蛋白质结构基础

蛋白质结构基础第一页，共九十三页，编辑于2023年，星期二第一节蛋白质结构的基本组件一、20种天然常见氨基酸、肽链和肽单位、蛋白质空间结构的基本组件

第二页，共九十三页，编辑于2023年，星期二一、20种天然常见氨基酸1.基本结构主链侧链Cα第三页，共九十三页，编辑于2023年，星期二甘氨酸：侧链只有一个H原子，无L-型与D-型之分脯氨酸具有类似而不同的化学结构：

侧链主链N原子共价结合亚氨基酸主链侧链第四页，共九十三页，编辑于2023年，星期二alanine 丙氨酸 Ala Aarginine 精氨酸 Arg Rasparagine 天冬酰氨 AsnAsx Nasparticacid 天冬氨酸 AspAsx Dcysteine 半胱氨酸 Cys Cglutarmine 谷氨酰胺 GlnGlx Qglutarmicacid 谷氨酸 GlnGlx Eglycine 甘氨酸 Gly Ghistidine 组氨酸 His Hisoleucine 异亮氨酸 Ile Ileucine 亮氨酸 Leu Llysine 赖氨酸 Lys Kmethionine 甲硫氨酸 Met Mphenylalanine 苯丙氨酸 Phe Fproline 脯氨酸 Pro Pserine 丝氨酸 Ser Sthreonine 苏氨酸 Thr Ttryptophan 色氨酸 Trp Wtyrosine 酪氨酸 Tyr Yvaline 缬氨酸 Val V不用的字母JUZBOX第五页，共九十三页，编辑于2023年，星期二二十种氨基酸的化学结构第六页，共九十三页，编辑于2023年，星期二2.基本性质（侧链的性质）（1）疏水氨基酸Ala,Val,Leu,Ile,Met,Pro,PheTrp

侧链一般无化学反应性，形成疏水内核（2）极性氨基酸Ser,Thr,Asn,Gln,Cys,His,Tyr,

侧连含有极性基团，具有不同的化学反应性（3）荷电氨基酸Asp,Glu,Arg,Lys

侧链可以解离，使氨基酸残基带负电荷或正电荷，从而具有酸碱性，Asp

和

Glu是酸性残基；Arg和Lys是碱性残基。

Tyr,Trp,Phe

具有芳香性侧连，使蛋白质产生紫外线吸收和荧光特性，作为蛋白质结构变化的探针。第七页，共九十三页，编辑于2023年，星期二3.单一构型和旋转异构体构型：是一个分子中原子的特定空间排布。构型改变必须有共价键的断裂和重新形成。最基本的分子构型为

L-型和D-型，这种异构体在化学上可以分离。构象：组成分子的原子或基团绕单键旋转而形成的不同空间排布。构象改变，无共价键的断裂和重新形成，化学上难于区分和分离。（1）构型与构象第八页，共九十三页，编辑于2023年，星期二L-氨基酸的基本结构CHH2NCOOHRα碳原子,不对称碳原子侧链二十种氨基酸除Gly外全是L-型？残基：在肽链中每个氨基酸都脱去一个水分子，脱水后的残余部分叫残基（residue),因此蛋白质肽链中的氨基酸统统是残基形式。氨基酸的基本结构Chiralcarbon第九页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（2）天然氨基酸的单一构型除甘氨酸外，都为L-型，有机合成中，L-型和D-型以大体相同的比例出现，可分离。

（3）优势构象与旋转异构体旋转异构体：大多数氨基酸的侧链都有一种或少数几种交错构象作为优势构象最经常出现在天然蛋白质中，它们之间称为旋转异构体。

第十页，共九十三页，编辑于2023年，星期二二、肽链和肽单位1.肽键与多肽肽键：一个氨基酸的羧基与下一个氨基酸的氨基经缩合反应形成的共价连接，称为肽键。第十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期二二、肽链和肽单位具有局部双键的性质，不能旋转，两种构型通过肽键将多个氨基酸连接在一起构成多肽链第一个氨基酸具有自由的氨基，称氨端或N端最末一个氨基酸具有自由的羧基，称羧端或C段顺式（trans）反式(cis)第十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期二2.肽单位与多肽主链肽单位：由于局部双键性质，肽键连接的基团处于同一平面，具有确定的键长和键角，是多肽链中的刚性结构，称为肽单位。有序连接的肽单位构成多肽链的主链，在所有氨基酸中都相同（不同的是侧链）

蛋白质分子的基本建筑模块即是：肽单位侧链基团ABCD第十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期二3多肽链的构象ABCD第十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期二扭角（二面角）BCADBCADBCDAABCDΦi(Ci-1’,Ni,Cia,Ci’)ψi(Ni,Cia,Ci’,Ni+1)第十五页，共九十三页，编辑于2023年，星期二拉氏构象图Ramachandran根据蛋白质中非键合原子间的最小接触距离，确定了哪些成对二面角（Φ、Ψ）所规定的两个相邻肽单位的构象是允许的，哪些是不允许的，并且以Φ为横坐标，以Ψ为纵坐标，在坐标图上标出，该坐标图称拉氏构象图（TheRamachandranDiagram）。可用来鉴定蛋白质构象是否合理。⑴实线封闭区域

一般允许区，非键合原子间的距离大于一般允许距离，此区域内任何二面角确定的构象都是允许的，且构象稳定。⑵虚线封闭区域是最大允许区，非键合原子间的距离介于最小允许距离和一般允许距离之间，立体化学允许，但构象不够稳定。⑶虚线外区域是不允许区，该区域内任何二面角确定的肽链构象，都是不允许的，此构象中非键合原子间距离小于最小允许距离，斥力大，构象极不稳定。第十六页，共九十三页，编辑于2023年，星期二第十七页，共九十三页，编辑于2023年，星期二二、蛋白质空间结构的基本组件1.α螺旋（α-Helix）2.β层（β-sheet）3.环肽链（loop）4.疏水内核第十八页，共九十三页，编辑于2023年，星期二右手型，也称为3.613螺旋螺距0.54nm每个氨基酸残基的羰基与后面第4个（n+4）残基的氨基形成氢键稳定因素：氢键1.α螺旋（α-Helix）（1）基本结构参数第十九页，共九十三页，编辑于2023年，星期二

两亲性螺旋对生物活性具有重要作用，通过蛋白质工程方法增加结构上重要区域的两亲性，可以提高分子的生物活性。（2）两亲螺旋一侧亲水残基一侧疏水残基两亲性：一侧面向溶剂一侧面向疏水内核α螺旋大多沿蛋白质分子表面分布两亲性正好适应这种要求第二十页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（3）倾向于形成α螺旋的氨基酸强烈倾向于形成的：Ala,Glu,Leu,Met非常不利于形成的：Pro,Gly,Tyr,SerPro无形成氢键的能力，α螺旋中凡有Pro出现的地方，必然发生弯折第二十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期二2.β层（β-sheet）基本单位是β链，全伸展构象，可视为每圈具有2个氨基酸残基和每个残基有0.34nm平移距离的特殊螺旋。单链不稳定，原子间无相互作用；β层稳定，β链间以主链氢键相连。两种基本类型，平行β层、反平行β层；混合型β层，同一肽链的不同区域和不同肽链的β链都可以形成β层。第二十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期二图：在平行（A）和反平行（B）β－折叠片中氢键的排列第二十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期二反向β－折叠NC第二十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期二3.环肽链（loop）（1）β转折（β转角，回折，β-turn）

4个氨基酸残基顺序连接的一段短肽链，具有180°弯折的特殊构象。

（2）β发夹(β-hairpins)通过一段短的环链将两条相邻的β链连接在一起的结构作用：连接二级结构元素的主要结构因素常出现在生物活性位置，三维结构具有功能意义

第二十五页，共九十三页，编辑于2023年，星期二第二十六页，共九十三页，编辑于2023年，星期二4.疏水内核

蛋白质结构的共同特征：疏水内核，由紧密堆积的疏水侧链构成。与一系列重要的物化性质相关，它的形成是以疏水相互作用为基础的。

疏水相互作用：是指非极性基团在任何极性环境中强烈趋于彼此聚集的择优效应多肽链折叠的原始推动力稳定蛋白质三维结构的主要因素意义：第二十七页，共九十三页，编辑于2023年，星期二第二节蛋白质结构的组织和主要类型一、蛋白质结构的层次体系、蛋白质结构分类、主要蛋白质结构第二十八页，共九十三页，编辑于2023年，星期二蛋白质结构丰富的层次体系：一、蛋白质结构的层次体系

丹麦生物学家KaiLinderstrom，将蛋白质结构划分为一级、二级和三级结构英国化学家Bernal，使用四级结构描述复杂多肽链蛋白质分子的亚基结构二级结构与三级结构之间又发现了结构模体（超二级结构）和结构域重点是结构模体和结构域。第二十九页，共九十三页，编辑于2023年，星期二1.一级结构（primerystructure）一级结构：蛋白质分子拥有的多肽链的数量，组成氨基酸的序列以及链间或链内共价连接的方式。包含氨基酸序列、二硫键的数量和配对方式蛋白质结构组织的基本原理：一级结构是蛋白质结构层次的基础，它决定了高级结构第三十页，共九十三页，编辑于2023年，星期二2.二级结构（secondarystructure）二级结构：在一段连续的肽单位中具有同一相对取向，可以用相同的构象角来表征，构成一种特征的多肽链线性组合。多肽主链局部区域的规则结构，不涉及侧链的构象和多肽链其它部分的关系主要二级结构：有α螺旋，平行β层，反平行β层，

β转折、310螺旋稳定因素：主要由其内部形成的主链氢键所稳定，因此氢键的排布方式也是二级结构的重要特征

第三十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期二3.结构模体（motifstructure）结构模体：一级顺序上相邻的二级结构在三维折叠中也靠近，彼此按特定的几何排布形成简单的组合，可以同一结构模式出现在不同的蛋白质中，这些组合单位称为结构模体。结构模体是一类超二级结构（supersecondarystructure）是三级结构的建筑模块有的模体具有特定的功能，如与DNA结合第三十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期二几种在已知蛋白质结构中最常见的模体：（3）反平行β层回纹模体（Greekkeymotif）（1）螺旋-转折-螺旋模体（HTH）（2）发夹式模体（β-βunit）（4）β-α-β模体（β-α-βmotif）（5）复杂模体（complexmotif）第三十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（1）螺旋-转折-螺旋模体（HTH）

具有特定功能的最简单的模体，由一个环区连接的两段螺旋组成，称为螺旋-转折-螺旋模体（简称HTH）。一种是DNA结合模体，专一性的与DNA结合一种是钙结合模体，对钙结合专一2种类型：第三十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期二钙调蛋白HTH

Ca第三十五页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（2）发夹式模体（β-βunit）

两段相邻的反平行β链被一环链连接在一起构成的组合，取其形貌与发夹类似，称为发夹式β模体，也称为β-β组合单位。无特定的功能。牛胰蛋白抑制剂发夹式β模体第三十六页，共九十三页，编辑于2023年，星期二4段反平行β链以特定的来回往复方式组合，其形貌类似于古希腊钥匙上特有的回形装饰纹，故又称为希腊钥匙型模体。（3）反平行β层回纹模体（Greekkeymotif）第三十七页，共九十三页，编辑于2023年，星期二葡萄球菌核酸酶312第三十八页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（4）β-α-β模体（β-α-βmotif）

是一种连接两股平行β链的结构元素组合。反平行β链，末端靠近，短环链连接成发夹式模体；平行β链，相反端连接，形成特定的二级结构元素组合：

β链1-环链1-α螺旋-环链2-β链2功能：β链1羧端—α链氨端，功能结合部位，活性位置α链羧端—β链2氨端，无活性第三十九页，共九十三页，编辑于2023年，星期二活性位置无生物活性第四十页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（5）复杂模体（complexmotif）

两个相邻的β发夹型模体通过环链相连，构成更加复杂的模体。组合方式有24种，只有8种被观察到。

第四十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期二4.结构域（domain）结构域：二级结构和结构模体以特定的方式组合连接，在蛋白质分子中形成2个或多个在空间上可以明显区分的三级折叠实体，称为结构域。蛋白质三级结构的基本单位，由一条多肽链（单结构域蛋白质中）或多肽链的一部分（多域蛋白质中）独立折叠形成稳定的三级结构。结构域同时是功能单位。

第四十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期二图：蛋白质分子中的结构域（a）磷酸甘油酸激酶的两个结构域：（b）木瓜蛋白酶的两个结构域第四十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期二5.三级结构（tertiarystructure）三级结构：结构域在三维空间中以专一的方式组合排布，或者二级结构、结构模体及其与之相关联的各种环肽链在空间中的进一步协同盘曲、折叠，形成包括主链、侧链在内的专一排布。对于无亚基并只有单结构域的蛋白质，三级结构就是它的完整的三维结构。较大的蛋白质，具有多个结构域或亚基，需要进一步组织才能形成完整分子。第四十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期二6.四级结构（quaternarystructure）

四级结构：指蛋白质分子的亚基结构（subunit），亚基的数目、类型、空间排布方式和亚基间相互作用的性质，构成四级结构的基本内容。亚基：许多蛋白质作为完整的活性分子，是由两条以上的多肽链组成，它们各自以独特的一级、二级、三级结构相互以非共价作用联结，共同构成完整的蛋白质分子，这些肽链单位称为亚基。其聚合整体称为寡聚体。第四十五页，共九十三页，编辑于2023年，星期二二、蛋白质结构分类1.按结构域分类2.系统性分类第四十六页，共九十三页，编辑于2023年，星期二

蛋白质结构的重要特征：复杂性和多样性，很难按蛋白质分子的整体形貌对已知蛋白质结构进行分类。由结构模体构成的结构域区的组合类型是有限的，一些组合具有明显的优势，因此相似的结构域常常出现在功能和序列都不相同的蛋白质中。这构成了可以在结构域水平对蛋白质进行结构分类的重要基础。1.按结构域分类第四十七页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（1）α型结构（α-structure）（2）β型结构（β-structure）（3）α/β型结构（4）α+β型（5）无规型/富含二硫键和金属离子型在结构域水平将蛋白质划分为以下5类：第四十八页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（1）α型结构（α-structure）

这类蛋白质主要由α螺旋组成，其螺旋含量一般在60%以上，有的高达80%。肌红蛋白、血红蛋白、烟草花叶外壳蛋白、细胞色素b5等均此类结构。

主要由逆平行β层构成，大小和组织都有很大的变异范围，大多数情况下都缠绕成一柱状或圆桶状。丝氨酸属水解酶、免疫求蛋白A、一些球状RNA病毒的外壳蛋白等均属此类结构。（2）β型结构（β-structure）第四十九页，共九十三页，编辑于2023年，星期二

数量最多的一类结构，它由平行的或混合型的β层被α螺旋包绕构成，主要是β-α-β模体的组合。丙糖磷酸异构酶、醛羧酶、乳糖脱氢酶、磷酸甘油酸激酶等均属此类结构。（3）α/β结构（4）α+β型

既含α螺旋，又含β层，但α螺旋与β层在空间上彼此不混杂，分别处于分子的不同部位，有时α螺旋与β层分别形成两个结构域。这类结构的数量不多。溶菌酶、嗜热菌蛋白酶、核算酶等均属此类结构。第五十页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（5）无规型/富含二硫键和金属离子型

这是一类小蛋白分子，无典型的二级结构，或所含二级结构的组成和组织没有明显的规律可循，含较多的二硫键或金属离子以稳定其三维结构，所以在有的分类中称它们为富含二硫键和金属离子型蛋白。第五十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期二2.系统性分类

已知蛋白质结构的数量迅速增加，为蛋白质结构分类提供了新的更加丰富的数据基础。同时，蛋白质结构预测、蛋白质折叠以及蛋白质工程的研究，需要更加深入和系统的蛋白质结构分类知识。近年来发展了一系列按层次体系对蛋白质结构进行分类的新方法、新程序，并将应用这些方法所获得的分类构件成数据库。目前较为系统和广泛使用的数据库为SCOP、CATH、DALI、FSSD和DDD。第五十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（1）SCOP

按进化起源和结构类似性将蛋白质结构分层次组织在一个体系中。主要包含如下层次：①蛋白质：蛋白个体名称；②类型：所属结构域类型；③折叠：具有某类共同折叠拓扑学的结构；④家族：结构域具有明显结构，功能和序列相似性，显示出有共同的进化起源的蛋白质群；⑤超家族：具有共同的结构与功能的但没有足够序列相似性的家族。第五十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（2）CATH

划分的层次体系与SCOP稍有不同，包括类型、构造、拓扑学、同源超家族、序列家族、结构域。（3）FSSD和DDD

以结构分类比较为基础的数据库，它们基于一个结构比较程序DALI的有效应用。

DALI是L.Holm和C.Sander发展的一个灵敏、而快速的进行结构比较的方法和计算程序，它可以从不同蛋白质的原子坐标出发辨识它们间最大的共同亚基结及其残基比对。第五十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期二三、三类主要蛋白质结构1.α型结构2.α/β型结构3.β型结构第五十五页，共九十三页，编辑于2023年，星期二1.α型结构

是指两股α螺旋彼此缠绕，象两股线缠绕成一股绳索似的超盘旋排布。是α螺旋被稳定的最简单的方式。线绕式螺旋是一些纤维蛋白的结构基础，可产生足够的强度挠性。（1）线绕式螺旋第五十六页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（2）四螺旋束α螺旋中最常见的一种域结构。最简单和最常见的是四股螺旋排布成一束状结构，疏水残基被包埋在螺旋之间，亲水螺旋暴露在束体表面。四股螺旋结构广泛存在于各种蛋白质中。鸡蚯蚓血红蛋白第五十七页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（3）珠状折叠

最重要的一类α结构。由8段α螺旋彼此被短环链区连接，螺旋通过特定的空间排布形成活性位置，如在肌红蛋白和血红蛋白中的血红素结合位置。第五十八页，共九十三页，编辑于2023年，星期二第五十九页，共九十三页，编辑于2023年，星期二2.α/β型结构

最常见的一种结构类型，其基本结构特征是：以平行的或混合的β层为中心，四周围绕α螺旋。大量的酶分子都属于这类结构。所有α/β结构均由β-α-β模体组成。第六十页，共九十三页，编辑于2023年，星期二

核心结构为折叠成桶状的平行β层，β链被位于桶外沿的α螺旋连接，目前发现的所有TIM桶式结构都包含8股平行α链。

α/β桶状结构中，β链和α螺旋形成酶分子的结构框架，环链区决定分子的活性。在所有α/β型结构域中，分子的活性位点都出现在非常相似的位置。（见图）（1）TIM桶式折叠第六十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（2）开放扭转式折叠

开放的扭转β层两侧被α螺旋围绕，在这类结构中，连接两条β链与α螺旋的环链之间在β层的羧端形成一缝隙，这类蛋白的结合位置都位于这一缝隙中。第六十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（3）马蹄式折叠

由富含亮氨酸的结构模体串联式组合构成，形成一个类似马蹄状的弯曲开放结构。α螺旋在外侧，β层则构成马蹄的内壁。

β层的一侧面对螺旋，参与疏水核的形成；另一侧暴露于溶剂中，这是其它α/β型结构所没有的特征。第六十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期二α螺旋在外侧，β层则构成马蹄的内壁。猪核糖核酸酶抑制剂第六十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期二3.β型结构

反平行β结构是第二大类蛋白质域结构，广泛存在于各种不同功能的蛋白质中。反平行排列的β链以扭转方式形成类似圆桶状，在桶内有一个由侧链构成的疏水核心。β结构组织较为复杂，具有相当大的多样性。第六十五页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（1）上-下β桶β链以反平行的上-下方式顺序连接起来，直到最后一链与第一股链以氢键结合，形成一个类似圆桶的结构。在这一折叠模式中，β链的排布与在α/β型结构中相似，不同的是这里的β链全部都是反平行的，且都以发夹式回折相连接。第六十六页，共九十三页，编辑于2023年，星期二第六十七页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（2）希腊钥匙（回纹）式β桶折叠β链以反平行方式折叠成两个分开的β层，它们彼此堆积形成一个变形的圆桶状（如图），其间β1，2，3，4和5，6，7，8分别形成希腊钥匙型回纹模体，故称为希腊钥匙（回纹）式β桶。第六十八页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（3）平行β螺旋折叠

是一种全新的折叠类型，于1993年在细菌果胶酶的晶体中首次发现。在这些β螺旋结构中，多肽链卷曲折叠为由β链与环链区相间构成的宽松螺旋。现已知的β螺旋结构域可分为两种：①双层β螺旋：每圈螺旋由两股β链与两段环链区相间构成②三层β螺旋：每圈螺旋含三段短β链，彼此由环链连接第六十九页，共九十三页，编辑于2023年，星期二第七十页，共九十三页，编辑于2023年，星期二第三节蛋白质结构的形成——

多肽链的生物合成与折叠一、多肽链的生物合成、多肽链的折叠——

蛋白质三维结构的形成三、蛋白质结构与蛋白质工程第七十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期二

在遗传密码指导下，将氨基酸按特定序列在核糖体上连接起来，形成只有一级结构（氨基酸序列）的多肽链，称为多肽链的生物合成。蛋白质在体内的形成分为两个阶段：第一阶段：第七十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期二

合成的多肽链，以现在尚不清楚的机制自动折叠成为特定的三维结构，形成具有完整结构和功能的蛋白质分子，称为新生肽链折叠（或蛋白质折叠）。第二阶段：第七十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期二一、多肽链的生物合成1.遗传密码与基因2.编码信息的转录3.编码信息的翻译第七十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期二

在大多数有机体中，合成蛋白质一级结构单位的所有信息都以三联体核苷酸密码的方式编码在染色体的遗传物质双链DNA（核糖核酸）上，这种三联体核苷酸称为遗传密码。四种核苷酸是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）、尿嘧啶（U）。配对方式：A-U、G-C配对。遗传密码具有：①简并性（61种—20种氨基酸）和②摆动性，仅第三位核苷酸不同。

1.遗传密码与基因第七十五页，共九十三页，编辑于2023年，星期二基因：一段特定的DNA或RNA区编码一个蛋白质一级结构，在这一区域的两侧还有一些片段参与该遗传信息的调节和表达，它们共同作用组成DNA或RNA的一个功能单位，称为基因。每一个蛋白质的多肽链都有一个基因编码其合成。第七十六页，共九十三页，编辑于2023年，星期二2.编码信息的转录

当条件适合时，基因被RNA聚合酶转录成互补的信使核糖核酸（mRNA）分子。RNA聚合酶I、III：转录编码稳定RNA分子的基因如（rRNA、tRNA）RNA聚合酶II：转录编码蛋白质的基因原核细胞：有一种，转录所有基因真核细胞：有三种，RNA聚合酶I、II、III第七十七页，共九十三页，编辑于2023年，星期二3.编码信息的翻译

成熟的mRNA被翻译成具有遗传密码指定的氨基酸序列的多肽链。核糖体（ribosome）是多肽链“装配”的主要场所，有20种经酶活化的转移核糖核酸（tRNA）带来所需要的20种天然氨基酸。还有多种复杂的调控因子的协同作用。第七十八页，共九十三页，编辑于2023年，星期二第七十九页，共九十三页，编辑于2023年，星期二二、多肽链的折叠——

蛋白质三维结构的形成1.蛋白质折叠的热力学基础2.蛋白质折叠的动力学因素3.帮助折叠的蛋白质和酶蛋白质折叠：由多肽链的一维线性氨基酸序列转化为具有特征三维结构的活性天然蛋白质的过程第八十页，共九十三页，编辑于2023年，星期二1.蛋白质折叠的热力学基础（1）天然蛋白质的三维结构主要取决于氨基酸序列（2）天然蛋白质只有脆弱的稳定性第八十一页，共九十三页，编辑于2023年，星期二2.蛋白质折叠的动力学因素

动力学途径对蛋白质折叠具有极大的重要性。疏水侧链的内埋是重要的驱动力。蛋白质折叠可采取多条途径，最终达到同一天然态。第八十二页，共九十三页，编辑于2023年，星期二（1）焓：由一条多肽链的非共价作用产生，包括疏水作用、氢键、离子键

在天然折叠状态下，这些作用可最大限度的形成，产生一个带密堆积疏水内核的球状分子；而在变性非折叠状态下，肽链开放，侧链松散，非共价作用既难产生又微弱。因此，天然折叠态的焓显著大于变性非折叠态，二者的焓差可达数千焦每摩。第八十三页，共九十三页，编辑于2023年，星期二

蛋白质在天然态以一种主要构象存在，是高度有序的，需较高的能量维持。而变性态是无序的，可以有多种不同的构象，因此对熵来说是非常有利的。由熵产生的天然态与变性态之间的能量差也可达数千焦每摩，但方向与焓差正好相反。（2）熵：是产生有序性所需要的能量第八十四页，共九十三页，编辑于2023年，星期二3.帮助折叠的蛋白质和酶

许多蛋白质的正确折叠需要其他因素的帮助才能完成。最常见的折叠障碍包括中间体的聚合、二硫键的错配、脯氨酸的异构化。为了克服这些障碍，细胞产生了一些特殊的蛋白（包括酶）来帮助一些蛋白