【正文】 簡便的方法。 四 . 蛋白質(zhì)是由許多氨基酸殘基組成的多肽鏈 （一）氨基酸通過肽鍵連接形成肽 (peptide) peptide bond or amide bond (酰胺鍵 ) NH2 CH CHOOH甘 氨 酸甘 氨 酸NH CH CH OHOH甘 氨 酸+ HOH 甘氨酰甘氨酸 肽鍵 NH 2 CH C N CH COOHHHHO? Peptide 肽 殘基 多肽鏈 * 肽 是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。 ? 主要的化學(xué)鍵： 肽鍵 ，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。 ?主要化學(xué)鍵： 氫鍵 主鏈骨架 肽鍵特性 （一） 肽單元（平面） Peptide unit (plane) 肽單元 參與肽鍵的 6個原子 C? C、 O、 N、 H、 C?2位于同一平面 ，C?1和 C?2在平面上所處的位置為反式 (trans)構(gòu)型 ， 此同一平面上的 6個原子構(gòu)成了 肽單元 (peptide unit) 。 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要形式 ? ?螺旋 ( ? helix ) ? ?折疊 ( ?pleated sheet ) ? ?轉(zhuǎn)角 ( ?turn ) ? 無規(guī)卷曲 ( random coil ) (二 ) ?螺旋 αhelix righthand helix lefthand helix ? 主鏈骨架形成 右手螺旋 ? 每 ? 螺距 nm ? R側(cè)鏈 伸向螺旋外側(cè) Model of RightHanded AlphaHelix Showing HBonding α －螺旋結(jié)構(gòu) ? 多肽鏈的主鏈圍繞中心軸有規(guī)律的螺旋式上升 ,螺旋走向為順時鐘 ,即右手螺旋 。每 升一圈 ,螺距為 。肽鏈中的全部肽鍵都可形成氫鍵 ,以穩(wěn)固 α －螺旋結(jié)構(gòu)。毛發(fā)的角蛋白、肌肉的肌球蛋白以及血凝塊中的纖維蛋白 ,它們的多肽鏈幾乎全長都卷曲成 α －螺旋。 ? 氨基酸殘基側(cè)鏈 (R)交替位于折疊片層上下方 ? 平行肽鏈走向有平行與反平行兩種方式。 ? 通過肽鏈間的肽鍵羰基氧 (O=C)和亞氨基氫形成氫鍵從而穩(wěn)固 β－折疊結(jié)構(gòu)。 （四） ?轉(zhuǎn)角 (β－ turn)和無規(guī)卷曲 (random coil) 無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。回折時的轉(zhuǎn)角上。 * β －轉(zhuǎn)角的第二個殘基常為脯氨酸 ,其他常見殘基有甘氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺和色氨酸。 包括： αα， β αβ ， β β等。 （五） 模體 (motif) Motif (模體 ) ? 在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個或三個具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個特殊的空間構(gòu)象， 發(fā)揮特殊功能 ，被稱為模體 (motif)。 . RGD (ArgGlyAsp ) motif （六）氨基酸殘基的側(cè)鏈對二級結(jié)構(gòu)形成的影響 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)是以一級結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。 三、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)（ Tertiary structure） 整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置。 主要的化學(xué)鍵 : 疏水作用、鹽鍵、氫鍵和 Van der Waals力等 . N 端 C端 ? 結(jié)構(gòu)域 （ Domain ） ? 分子量較大的蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)中?？烧郫B成多個結(jié)構(gòu)較為緊密的區(qū)域，并各行使其功能，稱為結(jié)構(gòu)域。 如：脂肪酸合酶 有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的 亞基 (subunit)。 含有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì) ,單獨的亞基一般沒有生物學(xué)功能 ,只有完整的四級結(jié)構(gòu)寡聚體才有生物學(xué)功能。 四 . 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)（ Quaternary structure） 血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu) （一）一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ) 一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)是高級結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ) 牛核糖核酸酶的一級結(jié)構(gòu) 二硫鍵 第三節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 1 peptide chain: 124 AAs 4 Disulfide bonds 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 ? 一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。 ? 多數(shù)多肽鏈的正確折疊和成熟不能自發(fā)完成，需要 分子伴侶 的參與。 大猩猩 長臂猿 獼猴 鼠 (三 ) 氨基酸序列提供重要的生物進(jìn)化信息 關(guān)鍵氨基酸改變 基因突變 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能改變導(dǎo)致分子病 （四）蛋白質(zhì)關(guān)鍵氨基酸序列改變可引起疾病 鐮刀形紅細(xì)胞性貧血 Nval leu pro glu his thr val 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 ” 。 Sicklecell anemia 鐮刀型 紅細(xì)胞 貧血 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 ” Crescentshaped erythrocytes (lack of blood) （一） 肌紅蛋白亞基與血紅蛋白結(jié)構(gòu)相似 二 .蛋白質(zhì)的功能依賴特定空間結(jié)構(gòu) 球狀蛋白；含血紅素輔基；均可結(jié)合氧 Myoglobin (Mb) 肌紅蛋白 ? 單肽鏈 , 具有三級結(jié)構(gòu) His F8 Hemoglobin (Hb) 血紅蛋白 ? 4個亞基組成 , α2β2 (adult)，含 4個血紅素輔基 ? 具有四級結(jié)構(gòu) 四個亞基之間形成 8個鹽鍵 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。 （二）血紅蛋白亞基構(gòu)象變化可影響亞基與氧結(jié)合 Hb與 O2 結(jié)合機制 Mb Hb + + O2 O2 MbO2 HbO2 O2飽和度 [HbO2] [Hb] X 100% Mb與 Hb的 O2飽和曲線 Mb: 對 O2親和力高 ， 直角雙曲線 Hb: 對 O2親和力低， S形曲線 肌紅蛋白 (Mb)和 血紅蛋白 (Hb)的氧解離曲線 ? Hb緊張態(tài) (T state): 4個亞基緊密結(jié)合，對 O2親和力低； ? Hb松弛態(tài) (R state)： 一個亞基結(jié)合 O2后，鹽鍵斷裂，可明顯改變 Hb其它亞基對 O2的親和力。 ? 別構(gòu)效應(yīng)劑 : 小分子，如， O2 Cooperativity (協(xié)同效應(yīng) ) 一個寡聚體蛋白質(zhì)的一個亞基與其配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個亞基與配體結(jié)合能力的現(xiàn)象，稱為協(xié)同效應(yīng)。 蛋白質(zhì)的錯誤折疊可造成致命后果 蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機理： 有些蛋白質(zhì)錯誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改變。 多種疾病與蛋白質(zhì)的錯誤折疊相關(guān) ,神經(jīng)退行性疾病如阿爾茨海默病 (AD),帕金森病 (PD),亨廷頓舞蹈病 (HD),朊蛋白病 (prion disease),家族性肌萎縮側(cè)索硬化癥 (ALS)等均與錯誤折疊的蛋白質(zhì)聚集并形成淀粉樣纖維沉淀或斑塊有關(guān)。 表現(xiàn)為進(jìn)行性癡呆、小腦共濟失調(diào)、肌肉控制減弱、精神敏銳度下降、健忘和失眠等。具有傳染性、遺傳性或散在發(fā)病的特點。 朊蛋白病 (prion disease) Prion蛋白研究揭示生物信息可