超二级结构域四级3.ppt

超二级。结构域四超二级。结构域四级级3 3希腊钥匙拓扑结构希腊钥匙拓扑结构EFEF手：手：钙结合蛋白中，含有钙结合蛋白中，含有Helix-Loop-Helix-Loop-Lelix Lelix结构结构锌指：锌指：DNADNA结合蛋白中，结合蛋白中，2 2个个HisHis、2 2个个CysCys结合结合 一个一个ZnZn亮氨酸拉链：亮氨酸拉链：DNADNA结合蛋白中，由亮氨酸倒链结合蛋白中，由亮氨酸倒链 形成的拉链式结构，形成的拉链式结构，两个简单的常见基序，可产生两层二级结构。二级结构单元两个简单的常见基序，可产生两层二级结构。二级结构单元界面之间的氨基侧链是远离水的。界面之间的氨基侧链是远离水的。链倾向于以右手形式扭曲。链倾向于以右手形式扭曲。片层结构中链间的连接，没有扭曲。因为 链扭曲，链扭曲，链间的连接通常是右手方向的链间的连接通常是右手方向的（二）结构域（二）结构域（二）结构域（二）结构域 1.1.1.1.结构域的概念结构域的概念结构域的概念结构域的概念 1970197019701970年年年年EdelmanEdelmanEdelmanEdelman为了描述免疫球蛋白分子的结构为了描述免疫球蛋白分子的结构为了描述免疫球蛋白分子的结构为了描述免疫球蛋白分子的结构,提出了提出了提出了提出了结构域的概念结构域的概念结构域的概念结构域的概念.是指在较大蛋白质分子中，由于多肽链上相邻的超二级是指在较大蛋白质分子中，由于多肽链上相邻的超二级是指在较大蛋白质分子中，由于多肽链上相邻的超二级是指在较大蛋白质分子中，由于多肽链上相邻的超二级结构紧密联系，形成二个或多个在空间上可以明显区别的结构紧密联系，形成二个或多个在空间上可以明显区别的结构紧密联系，形成二个或多个在空间上可以明显区别的结构紧密联系，形成二个或多个在空间上可以明显区别的局部区域（一般为球状），该区域称为结构域。局部区域（一般为球状），该区域称为结构域。局部区域（一般为球状），该区域称为结构域。局部区域（一般为球状），该区域称为结构域。结构域大约为结构域大约为结构域大约为结构域大约为40-40040-40040-40040-400个氨基酸。大小相当于直径为个氨基酸。大小相当于直径为个氨基酸。大小相当于直径为个氨基酸。大小相当于直径为2.5-2.5-2.5-2.5-3.5 nm3.5 nm3.5 nm3.5 nm的球体。各自有独特的空间构象，的球体。各自有独特的空间构象，的球体。各自有独特的空间构象，的球体。各自有独特的空间构象，有多个结构域的蛋白质，各个结构域可能呈现明显的球有多个结构域的蛋白质，各个结构域可能呈现明显的球有多个结构域的蛋白质，各个结构域可能呈现明显的球有多个结构域的蛋白质，各个结构域可能呈现明显的球形凸出，更常见的是，广泛的表面接触使独立的结构域难形凸出，更常见的是，广泛的表面接触使独立的结构域难形凸出，更常见的是，广泛的表面接触使独立的结构域难形凸出，更常见的是，广泛的表面接触使独立的结构域难以识别。并承担不同的生物学功能以识别。并承担不同的生物学功能以识别。并承担不同的生物学功能以识别。并承担不同的生物学功能抗抗体体分分子子中中结结构构域域示示意意图图发现免疫球蛋白发现免疫球蛋白发现免疫球蛋白发现免疫球蛋白GG的的的的1212个外显子大致对应个外显子大致对应个外显子大致对应个外显子大致对应1212个结构域。个结构域。个结构域。个结构域。桶桶一种细菌的一种细菌的溶血素的一溶血素的一个结构域个结构域扭曲的折叠片层扭曲的折叠片层链的两种排列是由这些链的扭曲趋势来稳定链的两种排列是由这些链的扭曲趋势来稳定光解酶的一个结构域光解酶的一个结构域肌钙蛋白肌钙蛋白C的结构域的结构域 两个分离的钙结构域两个分离的钙结构域2.2.2.2.结构域与功能域结构域与功能域结构域与功能域结构域与功能域 功能域功能域功能域功能域:是蛋白质分子中能独立存在的功能单位是蛋白质分子中能独立存在的功能单位是蛋白质分子中能独立存在的功能单位是蛋白质分子中能独立存在的功能单位,它可以由它可以由它可以由它可以由一个或多个结构域组成。一个或多个结构域组成。一个或多个结构域组成。一个或多个结构域组成。关系：关系：关系：关系：功能域往往位于结构域之间的交界处，可以由功能域往往位于结构域之间的交界处，可以由功能域往往位于结构域之间的交界处，可以由功能域往往位于结构域之间的交界处，可以由2 2 2 2个或个或个或个或2 2 2 2个以上的结构域组成。个以上的结构域组成。个以上的结构域组成。个以上的结构域组成。3.3.3.3.结构域的运动结构域的运动结构域的运动结构域的运动 每个结构域本身都是紧密装配的，结构域之间是通过每个结构域本身都是紧密装配的，结构域之间是通过每个结构域本身都是紧密装配的，结构域之间是通过每个结构域本身都是紧密装配的，结构域之间是通过共价的、松散的肽链相联系的，由于这种牢固而又柔韧的共价的、松散的肽链相联系的，由于这种牢固而又柔韧的共价的、松散的肽链相联系的，由于这种牢固而又柔韧的共价的、松散的肽链相联系的，由于这种牢固而又柔韧的连接方式，使得每一个结构域可以作为一个整体做较大幅连接方式，使得每一个结构域可以作为一个整体做较大幅连接方式，使得每一个结构域可以作为一个整体做较大幅连接方式，使得每一个结构域可以作为一个整体做较大幅度的相对运动。度的相对运动。度的相对运动。度的相对运动。当底物与酶结合时，当底物与酶结合时，当底物与酶结合时，当底物与酶结合时，2 2 2 2个结构域会发生相对运动，使裂个结构域会发生相对运动，使裂个结构域会发生相对运动，使裂个结构域会发生相对运动，使裂缝关闭，结构域的这种运动可以使催化基团定向地包围底缝关闭，结构域的这种运动可以使催化基团定向地包围底缝关闭，结构域的这种运动可以使催化基团定向地包围底缝关闭，结构域的这种运动可以使催化基团定向地包围底物，辨认出不合适的底物，并从活性部位上排出水分子。物，辨认出不合适的底物，并从活性部位上排出水分子。物，辨认出不合适的底物，并从活性部位上排出水分子。物，辨认出不合适的底物，并从活性部位上排出水分子。4.4.4.4.结构域的分类结构域的分类结构域的分类结构域的分类-螺旋域：结构域中的结构单位主要是螺旋域：结构域中的结构单位主要是-螺旋。螺旋。例如：木瓜蛋白的结构域例如：木瓜蛋白的结构域1 1。折叠域：结构域中的结构单位主要是折叠域：结构域中的结构单位主要是折叠域。折叠域。木瓜蛋白的结构域木瓜蛋白的结构域2.2.域：由域：由-螺旋和螺旋和折叠不规则堆积而成。折叠不规则堆积而成。乳酸脱氢酶结构域乳酸脱氢酶结构域2 2/域：中央是域：中央是折叠，周围是折叠，周围是-螺旋，螺旋，-螺旋螺旋 与与折叠交替排布。乳酸脱氢酶结构域折叠交替排布。乳酸脱氢酶结构域2 2无-螺旋域和螺旋域和折叠域：不具有或少量的折叠域：不具有或少量的-螺旋螺旋 和和折叠。如，麦胚凝集素。折叠。如，麦胚凝集素。5.5.5.5.结构域的形成（多肽折叠规则）结构域的形成（多肽折叠规则）结构域的形成（多肽折叠规则）结构域的形成（多肽折叠规则）多肽的折叠服从于物理和化学限制。多肽的折叠服从于物理和化学限制。多肽的折叠服从于物理和化学限制。多肽的折叠服从于物理和化学限制。利用一些明显的折叠规则，介绍一些简单的基序利用一些明显的折叠规则，介绍一些简单的基序利用一些明显的折叠规则，介绍一些简单的基序利用一些明显的折叠规则，介绍一些简单的基序a.a.a.a.疏水相互作用对稳定蛋白疏水相互作用对稳定蛋白疏水相互作用对稳定蛋白疏水相互作用对稳定蛋白质结构有重大贡献。要使疏质结构有重大贡献。要使疏质结构有重大贡献。要使疏质结构有重大贡献。要使疏水氨基酸水氨基酸水氨基酸水氨基酸 R R R R 基团排除水而埋基团排除水而埋基团排除水而埋基团排除水而埋在内部，至少需要两层二级在内部，至少需要两层二级在内部，至少需要两层二级在内部，至少需要两层二级结构。两种简单基序，结构。两种简单基序，结构。两种简单基序，结构。两种简单基序，环（环（环（环（loop loop loop loop）和）和）和）和角（角（角（角（corner corner corner corner)，具备这一条件。，具备这一条件。，具备这一条件。，具备这一条件。n nb.b.b.b.在蛋白质中同时存在时，在蛋白质中同时存在时，在蛋白质中同时存在时，在蛋白质中同时存在时，螺旋和螺旋和螺旋和螺旋和片层通常发现片层通常发现片层通常发现片层通常发现于不同的结构层。这是由于于不同的结构层。这是由于于不同的结构层。这是由于于不同的结构层。这是由于构象的多肽片段骨架不能构象的多肽片段骨架不能构象的多肽片段骨架不能构象的多肽片段骨架不能与相邻的与相邻的与相邻的与相邻的螺旋形成稳定的氢键连接。螺旋形成稳定的氢键连接。螺旋形成稳定的氢键连接。螺旋形成稳定的氢键连接。n nC.C.C.C.一级序列中相互接近的多肽片段通常在折叠结构中一级序列中相互接近的多肽片段通常在折叠结构中一级序列中相互接近的多肽片段通常在折叠结构中一级序列中相互接近的多肽片段通常在折叠结构中也相邻堆叠。虽然多肽链中远距离的片段也可能在三级也相邻堆叠。虽然多肽链中远距离的片段也可能在三级也相邻堆叠。虽然多肽链中远距离的片段也可能在三级也相邻堆叠。虽然多肽链中远距离的片段也可能在三级结构中相互接近，但并非正常情况。结构中相互接近，但并非正常情况。结构中相互接近，但并非正常情况。结构中相互接近，但并非正常情况。n nd.d.d.d.二级结构单元间的连接不能形成交叉或结节二级结构单元间的连接不能形成交叉或结节二级结构单元间的连接不能形成交叉或结节二级结构单元间的连接不能形成交叉或结节全是全是折叠的典型连接折叠的典型连接交叉连接（未看到）交叉连接（未看到）e.e.e.e.当各个片段以右手螺旋略微扭曲时，当各个片段以右手螺旋略微扭曲时，当各个片段以右手螺旋略微扭曲时，当各个片段以右手螺旋略微扭曲时，构象最稳定。构象最稳定。构象最稳定。构象最稳定。扭曲对各个扭曲对各个扭曲对各个扭曲对各个片层间的相互排列和它们之间的多肽链连接片层间的相互排列和它们之间的多肽链连接片层间的相互排列和它们之间的多肽链连接片层间的相互排列和它们之间的多肽链连接都有影响。例如，两个平行的都有影响。例如，两个平行的都有影响。例如，两个平行的都有影响。例如，两个平行的片层必须通过一个交叉条片层必须通过一个交叉条片层必须通过一个交叉条片层必须通过一个交叉条带连接（如图带连接（如图带连接（如图带连接（如图 ）。原则上这种交叉可以是右手或左手构）。原则上这种交叉可以是右手或左手构）。原则上这种交叉可以是右手或左手构）。原则上这种交叉可以是右手或左手构象，但是在蛋白质中几乎总是右手的。右手连接比左手连象，但是在蛋白质中几乎总是右手的。右手连接比左手连象，但是在蛋白质中几乎总是右手的。右手连接比左手连象，但是在蛋白质中几乎总是右手的。右手连接比左手连接短些，而且弯曲角度更小，因此更容易形成。由于接短些，而且弯曲角度更小，因此更容易形成。由于接短些，而且弯曲角度更小，因此更容易形成。由于接短些，而且弯曲角度更小，因此更容易形成。由于片片片片层略有扭曲，当许多片段放在一起时也造成了一种特征性层略有扭曲，当许多片段放在一起时也造成了一种特征性层略有扭曲，当许多片段放在一起时也造成了一种特征性层略有扭曲，当许多片段放在一起时也造成了一种特征性的扭曲结构。的扭曲结构。的扭曲结构。的扭曲结构。桶和扭曲桶和扭曲桶和扭曲桶和扭曲片层就是两个例子（如图片层就是两个例子（如图片层就是两个例子（如图片层就是两个例子（如图 )，它们组成了许多更大结构的核心部分。，它们组成了许多更大结构的核心部分。，它们组成了许多更大结构的核心部分。，它们组成了许多更大结构的核心部分。折叠股之间的右手连接折叠股之间的右手连接折叠股之间的左手连接（非常少见）折叠股之间的左手连接（非常少见）细菌（细菌（Staphyococus aureus）-溶血素的一个结构域溶血素的一个结构域桶桶 f.f.f.f.按照这些规则，复杂的基序可以由简单的基序搭建产生。按照这些规则，复杂的基序可以由简单的基序搭建产生。按照这些规则，复杂的基序可以由简单的基序搭建产生。按照这些规则，复杂的基序可以由简单的基序搭建产生。常见的序列常见的序列环环 重复基序重复基序球状蛋白质球状蛋白质全全-结构（反平行螺旋）结构（反平行螺旋）结构结构 全全 折叠（反平行折叠（反平行 折叠片）折叠片）富含金属或二硫键富含金属或二硫键（小的不规则）（小的不规则）/结构结构 6.6.6.6.蛋白质基序是蛋白质结构分类的基础蛋白质基序是蛋白质结构分类的基础蛋白质基序是蛋白质结构分类的基础蛋白质基序是蛋白质结构分类的基础根据都是根据都是根据都是根据都是-、都是、都是、都是、都是、/以及以及以及以及分，每一种都分，每一种都分，每一种都分，每一种都含有数十个到成百上千个不同的折叠排列方式，由不断含有数十个到成百上千个不同的折叠排列方式，由不断含有数十个到成百上千个不同的折叠排列方式，由不断含有数十个到成百上千个不同的折叠排列方式，由不断增加的亚结构组成。增加的亚结构组成。增加的亚结构组成。增加的亚结构组成。蛋白质家族：具有重要的一级序列相似性，或显示出结蛋白质家族：具有重要的一级序列相似性，或显示出结蛋白质家族：具有重要的一级序列相似性，或显示出结蛋白质家族：具有重要的一级序列相似性，或显示出结构功能相似性的蛋白质，属于同一个蛋白质家族构功能相似性的蛋白质，属于同一个蛋白质家族构功能相似性的蛋白质，属于同一个蛋白质家族构功能相似性的蛋白质，属于同一个蛋白质家族（familyfamilyfamilyfamily）.超家族：一级序列几乎没有相似性的两个或更多家族有超家族：一级序列几乎没有相似性的两个或更多家族有超家族：一级序列几乎没有相似性的两个或更多家族有超家族：一级序列几乎没有相似性的两个或更多家族有时也使用相同的主要结构基序，并具有功能上的相似性，时也使用相同的主要结构基序，并具有功能上的相似性，时也使用相同的主要结构基序，并具有功能上的相似性，时也使用相同的主要结构基序，并具有功能上的相似性，这些家族属于超家族。这些家族属于超家族。这些家族属于超家族。这些家族属于超家族。POB标识符标识符折叠折叠超家族超家族家族家族蛋白质蛋白质物种物种POB标识符：标识符：la06折叠折叠:血清蛋白血清蛋白超家族：血清蛋白超家族：血清蛋白家族：血清蛋白家族：血清蛋白蛋白质：血清蛋白蛋白质：血清蛋白物种：人物种：人POB标识符：标识符：1bef折叠折叠:类铁蛋白状类铁蛋白状超家族超家族;类铁蛋白类铁蛋白家族：铁蛋白家族：铁蛋白蛋白质：细菌铁蛋白蛋白质：细菌铁蛋白物种：大肠杆菌物种：大肠杆菌POB标识符：标识符：1gai折叠折叠:/复曲面复曲面超家族：超螺旋折叠超家族：超螺旋折叠 的糖基转移酶的糖基转移酶家族：家族：葡糖淀粉酶葡糖淀粉酶蛋白质：葡糖淀粉酶蛋白质：葡糖淀粉酶物种：物种：曲霉变种曲霉变种POB标识符：标识符：1enh折叠折叠:DNA结合的结合的3螺旋束螺旋束超家族：同源域类超家族：同源域类家族：同源域家族：同源域蛋白质：锯齿状同源域蛋白质：锯齿状同源域物种：果蝇物种：果蝇POB标识符标识符折叠折叠超家族超家族家族家族蛋白质蛋白质物种物种在网上很容易通过在网上很容易通过SCOP数据库获取结构分类数据数据库获取结构分类数据POB身份号是蛋白质数据库中分给每种结构的一个号码身份号是蛋白质数据库中分给每种结构的一个号码POB标识符标识符折叠折叠超家族超家族家族家族蛋白质蛋白质物种物种POB标识符标识符折叠折叠超家族超家族家族家族蛋白质蛋白质物种物种七、球状蛋白质的三级结构的特征要点：七、球状蛋白质的三级结构的特征要点：七、球状蛋白质的三级结构的特征要点：七、球状蛋白质的三级结构的特征要点：（1 1 1 1）球蛋白质的三级结构）球蛋白质的三级结构）球蛋白质的三级结构）球蛋白质的三级结构 是指在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相是指在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相是指在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相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互作用，在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链互作用，在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链互作用，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。构象在内的特征三维结构。构象在内的特征三维结构。构象在内的特征三维结构。（2 2 2 2）小的球蛋白（）小的球蛋白（）小的球蛋白（）小的球蛋白（100100100100个个个个AAAAAAAA左右）内部结构简单，只有一个左右）内部结构简单，只有一个左右）内部结构简单，只有一个左右）内部结构简单，只有一个结构单元，大的蛋白（超过几百个结构单元，大的蛋白（超过几百个结构单元，大的蛋白（超过几百个结构单元，大的蛋白（超过几百个AAAAAAAA）由简单基序搭建成）由简单基序搭建成）由简单基序搭建成）由简单基序搭建成复杂的基序，折叠成一个或更多稳定的球状单元复杂的基序，折叠成一个或更多稳定的球状单元复杂的基序，折叠成一个或更多稳定的球状单元复杂的基序，折叠成一个或更多稳定的球状单元结构结构结构结构域。蛋白质基序是结构分类的基础域。蛋白质基序是结构分类的基础域。蛋白质基序是结构分类的基础域。蛋白质基序是结构分类的基础（3 3 3 3）亲水基团在分子外表面，疏水基团在分子内部。）亲水基团在分子外表面，疏水基团在分子内部。）亲水基团在分子外表面，疏水基团在分子内部。）亲水基团在分子外表面，疏水基团在分子内部。（4 4 4 4）较大蛋白在折叠中形成疏水核心，疏水作用是稳定结构）较大蛋白在折叠中形成疏水核心，疏水作用是稳定结构）较大蛋白在折叠中形成疏水核心，疏水作用是稳定结构）较大蛋白在折叠中形成疏水核心，疏水作用是稳定结构的主要作用力。小球蛋白疏水残基可能不在疏水核心内部，的主要作用力。小球蛋白疏水残基可能不在疏水核心内部，的主要作用力。小球蛋白疏水残基可能不在疏水核心内部，的主要作用力。小球蛋白疏水残基可能不在疏水核心内部，维持小蛋白质稳定的弱相互力也更少。是通过共价键来稳维持小蛋白质稳定的弱相互力也更少。是通过共价键来稳维持小蛋白质稳定的弱相互力也更少。是通过共价键来稳维持小蛋白质稳定的弱相互力也更少。是通过共价键来稳定结构的。例如溶菌酶和核糖核酸酶有二硫键连接，细胞定结构的。例如溶菌酶和核糖核酸酶有二硫键连接，细胞定结构的。例如溶菌酶和核糖核酸酶有二硫键连接，细胞定结构的。例如溶菌酶和核糖核酸酶有二硫键连接，细胞色素色素色素色素c c c c中的血红素两侧与多肽链共价连接。中的血红素两侧与多肽链共价连接。中的血红素两侧与多肽链共价连接。中的血红素两侧与多肽链共价连接。n n八八八八.蛋白质大小的限制蛋白质大小的限制蛋白质大小的限制蛋白质大小的限制n n n n 蛋白质体积相对较大是功能的需要。例如酶的功能，要蛋白质体积相对较大是功能的需要。例如酶的功能，要蛋白质体积相对较大是功能的需要。例如酶的功能，要蛋白质体积相对较大是功能的需要。例如酶的功能，要求酶蛋白具有一个稳定的口袋结构，口袋要大到足以与底物求酶蛋白具有一个稳定的口袋结构，口袋要大到足以与底物求酶蛋白具有一个稳定的口袋结构，口袋要大到足以与底物求酶蛋白具有一个稳定的口袋结构，口袋要大到足以与底物结合并催化反应。然而，蛋白质的大小是有限制的，受两个结合并催化反应。然而，蛋白质的大小是有限制的，受两个结合并催化反应。然而，蛋白质的大小是有限制的，受两个结合并催化反应。然而，蛋白质的大小是有限制的，受两个因素控制：因素控制：因素控制：因素控制：核酸的基因编码容量以及蛋白质生物合成过程的核酸的基因编码容量以及蛋白质生物合成过程的核酸的基因编码容量以及蛋白质生物合成过程的核酸的基因编码容量以及蛋白质生物合成过程的精确性。精确性。精确性。精确性。n n n n 使用一个或几个蛋白质的许多拷贝创建一个大的封闭结使用一个或几个蛋白质的许多拷贝创建一个大的封闭结使用一个或几个蛋白质的许多拷贝创建一个大的封闭结使用一个或几个蛋白质的许多拷贝创建一个大的封闭结构（壳体）对于病毒十分重要，这种结构形式使遗传物质得构（壳体）对于病毒十分重要，这种结构形式使遗传物质得构（壳体）对于病毒十分重要，这种结构形式使遗传物质得构（壳体）对于病毒十分重要，这种结构形式使遗传物质得以保存。以保存。以保存。以保存。在核酸的基因序列和它所编码的蛋白质的氨基酸序在核酸的基因序列和它所编码的蛋白质的氨基酸序在核酸的基因序列和它所编码的蛋白质的氨基酸序在核酸的基因序列和它所编码的蛋白质的氨基酸序列之间，具有一种线性的对应性列之间，具有一种线性的对应性列之间，具有一种线性的对应性列之间，具有一种线性的对应性 ，病毒的核酸太小了，甚，病毒的核酸太小了，甚，病毒的核酸太小了，甚，病毒的核酸太小了，甚至不够编码由一条多肽链构成的蛋白质壳体所需要的信息。至不够编码由一条多肽链构成的蛋白质壳体所需要的信息。至不够编码由一条多肽链构成的蛋白质壳体所需要的信息。至不够编码由一条多肽链构成的蛋白质壳体所需要的信息。通过高效地重复利用一条核酸，产生更小的多肽链的大量拷通过高效地重复利用一条核酸，产生更小的多肽链的大量拷通过高效地重复利用一条核酸，产生更小的多肽链的大量拷通过高效地重复利用一条核酸，产生更小的多肽链的大量拷贝，病毒得以用更短的核酸来编码壳体亚基。贝，病毒得以用更短的核酸来编码壳体亚基。贝，病毒得以用更短的核酸来编码壳体亚基。贝，病毒得以用更短的核酸来编码壳体亚基。烟草花叶病毒烟草花叶病毒,杆状病毒（电镜）杆状病毒（电镜）螺旋对称螺旋对称21302130个相同亚基组成的右手螺旋纤维。个相同亚基组成的右手螺旋纤维。n n 在肌肉、纤毛、细胞骨架和其他结构中，细胞也使用多肽在肌肉、纤毛、细胞骨架和其他结构中，细胞也使用多肽在肌肉、纤毛、细胞骨架和其他结构中，细胞也使用多肽在肌肉、纤毛、细胞骨架和其他结构中，细胞也使用多肽链构成的大复合物。产生一个小蛋白质的较多拷贝比产生一个链构成的大复合物。产生一个小蛋白质的较多拷贝比产生一个链构成的大复合物。产生一个小蛋白质的较多拷贝比产生一个链构成的大复合物。产生一个小蛋白质的较多拷贝比产生一个很大蛋白质的一个拷贝显然更有效率。事实上，大多数相对分很大蛋白质的一个拷贝显然更有效率。事实上，大多数相对分很大蛋白质的一个拷贝显然更有效率。事实上，大多数相对分很大蛋白质的一个拷贝显然更有效率。事实上，大多数相对分子质量大于子质量大于子质量大于子质量大于 100 000100 000100 000100 000的蛋白质都含有多个相同或不同的亚基。的蛋白质都含有多个相同或不同的亚基。的蛋白质都含有多个相同或不同的亚基。的蛋白质都含有多个相同或不同的亚基。n n n n 第二个限制蛋白质大小的因素是蛋白质生物合成过程中发第二个限制蛋白质大小的因素是蛋白质生物合成过程中发第二个限制蛋白质大小的因素是蛋白质生物合成过程中发第二个限制蛋白质大小的因素是蛋白质生物合成过程中发生错误的频率。错误频率是很低的（每增加生错误的频率。错误频率是很低的（每增加生错误的频率。错误频率是很低的（每增加生错误的频率。错误频率是很低的（每增加 10000100001000010000氨基酸残基氨基酸残基氨基酸残基氨基酸残基约产生约产生约产生约产生 1 1 1 1 个错误），但如果蛋白质非常大的话，即使这样低个错误），但如果蛋白质非常大的话，即使这样低个错误），但如果蛋白质非常大的话，即使这样低个错误），但如果蛋白质非常大的话，即使这样低的错误率也会导致产生错误蛋白质的概率增高。简单地说，大的错误率也会导致产生错误蛋白质的概率增高。简单地说，大的错误率也会导致产生错误蛋白质的概率增高。简单地说，大的错误率也会导致产生错误蛋白质的概率增高。简单地说，大蛋白质包含一个错误氨基酸的危险性要比小蛋白质大。蛋白质包含一个错误氨基酸的危险性要比小蛋白质大。蛋白质包含一个错误氨基酸的危险性要比小蛋白质大。蛋白质包含一个错误氨基酸的危险性要比小蛋白质大。九、球状蛋白质的聚集体九、球状蛋白质的聚集体九、球状蛋白质的聚集体九、球状蛋白质的聚集体四级结构四级结构四级结构四级结构 （一）有关四级结构的一些概念（一）有关四级结构的一些概念（一）有关四级结构的一些概念（一）有关四级结构的一些概念 （1 1 1 1）是指各个亚基在寡聚蛋白质分子中的空间排布及亚基之间的相是指各个亚基在寡聚蛋白质分子中的空间排布及亚基之间的相是指各个亚基在寡聚蛋白质分子中的空间排布及亚基之间的相是指各个亚基在寡聚蛋白质分子中的空间排布及亚基之间的相 互作用，互作用，互作用，互作用，包括亚基间的接触位点包括亚基间的接触位点包括亚基间的接触位点包括亚基间的接触位点(结构互补结构互补结构互补结构互补)和作用力和作用力和作用力和作用力(主要是非主要是非主要是非主要是非 共价相互作用共价相互作用共价相互作用共价相互作用)，不包括亚基内部的空间构象。不包括亚基内部的空间构象。不包括亚基内部的空间构象。不包括亚基内部的空间构象。广义的四级结构：由相同或不同球蛋白分子所构成的聚合体，广义的四级结构：由相同或不同球蛋白分子所构成的聚合体，广义的四级结构：由相同或不同球蛋白分子所构成的聚合体，广义的四级结构：由相同或不同球蛋白分子所构成的聚合体，如多酶复合物，病毒外壳蛋白，细菌鞭毛的微管等。如多酶复合物，病毒外壳蛋白，细菌鞭毛的微管等。如多酶复合物，病毒外壳蛋白，细菌鞭毛的微管等。如多酶复合物，病毒外壳蛋白，细菌鞭毛的微管等。（2 2 2 2）均一四级结构蛋白：由相同亚基构成的四级结构。均一四级结构蛋白：由相同亚基构成的四级结构。均一四级结构蛋白：由相同亚基构成的四级结构。均一四级结构蛋白：由相同亚基构成的四级结构。（3 3 3 3）不均一四级结构蛋白：由不同亚基构成的四级结构不均一四级结构蛋白：由不同亚基构成的四级结构不均一四级结构蛋白：由不同亚基构成的四级结构不均一四级结构蛋白：由不同亚基构成的四级结构 （4 4 4 4）亚基聚合或解聚可有调节活性的作用亚基聚合或解聚可有调节活性的作用亚基聚合或解聚可有调节活性的作用亚基聚合或解聚可有调节活性的作用n n 分子量分子量分子量分子量55,00055,00055,00055,000的蛋白质几乎都有亚基的蛋白质几乎都有亚基的蛋白质几乎都有亚基的蛋白质几乎都有亚基 n n 大多数寡聚蛋白质分子中亚基数目为偶数大多数寡聚蛋白质分子中亚基数目为偶数大多数寡聚蛋白质分子中亚基数目为偶数大多数寡聚蛋白质分子中亚基数目为偶数,尤以尤以尤以尤以2 2 2 2和和和和4 4 4 4为多；个别为多；个别为多；个别为多；个别 n n 为奇数为奇数为奇数为奇数,如荧光素酶分子含如荧光素酶分子含如荧光素酶分子含如荧光素酶分子含3 3 3 3个亚基。亚基的种类一般是一种或个亚基。亚基的种类一般是一种或个亚基。亚基的种类一般是一种或个亚基。亚基的种类一般是一种或 n n 两种两种两种两种,少数的多于两种。少数的多于两种。少数的多于两种。少数的多于两种。（5 5 5 5）亚基）亚基）亚基）亚基 亚基：四级结构蛋白质分子中每个具有独立三级结构的亚基：四级结构蛋白质分子中每个具有独立三级结构的亚基：四级结构蛋白质分子中每个具有独立三级结构的亚基：四级结构蛋白质分子中每个具有独立三级结构的多肽链单位。多肽链单位。多肽链单位。多肽链单位。亚基特点：亚基一般由一条多肽链组成的，有的亚基也亚基特点：亚基一般由一条多肽链组成的，有的亚基也亚基特点：亚基一般由一条多肽链组成的，有的亚基也亚基特点：亚基一般由一条多肽链组成的，有的亚基也可以由几条肽链组成可以由几条肽链组成可以由几条肽链组成可以由几条肽链组成 ，这些多肽链以二硫键相连，这些多肽链以二硫键相连，这些多肽链以二硫键相连，这些多肽链以二硫键相连 。独立独立独立独立存在的亚基无活性。存在的亚基无活性。存在的亚基无活性。存在的亚基无活性。（6 6 6 6）寡聚蛋白和多聚蛋白）寡聚蛋白和多聚蛋白）寡聚蛋白和多聚蛋白）寡聚蛋白和多聚蛋白 寡聚蛋白：由少数亚基聚合而成的蛋白质。寡聚蛋白：由少数亚基聚合而成的蛋白质。寡聚蛋白：由少数亚基聚合而成的蛋白质。寡聚蛋白：由少数亚基聚合而成的蛋白质。10101010个以下。个以下。个以下。个以下。2 2 2 2个亚基称二聚体，几个称寡聚体。个亚基称二聚体，几个称寡聚体。个亚基称二聚体，几个称寡聚体。个亚基称二聚体，几个称寡聚体。多聚蛋白：由几十个甚至上千个亚基聚合而成的蛋白多聚蛋白：由几十个甚至上千个亚基聚合而成的蛋白多聚蛋白：由几十个甚至上千个亚基聚合而成的蛋白多聚蛋白：由几十个甚至上千个亚基聚合而成的蛋白质。质。质。质。血红蛋白的四个亚基血红蛋白的四个亚基 （二）亚基间的结合力二）亚基间的结合力二）亚基间的结合力二）亚基间的结合力：疏水作用疏水作用氢键氢键离子键离子键范德华力范德华力 亚基间的缔合是熵能所驱动的，从亚基到蛋白质的过程是亚基间的缔合是熵能所驱动的，从亚基到蛋白质的过程是亚基间的缔合是熵能所驱动的，从亚基到蛋白质的过程是亚基间的缔合是熵能所驱动的，从亚基到蛋白质的过程是熵能减少的过程。熵能减少的过程。熵能减少的过程。熵能减少的过程。形成寡聚体倾向与蛋白质中疏水氨基酸残基的含量有关，形成寡聚体倾向与蛋白质中疏水氨基酸残基的含量有关，形成寡聚体倾向与蛋白质中疏水氨基酸残基的含量有关，形成寡聚体倾向与蛋白质中疏水氨基酸残基的含量有关，这些蛋白质有大约这些蛋白质有大约这些蛋白质有大约这些蛋白质有大约30%30%30%30%以上的疏水氨基酸残基。以上的疏水氨基酸残基。以上的疏水氨基酸残基。以上的疏水氨基酸残基。亚基缔合的驱动力主要是疏水作用亚基缔合的驱动力主要是疏水作用亚基缔合的驱动力主要是疏水作用亚基缔合的驱动力主要是疏水作用,因亚基间紧密接触的界因亚基间紧密接触的界因亚基间紧密接触的界因亚基间紧密接触的界面存在极性相互作用和疏水作用面存在极性相互作用和疏水作用面存在极性相互作用和疏水作用面存在极性相互作用和疏水作用,相互作用的表面具有极性基团相互作用的表面具有极性基团相互作用的表面具有极性基团相互作用的表面具有极性基团和疏水基团的互补排列和疏水基团的互补排列和疏水基团的互补排列和疏水基团的互补排列;亚基缔合的专一性则由相互作用的表面亚基缔合的专一性则由相互作用的表面亚基缔合的专一性则由相互作用的表面亚基缔合的专一性则由相互作用的表面上的极性基团之间的氢键和离子键提供。上的极性基团之间的氢键和离子键提供。上的极性基团之间的氢键和离子键提供。上的极性基团之间的氢键和离子键提供。（三）四级结构的对称性（三）四级结构的对称性（三）四级结构的对称性（三）四级结构的对称性 1.1.1.1.四级结构的形成特点：四级结构的形成特点：四级结构的形成特点：四级结构的形成特点：一般规律是相似结构和功能的亚单位聚集在一起完成一般规律是相似结构和功能的亚单位聚集在一起完成一般规律是相似结构和功能的亚单位聚集在一起完成一般规律是相似结构和功能的亚单位聚集在一起完成一个共同的功能，所以相似或相同的亚基之间存在着对称一个共同的功能，所以相似或相同的亚基之间存在着对称一个共同的功能，所以相似或相同的亚基之间存在着对称一个共同的功能，所以相似或相同的亚基之间存在着对称因素，因而构成的四级结构基本上都具有因素，因而构成的四级结构基本上都具有因素，因而构成的四级结构基本上都具有因素，因而构成的四级结构基本上都具有对称性对称性对称性对称性，这是四，这是四，这是四，这是四级结构空间构象上的一个级结构空间构象上的一个级结构空间构象上的一个级结构空间构象上的一个重要特征和性质重要特征和性质重要特征和性质重要特征和性质。2.2.2.2.概念：概念：概念：概念：对称动作：一个物体的对称性质是有那些是物体与自身对称动作：一个物体的对称性质是有那些是物体与自身对称动作：一个物体的对称性质是有那些是物体与自身对称动作：一个物体的对称性质是有那些是物体与自身重合的空间操作所决定的，这些操作被称为对称动作。重合的空间操作所决定的，这些操作被称为对称动作。重合的空间操作所决定的，这些操作被称为对称动作。重合的空间操作所决定的，这些操作被称为对称动作。不对称物体：不对称物体：不对称物体：不对称物体：只有旋转只有旋转只有旋转只有旋转360360360360o o o o才能与自身重合的物体称不对称物体。才能与自身重合的物体称不对称物体。才能与自身重合的物体称不对称物体。才能与自身重合的物体称不对称物体。轴次（轴次（轴次（轴次（flodflodflodflod）：）：）：）：旋转旋转旋转旋转360360360360o o o o 物体与自身重合的次数称为轴次物体与自身重合的次数称为轴次物体与自身重合的次数称为轴次物体与自身重合的次数称为轴次(n)(n)(n)(n)。旋转角度：旋转角度：旋转角度：旋转角度：旋转角度（旋转角度（旋转角度（旋转角度（）=360o轴次轴次 环状点群对称：环状点群对称：环状点群对称：环状点群对称：CnCnCnCn 只含一个旋转对称轴的聚集体称环状点群对称。只含一个旋转对称轴的聚集体称环状点群对称。只含一个旋转对称轴的聚集体称环状点群对称。只含一个旋转对称轴的聚集体称环状点群对称。C C C C2 2 2 2,C,C,C,C3 3 3 3(6)(6)(6)(6)二面体点群对称：二面体点群对称：二面体点群对称：二面体点群对称：DnDnDnDn 由两个环状点群对称的聚集体背靠背缔合而成的聚集由两个环状点群对称的聚集体背靠背缔合而成的聚集由两个环状点群对称的聚集体背靠背缔合而成的聚集由两个环状点群对称的聚集体背靠背缔合而成的聚集体称二面体点群对称。体称二面体点群对称。体称二面体点群对称。体称二面体点群对称。四四四四级级级级结结结结构构构构的的的的结结结结构构构构模模模模型型型型环状点群对称环状点群对称二面体点群对称二面体点群对称烟草花叶病毒烟草花叶病毒螺旋对称螺旋对称脊髓灰质炎病毒外壳蛋白脊髓灰质炎病毒外壳蛋白二十面体旋转对称二十面体旋转对称（四）球蛋白聚合成四级结构的优越性（四）球蛋白聚合成四级结构的优越性（四）球蛋白聚合成四级结构的优越性（四）球蛋白聚合成四级结构的优越性 （1 1 1 1）执行更复杂的功能）执行更复杂的功能）执行更复杂的功能）执行更复杂的功能 （2 2 2 2）通过亚基间的协同作用实现其活性调节。）通过亚基间的协同作用实现其活性调节。）通过亚基间的协同作用实现其活性调节。）通过亚基间的协同作用实现其活性调节。（3 3 3 3）四级结构可以把中间代谢途径中的各种酶分子集）四级结构可以把中间代谢途径中的各种酶分子集）四级结构可以把中间代谢途径中的各种酶分子集）四级结构可以把中间代谢途径中的各种酶分子集合在一起，以提高催化效率，避免中间产物的浪费。合在一起，以提高催化效率，避免中间产物的浪费。合在一起，以提高催化效率，避免中间产物的浪费。合在一起，以提高催化效率，避免中间产物的浪费。（4 4 4 4）可以具有一定的几何形状，如细菌鞭毛的微管蛋）可以具有一定的几何形状，如细菌鞭毛的微管蛋）可以具有一定的几何形状，如细菌鞭毛的微管蛋）可以具有一定的几何形状，如细菌鞭毛的微管蛋白。白。白。白。（5 5 5 5）可以适当降低溶液的渗透压。）可以适当降低溶液的渗透压。）可以适当降低溶液的渗透压。）可以适当降低溶液的渗透压。=CRT/M=CRT/M=CRT/M=CRT/M。第六节第六节 蛋白质的变性和折叠蛋白质的变性和折叠一、蛋白质的变性一、蛋白质的变性（一）概念（一）概念（一）概念（一）概念 1.1.1.1.蛋白质变性蛋白质变性蛋白质变性蛋白质变性(denaturation)(denaturation)(denaturation)(denaturation)在理化因素