【正文】 α螺旋）由兩股或三股右手α螺旋彼此纏繞而成的左手超螺旋，重復(fù)距離140A。p153 圖361 A存在于α角蛋白，肌球蛋白，原肌球蛋白和纖維蛋白原中。 βxβ結(jié)構(gòu)兩段平行式的β鏈（或單股的β折疊）通過(guò)一段連接鏈（x結(jié)構(gòu)）連接而形成的超二級(jí)結(jié)構(gòu)。①βcβ x為無(wú)規(guī)卷曲p153 圖361 B②βαβ x為α螺旋，最常見的是βαβαβ，稱Rossmann折疊，存在于蘋果酸脫氫酶，乳酸脫氫酶中。p153 圖361 C β曲折（βmeander）由三條（以上）相鄰的反平行式的β折疊鏈通過(guò)緊湊的β轉(zhuǎn)角連接而形成的超二級(jí)結(jié)構(gòu)。P153圖361 D 回形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（希臘鑰匙）P153圖361 E β折疊桶由多條β折疊股構(gòu)成的β折疊層，卷成一個(gè)筒狀結(jié)構(gòu)，筒上β折疊可以是平行的或反平行的，一般由515條β折疊股組成。超氧化物歧化酶的β折疊筒由8條β折疊股組成。筒中心由疏水氨基酸殘基組成。 α螺旋β轉(zhuǎn)角α螺旋兩個(gè)α螺旋通過(guò)一個(gè)β轉(zhuǎn)角連接在一起。λ噬菌體的λ阻遏蛋白含此結(jié)構(gòu)。在蛋白質(zhì)與DNA的相互作用中，此種結(jié)構(gòu)占有極為重要的地位。四、 纖維狀蛋白質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì)的氨基酸序列很有規(guī)律，它們形成比較單一的、有規(guī)律的二級(jí)結(jié)構(gòu)，結(jié)果整個(gè)分子形成有規(guī)律的線形結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)纖維狀或細(xì)棒狀，分子軸比（軸比：長(zhǎng)軸/短軸）大于10，軸比小于10是的球狀蛋白質(zhì)。廣泛分布于脊椎和無(wú)脊椎動(dòng)物體內(nèi)，占脊椎動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的50%以上，起支架和保護(hù)作用。 角蛋白源于外胚層細(xì)胞，包括皮膚及皮膚的衍生物（發(fā)、毛、鱗、羽、甲、蹄、角、爪、絲）可分為α角蛋白和β角蛋白。（1）、 α角蛋白P155 圖363，P156 圖364 主要由α螺旋結(jié)構(gòu)組成，三股右手α螺旋向左纏繞形成原纖維，原纖維排列成“9+2”的電纜式結(jié)構(gòu)稱微纖維，成百根微纖維結(jié)合成大纖微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性由二硫鍵保證，α角蛋白在濕熱條件下可伸展轉(zhuǎn)變成β構(gòu)象，燙發(fā)的化學(xué)機(jī)理Cys含量較高。？a角蛋白(aKeratin)中有兩種類型的多肽鏈：I型和II型。每一個(gè)I型多肽型和一個(gè)II型多肽鏈形成一個(gè)卷曲螺旋二聚體(Coiled coil dimmer)。一對(duì)卷曲螺旋反平行式地形成左手超螺旋結(jié)構(gòu)稱原纖維(Protofilament，4股右手a螺旋)，原纖維的亞基間以氫鍵和二硫鍵相連。4個(gè)原纖維形成微纖維，成百根微纖維形成大纖維，每一個(gè)頭發(fā)細(xì)胸，也將纖維(fiber)含有數(shù)個(gè)大纖維，一根頭發(fā)就是由無(wú)數(shù)的死細(xì)胞相互間以角蛋白相連組成的。？（2）、 β角蛋白P157 圖365含大量的Gly、Ala、Ser，以β折疊結(jié)構(gòu)為主。絲心蛋白取片層結(jié)構(gòu)，即反平行式β折疊片以平行的方式堆積成多層結(jié)構(gòu)。鏈間主要以氫鍵連接，層間主要靠范德華力維系。 膠原蛋白 彈性蛋白 肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白和微管蛋白第六節(jié) 球狀蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能前面講了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)較低級(jí)的組織水平：一級(jí)結(jié)構(gòu)和二級(jí)結(jié)構(gòu)（包括超二級(jí)結(jié)構(gòu)），本節(jié)講述蛋白質(zhì)（主要是球蛋白）的高級(jí)結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)域、三級(jí)結(jié)構(gòu)、四級(jí)結(jié)構(gòu)，及其與生物功能。一、 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)功能的復(fù)雜性和多樣性是建立在結(jié)構(gòu)多樣性的基礎(chǔ)上。多肽鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)由R基的短程順序決定，當(dāng)一組在肽鏈上相鄰的氨基酸殘基具有適當(dāng)?shù)捻樞驎r(shí)，能自發(fā)形成α螺旋和β折疊，并處于穩(wěn)定狀態(tài)。而多肽鏈的三級(jí)結(jié)構(gòu)由氨基酸的長(zhǎng)程順序決定，如產(chǎn)生特異轉(zhuǎn)彎的氨基酸殘基（Pro、Thr、Ser）的精確位置決定多肽鏈轉(zhuǎn)彎形成的方向和角度。同源蛋白質(zhì)的不變殘基決定蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)。RNase的變性、復(fù)性實(shí)驗(yàn)，證明蛋白質(zhì)的三維構(gòu)象歸根結(jié)底是復(fù)雜生物大分子的“自我裝配”。P164 圖369 RNase的變性與復(fù)性示意圖二、 球狀蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域、三級(jí)結(jié)構(gòu)與功能（一） 結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域(domain)，又稱motif(模塊)在二級(jí)結(jié)構(gòu)及超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈進(jìn)一步卷曲折疊，組裝成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立、近似球形的三維實(shí)體。結(jié)構(gòu)域是球狀蛋白的折疊單位，多肽鏈折疊的最后一步是結(jié)構(gòu)域間的締合。對(duì)于較小的蛋白質(zhì)分子或亞基來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)域和三級(jí)結(jié)構(gòu)往往是一個(gè)意思，就是說(shuō)這些蛋白質(zhì)是單結(jié)構(gòu)域的。結(jié)構(gòu)域一般有１００－２００氨基酸殘基，結(jié)構(gòu)域之間常常有一段柔性的肽段相連，形成所謂的鉸鏈區(qū)，使結(jié)構(gòu)域之間可以發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。每個(gè)結(jié)構(gòu)域承擔(dān)一定的生物學(xué)功能，幾個(gè)結(jié)構(gòu)域協(xié)同作用，可體現(xiàn)出蛋白質(zhì)的總體功能。例如，脫氫酶類的多肽主鏈有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域，一個(gè)為NAD+結(jié)合結(jié)構(gòu)域，一個(gè)是起催化作用的結(jié)構(gòu)域，兩者組合成脫氫酶的脫氫功能區(qū)。結(jié)構(gòu)域間的裂縫，常是活性部位，也是反應(yīng)物的出入口。一般情況下，酶的活性部位位于兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的裂縫中。EF手：鈣結(jié)合蛋白中，含有HelixLoopLelix結(jié)構(gòu)鋅指：DNA結(jié)合蛋白中，2個(gè)His、2個(gè)Cys結(jié)合一個(gè)Zn亮氨酸拉鏈：DNA結(jié)合蛋白中，由亮氨酸倒鏈形成的拉鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，（二） 三級(jí)結(jié)構(gòu)：三級(jí)結(jié)構(gòu)：整個(gè)多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)、超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域的基礎(chǔ)上盤旋、折疊，形成的特定的整個(gè)空間結(jié)構(gòu)。或者說(shuō)，三級(jí)結(jié)構(gòu)是多肽鏈中所有原子的空間排布。 三級(jí)結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：? 許多在一級(jí)結(jié)權(quán)上相差很遠(yuǎn)的aa堿基在三級(jí)結(jié)構(gòu)上相距很近。? 球形蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)很密實(shí)，大部分的水分子從球形蛋白的核心中被排出，這使得極性基團(tuán)間以及非極性基團(tuán)間的相互用成為可能。? 大的球形蛋白(200aa以上)，常常含有幾個(gè)結(jié)構(gòu)域，結(jié)構(gòu)域是一種密實(shí)的結(jié)構(gòu)體，典型情況下常常含有特定的功能(如結(jié)合離子和小分子) 維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力：P164 圖370（1）氫鍵大多數(shù)蛋白質(zhì)采取的折疊策略是使主鏈肽基之間形成最大數(shù)目的分子內(nèi)氫鍵（如α螺旋、β折疊），同時(shí)保持大部分能成氫鍵的側(cè)鏈處于蛋白質(zhì)分子表面，與水相互作用。（2）范德華力（分子間及基團(tuán)間作用力）包括三種弱的作用力：定向效應(yīng) 極性基團(tuán)間誘導(dǎo)效應(yīng) 極性與非極性基團(tuán)間分散效應(yīng) 非極性基團(tuán)間（3）疏水相互作用蛋白質(zhì)中的疏水殘基避開水分子而聚集在分子內(nèi)部的趨向力。它在維持蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)方面占有突出的地位。（4）離子鍵（鹽鍵）是正電賀和負(fù)電荷之間的一種靜電作用。生理pH下，Asp、Glu側(cè)鏈解離成負(fù)離子，Ｌys、Arg、His離解成正離子。多數(shù)情況下，這些基團(tuán)分布在球狀蛋白質(zhì)分子的表面，與水分子形成排列有序的水化層。偶爾有少數(shù)帶相反電荷的測(cè)鏈在分子的疏水內(nèi)部形成鹽鍵。（5）共價(jià)健，主要的是二硫鍵，在二硫鍵形成之前，蛋白質(zhì)分子已形成三級(jí)結(jié)構(gòu)，二硫鍵不指導(dǎo)多肽鏈的折疊，三級(jí)結(jié)構(gòu)形成后，二硫鍵可穩(wěn)定此構(gòu)象。主要存在于體外蛋白中，在細(xì)胞內(nèi)，由于有高濃度的還原性物質(zhì)，所以沒(méi)有二硫鍵。靜電相互作用最強(qiáng)的靜電作用就是帶相反電何的離子基因間的靜電作用，又稱鹽橋。鹽橋和較弱的靜電相互作用(離子偶級(jí)、偶級(jí)偶級(jí)、范德華力)也是維持亞基間以及蛋白質(zhì)與配體間的作用力。球狀蛋白蛋在行使功能時(shí)，通常與小的配體或大分子(如核酸，其它蛋白質(zhì))精密結(jié)合。球狀蛋白的表面通常有一個(gè)凹穴其結(jié)構(gòu)與配體互補(bǔ)，當(dāng)配體結(jié)合上去后，引起球狀蛋白的構(gòu)象變化，觸發(fā)后續(xù)反應(yīng)。（三） 肌紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)與功能： 肌紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)肌紅蛋白是哺乳動(dòng)物肌肉中儲(chǔ)氧的蛋白質(zhì)，由一條多肽鏈和一個(gè)血紅素輔基組成，含153個(gè)氨基酸。 P172 圖3—76 肌紅蛋白的O2結(jié)合部位多肽主鏈由8段直的α螺旋組成，最長(zhǎng)的α螺旋有23個(gè)氨基酸殘基，最短的α螺旋有7個(gè)氨基酸殘基。分子中幾乎80%的氨基酸殘基處在α螺旋區(qū)內(nèi)。連接兩個(gè)相鄰α螺旋的是 松散肽段，由1~8個(gè)氨基酸組成。8段螺旋分別命名為A、B、C…H。相鄰的非螺旋區(qū)肽段為NA、AB、BC…GH、HC。4個(gè)Pro殘基各自處在一個(gè)拐彎處，Ser、Thr、Asn、Ile也處在拐彎處。肌紅蛋白多肽鏈繞曲成球狀分子，球體內(nèi)充滿非極性氨基酸殘基：Val、Leu、Met、Phe等，親水的基團(tuán)幾乎全部分布在球狀分子的外表面。整個(gè)分子單結(jié)構(gòu)域。輔基：血紅素（鐵卟啉），扁平狀，結(jié)合在肌紅蛋白表面的一個(gè)洞穴內(nèi)。P173卟啉環(huán)中心的Fe2+有六個(gè)配位鍵，其中4個(gè)與平面卟啉分子的N結(jié)合，另外兩個(gè)與卟啉平面垂直，1個(gè)與93位His(F8)的咪唑N結(jié)合，另一個(gè)處于開放狀態(tài)，可結(jié)合O2。蛋白質(zhì)為血紅素提供一個(gè)疏水環(huán)境，避免Fe2+被氧化而失去氧合能力。CO與血紅素結(jié)合能力比O2的大200倍，CO中毒原理 肌紅蛋白的氧合曲線肌紅蛋白：Mb 氧合肌紅蛋白：MbO2。 解離平衡常數(shù)： 氧濃度與氧分壓成正比給定氧壓下肌紅蛋白氧飽和度 （4）式代入（3）式， K= （1Y）PO2 Y以肌紅蛋白的氧飽和度Y和氧分壓PO2作圖。P174 圖377 氧合曲線當(dāng)Y=1時(shí)，所有肌紅蛋白的氧合位置均被占據(jù)，即肌紅蛋白被氧飽和K=0Y=，肌紅蛋白的一半被飽和，PO2=K，解離常數(shù)K稱為P50，即肌紅蛋白一半被飽和時(shí)的氧壓。 Hill曲線和Hill系數(shù)Y PO2 Log Y = Log PO2 — Log K 1Y K 1Y P174 圖378Hill曲線三、 蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)與功能形成四級(jí)結(jié)構(gòu)的亞基間必需構(gòu)象互補(bǔ)和電荷（或極性）互補(bǔ)。（一） 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的亞單位，通過(guò)離子鍵、范德華力、氫鍵等聚集而成的特定構(gòu)象寡聚蛋白由幾條肽鏈組成。每一條肽鍵稱為一個(gè)亞基（或單體）。亞基間的互補(bǔ)界面的是疏水性的。有些對(duì)稱的寡聚蛋白是由兩個(gè)或多個(gè)不對(duì)稱的等同結(jié)構(gòu)成分組成，這種等同的結(jié)構(gòu)成分稱為原體。如血紅蛋白α2β2就是由兩個(gè)原體αβ組成。維持四級(jí)結(jié)構(gòu)的作用有：氫鍵、疏水作用、靜電作用、共價(jià)健共價(jià)鍵也維持四級(jí)結(jié)構(gòu)：? 免疫球蛋白的二硫鍵；? 彈性蛋白中的鎖鏈素(由4個(gè)Lys側(cè)鏈形成的交聯(lián)體desmosine)；? Lysinonorleucine(賴氨硫正亮氨酸)，見于彈性蛋白和膠原蛋白。球狀蛋白聚集成四級(jí)結(jié)構(gòu)具有下列優(yōu)勢(shì)①結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，以便行使更復(fù)雜的功能。②通過(guò)協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)酶活性的調(diào)節(jié)。③把中間代謝途徑中各種酶分子聚體在一起，提高催化效率。④形成一定的幾何形狀，細(xì)菌鞭毛。⑤適當(dāng)降低溶液滲透壓。（二） 寡聚蛋白與別構(gòu)效應(yīng)別構(gòu)蛋白：多是寡聚蛋白，每個(gè)亞基除了有活性部位（結(jié)合抵牾）外，還有別構(gòu)部位（結(jié)合調(diào)節(jié)物），有時(shí)活性部位和別構(gòu)部位分屬不同的亞基（活性亞基和調(diào)節(jié)亞基），活性部位之間以及活性部位和調(diào)節(jié)部位之間通過(guò)蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化而相互作用。別構(gòu)效應(yīng)：別構(gòu)蛋白的別構(gòu)部位與效應(yīng)物的結(jié)合改變了蛋白質(zhì)的構(gòu)象，從而對(duì)活性部位的影響。同位效應(yīng)（同種效應(yīng)）：別構(gòu)蛋白與一種配基的的結(jié)合對(duì)于和后續(xù)同種配基結(jié)合能力的影響，包括（正）協(xié)同效應(yīng)和負(fù)協(xié)同效應(yīng)。同位效應(yīng)一般是指活性部位之間的效應(yīng)，也可能指別構(gòu)部位之間的效應(yīng)。同位效應(yīng)是別構(gòu)效應(yīng)的基礎(chǔ)，別構(gòu)效應(yīng)可以看成`是對(duì)同位效應(yīng)的一種修飾異位效應(yīng)（異種效應(yīng)）：就是別構(gòu)效應(yīng)，別構(gòu)部位與效應(yīng)物的結(jié)合對(duì)活性部位的影響。協(xié)同效應(yīng)：一種配基的結(jié)合促進(jìn)后續(xù)配基的結(jié)合，S型結(jié)合曲線。負(fù)協(xié)同效應(yīng)：一種配基的結(jié)合抑制促進(jìn)后續(xù)配基的結(jié)合。正效應(yīng)物：促進(jìn)活性部位與配基結(jié)合的別構(gòu)效應(yīng)物。負(fù)效應(yīng)物：抑制活性部位與配基結(jié)合的別構(gòu)效應(yīng)物。（三） 血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能 血紅蛋白的結(jié)構(gòu)：成人： HbA α2β2 98% HbA2 α2δ2 2% 胎兒 HbF α2γ2早期胚胎： α2ε2α：， β、γ、δ：α、β間大量的鹽鍵，—二磷酸甘油酸。血紅蛋白分子接近于球體，4個(gè)亞基分別在四面體的四個(gè)角上，每個(gè)亞基上有一個(gè)血紅素輔基。血紅蛋白的α、β鏈的三級(jí)結(jié)構(gòu)與肌紅蛋白的很相似，但這三種多肽鏈的氨基酸順序有較大不同，141個(gè)氨基酸殘基中有20多個(gè)相同。P129 圖340 血紅蛋白α、β鏈的氨基酸序列 P181 圖386 β亞基的三級(jí)結(jié)構(gòu) 血紅蛋白的氧合曲線（與肌紅蛋白比較）血紅蛋白由4個(gè)亞基組成，每個(gè)亞基都與肌紅蛋白類似，含有一個(gè)血紅素，都能結(jié)合一分子O2 ，四個(gè)亞基之間具有協(xié)同效應(yīng)，第一個(gè)配基的結(jié)合能提高其它亞基對(duì)O2的親和力。因此，它的氧合曲線是S型曲線P185圖3—93—93協(xié)同效應(yīng)可增加血紅蛋白在肌肉中的卸氧量，使它能有效地輸送氧氣。 PO2 n血紅蛋白P50=26 torr，n=，Y= K+ PO2 n 肺泡氧壓：Po2 =100 torr 肌肉毛細(xì)血管：Po2 =20 torr在肺泡中： Y= 在毛細(xì)血管中 Y=釋放氧 △Y=—=若無(wú)協(xié)同效應(yīng)，血紅蛋白的氧合曲線與肌紅蛋白的相同，當(dāng)Po2從 100→20 torr時(shí)，△。 波耳效應(yīng)及其生理意義血紅蛋白上有CO2和DPG結(jié)合部位，因此，血紅蛋白還能運(yùn)輸CO2 。波耳效應(yīng)：增加CO2的濃度、降低pH能顯著提高血紅蛋白亞基間的協(xié)同效應(yīng)，降低血紅蛋白對(duì)O2的親和力，促進(jìn)O2的釋放，反之，高濃度的O2也能促使血紅蛋白釋放H+ 和CO2 。P187 圖395 pH對(duì)血紅蛋白氧合的影響 DPG的