知识点总结：蛋白质及氨基酸生化基础

1、蛋白质蛋白质的化学知识*历史1838, Mulder发现了组成生物体的复杂含氮物。1902, Fischer, Hofmeister 同时提出肽键理论。（Nobel, 1902）1950, Pauling提出蛋白质的二级结构的基本单位：a-螺旋和田折叠，肽键6个原子在同一平面。（Nobel， 1954）1953, Sanger 确定了牛胰岛素一级结构。（Nobel，1958）1961, Anfinsen证明蛋白质的一级结构决定其三级结构，利用核糖核酸酶的变性和复性* 20种氨基酸级氨基酸，Primary amino acid缩写丙氨酸（Ala），缬氨酸（Val），亮氨酸（Leu），异亮氨酸（I

2、le），脯氨酸（Pro），苯丙氨酸（Phe）， 色氨酸（Trp），蛋氨酸/甲硫氨酸（Met），甘氨酸（Gly），丝氨酸（Ser），苏氨酸（Thr），半胱氨酸（Cys），酪氨酸（Tyr），天冬酰胺（Asn），谷氨酰胺（Gln），赖氨酸（Lys），精氨酸（Arg），组氨酸（His），天冬氨酸（Asp），谷氨酸（Glu）口诀：分类及特性：非极性，通过疏水作用稳定蛋白质的结构,Met, Val, Ala, Gly, Ile, Leu芳香族氨基酸，相对非极性，都能参与疏水作用。Trp, Try, Phe极性不带电：水中溶解度较大或更加亲水，可以与水形成氢键。Ser, Thr, Cry, Asn, Gln

3、, Pro植物受到逆境条件的危害，积累Pro。积累一定量的溶质降低水势。Pro主要以游离状态广泛存在于植物中， 水溶性最大的氨基酸，具有较强的水和能力。Pro大量积累，含量甚至高达百倍以上。带正电和的三个碱性氨基酸，最为亲水，侧链上有第二个氨基，Arg有带正电的胍基，His有可带电的咪唑 基。Lys旋光性与手性原子上的构型没有确定的关系。氨基酸的理化性质一般物理性质：无色晶体，熔点较高，溶解度各不同，在紫外有特征吸收的仅三个芳香族的氨基酸Trp、 Tyr、Phe。测定280nm处的紫外吸收值。两性电解质：同一氨基酸分子上可以同时解离携带正电荷和负电荷，被称为两性电解质ampholyteoMS

4、和羧基在不同的PH条件下表现出不同的解离状态。电荷总量为零时（净电荷为零），溶液的PH值为等电 点 isoelectric point, pI.-氨基参与的反应与亚硝酸反应（Van Slyke定氮）与甲醛发生羟甲基化反应，直接测定氨基酸浓度。 烃基化反应（DNFB ）法，二硝基氟苯法，桑格反应，Sanger reaction,鉴定多肽N端氨基酸的重要方 法烃基化反应（PITC ）法。Edman氨基酸顺序分析法。N端测序，苯异硫氰酸酯。能够不断重复循环， 将肽链N端氨基酸逐一进行标记和解离。酰基化反应（丹磺酰氯法），N端测序，丹磺酰-氨基酸有很强的荧光性质，DNS-Cl酰基化反应（氨基保护反应）

5、，用于保护氨基以及肽链合成生成西佛碱，多种酶促反应的中间过程脱氨基反应：酶催化的反应羧基的化学反应Strecker降解：弱氧化剂（次氯酸钠）作用下生成NH3和醛；特殊条件下还原成醇、醛；与肼反应， C端氨基酸分析成盐成酯，成盐后COOH被保护；酰卤；叠氮化反应，作为多肽合成活性中间体，活化羧基；脱羧侧链的化学反应羟基：酯化（磷酸化），修饰蛋白质蔬基：氧化还原，与金属离子的螯合可用于体内解毒氨基和羧基共同参与茚三酮反应（定性、定量），紫色产物，Pro黄色，比色测定和纸层析显色成肽反应理化性质、测定及分离纯化*理化性质：蛋白质溶液是一种胶体溶液； 特定的空间构象，分子量一定-分子筛层析 大部分pH

6、条件下，蛋白质分子同时存在两种电荷-等电点沉淀，盐溶，盐析，电泳，离子交换层一般而言，蛋白质上同时存在疏水和亲水区域-有机溶剂沉淀，疏水层析（反相层析）胶体性质：分子量大，一万到百万。球状蛋白质表面亲水，形成水化膜，从而阻止蛋白质颗粒的相互聚集。 颗粒大小：1-100nm之间，属胶体。稳定亲水胶体的因素：水化膜，表面电荷相同蛋白质分子扩散速度慢，不易透过半透膜，粘度大，将混有小分子杂质的蛋白质溶液置于半透膜制成的透 析袋或管内，浮于流动动水或适宜的缓冲液中，小分子杂质易从袋中透出，保留了比较纯化的蛋白质，即 透析（dialysis）。*蛋白质大分子溶液在一定溶剂中超速离心时可发生沉降。沉降速度

7、与离心加速度之比值即为蛋白质的沉降 系数S。s = v/wzr ；沉降系数以每单位重力的沉降时间表示，蛋白质、核酸、核糖体、病毒等的沉降系数 通常为1-200*10-13S，10-13这个因子叫做沉降单位S。两性电离和等电点：氨基酸分子中除两端游离的氨基和羧基外，Glu、Asp残基中的Y和6羧基，Lys残基中 的&氨基，Arg的胍基和His的咪唑基。作为带点颗粒，在电场中移动，移动方向取决于蛋白质分子所带 电荷性质。蛋白质的电荷即决定于分子组成中碱性和酸性氨基酸的含量，又受所处溶液的pH影响。当蛋 白质溶液处于某一 pH时，蛋白质游离成正、负离子的趋势相等，即成为碱性离子（净电荷为0 ），此时

8、溶 液的pH值成为蛋白质的等电点。pH=pI ,净电荷为零，电场中不移动；pH大于pl ,带负电，向阳极移动；pH小于pl ,带正电，向阴极移动；pl时，蛋白质失去了胶体的稳定条件，没有相同电荷相互排斥的作用，不稳定，溶解度最小，易沉淀。蛋白质的变性,denaturation蛋白质在某些物理或化学因素作用下，其特定的空间结构被破坏，从而导致理化性质改变和生物学活 性的丧失。变性只是空间构象的破坏，一般认为蛋白质变性的本质是次级键，二硫键的破坏，并不涉 及一级结构的变化。内部侧链疏水基团暴露于表面，溶解度降低；多肽链松弛伸展，粘度增加；结晶性破坏；生物学活性 丧失；结构松散，侧链基团暴露，易于发

9、生化学反应；疏水侧链暴露，导致紫外吸收增加。物理因素-加热、加压、脱水、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波化学因素-强酸强碱、尿素、重金属盐、十二烷基磺酸钠（SDS）复性，renaturation :变性程度较轻时，去除变性因素，有的蛋白质仍能恢复或部分恢复其原来的构象 及功能，变性的可逆变化称为复性。许多蛋白质变性时被破坏严重，不能恢复，称为不可逆变性。*蛋白质的沉淀，Precipitation蛋白质分子从溶液中析出的现象-蛋白质沉淀。蛋白质所形成的亲水胶体颗粒具有两种稳定因素，即颗粒表面的水化层和电荷。盐析：在蛋白质溶液中加入大量中性盐以破坏蛋白质交替的稳定性而使其析出。各种蛋白质所需的盐 浓

10、度及pH不同，故可用于对混合蛋白质组分的分离。盐析沉淀的蛋白质，经透析除盐，仍保证蛋白 质活性。调节蛋白质溶液的pH至等电点后，再用盐析法则蛋白质沉淀的效果更好。 重金属盐沉淀蛋白质：可以与重金属离子如汞、铅等结合成盐沉淀，沉淀的条件以pH稍大于等电点 为宜。此时蛋白质分子有较多的负离子，易成盐。重金属沉淀的蛋白质常是变性的。临床上抢救误服 重金属盐中毒的病人，给病人口服大量蛋白质，然后用催吐剂将结合的重金属盐吐出。蛋白质与生物碱试剂以及某些酸结合成不溶性的盐沉淀，沉淀条件为pH小于等电点。正电荷易于与 酸根成盐。有机溶剂沉淀蛋白质，可与水混合的有机溶剂，能破坏蛋白质颗粒的水化膜，在等电点时使

11、蛋白质沉 淀。常温下会引起变性，低温下缓慢进行可用于分离制备各种血浆蛋白质。不可逆沉淀：沉淀出来的蛋白质分子，其内部结构发生了较大的改变，失去了原来的生物活性，即使 沉淀因素消失也不重新溶解。加入某些水溶性的有机溶剂，破坏水化膜，进入蛋白质内部，短时间及 低温时，沉淀可逆。但作用时间长或温度较高则不可逆。生物碱沉淀不可逆，重金属阳离子不可逆。加热凝固：接近于等电点附近的蛋白质溶液加热，首先使蛋白质变性，有规则的肽链结构被打开呈松 散状不规则的结构，疏水基团暴露，进而凝聚成凝胶状的蛋白块。蛋白质的变性、沉淀、凝固之间有密切的关系。但蛋白质变性后不一定沉淀，变性蛋白质只在等电点 附近才沉淀，沉淀的

12、变性蛋白质也不一定凝固。* 蛋白质的紫外吸收：波长，280nm。主要是色氨酸和酪氨酸的共轭双键。Phe在紫外光下也有光吸收。*蛋白质的颜色反应双缩脲反应，蛋白质在碱性溶液中与硫酸铜作用呈现紫红色。凡分子有两个以上-CO-NH-键的化合物 都由此反应。因此所有蛋白质都能与双缩脲试剂发生反应。米伦反应：蛋白质溶液中加入米伦试剂，蛋白质首先沉淀，加热变为红色沉淀。此为酪氨酸的酚核特 有的反应，因此含有酪氨酸的蛋白质均呈米伦反应。茚三酮反应：蓝色，a -氨基酸黄蛋白反应：含有苯环的氨基酸，与硝酸共热，呈黄色，再加碱则变为橙黄。一般蛋白质均有。含硫蛋白质：含有Cys或Met等，与碱基醋酸铅共热时，分解产

13、生的硫遇铅即产生黑色的硫化铅沉淀。色氨酸反应：滴入乙醛酸+浓硫酸，如果有吲哚环，则两液层的界面上会出现紫色环，这个反应称为 色氨酸反应，也称乙醛酸反应或霍普金（Hopking ）反应。用来检验Trp残基。*蛋白质的定量测定法凯氏定氮法：消化、蒸馏、吸收、滴定。双缩脲法测定蛋白质含量。碱性溶液中蛋白质与Cu2+形成紫红色络合物，其颜色的深浅与蛋白质浓 度成正比，而与蛋白质的分子量及氨基酸成分无关，因此被广泛应用。标准曲线（560nm）。Folin-酚法测定蛋白质含量。1。在碱性条件下，蛋白质与铜作用生成蛋白质-铜络合物；2。此络合 物将磷钼酸-磷钨酸试剂（Folin试剂）还原，产生深蓝色，颜色深

14、浅与蛋白质含量成正比。灵敏度比 双缩脲法高100倍。改良Lowry法。紫外吸收法，通常以1mg蛋白质/ ml溶液的A280为1.0进行估算。蛋白质浓度（mg/ml）= 0.144（A215-A225）BCA法测定蛋白质浓度，碱性溶液中，蛋白质将二价铜还原成一价铜，后者与测定试剂中BCA（双辛 丹宁）生成一个在562nm处有最大光吸收的紫色复合物。复合物的光吸收强度成正比。抗干扰能力强。 考马斯亮蓝法：根据蛋白质与CBB结合的原理设计。使染料的最大吸收峰位置由465nm变为595nm, 溶液的颜色也由棕黑色变为蓝色。染料主要是与蛋白质中的碱性氨基酸（特别是精氨酸）和芳香族氨 基酸残基相结合。*蛋

15、白质的分离纯化破碎细胞及离心-粗提液分部分离：利用蛋白质大小或带电性将混合物中的蛋白质分离成不同的组分。利用溶解度不同，涉及pH、 温度、盐浓度等。盐析透析：半透膜的袋子或管子中，脱盐。超速离心：不同蛋白质的密度与形态不同，沉降速度不同。大体上S与蛋白质分子量成正比；S与密度和 形状相关，紧密颗粒的摩擦系数小-快；疏松颗粒的摩擦系数大-慢。分离纯化和分子量测定。超滤：利用超滤膜在压力下使大分子滞留，小分子滤过。除盐、浓缩、分离纯化。电泳：分离蛋白质。通常不用于大规模的蛋白质纯化，并且电泳会不可逆地导致蛋白质结构和功能的改变。 电泳在蛋白质及核算等的分析方法上特别有用。优点是蛋白质电泳后可以显色

16、，估测不同蛋白质在混合物 中的数量或纯度；还可以测定蛋白质的一些性质，如等电点及大概分子量。通常在交联的多聚物凝胶上进行，分子筛，减缓电荷质量比相近蛋白质的迁移。大小和形状的作用结果。 一级结构小肽，阿斯巴甜，激素，催产素，舒缓激肽，甲状腺激素释放因子，毒素等。多亚基蛋白质：两条或更多条非共价结合的多肽链。不同的亚基形成小的寡聚体（oligomeric），原体（protomers）.共价连接的不是亚基，如胰岛素，二硫键，被认为是肽链。估算：蛋白质的分子量/110 =氨基酸数目；多肽具有特征性的氨基酸组成非氨基酸的化学基团：单纯蛋白质；复合蛋白质-辅基（prosthetic group），脂蛋白

17、、糖蛋白、金属蛋白， 有些不止一种辅基，对蛋白质功能起重要作用。肽键：氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用。组成肽键的原子处于同一平面，C-N键具有部分 双键性质，以反式结构存在。一级结构的测定：化Sanger第一个将蛋白质（胰岛素）所有氨基酸的排列顺序通过实验加以确定。 Sanger试剂（FDNB）标记N末端化 历史上第一个被确定氨基酸序列的酶（1960），核酸酶，ribonuclease, 124AAMoore & Stein，氨基酸自动分析仪，Edman降解法+ Sanger法，获1972年诺贝尔化学奖 化 测定要求：样品纯，分子量，亚基，氨基酸组成，每种氨基酸个数，氨量，酰胺量，

18、多条肽链必须拆 分-测定末端氨基酸残基的摩尔数与蛋白质分子量之间的关系，即可确定多肽链数目。化 酸水解：6mol/L的盐酸或4mol/L的硫酸在105-110C条件下进行水解，约20小时。优点：不容易引 起水解产物的消旋化。缺点：色氨酸被沸酸完全破坏；酰胺基被水解成了羧基化 碱水解：5mol/L氢氧化钠煮沸，许多氨基酸都受到不同程度的破坏，消旋化，色氨酸在水解中不受破 坏。化 酶法水解：不会破坏氨基酸，不会消旋，水解产物为较小的肽段。内切酶：胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、 胃蛋白酶、嗜热菌蛋白酶；外切酶：羧肽酶、氨肽酶。化R1-水解位点-R2 - R3 - R41.胰蛋白酶：R1 = Lys & A

19、rg; R2 = Pro ；转移性强，水解速度快. 胃蛋白酶：R1和/或R2 = Phe、Trp、Tyr、Leu及其它疏水性AA水解速度较快，PH2 , R1=Pro抑制.糜蛋白酶/胰凝乳蛋白酶：R1 = Phe、Trp、Tyr等疏水性AA , Leu、Met、His稍慢，R2 =Pro抑制，pH8-9。水解速度与相邻AA性质有关：酸性：-/碱性：+.嗜热菌蛋白酶：R2 = Phe、Trp、Tyr、Leu、Ile、Met、Val及其他疏水性强的AA水解速度快。R2 = Pro、Gly不水解，R1或R3 = Pro，抑制水解。化化学法转移性水解1. BrCN-Met 的 C 端2 . NH2OH

20、断裂：专一性断裂Asn-Gly , Asn-Leu及Asn-Ala也能部分断裂化 末端氨基酸测定。N末端：Sanger, Edman , DNS-Cl ,酶降解法；C末端：肼解法，酶讲解法，硼氢 化锂法。酶解法末端测序，外切蛋白水解酶，将肽链的氨基酸从N端（氨肽酶，aminopeptidase ）或C端（羧 肽酶，carboxypeptidase） 一个接一个游离出来，在不同时间取样进行分析，根据所游离的氨基酸的 摩尔数的多少来判断氨基酸的排列顺序。化 二硫键的断裂：8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍存在下，用过量的$蔬基乙醇处理，使二硫键还原为蔬 基，然后用烷基化试剂保护生成的巯基。化多肽

21、链断裂成多个肽段化 一级结构测定步骤：蛋白质的分离纯化-二硫键的拆分和保护-亚基分离-多种方法的部分水解- 分离水解后得到的多肽-测序-重叠-二硫键位置的确定。化Cys受空气氧化形成Cys - Cys, Cys和Cys-Cys发生交换反应，分析时，Cys容易受修饰而不利于定量。 S-S使蛋白酶难于作用，Edman反应中不能形成稳定的PTH-AA，多肽链以S-S拥有两个以上N末端， 无法用Edman测序。化二硫键位置的确定。采用胃蛋白酶水解含二硫键的蛋白质，因酶的转移性低、切点多、生成的肽段包 括含有二硫键的肽段较小，且pH2时有利于防止二硫键发生交换。进一步采用对角线电泳，第一向肽 段按大小及

22、电荷不同被分离，然后用过甲酸蒸汽使S-S断裂，被氧化成一对含半胱氨磺酸的肽段。所 带负电荷增加，偏离对角线，取下测序，确定位置。化 其他方法：质谱法，DNA快速测定方法、遗传密码分析、基因的分离技术可以从编码基因的核苷酸序 列来分析蛋白质的多肽序列二级结构蛋白质具唯一的化学结构：每个蛋白质具有一种特定的化学或结构上的功能，每一种蛋白质只有一个唯一 的三维结构。蛋白质中原子的空间排列是蛋白质的构象，一个蛋白质的可能构象包括不打破共价键的前提 下的任意结构状态。生理条件下会呈现一个或几个主要的构象状态，特定条件下存在的构象通常是热力学 上最稳定的构象，具最低的自由能，处于功能及折叠状态构象的蛋白质

23、称为天然蛋白质（native protiens）.*蛋白质的构象由弱的作用力维持：蛋白质结构上的稳定性可以定义为维持天然蛋白质构象的趋势或能力。 非共价键作用的数量多，是维持蛋白质结构的主要作用，通常具有最低自由能的蛋白质构象是最大数量弱 相互作用力维持的那种。对于每个单位质量的氢键的数，纯水的要比其他液体或溶液更大，所以即使是最强极性的分子，溶解性 也有限，因为它们的存在导致了每个单位质量氢键的净减少，因此极性分子周围会形成一个结构化了的水 的水化层。* 疏水作用：蛋白质内部通常是疏水氨基酸侧链紧密包裹的核心。蛋白质中基团间氢键的形成是协同的，一 个氢键的形成可以促进其他氢键的形成。作用力分

24、子构象实例氢键，guanidine hydrochloridea-螺旋邛-折叠尿素、盐酸胍疏水作用形成球蛋白的核心去垢剂，有机溶剂Van der Waals 力稳定紧密堆积的基团和原子离子键稳定a-螺旋，三、四级结构酸、碱二硫键稳定三、四级结构还原剂酉己位键与金属离子结合螯合剂EDTA* 蛋白质高级结构的原则：疏水残基主要被包埋在蛋白质内部，极性或带电残基主要存在于蛋白质表面。氢 键数量被最大化层次：一级结构：氨基酸序列；二级结构：a-螺旋，伊折叠；超二级结构：模Module结构域domain ；三 级结构：所有原子空间位置；四级结构：蛋白质多聚体。肽键的特征：肽键是一个刚性的平面结构C-N双

25、键特性限制了肽键的旋转。*二级结构是指肽链中主链原子的局部空间排布即构象，不涉及侧链部分的构象、拉马钱德兰图：阐述蛋白质立体结构中肽键内a碳原子和羰基碳原子间键的旋转度对a碳原子和氮原子间 键的旋转度所绘制的图。主要用来指名蛋白质允许和不允许的构象Linus Carl Pauling,杂化轨道，量子化学，a-helix , p-sheeto Nobel化学奖，和平奖。盐湖城丑闻a-螺旋,最常见、最丰富的二级结构。=-570、中=-480。周期性有规则的构象。大部分右手螺旋或左手螺旋。 3.6个氨基酸残基、沿螺旋轴方向上升0.54nm、每个氨基酸残基绕轴旋转100，沿轴上升0.15nm。 侧链伸

26、向外侧，相邻螺圈之间形成链内氢键，氢键的取向与中心轴几乎呈平行关系。氢键由肽键上的 N-H的氢与其后面（N端）的第四个氨基酸残基上的C=O的氧之间形成。肽键平面与螺旋长轴平行。 3.613-螺旋（n=3 ） ,3*3+4 = 13310-螺旋（n=2），每圈3个氨基酸残基（整数螺旋），含3*2+4个原子，只存在于p-turn几乎都是右手螺旋，右手比左手稳定，前提是都是由L-氨基酸残基组成。左手螺旋中第一个C原子过 于接近主链上的C=O原子，以致结构不舒适，能量较高，构象不稳定。右手螺旋中，空间位阻小，较 为符合立体化学空间要求，肽链折叠中容易形成，构象稳定。氨基酸侧链的相互作用能够稳定或破坏这

27、种结构。侧链彼此排斥不能形成链内氢键。R基大小对形成a 螺旋也有影响。R基太大不能形成链内氢键，ploy-Pro没有亚氨基，产生结节。B-构象也称件折叠、件结构、件折叠片。第二种最常见的二级结构。两条或多条几乎完全伸展的多肽链侧向 聚集在一起，相邻肽链主链上的-NH和C=O之间形成有规则的氢键。所有的肽键都参与链间氢键的交 联，氢键与肽链的长轴接近垂直。平行式和反平行式。肽链相当伸展，折叠成锯齿状，平面间110角。R侧链伸出交替分布在片层平面两侧，上方或下方。平行结构中，0.65nm;反平行结构中，0.7nm。纤维状蛋白质中主要为反平行式，球状蛋白质中两种形 式几乎同样广泛存在。B-转角邛-t

28、urn )肽链出现180的回折。第一个氨基酸残基的-C=O与第四个氨基酸残基的-NH形成氢键。0-转角(。- turn )也称回折(reverse turn )s 0-弯曲(0-bend )或发夹结构，4个AA , Gly及Pro常出现在&-转 角处。相当于半圈3.010螺旋。B-凸起 (&-bugle)小片的非重复结构，独立存在。可以认为是折叠中额外插入一个残基。*无规则卷曲( Randon coil)无规则卷曲泛指那些不能被归入明确的二级结构的多肽片段。存在少数柔性的无序片段，同样是明确而稳 定的结构。受侧链相互作用的影响很大，经常构成酶活性部位或其他蛋白质特异的功能部位。如钙离子结 合蛋

29、白的中央环。二级结构:a-螺旋和&-构象是多种蛋白质中最主要的重复二级结构。一些氨基酸残基对于不同类型的二级 结构的适合程度不同。Pro和Gly在0-转角处常见，而在a-螺旋中几乎很少出现。角蛋白，a-Keratin。两股右手a-螺旋向左缠绕，拧成一根原纤维，再排列成9+2的结构-微纤维。数百 根微纤维结合成不规则纤维束-大纤维。含有丰富的二硫键，每四个螺旋就有一个交联二硫键，保证了显 微结构的稳定和强大刚性。a-角蛋白在湿热条件下可转变为&-构想，冷却干燥又回复原状。胶原蛋白(Collagen):胶原纤维形式存在，基本单位是原胶原蛋白分子。多集聚和形成胶原纤维。二级 结构：3条多肽链组成的三

30、股螺旋，一种右手超螺旋结构，每一股螺旋是一种特殊的左手螺旋。稳定胶原 三螺旋的力包括：范德华力，氢键，共价交联。稳定三螺旋还需要三联体的每第三个位置必须是Gly。氢 键在一条链三联体的Gly的酰胺氢与另一条链的相邻三联体的羰基氧间形成。Hypro也参与链间氢键的形 成。共价交联主要在1尸，和Hylys残基间形成，III型胶原还有链间二硫键。高级结构超二级结构(supersecondary structure):介于蛋白质二级结构和三级结构之间，指相邻的二级结构单元 组合在一起，彼此相互作用，排列成规则的、在空间结构上能够辨认的二级结构组合体，并充当三级结构 的构件。其基本形式有aa、&a&和&

31、等。j aa由两股右手a螺旋平行或反平行彼此缠绕而成的左手超螺旋。每圈3.5个AA ,重复距离从5.4缩短到 5.1A。螺旋之间可能作用的侧链是非极性的，它们向着超螺旋内部，避开与水接触，其他的是极性的， 处于分子的表面，与水接触。超螺旋的稳定性主要由非极性侧链间的范德华力相互作用的结果。也有 发现三股和四股螺旋的。肌球蛋白，Myosin,马达蛋白，在肌肉收缩和细胞分裂中起重要作用。2条重链，4条轻链。头部区域 有相当高的同源性，特别是ATP和肌动蛋白的结合位点非常保守。S1。j PaP最简单的形式是两段平行的6-链和一段连接链连接而成。连接链可以使a-螺旋链或是无规则卷曲。最 常见的是三段平

32、行的6-链和两段a-螺旋链组成-Rossmann-折叠。666,6-曲折和回形拓扑结构式组合的两种超二级结构。6曲折是另一种，相邻的三条反平行&链通过 紧凑的6-转角连接而成。结构域Domain，也称辖区，二级结构或超二级结构的基础上形成的三级结构的局部折叠区。一条多肽链 在这个域范围内来回折叠。相邻的域被一个或两个多肽片段连结三维空间可以明显区分和相对独立，并 且具有一定的生物学功能三级结构(Tertiary structure):蛋白质多肽链在各种二级结构的基础上再进一步盘曲或折叠形成具有一定 规律的三维空间结构，成为三级结构。主要研究方法为X-光衍射和核磁共振(确定蛋白质分子在溶液中的

33、动态结构的唯一方法)。侧链构象主要是形成微区。 氢键，Hydrogen Bond,羰基氧和酰胺氢之间形成的氢键是稳定蛋白质二级结构的主要作用力，此外，还可 在侧链与侧链，侧链与介质水，主链肽基与侧链或主链肽基与水之间形成。 范德华力，Van Der Waals Force，定向效应、诱导效应、分散效应(多数情况下主要作用的范德华力，它 是非极性分子或基团间仅有的一种范德华力即狭义的范德华力)。范德华力包括引力和斥力，吸引力只有 当两个非键合原子处于接触距离，或称范德华距离才达到最大。其相互作用数量大且有加和效应和位相效 应。 疏水作用(Hydrophobic Interaction):介质中的

34、球状蛋白质的折叠总是倾向于把疏水残基埋藏在分子 的内部。在稳定蛋白质的三维结构方面占有突出地位。疏水作用是出自比开水的需要而被迫接近。当疏水 化合物或基团进入水中时，他周围的水分子将排列成刚性的有序结构即所谓笼形结构。与此相反的过程(疏水作用)，排列有序的水分子被破坏，水的混乱度增加即熵增加，因此疏水作用是熵驱动的自发过程。 ffiHC Ion Interaction):又称盐桥或离子键，是正电荷与负电荷之间的一种静电相互作用。升高温度 稳定性增加，加入非极性溶剂加强，加入盐类减弱。 二硫键(Disculfide Bound ):通常情况下二硫键是在多肽链的6-转角附近形成的。二硫键的形成并不

35、规 定多肽链折叠，但一旦蛋白质采取了三维结构，则二硫键的形成将对此构象起稳定作用。四级结构(Quaternary structure) 指蛋白质分子中亚基的立体排布，亚基间的相互作用与接触部位的布局。亚基(subunit)是指参与构成 蛋白质四级结构的、每条具有三级结构的多肽链。维系蛋白质四级结构的是氢键、盐键、范德华力、疏水 非共价.变构效应：由于蛋白质分子构象改变而导致蛋白质分子功能发生改变的现象成为变构效应。 折叠(folding ):蛋白质从伸展的多肽链形成特定的立体结构的过程 蛋白质的一级结构决定其高级结构。Anfinsen , 1972Nobel，证明了一级结构决定高级结构。 天然

36、结构(native structure)拥有生理活性的立体结构对每种蛋白质而言，是特定和唯一的，通常称之为 天然结构。蛋白质的天然立体结构在溶液中有一定的可塑性。有些蛋白质合成以后自己不能独立形成自由 能最低的立体结构，而需要一些蛋白质来催化，这类蛋白质成为分子伴侣(molecular chaperone )。 蛋白质在受热或在高浓度的尿素、盐酸胍等化学试剂存在下会丧失活性，成为变性(denaturation )。本 质为高级结构的破坏(一级结构不被破坏)，特别是氢键的破坏。复性(renaturation ). 阮病毒(Prion )，也称传染性蛋白粒子/朊粒/朊病毒。朊蛋白(prion pr

37、otein, PrP。是人和动物的传染性海 绵状脑病(transmissible spongiform encephalopathies, TSEs)。一类不含核酸和脂类的疏水性糖蛋白。结构形成总则：蛋白质的形状分球状和纤维状；稳定蛋白质结构倾向于拥有最多量的氢键。球状蛋白质都有疏水核心，由疏水侧链构成，亲水侧链分布在蛋白质的表面或酶活性中心（油滴法 贝U），蛋白质的内部不得有空隙；纤维状蛋白也符合这一规律。多聚化是球状蛋白质的普遍现象，不正常聚合成纤维状可导致疾病；穿膜区一定呈a螺旋结构，侧链外露。不会打结形成球蛋白的作用力按其重要程度依次为：氢健、疏水作用力、盐健、范德华力结构与功能*血红

38、蛋白球形四聚体，血红蛋白的四级结构显示了不同亚基间强的相互作用。邱界面间存在强相互作用，明显的疏 水作用，但也存在许多氢键和一些离子对作用。结合氧后引起结构改变：R态和T态。无氧结合时，T更稳定，氧与Hb 一个亚基的T态结合，引起构象改 变为R态。别构蛋白：不止有一个配基的结合部位（活性部位），还有别的配基的结合部位（别构部位），均有别构 效应；别构效应：蛋白质与配基结合后改变蛋白质构象，进而改变蛋白质活性。氧与血红蛋白的结合受2,3-二磷酸干甘油酸（BPG ）的调控。表现为一种向异性的变构调控行为。红细胞 中的BPG浓度相对较高，BPG能大大降低Hb对氧的亲和力。调控对组织中氧的释放。BPG的结合稳定去 氧Hb的T态。镰刀状贫血病：基因变异-蛋白质特性。由于6链一个氨基酸突变（Glu - Val），去氧血红蛋白的S表面换 成了一个疏水侧链，进一步引起分子发生线性蒂合，形成长链。多条长链进一步聚集成多股螺旋的不溶性 纤维。*免疫体系分子的相互识别辅助T细胞：Helper T cell,递呈作用MHC :皮肤移植时出现的排斥反应，具有记忆性，特异性和可转移性。不同个体间其抗原特异性互不相同。 MHC1,抗原肽