蛋白质和蛋白质药物演示

（优选）蛋白质和蛋白质药物课件目前一页\总数八十五页\编于十八点(二)蛋白质的构象(conformation)蛋白质的分子构象又称空间结构、立体结构、高级结构或三维构象等。它包括二级结构，三级结构和四级结构。蛋白质分子构象是指蛋白质分子中原子和基团在三维空间上的排列分布及肽键的走向。目前二页\总数八十五页\编于十八点维持蛋白质构象的化学键

蛋白质一级结构的主要化学键是肽键也有少量二硫键。而维持蛋白质空间结构的化学键主要是一些次极键。次极键虽然键能小，稳定性差，但由于数目众多，因此在维持蛋白质分子的空间构象中起极为重要的作用。主要的次极键有：氢键，疏水键，盐键，配位键,

二硫键。目前三页\总数八十五页\编于十八点1、氢键由连接在一个电负性大的原子上的H与另一个电负性大的原子相互作用而成，氢键是次极键中键能最弱的，但数目最多，所以是最重要的次极键，也是维持蛋白质二级结构的主要次极键。2、疏水键由两个非极性基团，因避开水相而群集在一起的作用力，是维持蛋白质三级，四级结构的主要次极键。

目前四页\总数八十五页\编于十八点3、盐键(又叫离子键)它是蛋白质分子中带正电荷基团和负电荷基团之间的静电吸引所形成的化学键。4、配位键蛋白质与金属离子结合中，常含有配位键，如细胞色素，血红蛋白等均含有铁与蛋白质形成的配位键。5、二硫键是由两个硫原子间所形成的化学键(较强的化学键)。目前五页\总数八十五页\编于十八点

*蛋白质三级结构的稳定主要靠次级键，包括氢键、盐键、疏水键以及范德华力(VanderWasls力)等。二硫键目前六页\总数八十五页\编于十八点氢键目前七页\总数八十五页\编于十八点盐键目前八页\总数八十五页\编于十八点酯键目前九页\总数八十五页\编于十八点疏水键目前十页\总数八十五页\编于十八点

**蛋白质的二级结构是指多肽链中主链原子的局部空间排布，不涉及侧链部分的构象。二、蛋白质的二级结构(secondarystructure)主要化学键：氢键二级结构的主链结构单元——肽单元目前十一页\总数八十五页\编于十八点多肽链的主链结构目前十二页\总数八十五页\编于十八点

**肽单元参与肽键的6个原子——

Cα1、C、H、O、N、Cα2处于同一平面，称为肽单元Cα1、Cα2为反式构型目前十三页\总数八十五页\编于十八点CCα3Cα2Cα1CNNHHHOOR肽平面1肽平面2肽平面及其旋转ψΦ目前十四页\总数八十五页\编于十八点α-螺旋(α-helix)β-折叠(β-pleatedsheet)β-转角(β–turnorβ-bend)无规卷曲(randomcoil)

肽单元上Cα所连的两个单键的自由旋转角度，决定两个相连肽单元的相对空间位置，由于旋转角度的不同，形成了几种二级结构形式：目前十五页\总数八十五页\编于十八点左手螺旋与右手螺旋return目前十六页\总数八十五页\编于十八点α螺旋主要的结构特点右手型α螺旋结构模型目前十七页\总数八十五页\编于十八点α螺旋主要的结构特点俯视图目前十八页\总数八十五页\编于十八点二级结构（-螺旋、分子内氢键)

目前十九页\总数八十五页\编于十八点多肽链-折叠形构象目前二十页\总数八十五页\编于十八点*α-helix：◆以α-碳原子为转折点，以肽键平面为单位，盘曲成右手螺旋状的结构。◆螺旋上升一圈含3.6个氨基酸残基，螺距0.54nm◆氨基酸的侧链伸向螺旋的外侧。◆螺旋的稳定是靠氢键。氢键方向与长轴平行。结构特点氢键

目前二十一页\总数八十五页\编于十八点目前二十二页\总数八十五页\编于十八点-螺旋（1）螺旋走向，稳定以氢键连接，氢键与轴平行。（2）侧基R伸向螺旋外侧。（3）棒状结构，高度压缩，紧密排列。（4）规律排列（5）由1条充分伸展的肽链的肽键平面折叠成的右手螺旋。（6）每隔3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距0.54nm。（7）1个螺圈内有13个原子。目前二十三页\总数八十五页\编于十八点

四种不同的α-螺旋模型目前二十四页\总数八十五页\编于十八点三股螺旋又称胶原螺旋、超螺旋

胶原纤维中原胶原蛋白分子的排列目前二十五页\总数八十五页\编于十八点胶原蛋白的三股螺旋

目前二十六页\总数八十五页\编于十八点2、b-折叠(b-片层)目前二十七页\总数八十五页\编于十八点b-折叠(b-片层)目前二十八页\总数八十五页\编于十八点β-pleatedsheet1）多肽链充分伸展，每个肽单元以C为旋转点，折叠成锯齿状的结构，R基团交替的位于锯齿状结构上下方。2）两条以上的肽链或一条肽链内的若干肽段并行排列，走向可以相同，也可以不同。3）β-pleatedsheet的稳定靠氢键。目前二十九页\总数八十五页\编于十八点两条以上肽链并列时,-片层有顺向反向平行目前三十页\总数八十五页\编于十八点目前三十一页\总数八十五页\编于十八点

-折叠-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿桩状α-碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的R基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直，两个氨基酸之间的轴心距为0.35nm。-折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。目前三十二页\总数八十五页\编于十八点β折叠结构β折叠片示意图目前三十三页\总数八十五页\编于十八点α-螺旋和-折叠结构比较区别点α-螺旋-折叠形状螺旋状锯齿状氢键链内，与长轴平行链间，与长轴垂直R－基团较大较小延伸性较大较小升1AA残基高度0.15nm0.36nm举例毛发角蛋白蚕丝蛋白目前三十四页\总数八十五页\编于十八点3、b-转角和无规卷曲目前三十五页\总数八十五页\编于十八点转角转角结构通常负责各种二级结构单元之间的连接作用，它对于确定肽链的走向起着决定性的作用。β转角γ转角目前三十六页\总数八十五页\编于十八点转角结构β转角目前三十七页\总数八十五页\编于十八点转角结构γ转角目前三十八页\总数八十五页\编于十八点β–turnandrandomcoil氢键无规卷曲:是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。目前三十九页\总数八十五页\编于十八点-转角-转角也称-回折或发夹结构，存在于球状蛋白中。在-转角部分，由四个氨基酸残基组成;弯曲处的第一个氨基酸残基的-C=O和第四个残基的–N-H之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。目前四十页\总数八十五页\编于十八点无规卷曲目前四十一页\总数八十五页\编于十八点无规卷曲多肽链主链不规则随机盘曲形成的构象。无规卷曲与生物活性有关，对外界理化因子极为敏感。目前四十二页\总数八十五页\编于十八点目前四十三页\总数八十五页\编于十八点

三.“模体”（motif）----超二级结构

一个蛋白质分子中可以有二个或三个具有二级结构的肽段，在空间位置上相互接近，形成特殊的空间结构。目前四十四页\总数八十五页\编于十八点超二级结构指示:

删除样本文档图标,并替换为工作文档图标，如下:在Word中创建文档.返回PowerPoint在“插入”菜单中选择“对象...”单击“从文件创建”定位“文件”框中的文件名确认选中“显示为图标”。单击“确定”选择图标从“幻灯片放映”菜单中选择“动作设置”单击“对象动作”，并选择“编辑”单击“确定”超二级结构是指二级结构的基本结构单位（α螺旋、β折叠等）相互聚集，形成有规律的二级结构的聚集体。三级结构的构件（1）αα（2）β×β（3）β迂回（4）β折叠桶(5)βαβ超二级结构可直接作为三级机构的“模体”（motif）或结构域的组成单位，是介于二级结构和结构域之间的一个结构层次，这主要是氨基酸侧链基团相互作用的结果。目前四十五页\总数八十五页\编于十八点超二级结构若干相邻的二级结构单元组合在一起，相互作用，形成有规则的（在空间上可辨认的）二级结构组合体。常见类型：、、、目前四十六页\总数八十五页\编于十八点（1）α×α复绕α－螺旋目前四十七页\总数八十五页\编于十八点目前四十八页\总数八十五页\编于十八点（2）β×β指示:

删除样本文档图标,并替换为工作文档图标，如下:在Word中创建文档.返回PowerPoint在“插入”菜单中选择“对象...”单击“从文件创建”定位“文件”框中的文件名确认选中“显示为图标”。单击“确定”选择图标从“幻灯片放映”菜单中选择“动作设置”单击“对象动作”，并选择“编辑”单击“确定”β×β－单元的手性目前四十九页\总数八十五页\编于十八点目前五十页\总数八十五页\编于十八点（3）β迂回

指示:

删除样本文档图标,并替换为工作文档图标，如下:在Word中创建文档.返回PowerPoint在“插入”菜单中选择“对象...”单击“从文件创建”定位“文件”框中的文件名确认选中“显示为图标”。单击“确定”选择图标从“幻灯片放映”菜单中选择“动作设置”单击“对象动作”，并选择“编辑”单击“确定”A.β迂回B.希腊钥匙C.双希腊钥匙目前五十一页\总数八十五页\编于十八点（4）β折叠桶

反平行β折叠桶β折叠桶的各种形式目前五十二页\总数八十五页\编于十八点（5）βαβ目前五十三页\总数八十五页\编于十八点组合组合目前五十四页\总数八十五页\编于十八点超二级结构类型X

目前五十五页\总数八十五页\编于十八点三、结构域结构域的定义多肽链上由相邻二级结构单元联系而成的局部性区域是多肽链的独立折叠单位结构域的大小变化很大

常见的范围在100-200个残基之间目前五十六页\总数八十五页\编于十八点结构域(structuraldomain)

结构域是蛋白质三维折叠中的一个层次，主要是相邻的二级结构片段集装在一起形成超二级结构，在此基础上，进一步折叠成近乎球状，相对独立的三维实体，这个区域称为结构域。由此可见：结构域：1）构成基础是超二级结构，2）相当独立区域，3）属于三级结构。而超二级结构概念：蛋白质分子中α-螺旋，β-折叠，β-转角等集合在一起，彼此相互作用，形成有规则的在空间上能辨认的二级结构组合体，称超二级结构，有三种类型。

目前五十七页\总数八十五页\编于十八点结构域免疫球蛋白最突出的例子目前五十八页\总数八十五页\编于十八点结构域木瓜蛋白酶内的2个结构域彼此很不相同目前五十九页\总数八十五页\编于十八点结构域弹性蛋白酶的二个结构域彼此非常相似目前六十页\总数八十五页\编于十八点细胞色素b乳酸脱氢酶免疫球蛋白目前六十一页\总数八十五页\编于十八点五、蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构指多肽链中所有氨基酸残基的空间关系，其具有二级结构、超二级结构或结构域目前六十二页\总数八十五页\编于十八点蛋白质的三级结构(tertiarystructure)

**蛋白质的三级结构是指在各种二级结构的基础上再进一步盘曲或折迭。也就是整条肽链所有原子在三维空间的排布位置。

肌红蛋白（myoglobin，Mb）一条多肽链/血红素辅基/153个氨基酸/有8段-螺旋结构(A、B、C、D、E、F、G及H）功能:储存O2目前六十三页\总数八十五页\编于十八点用X-衍射法测定了血红蛋白和肌红蛋白的三级结构获得了1962年诺贝尔化学奖目前六十四页\总数八十五页\编于十八点-螺旋目前六十五页\总数八十五页\编于十八点血红素的结构式肌红蛋白结合氧示意图吡咯环/甲炔基桥/配位键目前六十六页\总数八十五页\编于十八点蛋白质的三级结构总结蛋白质的三级结构(TertiaryStructure)是指在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。维系这种特定结构的力主要有氢键、疏水键、离子键和范德华力等。尤其是疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用。目前六十七页\总数八十五页\编于十八点六、蛋白质的四级结构（quaternarystructure）二条或二条以上具有独立三级结构的多肽链通过次级键形成的空间结构。其中，每个具有独立三级结构的多肽链称为亚基(subunit)。血红蛋白结构示意图

主要稳定因素：氢键、离子键蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基接触部位的布局及相互作用，称为蛋白质的四级结构。目前六十八页\总数八十五页\编于十八点蛋白质的四级结构

概念 (1)亚基(subunit) 亚基也叫做亚单位，也有人称之为原聚体或单体。多由一条多肽链折叠而成，具有一二三级结构。 一般亚基没有活性，当它们构成具有完整结构的蛋白质时，才表现出生物活性。

目前六十九页\总数八十五页\编于十八点

(2)蛋白质的四级结构是由两个或两个以上的亚基之间相互作用，彼此以非共价键相连而形成的更复杂的构象。四级结构实际上就是亚基的立体排布、相互作用及接触部位的布局。维持蛋白质四级结构的主要化学键是疏水键，它是由亚基间氨基酸残基的疏水基相互作用而形成的。 亚基之间不含共价键，亚基间次级键的结合比二、三级结构疏松，因此在一定的条件下，四级结构的蛋白质可分离为其组成的亚基，而亚基本身构象仍可不变。

目前七十页\总数八十五页\编于十八点

一种蛋白质中，亚基结构可以相同，也可以不同。相同的称为同型亚基，不同的则称为异型亚基。如烟草斑纹病毒的外壳蛋白是由2200个相同的亚基形成的多聚体；正常人血红蛋白A是两个α亚基与两个β亚基形成的四聚体；天冬氨酸氨甲酰基转移酶由六个调节亚基与六个催化亚基组成。

由2~10个亚基组成具有四级结构的蛋白质称为寡聚体，更多亚基数目构成的蛋白质则称为多聚体。

目前七十一页\总数八十五页\编于十八点没有四级结构的蛋白质：1.只有一条多肽链的蛋白质。2.虽然有多条多肽链，但他借助于共价键相连（如：胰岛素和IgG等3.多聚体、多酶复合体、不属于四级结构范畴。目前七十二页\总数八十五页\编于十八点胰岛素的二聚体目前七十三页\总数八十五页\编于十八点蛋白质的四级结构总结蛋白质的四级结构(QuaternaryStructure)是指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。这种蛋白质分子中，最小的单位通常称为亚基或亚单位Subunit，它一般由一条肽链构成，无生理活性；维持亚基之间的化学键主要是疏水力。由多个亚基聚集而成的蛋白质常常称为寡聚蛋白；目前七十四页\总数八十五页\编于十八点目前七十五页\总数八十五页\编于十八点四级结构

目前七十六页\总数八十五页\编于十八点蛋白质的结构目前七十七页\总数八十五页\编于十八点

小结目前七十八页\总数八十五页\编于十八点蛋白质的结构层次可总结为:一级结构（肽链结构，指多肽链中的氨基酸排列顺序）↓二级结构（多肽链主链骨架盘绕折叠形成的有规律性的结构）↓超二级结构（相邻二级结构的聚集体）↓结构域（在空间上可明显区分的相对独立的区域性结构）↓三级结构（球状蛋白质中所有原子在空间的相对位置）↓四级结构（亚基聚合体）目前七十九页\总数八十五页\编于十八点α-螺旋(α-helix)

β-折叠(β-

pleatedsheet)β-转角(β-turn)无规则卷曲（randomcoil）目前八十页\总数八十五页\编于十八点氢键、范德华力、疏水