高級生物化學(xué)-蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)

1、第三節(jié) 蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)Hierarchy of Protein Structureu一級結(jié)構(gòu)，指蛋白質(zhì)分子中的氨基酸的排列順序(序列）。u二級結(jié)構(gòu)，指蛋白質(zhì)多肽鏈的主鏈骨架中的若干肽段的構(gòu) 象，排列。所有蛋白質(zhì)的主鏈結(jié)構(gòu)相同，長短不同（構(gòu)型）。u三級結(jié)構(gòu)，指多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，各原子的空間 排布，包括側(cè)鏈基團(tuán)的取向，是二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上范圍更 廣的盤旋和折疊（活性）。u四級結(jié)構(gòu)，是指多條肽鏈組成的一個蛋白質(zhì)分子時(shí)，各亞 單位在寡聚蛋白質(zhì)中空間排布及亞單位間的相互作用（調(diào)節(jié)）人為劃分人為劃分影響蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)形成的因素： 1、與溶劑分子（通常是水） 的相互作用 2、溶劑的PH值和離子構(gòu)成

2、 3、蛋白質(zhì)的氨基酸序列 （重要因素） 天然蛋白質(zhì)只有一種或幾種構(gòu)象，是熱力學(xué)上最穩(wěn)定的Hydrophilic or hydrophobic.?影響蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)形成的因素：1X射線衍射法：2研究深夜中蛋白質(zhì)構(gòu)象的光譜方法：（1）紫外差光譜：（2）熒光和熒光偏振：（3）圓二色性：（4) 核磁共振（NMR）：一 . 研究蛋白質(zhì)構(gòu)象的方法 蛋白質(zhì)構(gòu)象 一種蛋白質(zhì)的全部三維結(jié)構(gòu)一般被稱為它的構(gòu)象（conformation）。注意不要將構(gòu)象與構(gòu)型（configuration）混為一談。構(gòu)型是指在立體異構(gòu)中，一組特定的原子或基團(tuán)在空間上的幾何布局。兩種不同構(gòu)型的轉(zhuǎn)變總是伴隨著共價(jià)鍵的斷裂和重新形成；一

3、個蛋白質(zhì)可以存在幾種不同的構(gòu)象，但構(gòu)象的轉(zhuǎn)變僅僅是單鍵的自由旋轉(zhuǎn)造成的，沒有共價(jià)鍵的斷裂和形成。 由于構(gòu)成蛋白質(zhì)的多肽鏈上存在多個單鍵，至少在理論上讓人覺得一種蛋白質(zhì)會可能具有許多不同的構(gòu)象。然而，在生理?xiàng)l件下，一種蛋白質(zhì)只會采取一種或幾種在能量上有利的構(gòu)象。共價(jià)鍵次級鍵化學(xué)鍵 肽鍵一級結(jié)構(gòu)氫鍵二硫鍵二、三、四級結(jié)構(gòu)疏水鍵鹽鍵范德華力三、四級結(jié)構(gòu)二、穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中的共價(jià)鍵與非共價(jià)鍵一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中的共價(jià)鍵與非共價(jià)鍵Covalent disulfide bonds Where the folding of the chain brings two residu

4、es of the sulphur-containing amino acid CYSTEINE close together, a DISULPHIDE BRIDGE can be formed between them. This greatly strengthens and stabilises tertiary structure.Formation of a disulphide bridge:Hydrogen bondsHydrogen bonds：A hydrogen atom is shared by two other atoms. C=O . HN C=O :Glu, A

5、sp, Gln, Asn NH :Lys, Arg, Gln, Asn, His OH :Ser, Thr, Glu, Asp, Tyr A charged group is able to attract another group of opposite charges. (acid-base) Ionic interactionNon-covalent amino acid interactions COO- : Glu, AsppKa 10Interactions that determine the tertiary structure of proteinsHydrogen bon

6、d between side chain and carboxyl oxygenHydrogen bond between two side chainsHydrophobic interactions (van der Waals interactions)Ionic bondDisulfide bondvan der Waals forces van der Waals interactions are electrical interactions between hydrophobic side chains. Although these interactions are weak,

7、 the large number of van der Waals interactions in a polypeptide significantly increases stability. Forces that stabilize protein structure van der Waals forces are also known as London forces. They are weak interactions caused by momentary changes in electron density in a molecule. They are the onl

8、y attractive forces present in nonpolar compounds.electrostatic in nature, short rangesdipole-dipole, ion-dipole etc. An asymmetric electronic charge around an atom causes a similar asymmetry around its neighboring atoms. The attraction between a pair of atoms increases as they come closer, until th

9、ey are repelled by van der Waals contact distance. Even though CH4 has no net dipole, at any one instant its electron density may not be completely symmetrical, resulting in a temporary dipole. This can induce a temporary dipole in another molecule. The weak interaction of these temporary dipoles co

10、nstituents van der Waals forces. van der Waals forces 維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的作用力 疏水作用（熵效應(yīng)）：水介質(zhì)中球狀蛋白質(zhì)的折疊總是傾向于把疏水殘基埋藏在分子的內(nèi)部。這一現(xiàn)象被稱為疏水作用(hydrophobic interaction)或疏水效應(yīng)，也曾不正確的稱為疏水鍵。 是穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的主要作用力。 蛋白質(zhì)溶液系統(tǒng)的熵增效應(yīng)是疏水作用主要的推動力非極性物質(zhì)間的親和力： 疏水性引力水籠 Clathrate水分子會包圍在非極性分子四周，形成類似竹籠的構(gòu)造造，隔離非極性分子，水分子本身的流動性因此而降低。當(dāng)疏水側(cè)鏈折疊到蛋白質(zhì)分子內(nèi)部時(shí),

11、環(huán)境中水的熵_在水介質(zhì)中,蛋白質(zhì)的折疊伴隨著多肽鏈熵的_ 思考思考疏水作用的形成 中科院中科院2006年碩土學(xué)研究生入學(xué)試卷年碩土學(xué)研究生入學(xué)試卷 蛋白質(zhì)中蛋白質(zhì)中疏疏水作用力主要由何驅(qū)動？疏水作水作用力主要由何驅(qū)動？疏水作用力與溫度有何相關(guān)性，并解釋之。用力與溫度有何相關(guān)性，并解釋之。 答：疏水作用其實(shí)并不是疏水基團(tuán)之間有什么吸引力的緣故，而是答：疏水作用其實(shí)并不是疏水基團(tuán)之間有什么吸引力的緣故，而是疏水基團(tuán)或疏水側(cè)鏈出自避開水的需要而被迫接近。蛋白質(zhì)溶液系統(tǒng)的熵疏水基團(tuán)或疏水側(cè)鏈出自避開水的需要而被迫接近。蛋白質(zhì)溶液系統(tǒng)的熵增加是疏水作用的主要動力。當(dāng)疏水化合物或基團(tuán)進(jìn)入水中，它周圍的水增

12、加是疏水作用的主要動力。當(dāng)疏水化合物或基團(tuán)進(jìn)入水中，它周圍的水分子將排列成剛性的有序結(jié)構(gòu)，既所謂的籠形結(jié)構(gòu)。與此相反的過程的過分子將排列成剛性的有序結(jié)構(gòu)，既所謂的籠形結(jié)構(gòu)。與此相反的過程的過程（疏水作用）使排列有序的水分子被破壞，這部分水分子被排入自由水程（疏水作用）使排列有序的水分子被破壞，這部分水分子被排入自由水中，這樣水的混亂度增加，既熵增加，因此中，這樣水的混亂度增加，既熵增加，因此疏水作用是熵驅(qū)動的自發(fā)過程疏水作用是熵驅(qū)動的自發(fā)過程。 疏水作用在生理溫度范圍內(nèi)隨溫度升高而加強(qiáng)，疏水作用在生理溫度范圍內(nèi)隨溫度升高而加強(qiáng)，T的升高與熵增加具的升高與熵增加具有相同的效果，有相同的效果，但超

13、過一定的溫度后但超過一定的溫度后5060，又趨減弱。，又趨減弱。因?yàn)槌^這個因?yàn)槌^這個溫度疏水基團(tuán)周圍的水分子有序性降低，因而有利于疏水基團(tuán)進(jìn)入水中。溫度疏水基團(tuán)周圍的水分子有序性降低，因而有利于疏水基團(tuán)進(jìn)入水中。維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的作用力Select the type of tertiary interaction as: 1) disulfide 2) ionic 3) H-bonds 4) hydrophobicA.Leucine and valine B.Cysteine and cysteine C.Aspartic acid and lysine D. Serine and th

14、reonine 維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的作用力破壞因子：破壞因子：還原劑或氧化劑還原劑或氧化劑破壞因子：破壞因子：尿素，鹽酸胍尿素，鹽酸胍破壞因子：破壞因子：去垢劑，有機(jī)溶劑去垢劑，有機(jī)溶劑破壞因子：破壞因子：酸、堿酸、堿 堿基堆積力形成疏水環(huán)境(疏水相互作用及范德華力)（主要因素） 。 堿基處于雙螺旋內(nèi)部的疏水環(huán)境中，可免受水溶性活性小分子的攻擊。 堿基配對的氫鍵。GC含量越多，越穩(wěn)定。 磷酸基上的負(fù)電荷與介質(zhì)中的陽離子或組蛋白的正離子之間形成離子鍵，中和了磷酸基上的負(fù)電荷間的斥力，有助于DNA穩(wěn)定。穩(wěn)定DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的因素 DNA雙螺旋的穩(wěn)定性因素之一：離子鍵 介質(zhì)中的陽離子（如Na+、K+

15、和Mg2+）或富含正電荷的堿性蛋白中和了磷酸基團(tuán)的負(fù)電荷，這種離子鍵降低了DNA鏈間的排斥力等。蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的因素之一：雙電層(電荷）： 分子表面上的可解離基團(tuán)，在適當(dāng)?shù)膒H條件下，都帶有相同的電荷，與其周圍的反離子構(gòu)成穩(wěn)定的雙電層。離子鍵為什么純水中蛋白質(zhì)易變性沉淀或DNA易變性？酰胺平面(The peptide group)三、多肽鏈折疊的空間限制（一）酰胺平面與-碳原子的二面角（和）l 因?yàn)殡逆I不能自由旋轉(zhuǎn)，所以肽鍵的四個原子和與之相連的兩個碳原子共處一個平面，稱肽平面。l 肽鏈可看作由一系列剛性的肽平面通過碳原子連接起來的長鏈，主鏈的構(gòu)象由肽平面之間的角度決定。兩個肽平面以一個C為中

16、心發(fā)生旋轉(zhuǎn) dihedral angles（二面角）：兩相鄰酰胺平面之間，能以共同的C為定點(diǎn)而旋轉(zhuǎn)，繞C-N鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱（fai ）角，繞C-C鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱（psi）角。和稱作二面角，亦稱構(gòu)象角。2. -碳原子的二面角（ 和 ）dihedral anglesv These angles allow a method to describe the proteins structure 。 只有碳原子連接的兩個鍵（CN和CC）是單鍵，能自由旋轉(zhuǎn)。肽鏈的主鏈可看成是由被Ca隔開的許多平面組成的,二面角決定了兩個肽平面的相對位置，決定了肽鏈主鏈的位置與構(gòu)象。 一個天然蛋白質(zhì)多態(tài)鏈在一定條件下只有

17、一種或很少幾種構(gòu)象，而且相當(dāng)穩(wěn)定。Not all f/y angles are possible 二面角（、）所決定的構(gòu)象能否存在，主要取決于兩個相鄰肽單位中非鍵合原子間的接近有無阻礙。 C上的R基的大小與帶電性影響和 當(dāng)二面角都是180度時(shí)肽鏈完全伸展。 和同時(shí)為0的構(gòu)象實(shí)際不存在3、拉氏構(gòu)象圖：（ Gly 除外）定義：指示蛋白質(zhì)主鏈二面角允許值范圍的圖形 Ramachandran根據(jù)蛋白質(zhì)中非鍵合原子間的最小接觸距離，確定了哪些成對二面角。 Ramachandran diagram:拉氏構(gòu)象圖Shows allowed and disallowed regionsplot y on the

18、 Y-axis and f on the X-axis Not Pro Limited range due to cyclic structure Not Gly Increased range due to lack of steric strain 拉氏構(gòu)象圖：（ Gly 除外）一般允許區(qū)：非鍵合原子間的距離大于一般允許距離，此區(qū)域內(nèi)任何二面角確定的構(gòu)象都是允許的，且構(gòu)象穩(wěn)定。最大允許區(qū)：非鍵合原子間的距離介于最小允許距離和一般允許距離之間，立體化學(xué)允許，但構(gòu)象不夠穩(wěn)定。不允許區(qū)：該區(qū)域內(nèi)任何二面角確定的肽鏈構(gòu)象，都是不允許的，此構(gòu)象中非鍵合原子間距離小于最小允許距離，斥力大，構(gòu)象極不穩(wěn)定

19、。 對非Gly 氨基酸殘基，一般允許區(qū)占全平面的7.7%，最大允許區(qū)占全平面20.3四、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，是該段肽鏈主鏈骨架原子的相對空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象 。二級結(jié)構(gòu)的概念 或：蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)主鏈的折疊產(chǎn)生,由氫鍵維系的有規(guī)則的構(gòu)象。主要有-螺旋、-折疊片、-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲(一)-螺旋Helix1. 定義：多肽鏈的主鏈原子沿一中心軸盤繞，借助鏈內(nèi)氫鍵維持的穩(wěn)定構(gòu)象，為右手螺旋結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定力都是氫鍵1）絕大多數(shù)天然蛋白質(zhì)都是右手螺旋。(為什么？） 2） 每隔3.6個氨基酸殘基螺旋上升一圈；每圈間距0.54nm，即每個氨基酸殘基沿螺

20、旋中心軸上升0.15nm，旋轉(zhuǎn)1002、-螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)（1）3） -螺旋結(jié)構(gòu)的氫鍵形成-螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)（2）每個氨基酸殘基的C=O 都與前面（C端）第三個肽基（肽基又稱肽平面）N-H形成鏈內(nèi)氫鍵。鏈兩端分別有4個N-H或C=O不能形成鏈內(nèi)氫鍵。氫鍵的取向幾乎與中心軸平行。4) 螺旋體中所有氨基酸殘基側(cè)鏈都伸向外側(cè)；鏈中的全部C=O和N-H幾乎都平行于螺旋軸,氫鍵幾乎平行于中心軸;5）構(gòu)成螺旋的每個C都取相同的二面角、。二面角 =-57 =-48-螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)（3） 螺旋有幾種結(jié)構(gòu) 螺旋的結(jié)構(gòu)通常用“SN”來表示，S表示螺旋每旋轉(zhuǎn)一圈所含的殘基數(shù)，N表示形成氫鍵的C=O與H-N原

21、子之間在主鏈上包含的原子數(shù)。典型的螺旋用3.613表示，3.6表示每圈螺旋包括3.6個殘基13表示氫鍵封閉的環(huán)包括13個原子。3、側(cè)鏈在a-螺旋結(jié)構(gòu)的影響： 酸性或堿性AA集中的區(qū)域（同種電荷的相斥） 多肽鏈上連續(xù)出現(xiàn)帶同種電荷基團(tuán)的氨基酸殘基,(如Lys，Asp，Glu)，不能形成穩(wěn)定的螺旋。如多聚Lys、多聚Glu。 Gly在肽中連續(xù)存在時(shí)，不易形成螺旋。 Pro、羥脯氨酸中止螺旋。 R基大（如Ile）不易形成螺旋 R基較小，且不帶電荷的氨基酸利于螺旋的形成。如多聚丙氨酸在pH7的水溶液中自發(fā)卷曲成螺旋。* 帶相同電荷的氨基酸殘基連續(xù)出現(xiàn)在肽鏈上時(shí)，螺旋的穩(wěn)定性降低。 (如Lys，或Asp

22、，或Glu)，不能形成穩(wěn)定的螺旋。如多聚Lys、多聚GlupH對螺旋的影響解釋Pro 和Gly的影響 ： -螺旋遇到Pro就會被中斷而拐彎，產(chǎn)生一個彎曲（bend）或結(jié)節(jié)（kink）。因?yàn)楦彼岬膩啺被?氫原子參與肽鍵的形成后，沒有多余的氫原子形成氫鍵；另外，脯氨酸的 環(huán)內(nèi)碳原子參與R基吡咯環(huán)的形成，其C-N鍵不能自由旋轉(zhuǎn)，不易形成 -螺旋。 R為Gly時(shí)，由于Ca上有2個氫， 使Ca-C、Ca-N的轉(zhuǎn)動的自由度 很大，即剛性很小，所以使螺旋 的穩(wěn)定性大大降低。 蛋白質(zhì)中的-螺旋幾乎都是右手螺旋(右手螺旋比左手螺旋穩(wěn)定),但在嗜熱菌蛋白酶中有很短的一段左手-螺旋, 4).右手-螺旋與左手-螺

23、旋 -螺旋結(jié)構(gòu)是一種不對稱的分子結(jié)構(gòu)： （1） 碳原子的不對稱性， （2） 構(gòu)象本身的不對稱性。 天然螺旋能引起偏振光右旋。-螺旋的比旋不等于構(gòu)成其本身的氨基酸比旋的加和，而無規(guī)卷曲的肽鏈比旋則等于所有氨基酸比旋的加和。 -螺旋結(jié)構(gòu)的旋光性思 考 題 多聚LLeu肽段可形成a螺旋結(jié)構(gòu)，但多聚LIle不能，為什么？ 分析：因異亮氨酸的碳原子上有一甲基，干擾了a螺旋結(jié)構(gòu)的形成。在亮氨酸分子中，甲基位于碳原子上，遠(yuǎn)離主鏈，不會干擾a螺旋結(jié)構(gòu)的形成。） 思考題1、疏水環(huán)境或蛋白質(zhì)內(nèi)部更容易形成a螺旋結(jié)構(gòu)2、膜蛋白跨膜區(qū)域多形成a螺旋結(jié)構(gòu)3、富含a螺旋結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)：角蛋白、肌紅蛋白和 血紅蛋白4、其他螺

24、旋結(jié)構(gòu) DNA的雙螺旋 淀粉和糖原的螺旋 膠原蛋白的左手螺旋 思考題1、穩(wěn)定DNA雙螺旋的主要次級鍵有（）、（）、（）。 2006年暨南大學(xué)生物化學(xué)試題2.復(fù)旦大學(xué)2002年碩士研究生考試生物化學(xué)試題 是非題: (1)膠原蛋白質(zhì)由三條左旋螺旋形成的右旋螺旋，其螺旋周期為67nm （ ） (2) a-螺旋中Glu出現(xiàn)的概率最高，因此poly（Glu）可以形成最穩(wěn)定的a-螺旋 （ ） (3)膜蛋白的二級結(jié)構(gòu)均為a-螺旋（ ）3. 2010山東大學(xué)生物化學(xué)考研試題 羊毛熱水洗收縮和絲綢熱水洗不收縮的原因 思考題4、中山大學(xué)2008年生物化學(xué)考試試題 (1)角蛋白的二級結(jié)構(gòu)是 螺旋（-helix），膠

25、原蛋白的二級結(jié)構(gòu)是_. (2) 是非題: 因?yàn)榈鞍字械陌被崾荓 構(gòu)型，所以-helix 是右手螺旋。 (3) 是非題: 轉(zhuǎn)錄時(shí)，RNA 聚合酶的前端產(chǎn)生負(fù)超螺旋，以增強(qiáng)一些啟動子的效率。 (4) 是非題: 甘氨酸和脯氨酸是經(jīng)常出現(xiàn)在-螺旋結(jié)構(gòu)中的兩種氨基酸。-2007年5. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)2001生物化學(xué) 是非題: 脯氨酸不能參與-螺旋，它使-螺旋轉(zhuǎn)彎。在肌紅蛋白和血紅蛋白的多肽鏈中，每一個轉(zhuǎn)彎處并不一定有脯氨酸，但是每個脯氨酸卻產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)彎 思考題6. 江南大學(xué)2007年生物化學(xué) 合成的多肽多聚谷氨酸（Glu）n，當(dāng)處于pH3.0以下時(shí)，在水溶液中形成a-螺旋，而在pH5.0以上時(shí)，卻為

26、伸展的狀態(tài)。（Glu:pK1=2.19、pK2=4.25、pK3=9.67; Lys: pK1=2.18、pK2=8.95、pK3=10.53）（1）解釋該現(xiàn)象（2）在那種pH條件下，多聚賴氨酸（Lys）n會形成a-螺旋。7. 南開大學(xué)2006年研究生入學(xué)考試生物化學(xué)試題 -螺旋結(jié)構(gòu)中的二面角為（ ）度，為（ ）度。1、定義: -折疊：兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈(或同一肽鏈的不同肽段)側(cè)向聚集在一起,相鄰肽鏈主鏈上的NH和C=0之間形成氫鏈,這樣的多肽構(gòu)象（二）.-折疊(-pleated sheet) 2、-折疊的特點(diǎn) -折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；也可以在同一肽鏈的不同部分

27、之間形成。幾乎所有肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長軸接近垂直。 -折疊有兩種類型。一種為平行式，即所有肽鏈的N-端都在同一邊。另一種為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。后者更為穩(wěn)定。 在-折疊中，主鏈呈鋸齒狀-碳原子總是處于折疊的角上，氨基酸的R基團(tuán)處于折疊的棱角上并與棱角垂直。-折疊有兩種類型比較反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反更為穩(wěn)定。 -pleated sheet (1) 6.5 /repeat for parallel sheets(2) 7.0 /repeat for antiparallel sheets R-基團(tuán)太大時(shí)， -折疊不易形成（影響兩肽段彼此靠近）。如：蠶絲蛋

28、白中含有大量的 -折疊，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)中含有大量的Ala和Gly（其R-基團(tuán)?。?。影響因素 折疊中肽鏈自然向右旋轉(zhuǎn) 復(fù)旦大學(xué)復(fù)旦大學(xué)“Real b-strand is twisted”肽鏈為什么可折疊且是高度伸展而不是全伸展？ 當(dāng)所有的肽平面都在同一平面上時(shí)即是全伸展，全伸展時(shí)對于一條單獨(dú)的肽鏈或肽段來講是有可能的，但對于將肽鏈或肽段之間平行排列成全伸展的結(jié)構(gòu)（即所有的肽平面均在同一 平面上，而無折疊）那么肽鏈的側(cè)鏈R基團(tuán)間會出現(xiàn)空間障礙 ， 這種空間障礙實(shí)際上使這種全伸展結(jié)構(gòu)無法形成。 瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變正常的Prion蛋白含有大量的螺旋病變的Prion蛋白含有更多的折疊思考題1. 華南理

29、工大學(xué)2006年生物化學(xué) 下列關(guān)于-折疊片層結(jié)構(gòu)的敘述，哪項(xiàng)是正確的？ A. -折疊常呈左手螺旋 B. -折疊只在兩條不同的肽鏈間形成 C. -折疊主要靠鏈間的氫鍵來穩(wěn)定 D. -折疊主要靠鏈間的疏水作用來穩(wěn)定 E. -折疊主要靠鏈內(nèi)的氫鍵來穩(wěn)定2. 華東師范大學(xué)2007年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)試題 是非題：生物體內(nèi)，天然存在的DNA分子多為負(fù)超螺旋。（三）.-轉(zhuǎn)角（-turn）1、定義：也稱-回折或發(fā)卡結(jié)構(gòu)，存在于球狀蛋白中。其特點(diǎn)是肽鏈回折180，使得氨基酸殘基的C=O與第四個殘基的N-H形成氫鍵。第二個氨基酸通常是pro。 -轉(zhuǎn)角都在蛋白質(zhì)分子的表面，多數(shù)為親水氨基酸組成。DNA中也有發(fā)

30、卡結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角的特征 由多肽鏈上4個連續(xù)的氨基酸殘基組成。 主鏈骨架以180返回折疊。 第一個a.a殘基的C=O與第四個a.a殘基的N-H生成氫鍵 C1與C4之間距離小于0.7nm多數(shù)由親水氨基酸殘基組成。DNA中也有發(fā)卡結(jié)構(gòu)雙鏈回文序列可形成十字架結(jié)構(gòu)DNA中的發(fā)卡結(jié)構(gòu)1、終止子：提供轉(zhuǎn)錄終止信號的一段DNA序列。(在轉(zhuǎn)錄單位內(nèi)部)終止子大腸桿菌中的兩類終止子差別Trp操縱子的調(diào)節(jié)方式（1）. 阻遏蛋白對轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄是否起始（2）. 衰減子對已經(jīng)起始的轉(zhuǎn)錄是否延伸的調(diào)節(jié) 這是通過翻譯調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的過程衰減子的調(diào)節(jié)衰減子Trp濃度高Trp濃度低早轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄不終止繼續(xù)轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄色氨酸操縱

31、子的衰減子通過翻譯調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄色氨酸操縱子的衰減子 衰減子(attenuator)或弱化子：在色氨酸操縱子中一種位于結(jié)構(gòu)基因上游前導(dǎo)區(qū)的終止子序列,此區(qū)域以形成不同二級結(jié)構(gòu)的方式，利用原核生物轉(zhuǎn)錄與翻譯的偶聯(lián)對轉(zhuǎn)錄進(jìn)行調(diào)節(jié)。此區(qū)域只存在于原核生物合成代謝的操縱子中不依賴于的終止 阻遏蛋白與操縱基因的結(jié)合 O1為主操縱基因，O2，O3為假操縱基因，乳糖阻抑物同亞基四聚體形式有活性,它與操縱序列的回文結(jié)構(gòu)相匹配和為主操縱基因及一個假操縱基因結(jié)合操縱基因阻遏物四聚體有的操縱基因在啟動子前1. Rho-dependent 轉(zhuǎn)錄中止要求RNA transcript形成 發(fā)卡結(jié)構(gòu)2. RNA分子中的發(fā)卡結(jié)構(gòu)是

32、由DNA中的同向重復(fù)順序轉(zhuǎn)錄的。1. 判斷 中國科技大學(xué)2003年生物化學(xué)3. RNA分子中的發(fā)卡結(jié)構(gòu)是DNA A.串聯(lián)重復(fù)順序的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 B.鏡像重復(fù)順序的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 C.顛倒重復(fù)順序的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 D.隨機(jī)順序轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物南開大學(xué)2006年研究生入學(xué)考試生物化學(xué)試題南開大學(xué)2003年研究生入學(xué)考試生物化學(xué)試題 思考題（四）.無規(guī)則卷曲（non-regular coil） 無規(guī)卷曲（random coil）或稱卷曲（coil），它泛指那些不能被歸入明確的二級結(jié)構(gòu)如折疊片或螺旋的多肽區(qū)段。 這些“無規(guī)卷曲”也像其他二級結(jié)構(gòu)那樣是明確而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。這類有序的非重復(fù)性結(jié)構(gòu)經(jīng)常構(gòu)成酶活性部位和其它蛋白質(zhì)特異的

33、功能部位蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)總結(jié)蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)總結(jié)二級結(jié)構(gòu)：多肽鏈折疊的規(guī)則方式各種氨基酸對二級結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)程度預(yù)測蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)已經(jīng)相當(dāng)準(zhǔn)確預(yù)測蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)已經(jīng)相當(dāng)準(zhǔn)確六、蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域（一）超二級結(jié)構(gòu) 1、超二級結(jié)構(gòu)的概念：指蛋白質(zhì)中相鄰的二級結(jié)構(gòu)單位(-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角及無規(guī)卷曲)組合在一起，形成有規(guī)則的在空間上能辯認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體。又稱為花樣或模體稱為基元。超二級結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)層次上高于二級結(jié)構(gòu)，但沒有聚集成具有功能的結(jié)構(gòu)域。( (motif） 2、超二級結(jié)構(gòu)的基本形式 -hairpinGreek key：由兩股或三股右手螺旋繚繞而成的左手螺旋：由兩股折疊片，中間加入螺旋而形成

34、的片層結(jié)構(gòu)：由三條或更多的反平行式-鏈通過-轉(zhuǎn)角或其它的 肽段連接而成的結(jié)構(gòu)（二）、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域1、定義：指多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)或超二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成三級結(jié)構(gòu)的局部折疊區(qū)，它是相對獨(dú)立的緊密球狀實(shí)體，稱為結(jié)構(gòu)域（domain） 2、結(jié)構(gòu)域的特點(diǎn)(1) 結(jié)構(gòu)域是球狀蛋白的折疊單位(2) 較小的蛋白質(zhì)分子或亞基往往是單結(jié)構(gòu)域的。(3) 結(jié)構(gòu)域一般有100200氨基酸殘基。(4) 結(jié)構(gòu)域之間常常有一段柔性的肽段相連，形成所謂的鉸鏈 區(qū)，使結(jié)構(gòu)域之間可以發(fā)生相對移動。(5) 結(jié)構(gòu)域承擔(dān)一定的生物學(xué)功能，幾個結(jié)構(gòu)域協(xié)同作用，可 體現(xiàn)出蛋白質(zhì)的總體功能。例如，脫氫酶類的多肽主鏈有 兩個結(jié)構(gòu)域，一個為NAD

35、+結(jié)合結(jié)構(gòu)域，一個是起催化作 用的結(jié)構(gòu)域，兩者組合成脫氫酶的脫氫功能區(qū)。(6) 結(jié)構(gòu)域間的裂縫，常是酶的活性部位，和反應(yīng)物的出入口結(jié)構(gòu)域的類型 從動力學(xué)的角度耒看，一條長的多肽鏈先折疊成幾個相對獨(dú)立的區(qū)域，再締合成三級結(jié)構(gòu)要比直接折疊成三級結(jié)構(gòu)更合理。 從功能的角度耒看，酶蛋白的活性中心往往位于結(jié)構(gòu)域之間，因?yàn)檫B接各個結(jié)構(gòu)域的常常是一條松散的肽鏈，使結(jié)構(gòu)域在空間上擺動比較自由，容易形成適合底物結(jié)合的空間。 結(jié)構(gòu)域的類型1、全-結(jié)構(gòu) 2、，結(jié)構(gòu) 3、全-結(jié)構(gòu) 4、不規(guī)則小蛋白結(jié)構(gòu) Domains are big relative to an exon.Exons encode protein d

36、omain In some (but not all) cases, each domain in a protein is encoded by a separate exon in the gene encoding that protein. 大腸桿菌蛋白質(zhì)合成過程中GTP的結(jié)合因子 盡管IF-2,EF-Tu,EF-G和RF-3在蛋白質(zhì)合成中的作用顯著不同，然而這四種蛋白質(zhì)都有一個氨基酸序列十分相似的結(jié)構(gòu)域。你估計(jì)此結(jié)構(gòu)域的功能會是什么？ 這四種蛋白質(zhì)都能夠結(jié)合GTP,并且有GTPase的活性,因而都屬于G蛋白超家族的成員。它們參與結(jié)合GTP的結(jié)構(gòu)域在氨基酸序列上具有很大的相似性應(yīng)不難理

37、解。轉(zhuǎn)錄因子 反式作用因子：一類細(xì)胞核內(nèi)的蛋白質(zhì)因子，通過與順式作用元件和RNA聚合酶的相互作用而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄活性。轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的結(jié)構(gòu)： 包括 (1) DNA結(jié)合域、(2) 轉(zhuǎn)錄活化域，(3) 有些還具有蛋白質(zhì)相互作用的二聚化結(jié)構(gòu)域。 與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的DNA區(qū)常是一段反向重復(fù)序列，所以許多轉(zhuǎn)錄因子長以二聚體形式與DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)結(jié)合域 （二聚化結(jié)構(gòu)域）螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋鋅指結(jié)構(gòu)堿性-亮氨酸拉鏈堿性-螺旋-環(huán)-螺旋酸性-螺旋： 富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)域富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域：DNA結(jié)合域轉(zhuǎn)錄激活域轉(zhuǎn)錄因子二聚體結(jié)構(gòu)域二聚體結(jié)構(gòu)域反式作用因子（trans-acting factor） 不與

38、DNA直接結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子沒有DNA結(jié)合域，但能通過轉(zhuǎn)錄激活域直接或間接作用于轉(zhuǎn)錄復(fù)合體而影響轉(zhuǎn)錄效率。轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的DNA區(qū)常是一段反向重復(fù)序列，因此許多轉(zhuǎn)錄因子常以二聚體形式與DNA結(jié)合。蛋白結(jié)合DNA的結(jié)構(gòu)域 三級結(jié)構(gòu)（tertiary structure）：指的是多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)、超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域的基礎(chǔ)上，主鏈構(gòu)象和側(cè)鏈構(gòu)象相互作用，進(jìn)一步盤曲折疊形成球狀分子結(jié)構(gòu)。1、三級結(jié)構(gòu)的概念三級結(jié)構(gòu)是多肽鏈中所有原子的空間排布2、維持三級結(jié)構(gòu)的作用力非共價(jià)鍵（次級鍵）： 共價(jià)鍵二硫鍵七 、球狀蛋白質(zhì)與三級結(jié)構(gòu)疏水作用(主要）氫鍵離子鍵范德華力 共價(jià)鍵-二硫鍵 1.可使二硫鍵氧化斷裂的試劑是：（

39、A）尿素 （B）疏基乙醇 （C）溴化氰 （D）過甲酸; 廈門大學(xué)2006年生物化學(xué)考研試題 2.在蛋白質(zhì)和多肽分子中，連接氨基酸殘基的共價(jià)鍵除肽鍵外，還有二硫鍵。（判斷）廈門大學(xué)2006年生物化學(xué)考研試題 3 .在蛋白質(zhì)的分子進(jìn)化中二硫鍵的位置的到了很好的保留（判斷 ）復(fù)旦大學(xué)2002年碩士研究生考試生物化學(xué)試題Disulfide4 有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，亞基間以非共價(jià)鍵和二 硫鍵連接 （判斷） 北京師范大學(xué)2001年碩士研究生入學(xué)考試生物化學(xué)試題 5. 測定蛋白質(zhì)中二硫鍵位置的經(jīng)典方法是_。 3、球狀蛋白的三級的結(jié)構(gòu)特征1、球狀蛋白含有豐富的二級結(jié)構(gòu)元件，而纖維狀蛋白通 常只含一種二級結(jié)構(gòu)單元

40、。2、球狀蛋白具有明顯的折疊層次（一級 二級 超二級 結(jié)構(gòu)域 三級、 亞基 四級）。3、分子呈現(xiàn)球狀或橢球狀。4、疏水側(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部，形成疏水核,親水側(cè)鏈暴露在 外表形成親水面5、表面常常有空穴，配體結(jié)合部位（活性中心） 許多在一級結(jié)構(gòu)上相差很遠(yuǎn)的aa堿基在三級結(jié)構(gòu)上相距很近。對于單一多肽鏈的蛋白質(zhì)，三級結(jié)構(gòu)是它的最高級結(jié)構(gòu)，只有具有完整的三級結(jié)構(gòu)，才具有全部的生物學(xué)功能例題1：一次突變，某蛋白質(zhì)分子內(nèi)的一個丙氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)槔i氨酸導(dǎo)致該蛋白質(zhì)生物活性的丟失；然而在另一次突變時(shí)，由于一個異亮氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦拾彼岫乖摰鞍踪|(zhì)的活性恢復(fù)了，請分析可能的原因是什么？ 例題2：甘氨酸是蛋白質(zhì)進(jìn)化中高度保守的

41、氨基酸殘基嗎？為什么？ 三級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)三級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)1、第一次突變時(shí)丙氨酸轉(zhuǎn)變成了纈氨酸，因后者的側(cè)鏈較大，使蛋白質(zhì)的構(gòu)象改變；另一次突變后由于異亮氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦拾彼?，甘氨酸的?cè)鏈較?。ê捅彼嵯嗨疲a(bǔ)償了第一次突變造成的影響。） 2甘氨酸是20種氨基酸中側(cè)鏈最小的一個氨基酸。正因?yàn)槿绱?，它的存在使多肽鏈能形成緊密的盤繞折疊（to make tight turns）或相互靠近。） 分析：分析：膜蛋白結(jié)構(gòu)（自學(xué)） 蛋白質(zhì)變性（放后講） 體內(nèi)蛋白質(zhì)的折疊（1）一級結(jié)構(gòu)決定高級結(jié)構(gòu)；（2）蛋白質(zhì)的折疊伴隨著自由能的降低（20.92J/mol 83.68J/mol），但是蛋白質(zhì)

42、折疊并不是通過隨機(jī)嘗試找到自由能最低的構(gòu)象的；（3）蛋白質(zhì)的折疊是協(xié)同和有序的過程；（4）體內(nèi)絕大多數(shù)蛋白質(zhì)的折疊需要分子伴侶的幫助；（5）某些蛋白質(zhì)的折疊還需要蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶（protein disulphide isomerase，PDI）和肽基脯氨酸異構(gòu)酶（peptidyl-prolyl cis-trans isomerases，PPI）的幫助。蛋白質(zhì)折疊的基本規(guī)律 體內(nèi)蛋白質(zhì)的折疊 蛋白質(zhì)的折疊主要決定與蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)Anfinsen實(shí)驗(yàn) 體內(nèi)蛋白質(zhì)的折疊1、從動力學(xué)過程上來看是一個有序的過程 熵變 熔球中間狀態(tài)2、從熱力學(xué)來看：折疊過程 被看做一個自由能 漏斗3、體內(nèi)一些蛋白質(zhì)

43、折疊 需要其他蛋白質(zhì)輔助 如分子伴侶，同分異 構(gòu)酶 體內(nèi)蛋白質(zhì)的折疊1. 為什么說體外蛋白質(zhì)復(fù)性或折疊與細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)折疊的機(jī)制是不同的。-中國科學(xué)院2003年生物化學(xué)與分子生物學(xué)試題體內(nèi)：邊合成邊折疊；分子伴侶；糾錯的酶；細(xì)胞的內(nèi)環(huán)境2. 氫鍵是推動蛋白質(zhì)折疊的最主要積極因素。（判斷 ） 中山大學(xué)2008年生物化學(xué)考試試題3、免疫球蛋白通常稱為抗體，其結(jié)構(gòu)域有-。 A4 個 B。6 個 C。8 個 D。12 個 中山大學(xué)2001 生物化學(xué)試題 蛋白質(zhì)構(gòu)象 一種蛋白質(zhì)的全部三維結(jié)構(gòu)一般被稱為它的構(gòu)象（conformation）。構(gòu)型（configuration）是指在立體異構(gòu)中，一組特定的原子或

44、基團(tuán)在空間上的幾何布局。兩種不同構(gòu)型的轉(zhuǎn)變總是伴隨著共價(jià)鍵的斷裂和重新形成；一個蛋白質(zhì)可以存在幾種不同的構(gòu)象，但構(gòu)象的轉(zhuǎn)變僅僅是單鍵的自由旋轉(zhuǎn)造成的，沒有共價(jià)鍵的斷裂和形成。 由于構(gòu)成蛋白質(zhì)的多肽鏈上存在多個單鍵，至少在理論上讓人覺得一種蛋白質(zhì)會可能具有許多不同的構(gòu)象。然而，在生理?xiàng)l件下，一種蛋白質(zhì)只會采取一種或幾種在能量上有利的構(gòu)象。 思考題：思考題：何謂蛋白質(zhì)的構(gòu)象？構(gòu)象與構(gòu)型有何不同？何謂蛋白質(zhì)的構(gòu)象？構(gòu)象與構(gòu)型有何不同？ 廈門大學(xué)2012生物化學(xué)Tertiary structureThe alpha/beta barrel A core of twisted parallel stra

45、nds arranged close together, like the staves of a barrel. Here shows a closed barrel exemplified by schematic and topological diagrams for the enzyme triosephosphate isomerase.The - motifs are connected sequentially, and a helices are on the same side of the sheet.Triose phosphate isomeraseA glycoly

46、sis pathway enzymeProperties of TIM BarrelIn most /-barrel structures the eight strands of the barrel enclose a tightly packed hydrophobic core formed entirely by side chains from the strands. The core is arranged in three layers, with each layer containing four side chains from alternate strands. T

47、he schematic diagram shows this packing arrangement in the / barrel of the enzyme glycolate oxidase. /-barrel has been found in more than 15 proteins. Most of them are enzymes with completely different amino acid sequences and different functions. Branched hydrophobic side chains dominate the core o

48、f this class of proteins.八 、亞基聚合和四級結(jié)構(gòu) 1、四級結(jié)構(gòu)(Quaternary structure)的概念:二個或二個以上具有獨(dú)立的三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈(亞基)，彼此借次級鍵相連，形成一定的空間結(jié)構(gòu)，稱為四級結(jié)構(gòu)。 具有獨(dú)立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈單位，稱為亞基或亞單位(subunit)，亞基可以相同，亦可以不同。四級結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)是亞基在空間排列的方式。 單體蛋白（只有一個亞基，三級結(jié)構(gòu)）；寡聚蛋白，多聚蛋白才有稱為四級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)不是所有蛋白質(zhì)都有四級結(jié)構(gòu)!2、蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1）有多個亞基2）穩(wěn)定性主要靠亞基間的疏水作用維持， 其次是氫鍵和離子鍵3）亞基單獨(dú)

49、存在時(shí)無生物活性或活性很 小，只有通過亞基相互聚合成四級結(jié)構(gòu) 后，蛋白質(zhì)才具有完整的生物活性。 4）亞基見具有協(xié)同性和別構(gòu)效應(yīng)。 3、四級締合在結(jié)構(gòu)和功能上的優(yōu)越性（1）、降低比表面積，增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性（2）、提高基因編碼的效率和經(jīng)濟(jì)性。（3）、使酶的催化基團(tuán)匯集，提高催化效率。（4）、具有協(xié)同效應(yīng)和別構(gòu)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對酶 活性的調(diào)節(jié)4、四級結(jié)構(gòu)的對稱性（1）大多數(shù)寡聚蛋白質(zhì)分子的亞基的排列是對稱 的，對稱性是四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)最重要的性質(zhì)之一（2） 最可能的排列有： 環(huán)狀對稱系統(tǒng) 、二面對 稱系統(tǒng) 立方體對稱系統(tǒng): 別構(gòu)蛋白： 除了有活性部位（結(jié)合底物）外，還有別構(gòu)部位（結(jié)合調(diào)節(jié)物）。有時(shí)活性部位

50、和別構(gòu)部位分屬不同的亞基（活性亞基和調(diào)節(jié)亞基），活性部位之間以及活性部位和調(diào)節(jié)部位之間通過蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化而相互作用。 別構(gòu)效應(yīng)： 別構(gòu)蛋白的別構(gòu)部位與效應(yīng)物的結(jié)合改變了蛋白質(zhì)的構(gòu)象，從而對活性部位產(chǎn)生的影響。附加： 寡聚蛋白與別構(gòu)效應(yīng)同促效應(yīng)（同位效應(yīng)）： 一種配體的的結(jié)合對于其它部位結(jié)合同種配體的能力的影響，包括（正）協(xié)同效應(yīng)和負(fù)協(xié)同效應(yīng)。 同位效應(yīng)一般是指活性部位之間的效應(yīng)。同位效應(yīng)是別構(gòu)效應(yīng)的基礎(chǔ)，別構(gòu)效應(yīng)可以看成是對同位效應(yīng)的一種修飾異促效應(yīng)（異位效應(yīng)）： 就是別構(gòu)效應(yīng)，別構(gòu)部位與效應(yīng)物的結(jié)合對活性部位的影響蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性以后講蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性以后講寡聚蛋白與別構(gòu)效應(yīng)1.中國科

51、學(xué)技術(shù)大學(xué)碩士入學(xué)生物化學(xué)2002年（1）是非題：若一核酸樣品在某溫度范圍內(nèi)，對260nm的光吸收增加30左右，則這個核酸是雙螺旋結(jié)構(gòu)。（2）蛋白質(zhì)典型的-螺旋是什么? a2.610 b 310 C 3.613 d 4.16 （3）每個蛋白質(zhì)分子必定具有的結(jié)構(gòu)是什么? a-螺旋 b. -折疊 c三級結(jié)構(gòu) d四級結(jié)構(gòu) （4）：氨基酸殘基的平均分子量為120。某一蛋白質(zhì)的多肽鏈在一些區(qū)段為-螺旋構(gòu)象，在另一些區(qū)段為-折疊構(gòu)象。該蛋白質(zhì)的分子量為240,000，多肽鏈外形的長度為5.0610-5cm。請計(jì)算-螺旋構(gòu)象占分子的百分之多少? (2分)思考題 八、 纖維狀蛋白質(zhì)l 纖維狀蛋白質(zhì)(fibro

52、us protein)廣泛地分布于脊椎和無脊椎動物體內(nèi)，它是動物體的基本支架和外保護(hù)成分，占脊推動物體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的一半成一半以上。l 這類蛋白質(zhì)外形呈纖維狀或細(xì)棒狀，分子軸比(長軸短軸)大于10(小于：10的為球狀蛋白質(zhì))。分子是有規(guī)則的線型結(jié)構(gòu)，這與其多膚鏈的有規(guī)則二級結(jié)構(gòu)有關(guān)，而有規(guī)則的線型二級結(jié)構(gòu)是它們的氨基酸順序的規(guī)則性反映。 角蛋白廣泛存在于動物的皮膚及皮膚的衍生物，如毛發(fā)、甲、角、鱗和羽等，屬于結(jié)構(gòu)蛋白。角蛋白中主要的是-角蛋白。 -角蛋白主要由-螺旋構(gòu)象的多肽鏈組成。一般是由三條右手-螺旋肽鏈形成一個原纖維，原纖維的肽鏈之間有二硫鍵交聯(lián)以維持其穩(wěn)定性 例如毛的纖維是由多個原纖維

53、平行排列，并由氫鍵和二硫鍵作為交聯(lián)鍵將它們聚集成不溶性的蛋白質(zhì)。 -角蛋白的伸縮性能很好，當(dāng)-角蛋白被過度-拉伸時(shí)，則氫鍵被破壞而不能復(fù)原。 解釋：羊毛類衣服的縮水1、-角蛋白（毛發(fā)）卷發(fā)(燙發(fā))的生物化學(xué)基礎(chǔ) 永久性卷發(fā)(燙發(fā))是一項(xiàng)生物化學(xué)工程(biochemical engineering),角蛋白在濕熱條件下可以伸展轉(zhuǎn)變?yōu)闃?gòu)象，但在冷卻干燥時(shí)又可自發(fā)地恢復(fù)原狀。 這是因?yàn)榻堑鞍椎膫?cè)鏈R基一般都比較大，不適于處在構(gòu)象狀態(tài)，此外角蛋白中的螺旋多肽鏈間有著很多的二硫鍵交聯(lián)，這些交聯(lián)鍵也是當(dāng)外力解除后使肽鏈恢復(fù)原狀(螺旋構(gòu)象)的重要力量。這就是卷發(fā)行業(yè)的生化基礎(chǔ)。Disulfides and

54、Hair-chemistry o break down the disulfide bonds of hairreducing agent heat uncoil curlremove everythinnew disulfide bondsstay like thatl 分子中不含-螺旋。絲蛋白的肽鏈通常是由多個六肽單元重復(fù)而成。這六肽的氨基酸順序?yàn)椋簂 以-折疊結(jié)構(gòu)為主。片層結(jié)構(gòu)：反平行式-折疊片以平行的方式堆積。鏈間主要以氫鍵連接，層間主要靠范德華力維系解釋：絲織品的柔軟和彈性小 2、-角蛋白（絲心蛋白）-（Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala）n- 一級結(jié)構(gòu)：膠原蛋白肽鏈的9

55、6%都是按三聯(lián)體的重復(fù)順序：(g1yxy)n排列而成。Gly數(shù)目占?xì)埢倲?shù)的三分之一，x常為Pro，y常為Hpro(羥脯氨酸)和Hlys（羥賴氨酸）。 二、三級結(jié)構(gòu)：由三條肽鏈組成的三股螺旋，這是種右手超螺旋結(jié)構(gòu)。螺距為8.6nm，每圈每股包含30個殘基。其中每一股螺旋又是一種特殊的左手螺旋，螺距為0.95nm，每一螺圈含3.3個殘基,每一殘基沿軸向的距離為0.29nm。膠原三螺旋只存在于膠原纖維中。3、膠原蛋白膠原蛋白的螺旋和a螺旋不同 膠原蛋白的修飾 膠原蛋白合成后還受到一系列修飾。如脯氨酸及賴氨酸羥化為羥脯氨酸和羥賴氨酸，羥化反應(yīng)以維生素C為輔因子；賴氨酸殘基的氨基在賴氨酰氧化酶的催化下

56、,可氧化成醛基,此醛基可與鄰近的賴氨酸氨基或羥賴氨酸的羥基縮合,形成共價(jià)鍵穩(wěn)定原纖維的結(jié)構(gòu).因?yàn)榱u化酶需要VC,故VC缺乏時(shí)此類穩(wěn)定 結(jié)構(gòu)的共價(jià)鍵不能形成,以致發(fā)生牙齦出血,創(chuàng)傷不易愈合等病變脯氨酸羥化維生素維生素C膠原蛋白的結(jié)構(gòu)膠原蛋白結(jié)構(gòu)中的共價(jià)交聯(lián)膠原蛋白結(jié)構(gòu)中的甘氨酸魚翅、熊掌的營養(yǎng)價(jià)值高嗎？ 白明膠（膠原蛋白）的光吸收1、膠原蛋白中最多的氨基酸殘基是 A、脯氨酸 B、甘氨酸 C、丙氨酸 D、組氨酸 2、膠原蛋白組成中出現(xiàn)的不尋常氨基酸是 A、乙酰賴氨酸 B、羥基賴氨酸 C、甲基賴氨酸 D、D-賴氨酸 缺乏維生素C，脯氨酸不能進(jìn)行羥化，合成的膠原蛋白異常，皮膚易損傷，血管變脆而導(dǎo)致壞血

57、病的發(fā)生。思 考 題 思 考 題 3、思考：高致病的厭氧細(xì)菌與氣性壞疽 (gas gangrene) 病有關(guān)。它使動物組織的結(jié)構(gòu)破壞。因該菌體內(nèi)有膠原(collagenase) ，它可催化 X-Gly-Pro-Y (X 、 Y 是任一氨基酸）結(jié)構(gòu)中 X-Gly 之間的肽鍵斷裂，問該酶使動物組織結(jié)構(gòu)破壞的機(jī)理是什么？為什么它對細(xì)菌自身沒有破壞作用？ 分析：因細(xì)菌含有膠原酶，該酶專一性水解動物的結(jié)締組織，因結(jié)締組織中的主要蛋白質(zhì)是膠原蛋白，其一級結(jié)構(gòu)中存在一 X-Gly-Pro-Y 一順序，允許細(xì)菌入侵宿主細(xì)胞，而細(xì)菌本身不含有膠原 思 考 題是非判斷題1-角蛋白具三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 南開大

58、學(xué)2003年生物化學(xué)2. 有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，亞基間以非共價(jià)鍵和二硫鍵連接。3. 所有蛋白質(zhì)都必須具有四級結(jié)構(gòu)才有生物活性。 華東師范大學(xué)生物化學(xué) 思 考 題 羊毛衫等羊毛制品在熱水中洗后在電干燥器內(nèi)干燥，則收縮。但絲制品進(jìn)行同樣處理，卻不收縮。如何解釋這兩種現(xiàn)象？ 答: 羊毛纖維多肽鏈的主要結(jié)構(gòu)單位是連續(xù)的-螺旋圈，其螺距為5.4A。當(dāng)處于熱水（或蒸汽）環(huán)境下，使纖維伸展為具有-折疊構(gòu)象的多肽鏈。在-折疊構(gòu)象中相鄰R基團(tuán)之間的距離是7.0A。當(dāng)干燥后，多肽鏈重新由折疊轉(zhuǎn)化為螺旋構(gòu)象，所以羊毛收縮了。而絲制品中的主要成分是絲心蛋白，它主要是由呈現(xiàn)折疊構(gòu)象的多肽鏈組成的，絲中的-折疊含有一些小的

59、、包裝緊密的氨基酸側(cè)鏈，所以比羊毛中的-螺旋更穩(wěn)定，水洗和干燥其構(gòu)象基本不變。纖維蛋白結(jié)構(gòu)總結(jié)下列有關(guān)蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的敘述，錯誤的是B (A) 多肽鏈中氨基酸的排列順序 (B) 氨基酸分子間通過去水縮合形成肽鏈 (C) 從 N- 端至 C- 端氨基酸殘基排列順序 (D) 蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)并不包括各原子的空間位置 (E) 通過肽鍵形成的多肽鏈中氨基酸排列順序 關(guān)于蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)錯誤的描述是答案是 D (A) 蛋白質(zhì)局部或某一段肽鏈有規(guī)則的重復(fù)構(gòu)象 (B) 二級結(jié)構(gòu)僅指主鏈的空間構(gòu)象 (C) 多肽鏈主鏈構(gòu)象由每個肽鍵的二個二面角所確 (D) 整條多肽鏈中全部氨基酸的空間位置 (E) 無規(guī)卷曲也屬二級

60、結(jié)構(gòu)范疇思 考 題思 考 題有關(guān)蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)描述，錯誤的是答案是 A (A) 具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈都有生物學(xué)活性 (B) 親水基團(tuán)多位于三級結(jié)構(gòu)的表面 (C)三級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性由次級鍵維系 系 (D) 三級結(jié)構(gòu)是單體蛋白質(zhì)或亞基的空間結(jié)構(gòu) (E) 三級結(jié)構(gòu)是各個單鍵旋轉(zhuǎn)自由度受到各種限制的結(jié)果 正確的蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)敘述應(yīng)該為答案是 C (A) 蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性由二硫鍵維系 (B) 蛋白質(zhì)變性時(shí)其四級結(jié)構(gòu)不一定受到破壞 (C) 蛋白質(zhì)亞基間由非共價(jià)鍵聚合 (D) 四級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)保持生物活性的必要條件 (E) 蛋白質(zhì)都有四級結(jié)構(gòu) 第四節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定高級結(jié)