 153個(gè)氨基酸組成的肽鏈和一個(gè)血紅素輔基組成。 ? 分子量為 17800。 ? 二級(jí)結(jié)構(gòu)形成八段螺旋，分別為 A、 B、 C、 D、E、 F、 G、 H，每段螺旋包含 78個(gè)氨基酸，最長(zhǎng)的有 23個(gè)氨基酸。 E7（第 64His）和 F8（第93His）和血紅素連接。形成一個(gè)致密的球狀結(jié)構(gòu)。疏水 AA位于分子內(nèi)部，親水 AA位于分子表面。 三、 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) ? 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) (Quaternary Structure)是指由多條各自具有一、二、三級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共價(jià)鍵連接起來的結(jié)構(gòu)形式；各個(gè)亞基在這些蛋白質(zhì)中的空間排列方式及亞基之間的相互作用關(guān)系。 ? 這種蛋白質(zhì)分子中，最小的單位通常稱為亞基或亞單位（ Subunit） ，它一般由一條肽鏈構(gòu)成，無生理活性； ? 維持亞基之間的化學(xué)鍵主要是疏水力。 ? 由多個(gè)亞基聚集而成的蛋白質(zhì)常常稱為寡聚蛋白； 四級(jí)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型 四級(jí)締合在結(jié)構(gòu)和功能上的優(yōu)越性 ?增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 ?提高遺傳經(jīng)濟(jì)性和效率 ?使催化基團(tuán)匯集在一起 ?具有協(xié)同性和別構(gòu)效應(yīng) 兩個(gè)亞基的結(jié)構(gòu) 返回 作用力 破壞因子 氫鍵 ： α螺旋， β折疊 尿素，鹽酸胍 疏水作用： 形成球蛋白的核心 去垢劑，有機(jī)溶劑 Van der Waals力 ： 穩(wěn)定緊密堆積的集團(tuán)和原子 離子鍵 ： 穩(wěn)定 α螺旋， 三、四級(jí)結(jié)構(gòu) 酸、堿 二硫鍵 ： 穩(wěn)定三、四級(jí)結(jié)構(gòu) 還原劑 配位鍵 ： 與金屬離子的結(jié)合 螯合劑 EDTA 四、維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的作用力 H2NC(:NH)NH2 HCl 穩(wěn)定蛋白質(zhì)的作用力 共價(jià)鍵 ?蛋白質(zhì)分子中的共價(jià)鍵有肽鍵和二硫鍵。是生物大分子分子之間最強(qiáng)的作用力，化學(xué)物質(zhì)（藥物、毒物等）可以與生物大分子（受體蛋白或核酸）構(gòu)成共價(jià)鍵，共價(jià)鍵除非被體內(nèi)的特異性酶催化斷裂以外，很難恢復(fù)原形，是不可逆過程，對(duì)酶來講就是不可逆抑制作用。 非共價(jià)鍵 ?生物體系中分子識(shí)別的過程不僅涉及到化學(xué)鍵的形成 ， 而且具有選擇性的識(shí)別 。共價(jià)鍵存在于一個(gè)分子或多個(gè)分子的原子之間 ， 決定分子的基本結(jié)構(gòu) ， 是分子識(shí)別的一種方式 。 ?而非共價(jià)鍵 （ 又稱為次級(jí)鍵或分子間力 ）決定生物大分子和分子復(fù)合物的高級(jí)結(jié)構(gòu) ， 在分子識(shí)別中起著關(guān)鍵的作用 。 1)、靜電作用 ?靜電作用是指荷電基團(tuán) 、 偶極以及誘導(dǎo)偶極之間的各種靜電吸引力 。 ?酶 、 核酸 、 生物膜 、 蛋白質(zhì)等生物大分子的表面都具有可電離的基團(tuán)和偶極基團(tuán)存在 ， 很容易與含有極性基團(tuán)的底物或抑制劑等生成離子鍵和其它靜電作用 （ 1)離子鍵 ?生物大分子表面的帶電基團(tuán)可以與藥物或底物分子的帶電基團(tuán)形成離子鍵 。 這種鍵可以解離 。 (2)離子－偶極作用 ? 藥物分子和受體分子中 O、 S、 N和 C原子的電負(fù)性均不相等 ， 這些原子形成的鍵由于電負(fù)性差值可以產(chǎn)生偶極現(xiàn)象 。 這種偶極部分與永久電荷可以形成靜電作用 . ? 離子 偶極相互作用一般比離子鍵小得多，鍵能與距離的平方差成反比，由于偶極矩是個(gè)向量，電荷與偶極的取向會(huì)影響藥物 受體的作用強(qiáng)度。如普魯卡因及其衍生物的局部麻醉作用與酯羰基的偶極性質(zhì)有關(guān)。 (3)偶極 偶極相互作用 ? 兩個(gè)原子的電負(fù)性不同 ， 產(chǎn)生價(jià)鍵電子的極化作用 ， 成為持久的偶極兩個(gè)偶極間的作用 。 ? 偶極 — 偶極相互作用的大小 ， 取決于偶極的大小 、 它們之間的距離和相互位置 。 這種相互作用在水溶液中普遍存在 。 ? 它的作用強(qiáng)度比離子 — 偶極作用小 ， 但比偶極 — 誘導(dǎo)偶極作用大 。這種作用對(duì)藥物 — 受體相互作用的特異性和立體選擇性非常重要 2)、氫鍵 ? 氫鍵的形成 氫鍵是由兩個(gè)負(fù)電性原子對(duì)氫原子的靜電引力所形成，是一種特殊形式的偶極 — 偶極鍵。它是質(zhì)子給予體 XH和質(zhì)子接受體 Y之間的一種特殊類型的相互作用。 ? 氫鍵的大小和方向 氫鍵的鍵能比共價(jià)鍵弱，比范德華力強(qiáng)，在生物體系中為 ～(28kcal/mol)。鍵長(zhǎng)為 ～，比共價(jià)鍵短。氫鍵的方向用鍵角表示，是指 X— H與 H… Y之間的夾角，一般為 180?～250?。 3). 范德華力 ? 這是一種普遍存在的作用力 ， 是一個(gè)原子的原子核吸引另一個(gè)原子外圍電子所產(chǎn)生的作用力 。它是一種比較弱的 、 非特異性的作用力 。 ? 這種作用力非常依賴原子間的距離 ， 當(dāng)相互靠近到大約 ～ (4～ 6A?)時(shí) ， 這種力就表現(xiàn)出較大的集合性質(zhì) 。 ? 范德華力包括引力和排斥力 ， 其中作用勢(shì)能與1/R6成正比的三種作用力 （ 靜電力 、 誘導(dǎo)力和色散力 ） 通稱為范德華引力 。 4)、疏水作用 ? 疏水作用是指極性基團(tuán)間的靜電力和氫鍵使極性基團(tuán)傾向于聚集在一起，因而排斥疏水基團(tuán)，使疏水基團(tuán)相互聚集所產(chǎn)生的能量效應(yīng)和熵效應(yīng)。 ? 蛋白質(zhì)和酶的表面通常具有極性鏈或區(qū)域，這是由構(gòu)成它們的氨基酸側(cè)鏈上的烷基鏈或苯環(huán)在空間上相互接近時(shí)形成的。 ? 高分子的蛋白質(zhì)可形成分子內(nèi)疏水鏈、疏水腔或疏水縫隙，可以穩(wěn)定生物大分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)。 返回 第六章、幾種重要的蛋白質(zhì)類型 ?一．纖維狀蛋白 ? 纖維狀蛋白質(zhì) (fibrous protein)廣泛地分布于脊椎和無脊椎動(dòng)物體內(nèi)，它是動(dòng)物體的基本支架和外保護(hù)成分， 占脊推動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的一半成一半以上。 ? 這類蛋白質(zhì)外形呈纖維狀或細(xì)棒狀，分子軸比(長(zhǎng)軸／短軸 )大于 1()(小于： 10的為球狀蛋白質(zhì) )。分子是有規(guī)則的線型結(jié)構(gòu)，這與其多膚鏈的有規(guī)則二級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而有規(guī)則的線型二級(jí)結(jié)構(gòu)是它們的氨基酸順序的規(guī)則性反映。 二、 纖維狀蛋白質(zhì)的類型 ? 纖維狀蛋白質(zhì)可分為不溶性 (硬蛋白 )和可溶性二類，前者有角蛋白、膠原蛋白和彈性蛋白等； ?后者有肌球蛋白和纖維蛋白原等， 但不包括微管 (microtubule)、肌動(dòng)蛋白細(xì)絲(actin filament)或鞭毛 ( flagella)，它們是球狀蛋白質(zhì)的長(zhǎng)向聚集體(aggregate)。 角蛋白 Keratin ? 角蛋白廣泛存在于動(dòng)物的皮膚及皮膚的衍生物，如毛發(fā)、甲、角、鱗和羽等，屬于結(jié)構(gòu)蛋白。角蛋白中主要的是 ?角蛋白。 ? ?角蛋白主要由 ?螺旋構(gòu)象的多肽鏈組成。一般是由三條右手 ?螺旋肽鏈形成一個(gè)原纖維，原纖維的肽鏈之間有二硫鍵交聯(lián)以維持其穩(wěn)定性 ? 例如毛的纖維是由多個(gè)原纖維平行排列，并由氫鍵和二硫鍵作為交聯(lián)鍵將它們聚集成不溶性的蛋白質(zhì)。 ? ?角蛋白的伸縮性能很好，當(dāng) ?角蛋白被過度拉伸時(shí)，則氫鍵被破壞而不能復(fù)原。此時(shí) ?角蛋白轉(zhuǎn)變成 ?折疊結(jié)構(gòu)，稱為 ?角蛋白。 毛發(fā)的結(jié)構(gòu) ? 一根毛發(fā)周圍是一層鱗狀細(xì)胞 (scaIe cell)，中間為皮層細(xì)胞 (cortical celI)。皮層細(xì)胞橫截面直徑約為 20?m。在這些細(xì)胞中，大纖維沿軸向排列。所以一根毛發(fā)具有高度有序的結(jié)構(gòu)。 ? 毛發(fā)性能就決定于 ?— 螺旋結(jié)構(gòu)以及這樣的組織方式。 角蛋白分子中的二硫鍵 卷發(fā) (燙發(fā) )的生物化學(xué)基礎(chǔ) ? 永久性卷發(fā) (燙發(fā) )是一項(xiàng)生物化學(xué)工程(biochemical engineering),?— 角蛋白在濕熱條件下可以伸展轉(zhuǎn)變?yōu)??— 構(gòu)象，但在冷卻干燥時(shí)又可自發(fā)地恢復(fù)原狀。 ? 這是因?yàn)??— 角蛋白的側(cè)鏈 R基一般都比較大，不適于處在 ?— 構(gòu)象狀態(tài)，此外 ?— 角蛋白中的螺旋多肽鏈間有著很多的二硫鍵交聯(lián)，這些交聯(lián)鍵也是當(dāng)外力解除后使肽鏈恢復(fù)原狀 (?— 螺旋構(gòu)象 )的重要力量。這就是卷發(fā)行業(yè)的生化基礎(chǔ)。 ?角蛋白 ? 絲心蛋白 (fibroin)這是蠶絲和蜘蛛絲的一種蛋白質(zhì)。絲心蛋白具有抗張強(qiáng)度高，質(zhì)地柔軟的特性，但不能拉伸。它具有 ，這與 ?— 角蛋白在濕熱中伸展后形成的 ?— 角蛋白很相似 ( )。絲心蛋白是典型的反平行式公折疊片，多肽鏈取鋸齒狀折疊構(gòu)象，酰胺基的取向使相鄰的 C?為側(cè)鏈騰出空間，從而避免了任何空間位阻。在這種結(jié)構(gòu)中，側(cè)鏈交替地分布在折疊片的兩側(cè)。 絲蛋白的結(jié)構(gòu) ?絲蛋白是由伸展的肽鏈沿纖維軸平行排列成反向 ?折疊結(jié)構(gòu)。分子中不含 ?螺旋。絲蛋白的肽鏈通常是由多個(gè)六肽單元重復(fù)而成。這六肽的氨基酸順序?yàn)椋? ? （ GlySerGlyAlaGlyAla） n 肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白 肌肉的構(gòu)成 ? 骨骼肌以及很多非肌肉細(xì)胞含有兩種形成特有的纖維狀或絲狀結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)：肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白。按生物功能來說它們不是基本的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，它們參與需能的收縮活動(dòng)。 ? 肌球蛋白是一種很長(zhǎng)的捧狀分子，有兩條彼此纏繞的 “ — 螺旋肽鏈的尾巴和一個(gè)復(fù)雜的 “ 頭 ” 。它的總分子量為 450000，約 160nm長(zhǎng)，實(shí)際上含有六條肽鏈。 ? 長(zhǎng)尾巴是由二條分子量各為 202200的肽鏈組成，這兩條肽鏈稱為重鏈 (heavy chain H鏈 )。重鏈具有柔軟的可轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈。 ? 頭是球形的，含有重鏈的末端和四條輕鏈 (light chain， L鏈 )，其中兩條稱作 L2，分子量為 18000，另外兩條稱為 Ll和L3,分子量分別為 16000和 25000。肌球蛋白分子的頭部具有酶活性，催化 ATP水解成 ADP和磷酸，并釋放能量。許多肌球蛋白分子裝配在一起形成骨骼肌的粗絲 (thick filament)。肌球蛋白也存在于非肌肉細(xì)胞內(nèi)。 在骨骼肌中與粗絲緊密