第三章 蛋白质的三维结构.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 蛋白质的三维结构,每一种天然蛋白质都有自己特有的空间结构，称三维结构或空间构象。,一、研究方法,X,射线衍射法,主要方法,光谱学方法（溶液中蛋白质的构象）,1.紫外差光谱,2.荧光和荧光偏振,3.圆二色性（,CD）,4.,核磁共振（,NMR）,X-ray,crystalography,Pure protein is,crystalised,Diffraction of X-rays gives pattern,which can be solved to give structure,X-ray,crystalography,Pure protein is,crystalised,Diffraction of X-rays gives pattern,Patter can be solved to give structure,X-ray,crystalography,Pure protein is,crystalised,Diffraction of X-rays gives pattern,which can be solved to give structure,蛋白质的空间结构,(,构象,):,蛋白质分子内各原子围绕某些共,价键旋转而形成的空间排布及相互关系。构象决定着蛋白质的分,子形状、理化性质和生物学活性。,构象,主链构象,多肽主链骨架上各原子,(,-,碳原子及肽键,相关原子,),的排布及相互关系，可影响侧链基团排布,侧链构象,各氨基酸残基侧链基团,(,R,基,),中的原子排,布及相互关系，可影响主链的折叠和卷曲方式。,二、多肽主链折叠的空间限制,一个蛋白质的多肽链在生物体内只有一种或很少几种构象，且相当稳定，这种构象称天然构象，此时蛋白质具有生物活性，这一事实说明：,天然蛋白质主链上的单键并不能自由旋转。,1、,酰胺平面与,肽链的二面角,C,C,C,O,N,R,H,R,H,H,0.151 nm,0.132 nm,0.146 nm,伸展肽键中各键键长,0.1270.1320.149,（双键,肽键,单键,）,(1),形成二级结构的基础,肽键平面,(,peptide unit),肽键平面,:,肽键具有双键性质,不能自由转动，与,肽键相关的,6,个原子形成一个平面。,The partial double bond character of the peptide bond.Resonance interactions among the carbon,oxygen,and nitrogen atoms of the peptide group can be represented by two resonance extremes(a and b).(a)The usual way the peptide atoms are drawn.(b)In an equally feasible form,the peptide bond is now a double bond;the amide N bears a positive charge and the carbonyl O has a negative charge.(c),The actual peptide bond is best described as a resonance hybrid of the forms in(a)and(b).,Significantly,all of the atoms associated with the peptide group are coplanar,rotation about C,o,N is restricted,and the peptide is distinctly polar.,(Irving,Geis,),The coplanar relationship of the atoms in the amide group is highlighted as an imaginary shaded plane lying between two successive,a,-carbon atoms in the peptide backbone.,C,C,3,C,2,C,1,C,N,N,H,H,H,O,O,R,酰胺平面,1,酰胺平面,2,肽单元及其旋转,Trans and,cis,peptide bonds.The trans form is strongly favored because of,steric,clashes that occur in the,cis,form.,反式（,Trans）,顺式,（,cis,）,肽键平面或酰胺平面要点：,肽键具有双键性质,不能自由转动，与肽键相关的,6,个原子约束于一个平面，称为肽平面；,参与肽键的,6,个原子：,-,C-CO-NH-C-,称为肽单元,(,peptide unit)；,肽,平面,是,反式构形，即,2个,C,在肽键的异侧,C,与肽键的,N、C,原子是单键，可旋转,决定了相邻肽平面的相对空间位置。,多肽主链上只有,碳原子连接的两个键（,CN,1,和,C-C,2,）,是单键，能自由旋转。,环绕,CN,键旋转的角度为,环绕,CC,2,键旋转的角度称,多肽链的所有可能构象都能用,和,这两个构象角来描述，称二面角。,(2)二面角,当,的旋转键,C-N1,两侧的,N1-C1,和,C-C2,呈顺式时，,规定,=0,。,当,的旋转键,C-C2,两侧的,C-N1,和,C2-N2,呈顺式时，,规定,=0,。,从,C,向,N1,看，,顺时针,旋转,C-N1,键形成的,角为,正值,，,反之为负值,。从,C,向,C2,看，,顺时针,旋转,C-C2,键形成的,角为,正值,，,反之为负值,。,Many of the possible conformations about an,a,-carbon between two peptide planes are forbidden because of,steric,crowding.Several noteworthy examples are shown here.,Note:,The formal IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature convention for the definition of the torsion angles,f,and,y,in a polypeptide chain(,Biochemistry,9:,34713479,1970)is different from that used here,where the C,a,atom serves as the point of reference for both rotations,but the result is the same.,(Irving,Geis,),2、多肽链折叠的空间限制,和,同时为0,的构象实际不存在，因为两个相邻肽平面上的酰胺基,H,原子和羰基0原子的接触距离比其范德华半经之和小，空间位阻。,因此二面角（,、）,所决定的构象能否存在，主要取决于两个相邻肽单位中非键合原子间的接近有无阻碍。,C,上的,R,基的大小与带电性影响,和,P206,表3-12 蛋白质中非键合原子间的最小接触距离。,三、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（,、）,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,为横坐标，以,为纵坐标，在坐标图上标出，该坐标图称拉氏构象图。,Ramachandran,plot,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。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。,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。,Gly,的,、,角允许范围很大。,总之，由于原子基因之间不利的空间相互作用，肽链构象的范围是很有限的，对非,Gly,氨基酸残基一般允许区占全平面的7.7%，最大允许区占全平面20.3。,Configuration and conformation are,not,synonymous.(a)Rearrange-,ments,between,configurational,alternatives of a molecule can be achieved only by breaking and remaking bonds,as in the transformation between the D-and L-configurations of,glyceraldehyde,.No possible rotational reorientation of bonds linking the atoms of D-,glyceraldehyde,yields geometric identity with L-,glyceraldehyde,even though they are mirror images of each other.(b)The intrinsic free rotation around single covalent bonds creates a great variety of three-dimensional conformations,even for relatively simple molecules.Consider 1,2-,dichloroethane,.Viewed end-on in a Newman projection,three principal rotational orientations or conformations predominate.,Steric,repulsion between eclipsed and partially eclipsed conformations keeps the possibilities at a reasonable number.(c)Imagine the conformational possibilities for a protein in which two of every three bonds along its backbone are freely rotating single bonds.,四、二级结构的基本类型：多肽折叠的规则方式,驱使蛋白质折叠的主要动力：(1)暴露在溶剂中的疏水基团降低至最少程度。(2)要保持处于伸展状态的多肽链和周围水分子间形成的氢键相互作用的有利能量状态。,肽链的局部空间结构,即肽链某一区段中氨基酸残基的相对空间位置-,蛋白质的二级结构,1、,螺旋,在,螺旋中，多肽主链按右手或左手方向盘绕，形成右手螺旋或左手螺旋，相邻的螺圈之间形成链内氢键，,构成螺旋的每个,C,都取相同的二面角,、。,（1）,螺旋及其特征,典型的,螺旋有如下特征：,二面角：,=-57,=-48，,是一种右手螺旋回忆,P208,图5-14,每圈螺旋：3.6个,a.a,残基，高度：0.54,nm,每个残基绕轴旋转100，沿轴上升0.15,nm,氨基酸残基侧链向外。,相邻螺圈之间形成链内氢链，氢键的取向几乎与中心轴平行。肽键上,N-H,氢与它后面（,N,端）第四个残基上的,C=0,氧间形成氢键。,这种典型的,螺旋用3.6,13,表示，3.6表示每圈螺旋包括3.6个残基，13表示氢键封闭的环包括13个原子。,2.27螺旋（,n=1）3,10,螺旋（,n=2，=-49,=-26）6,13,螺旋（,n=3）4.3,16,螺旋（,n=4）,封闭环原子数3,n+4（n=1、2、.）2.27 310 3.613 4.316n=1 n=2 n=3 n=4-,螺旋,-,螺旋,The oxygen-carrying molecule,myoglobin,(153 amino acids long)is shown,with one region of helix outlined in color.,(B)A perfect helix is shown in outline,-,螺旋的要点：,一般为右手螺旋（,=-57,o,=-47,o,）；,每个螺旋圈含,3.6,个氨基酸残基，螺距为,0.54,nm;,螺旋圈之间通过氢键维持结构稳定,;,R,侧链位于螺旋外侧，其大小、形状及电荷等是影响此结构形成的主要因素。,（2）,R,侧链对,-,螺旋的影响,R,侧链的大小和带电性决定了能否形成,-,螺旋以及形成的,-,螺旋的稳定性。,多肽链上连续出现带同种电荷基团的氨基酸 残基,(如,Lys,，,或,Asp，,或,Glu,)，,则由于静电排斥，不能形成链内氢键，从而不能形成稳定的,-,螺旋。如多聚,Lys,、,多聚,Glu,。,而当这些残基分散存在时，不影响,-,螺旋稳定。,Gly,的,角和,角可取较大范围，在肽中连续存在时，使形成,-,螺旋所需的二面角的机率很小，不易形成,-,螺旋。丝心蛋白含50%,Gly,，,不形成,-,螺旋。,R,基大（如,Ile,）,不易形成,-,螺旋,Pro、,脯氨酸中止,-,螺旋。,R,基较小，且不带电荷的氨基酸利于,-,螺旋的形成。如多聚丙氨酸在,pH7,的水溶液中自发卷曲成,-,螺旋。,（3）,pH,对,螺旋的影响,多聚,L-,Glu,和多聚,L-,Lys,（4）右手,-,螺旋与左手,-,螺旋图,右手螺旋比左手螺旋稳定。蛋白质中的,螺旋几乎都是右手，但在嗜热菌蛋白酶中有很短的一段左手,-,螺旋，由,Asp-,Asn,-,Gly,-,Gly,（226-229）,组成（,+64、+42）。,（5）,-,螺旋结构的旋光性,由于,-,螺旋结构是一种不对称的分子结构，因而具有旋光性，原因：,（1）,碳原子的不对称性，,（2）构象本身的不对称性。,天然,-,螺旋能引起偏振光右旋，利用,螺旋的旋光性，可测定蛋白质或多肽中,-,螺旋的相对含量，也可用于研究影响,-,螺旋与无规卷曲这两种构象之间互变的因素。,-,螺旋的比旋不等于构成其本身的氨基酸比旋的加和，而无规卷曲的肽链比旋则等于所有氨基酸比旋的加和。,（6）,-,螺旋（包括其它二级结构）形成中的协同性,一旦形成一圈,-,螺旋后，随后逐个残基的加入就会变的更加容易而迅速。,2、,-,折叠,定义：,多肽链的局部肽段,，以肽键平面为单位折叠成锯齿状的一种较伸展结构。,两条或多条几乎完全伸展的多肽链（或同一肽链的不同肽段）侧向聚集在一起，相邻肽链主链上的,NH,和,C=0,之间形成氢链，这样的多肽构象就是,-,折叠片。,a domain of 115 amino acids from an immunoglobulin molecule is shown,-,折叠中所有的肽链都参于链间氢键的形成，氢键与肽链的长轴接近垂直。多肽主链呈锯齿状折叠构象，侧链,R,基交替地分布在片层平面的两侧。,平行式：所有参与,-,折叠的肽链的,N,端在同一方向。反平行式：肽链的极性一顺一倒，,N,端间隔相同平行式：,=-119=+113,反平行式：,=-139=+135,从能量上看，反平,-,折叠比平行的更稳定，前者的氢键,NH-O,几乎在一条直线上，此时氢键最强。在纤维状蛋白质中,-,折叠主要是反平行式，而在球状蛋白质中反平行和平行两种方式都存在。在纤维状蛋白质的,-,折叠中，氢键主要是在肽链之间形式，而在球状蛋白质中，,-,折叠既可在不同肽链间形成，也可在同一肽链的不同部分间形成。,A protein rich in sheets.,The structure of a fatty acid-binding protein.,-,Sheets,常是扭曲的。,-,片层,要点,：,多肽链较伸展,遇,C,发生折叠,R,侧链交错位于锯齿状结构上下方；,两条或多条肽链片段平行排列，靠链间氢键稳定构象；,两条肽链的走向可以是,顺向平行或反向平行,。,3、,-,转角（,-turn）,-,转角也称,-,回折（,reverse turn）、-,弯曲（,-bend）、,发夹结构（,hair-pin structure）-,转角是球状蛋白质分子中出现的180回折，有人称之为发夹结构，由第一个,aa,残基的,C=O,与第四个氨基酸残基的,N-H,间形成氢键。,The structures of two kinds of,b,-turns(also called tight turns or,b,-bends),(Irving,Geis,),目前发现的,转角多数在球状蛋白质分子表面，,转角在球状蛋白质中含量十分丰富，占全部残基的1/4。,转角的特征：,由多肽链上4个连续的氨基酸残基组成。,主链骨架以180,返回折叠。,第一个,a.a,残基的,C=O,与第四个,a.a,残基的,N-H,生成氢键,C1,与,C4,之间距离小于0.7,nm,多数由亲水氨基酸残基组成。,-,转角,(,-turn),要点：,定义：多肽链中的某局部出现,180,度回折处形成的特定构象。,特征：,一般由四个氨基酸组成，常见氨基酸：,Pro,Gly,Asp,Asn,Trp,以氢键维持稳定，第,1,个氨基酸残基的,C=O,与第,4,个残基的,N-H,之间形成氢键。,赋予蛋白质较大的构象柔性，常位于三维结构的表面，有些具有特定功能。,Three different kinds of,b,-bulge structures involving a pair of adjacent polypeptide chains.(,Adapted from Richardson,J.S.,1981.,Advances in Protein Chemistry,34:,167339,.),4、无规卷曲,没有规律的多肽链主链骨架构象。球状蛋白中含量较高，对外界理化因子敏感，与生物活性有关。,-,螺旋，,-,转角，,-,折叠在拉氏图上有固定位置，而无规卷曲的,、,二面角可存在于所有允许区域内。,-,螺旋,(,-,helix),-,折叠,(,-,pleated sheet),-,转角,(,-turn),蛋白质空间结构单元,环(loop),无规则卷曲（,random coil）,Ribbon model of the bacterial,catabolite,gene activator protein(CAP),五、,超二级结构,和结构域,（一）超二级结构,由若干个相邻的二级结构单元（,-,螺旋、,-,折叠、,-,转角及无规卷曲）组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的、在空间上能够辨认的二级结构组合体。,超二级结构在结构层次上高于二级结构，但没有聚集成具有功能的结构域,1、,结构（复绕,-,螺旋）,由两股或三股右手,-,螺旋彼此缠绕而成的左手超螺旋，重复距离140,A。p221,图5-29,A,存在于,-,角蛋白，肌球蛋白，原肌球蛋白和纤维蛋白原中。,2、,x,结构,两段反平行式的,-,链（或单股的,-,折叠）通过一段连接链（,x,结构）连接而形成的超二级结构。,cx,为无规卷曲,p221,图5-29,D,x,为,-,螺旋，最常见的是,，,称,Rossmann,折叠，存在于苹果酸脱氢酶，乳酸脱氢酶中。,p221,图5-29,C,3、,曲折（,-meander）,由三条（以上）相邻的反平行式的,-,折叠链通过紧凑的,-,转角连接而形成的超二级结构。,P221,图5-29,E,4、回形拓扑结构（希腊钥匙）,P221,图5-29,F,5、,-,折叠桶,由多条,-,折叠股构成的,-,折叠层，卷成一个筒状结构，筒上,折叠可以是平行的或反平行的，一般由5-15条,-,折叠股组成。超氧化物歧化酶的,-,折叠筒由8条,-,折叠股组成。捅中心由疏水氨基酸残基组成。,6、,-,螺旋-,转角-,-,螺旋,两个,-,螺旋通过一个,转角连接在一起。,噬菌体的,阻遏蛋白含此结构。在蛋白质与,DNA,的相互作用中，此种结构占有极为重要的地位。,HTH,的三维构型中由转角分隔的两个,a-,螺旋与,DNA,结合。与其它,DNA,结合蛋白不同的是，,HTH,不能单独折叠或与,DNA,结合，它只是,DNA,结合蛋白的一部分，,HTH,构型以外的氨基酸在控制识别和结合,DNA,中具有重要作用。,结构域,又称,motif(,模块)在二级结构及超二级结构的基础上，多肽链进一步卷曲折叠，组装成几个相对独立、近似球形的三维实体。,结构域是球状蛋白的折叠单位，多肽链折叠的最后一步是结构域间的缔合。,对于较小的蛋白质分子或亚基来说，,结构域和三级结构,往往是一个意思，就是说这些蛋白质是单结构域的。,每个结构域承担一定的生物学功能，几个结构域协同作用，可体现出蛋白质的总体功能。,例如，脱氢酶类的多肽主链有两个结构域，一个为,NAD+,结合结构域，一个是起催化作用的结构域，两者组合成脱氢酶的脱氢功能区。,结构域一般有氨基酸残基，结构域之间常常有一段柔性的肽段相连，形成所谓的铰链区，使结构域之间可以发生相对移动。,结构域间的裂缝，常是活性部位，也是反应物的出入口。一般情况下，酶的活性部位位于两个结构域的裂缝中。,The structure of the,glycolytic,enzyme,glyceraldehyde,3-phosphate,dehydrogenase,.The protein is composed of two domains,each shown in a different color,with regions of helix represented by cylinders and regions of,sheet represented by arrows.Note that the three bound substrates lie at an interface between the two domains,EF,手：钙结合蛋白中，含有,Helix-Loop-Helix,结构锌指,：,DNA,结合蛋白中，2个,His、2,个,Cys,结合一个,Zn,亮氨酸拉链：,DNA,结合蛋白中，由亮氨酸倒链形成的拉链式结构，,锌指,区域包括二个半胱氨酸(,Cys,),及二个组氨酸(,His),族，其保守重复序列为,Cys,-N,2-4,-,Cys,-N,12-14,-His-N,3,-His。,其中的,Cys,和,His,残基与锌离子(,Zn,+,),形成的配位键，使氨基酸折叠成环，形成类似手指的构型(图828)。,The zinc-finger motif,is present in many,DNA-binding proteins that help regulate transcription.A Zn,2,ion is held between a pair of strands(blue)and a single helix(red)by a pair of,cysteine,residues and a pair of,histidine,residues.The two invariant,cysteine,residues are usually at positions 3 and 6 and the two invariant,histidine,residues are at positions 20 and 24 in this 25-residue motif.,bZIP,具有可形成蛋白质-蛋白质二聚体的亮氨酸拉链区(,leucine,zipper，LP)。,Coiled coil motif or,Leucine,zipper,The parallel two-stranded coiled-coil motif found in the transcription factor Gcn4 is characterized by two helices wound around one another.Helix packing is stabilized by interactions between hydrophobic side chains(red and blue)present at regular intervals along the surfaces of the intertwined helices.Each helix exhibits a characteristic,heptad,repeat sequence with a hydrophobic residue at positions 1 and 4.,A representation of the so-called EF hand structure,which forms calcium-binding sites in a variety of proteins.The stick drawing shows the peptide backbone of the EF hand motif.The“E”helix extends along the index finger,a loop traces the approximate arrangement of the curled middle finger,and the“F”helix extends outward along the thumb.A calcium ion(Ca,2+,)snuggles into the pocket created by the two helices and the loop.,Kretsinger,and coworkers originally assigned letters alphabetically to the helices in,parvalbumin,a protein from carp.The EF hand derives its name from the letters assigned to the helices at one of the Ca,2+,-binding sites.,溶菌酶的结构域,部分蛋白质的结构域,六、三级结构：,三级结构：,整个多肽链在二级结构、超二级结构和结构域的基础上盘旋、折叠，形成的特定的整个空间结构。,或者说，三级结构是多肽链中所有原子的空间排布。,1、三级结构有以下特点：,许多在一级结构上相差很远的,aa,残基在三级结构上相距很近。球形蛋白的三级结构很密实，大部分的水分子从球形蛋白的核心中被排出，这使得极性基团间以及非极性基团间的相互用成为可能。分子大的球形蛋白(200,aa,以上)，常常含有几个结构域，结构域是一种密实的结构体，典型情况下常常含有特定的功能(如结合离子和小分子),球状蛋白质三维结构的特征：,含多种二级结构元件；,具有明显的折叠层次；,紧密的球状或椭球状；,疏水侧链埋藏在分子内部，亲水侧链暴露在分子表面；,分子表面有裂缝。,2、维持三级结构的作用力：,P201,图5-8（1）氢键大多数蛋白质采取的折叠策略是使主链肽基之间形成最大数目的分子内氢键（如,-,螺旋、,-,折叠），同时保持大部分能成氢键的侧链处于蛋白质分子表面，与水相互作用。,The three-dimensional structure of bovine pancreatic,trypsin,inhibitor.Note the stabilization of the,a,-helix by a hydrogen bond to Ser,47,and the stabilization of the,b,-sheet by Asn,43,.,氢键：是非共价键中键能最弱，但数目最多最重要的键。,（2）范德华力（分子间及基团间作用力）,包括三种弱的作用力：,定向效应 极性基团间,诱导效应 极性与非极性基团间,分散效应 非极性基团间,（3）疏水相互作用,蛋白质中的疏水残基避开水分子而聚集在分子内部的趋向力。,它在维持蛋白质的三级结构方面占有突出的地位。,CH,2,-CH-CO-,NH,-,CH,2,-CH-CO,-,NH-,-NH-CH-CO,-,CH,3,CH,3,-NH-CH-CO,（4）离子键（盐键）,是正电贺和负电荷之间的一种静电作用。,生理,pH,下，,Asp、,Glu,侧链解离成负离子，,ys,、,Arg,、His,离解成正离子。多数情况下，这些基团分布在球状蛋白质分子的表面，与水分子形成排列有序的水化层。偶尔有少数带相反电荷的测链在分子的疏水内部形成盐键。,（5）共价健,主要的是二硫键,，在二硫键形成之前，蛋白质分子已形成三级结构，,二硫键不指导多肽链的折叠，三级结构形成后，二硫键可稳定此构象。,主要存在于体外蛋白中，在细胞内，由于有高浓度的还原性物质，所以没有二硫键。,（6）,静电相互作用,最强的静电作用就是带相反电何的离子基因间的静电作用，又称盐桥。,盐桥和较弱的静电相互作用,(,离子,-,偶级、偶级,-,偶级、范德华力,),也是维持亚基间以及蛋白质与配体间的作用力。,七,蛋白质的四级结构,具有二条或二条以上独立三级结构的多肽链组成的蛋白质，其多肽链间通过次级键相互组合而形成的空间结构称为蛋白质的四级结构(,quarternary,structure)。,其中，每个具有独立三级结构的多肽链单位称为亚基(,subunit)。,四级结构实际上是指亚基的立体排布、相互作用及接触部位的布局。,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。,由相同或不同的亚基(或分子)按照一定的排布方式聚合而成的聚合体结构。,它包括亚基(或分子)的种类、数目、空间排布以及相互作用。,根据亚基数目的不同，可以将寡聚蛋白分为二聚体、三聚体、四聚体等。根据亚基种类的不同，可以分别以,、,、,命名不同的亚基。,维持四级结构的作用力是疏水键、离子键、氢键、范德华引力。,亚基(,subunit)，,一般只包含一条多肽链，但有的亚基由2条或更多条的多肽链组 成，这些多肽链彼此以二硫键相连。,由少数亚基聚合而成的蛋白质，称为寡聚蛋白,(,Oligomer,protein,)；,由几十个，甚至于上千个亚基聚合而成的蛋白质，称为多聚蛋白,(,polymer protein),。,HbA,天冬氨酸 乳酸 大肠杆菌 谷氨酸,转甲酰酶 脱氢酶,RNA,聚合酶 脱氢酶,亚基数,4 12 4 5 6,代号,2,2,C,6,R,6,M,n,H,4-n,2,亚基相同,分子量,6.4 31.0 15.0 50.0 33.5,具有一些四级结构的蛋白质的亚基组成,一种蛋白质中，亚基结构可以相同，也可不同。,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,亚基与两个,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。,有人将具有全套不同亚基的最小单位称为,原聚体(,protomer,),，,如一个催化亚基与一个调节亚基结合成天冬氨酸氨甲酰基转移酶的原聚体。,某些蛋白质分子可进一步聚合成聚合体(,polymer)。,聚合体中的重复单位称为单体(,monomer)，,聚合体可按其中所含单体的数量不同而分为二聚体、三聚体寡聚体(,oligomer,),和多聚体(,polymer),而存在，如胰岛素(,insulin),在体内可形成二聚体及六聚体,胰岛素二聚体,二聚体蛋白质：由二个亚基组成的蛋白质。,四聚体蛋白质：由四个亚基组成的蛋白质。,寡聚蛋白质或多体蛋白质：由二个或多个亚基组成的蛋白质。,单体蛋白质：无四级结构的蛋白质,eg,.,溶菌酶,肌红蛋白.,质体：对称的寡聚蛋白质分子是由二个或多个不对称的等同结构成分组成的，这种等同结构成分称质体。,质体一般就是亚基，可以是二个,or,多个亚基的聚集体。,血红蛋白分子-两个质体：,亚基+,亚基,四级,结构在结构和功能上的优越性,增强结构稳定性,提高遗传经济性和效率,使催化基团汇集在一起,具有协同性和别构效应,八 纤维状蛋白质,纤维状蛋白质的氨基酸序列很有规律，它们形成比较单一的、有规律的二级结构，结果整个分子形成有规律的线形结构，呈现纤维状或细棒状，分子轴比（轴比：长轴/短轴）大于10，轴比小于10是的球状蛋白质。广泛分布于脊椎和无脊椎动物体内，占脊椎动物体内蛋白质总量的50%以上，起支架和保护作用。,1,、,角蛋白,源于外胚层细胞，包括皮肤及皮肤的衍生物（发、毛、鳞、羽、甲、蹄、角、爪、丝）可分为,-,角蛋白和,角蛋白。,（,1,）、,-,角蛋白,主要由,-,螺旋结构组成，三股右手,-,螺旋向左缠绕形成原纤维，原纤维排列成,“9+2”,的电缆式结构称微纤维，成百根微纤维结合成大纤微；结构稳定性由二硫键保证，,-,角蛋白在湿热条件下可伸展转变成,-,构象，烫发的化学机理,Cys,含量较高。,a-,角蛋白,(,a-Keratin),中有两种类型的多肽链：,I,型和,II,型。每一个,I,型多肽型和一个,II,型多肽链形成一个卷曲螺旋二聚体,(,Coiled coil dimmer),。,一对卷曲螺旋反平行式地形成左手超螺旋结构称原纤维,(,Protofilament,，,4,股右手,a-,螺旋,),，原纤维的亚基间以氢键和二硫键相连。,4,个原纤维形成微纤维，成百根微纤维形成大纤维，每一个头发细胸，也将纤维,(,fiber),含有数个大纤维，一根头发就是由无数的死细胞相互间以角蛋白相连组成的。,(,a)Both type I and type II,a,-keratin molecules have sequences consisting of long,central rod domains with terminal cap domains.The numbers of amino acid residues in each domain are indicated.Asterisks denote domains of variable length.(b)The rod domains form coiled coils consisting of intertwined right-handed,a,-helices.These coiled coils then wind around each other in a left-handed twist.Keratin filaments consist of twisted,protofibrils,(each a bundle of four coiled coils).(,Adapted from,Steinert,P.,and Parry,D.,1985,.Annual Review of Cell Biology,1:,4165,;,and,Cohlberg,J.,1993.,Trends in Biochemical Sciences,18:,360362,.),（,2,）、,-,角蛋白,P214,图,5-22,含大量的,Gly,、,Ala,、,Ser,，,以,-,折叠结构为主。,丝心蛋白取片层结构，即反平行式,-,折叠片以平行的方式堆积成多层结构。链间主要以氢键连接，层间主要靠范德华力维系。,Figure 6.15,Si