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第一部分 分子生物物理 —— 生物大分子的功能与结构 第一章 蛋白质分子的结构基础 §1.1 蛋白质的生物学功能 §1.2 蛋白质分子的化学结构 §1.2.1 构型和构象 §1.2.2 蛋白质分子的基本结构单位——氨基酸 基本氨基酸的性质 §1.2.3 肽和肽键 §1.2.4 蛋白质的一级结构 §1.2.5 蛋白质的二级结构 ?－螺旋 β－折叠 β －转角 §1.2.6 蛋白质的超二级结构(motif) §1.2.7 蛋白质的结构域 §1.2.8 蛋白质的三级结构 §1.2.9 蛋白质的四级结构 蛋白质的一级结构就是蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。 蛋白质的二级结构是指多肽链借助氢键沿一维方向排列呈具有周期性的结构的构象，它是多肽链骨架的排列规则，而不涉及侧链的类型与构象。 类型主要包括： ?－螺旋 β－折叠 β －转角 ?－螺旋是蛋白质中含量最多，也是最稳定的二级结构单元。 ?－螺旋丰富的蛋白质结构紧密而稳定少变， 故蛋白质的功能活性区常不在?－螺旋区，而在其附近。 β－折叠在蛋白质中含量仅次于?－螺旋，和?－螺旋相比，稳定性相对较差，结构参数较易变化，扭曲程度也可各有不同，一般位于蛋白质的中心，外面由稳定的?－螺旋包围。也有蛋白全由β－折叠组成，如免疫球蛋白，这样的结构相对较柔软，易于发生构象变化。 β －转角一种二级重要的结构，在其它二级结构之间起连接作用。它可以出现在?－螺旋之间、 ?－螺旋与β －折叠之间、或反平行的β －折叠之间连接两段肽链。在球蛋白中含量颇多，并常位于分子表面。 相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，排列成规则的、在空间结构上能够辨认的二级结构组合体，并充当三级结构的构件，称为超二级结构。 介于二级结构和结构域之间的结构层次。 常见的超二级结构有：α-loop- α 、β-α- β、 β-loop- β、Rossmann折叠、 β β β β回形拓扑结构(Greek key topology) 结构域介于超二级结构和三级结构之间，多肽链在超二级结构的基础上进一步盘绕折叠，形成紧密的近乎于球状的结构，称为结构域。 对于较小的蛋白，只有一个结构域，此时结构域就是三级结构。 分子量较大的蛋白，多肽链折叠成两个或多个结构域，结构域之间以松散肽段连接，从而组装成蛋白质的三级结构。 蛋白质的三级结构蛋白质分子内所有原子在三维空间的立体排布。是二级结构和非二级结构在空间中的进一步盘曲、折叠，形成包括主侧链在内的专一性三维排布。 其基本特征是：每个残基的构象符合热力学要求： 水溶性蛋白质中非极性侧链大多处于内部而形成疏水核，极性或带电侧链分布在分子的表面；极性基团之间、或蛋白内部的极性基团与邻近肽链骨架上的集团之间形成氢键，等，从而使蛋白质分子的自由能最低。 * Nankai University * Nankai University 蛋白质的重要地位：种类繁多,功能复杂,是生命活动 的主要承担者,是生命活动的主 要物质基础。 蛋白质的组成：C、H、O、N、S P、Cu、Fe、I、Zn、Mo 蛋白质的分类：简单蛋白、结合蛋白 蛋白质的分子量：5kD － 1000kD，甚至更大 （1）催化功能 （2）运输功能 （3）营养和储存功能 （4）收缩和运动功能 （5）结构功能 （6）防御功能 （7）调控功能 （8）其它功能 GTP Adenylyl cyclase Forskolin Gsa 一级结构(primary structure) 二级结构(secondary structure) 超二级结构(supersecondary structure) 结构域(domain) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quarternary structure) 构型(configuration)：分子立体异构体中的取代原子或基团以共价键相连时，他们在空间的取向。构型变化，一定有化学键的断裂和手性的改变。 构象(conformation)：组成分子的原子或基团围绕共价单键旋转而形成不同的空间排布。构象变化不导致化学键的断裂和手性的变化。 自然界中氨基酸种类100种 组成蛋白质的氨基酸：20种 （基本氨基酸／蛋白质氨基酸） 除脯氨酸外，其余都是?－氨基酸 List of Amino Acids and Their Abbreviations amino acid three letter code single