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3 蛋白质的三维结构 构象 是蛋白质分子中原子的空间排列，但这些原子的空间排列取决于它们绕键的旋转。 一个蛋白质的空间构象在不破坏共价键的情况下是可以改变的，理论上讲可以有无数个构象。 但在生理条件下，每种蛋白质似乎是呈现出称为天然构象的单一稳定形状。 维持蛋白质三维结构（分子构象）的作用力 a.盐键（离子键） b.氢键 c.疏水键 d.范德华力 e.二硫键 蛋白质结构的主要层次 肽 键 酰胺平面与α-碳原子的二面角（ φ和ψ ） 完全伸展的多肽主链构象 3.3 蛋白质的二级结构 p28 3.3.1 α－螺旋（α－helix） 破坏者:Pro, 该处折断，因为亚氨基不能形成氢键； 不稳定者(酸性、碱性、太大、太小R基)：Glu、Asp、Arg、Lys、Ile 、Gly。 3.3.2 β－折叠（β-pleated sheet） 反平行β折叠 平行β折叠 β－转角（β-turn） 无规则卷曲示意图 3.4 胶原蛋白Collagen的特殊性 左手螺旋：存在于胶原蛋白中，aa残基组成为（-Gly-X-Y-）， X为Pro, Y为 HyPro或HyLys,靠链间氢键和范德华力来维持。 HyPro或HyLys的来源 HyPro或HyLys来源于Pro或Lys的羟化。 Pro、Lys的羟化需VitC。 VitC缺乏，羟化作用减弱，胶原三螺旋不能正确装配，将会引起血管和皮肤变脆，使皮肤损伤、皮下出血、牙齿松动、牙龈出血。 3.5 蛋白质的三级结构和球状蛋白 肌红蛋白三级结构 核糖核酸酶三级结构示意图 3.6.1 蛋白质的变性和复性 p37 环境的变化或是化学处理都会引起蛋白质天然构象的破坏,导致生物活性的降低或完全丧失,这一过程称为蛋白质的变性（denaturation）。 蛋白质变性的的化学本质是高级结构的破坏（一级结构不被破坏），特别是氢键的破坏。 有些蛋白质的变性是可逆的，通过适当的方法（如透析）将变性剂除去后，蛋白质可以恢复其天然立体结构，这个过程称为复性（renaturation）。 蛋白质以多肽链的形式被合成出来后，要形成特定的立体结构后才有生理活性。拥有生理活性的立体结构对每种蛋白质而言，是特定的和唯一的，通常称之为天然结构（native structure）。天然构象是处于能量最低的状态。 Anfinsen的实验 p37（蛋白质的一级结构决定高级结构） Anfinsen的实验（续） 3.6.3 分子拌侣 蛋白质从伸展的多肽链形成其特定的立体结构的过程叫折叠folding。 维持其特定的立体结构的作用力为：氢键、疏水作用、范德华力、离子键和配位键。 有些蛋白质被合成以后，自己不能独立形成自由能最低的立体结构，而需要一类蛋白质来催化，这类蛋白质称为分子伴侣 （molecular chaperone）。 它们普遍存在于真核生物和原核生物中，一般使用ATP的能量帮助其它蛋白质形成自由能最低的立体结构，但不改变自己。 3.6.4 疯牛病 是由朊蛋白的变性(不正确折叠)引起. 含有大量α-螺旋的正常构象变成含有更多β折叠的非正常构象时,就会导致疯牛病的发生. 3.7 蛋白质的超二级结构和结构域 超二级结构类型 βαβ αβ (Rossmann折叠)在蛋白质中 卵溶菌酶的三级结构中的两个结构域 3.8 蛋白质的四级结构 血红蛋白四级结构 烟草花叶病毒外壳蛋白四级结构的自我组装 核糖核酸酶的变性和复性实验 一条肽链对应一个特定的空间结构 这条法则的破坏是灾难性的。疯牛病的prion就是一个例子。 正常prion 异常prion 3.7.2 结构域（structure domain） 　　蛋白质中相邻的二级结构单位（即单个α－螺旋或β－折叠或β－转角）组合在一起，形成有规则的、在空间上能辩认的二级结构组合体称为蛋白质的超二级结构,也称为基元（Motif)。 　　基本组合方式：αα；βαβ；ββ 　　三级结构内由几个超二级结构单位组成的分立的、独立折叠的结构单位称为结构域，这些超二级结构在一级结构中是相邻的。 形成意义：?动力学上更为合理;?蛋白质（酶）活性部位往往位于结构域之间，使其更具柔性 3.7.1 超二级结构（ supersecondary structure ） ββ αα β×β 1 2 3 4 5 5 2 3 4 1 βαβ β -迂回 回形拓扑结构 回形拓扑结构 β -迂回 βαβ ?-螺旋 ?-转角 ?-折叠 二硫键 结构域1 结构域2 　　四级结构是指由相同或不同的称作亚基（subunit）的亚单位按照一定排布方式聚合而成的蛋白