1、 生物大分子是一切生命形式的基礎(chǔ)，重要的生物大分子有4類： 蛋白質(zhì)、核酸、多糖和脂類。蛋白質(zhì)由氨基酸聚合而成 核酸由核苷酸聚合而成 多糖由單糖聚合而成 脂類，所有能被脂溶性溶劑提取的動植物組織部分均定義為脂類。 構(gòu)型是指分子在立體異構(gòu)體種的取代原子或集團(tuán)以共價鍵相連時，他們在空間的取向。 構(gòu)像是指組成分子的原子或基團(tuán)圍繞共價鍵旋轉(zhuǎn)而形成不同的空間排布。構(gòu)型（configuration）和構(gòu)像(conformation) 顯然，構(gòu)型的改變，必需有化學(xué)鍵的斷裂和手性的改變，例如氨基酸分子中，一個C 原子和四個不同的原子或基團(tuán)相連時，只能有兩種不同的空間結(jié)構(gòu)，L-型和D-型氨基酸，沒有共價健的斷裂，

2、這兩種旋光異構(gòu)體是不能互相轉(zhuǎn)變的。 而構(gòu)像的改變，并沒有化學(xué)鍵（氫鍵除外）的斷裂和手性的改變，例如蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)就是肽鏈圍繞N-C健和C-C健旋轉(zhuǎn)的結(jié)果。球狀蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同水平一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)、四級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域（domains）球狀蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同水平 第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)原理蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)原理 討論蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象的普遍性規(guī)律討論蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象的普遍性規(guī)律 形成天然構(gòu)象的物理與化學(xué)原因形成天然構(gòu)象的物理與化學(xué)原因討討 論論 重重 點點一一.蛋白質(zhì)空間構(gòu)象與肽平面關(guān)系蛋白質(zhì)空間構(gòu)象與肽平面關(guān)系帶電荷氨基酸帶電荷氨基酸 Arg, Lys, Asp, Glu

3、1.1.氨基酸的手性特征氨基酸的手性特征極性氨基酸極性氨基酸 Ser, Thr, Cys, Asn, Gln, His, Tyr, Trp疏水的氨基酸疏水的氨基酸 Ala, Val, Leu , Ile, Phe, Pro, Met除除 Gly 外的外的19種種L-氨基酸分氨基酸分3類類 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)20種氨基酸組成中種氨基酸組成中1919種氨基酸均具種氨基酸均具手性手性，屬，屬L-型型, ,在形成各種高級結(jié)構(gòu)時具重要的決定性意義。在形成各種高級結(jié)構(gòu)時具重要的決定性意義。 手性是生物界長期選擇和進(jìn)化的結(jié)果，還不知原因。手性是生物界長期選擇和進(jìn)化的結(jié)果，還不知原因。 L L型的定義型的定義：從：

4、從 H H 到到 C C 看，看，順時針依次為順時針依次為 C0C0，R R，N N氨基酸的氨基酸的 構(gòu)象構(gòu)象黑色代表黑色代表 C 2. 2.主鏈的肽平面和平面間扭角主鏈的肽平面和平面間扭角 蛋白質(zhì)的多肽鏈?zhǔn)堑鞍踪|(zhì)的多肽鏈?zhǔn)?0種氨基酸通過形成種氨基酸通過形成肽鍵而連接得到的肽鍵而連接得到的 肽鍵或酰胺鍵平面上肽鍵或酰胺鍵平面上6個原子個原子共平面共平面蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)（primary）肽平面上肽平面上C-C鍵、鍵、CN 鍵和鍵和N-C鍵鍵 構(gòu)成長肽鏈的骨架主鏈構(gòu)成長肽鏈的骨架主鏈 、 為這為這3 3個鍵軸相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角個鍵軸相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角 規(guī)定由規(guī)定由4 4個原子個原子A-B-CA-B-CD D

5、形成的二面角，沿形成的二面角，沿B BC C鍵軸俯視，順時針為正鍵軸俯視，順時針為正相鄰肽單位形成的主鏈結(jié)構(gòu)中相鄰肽單位形成的主鏈結(jié)構(gòu)中3 3個鍵軸的旋轉(zhuǎn)二面角（個鍵軸的旋轉(zhuǎn)二面角（、 、）肽平面上肽平面上CN鍵鍵 鍵軸鍵軸的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角 鍵軸旋轉(zhuǎn)涉及鍵軸旋轉(zhuǎn)涉及 2 2個個C原子的相對位置原子的相對位置 剛性平面，剛性平面，僅有僅有2 2種可能種可能 =0=0 順式結(jié)構(gòu)順式結(jié)構(gòu) =180=180 反式結(jié)構(gòu)反式結(jié)構(gòu) 反式結(jié)構(gòu)常見，順式存在空間位阻，反式結(jié)構(gòu)常見，順式存在空間位阻，=180o= 0o=180=180、=180=180，充分伸展的全反構(gòu)型，充分伸展的全反構(gòu)型=0=0、=0=0，發(fā)

6、生嚴(yán)重的，發(fā)生嚴(yán)重的空間位阻，空間位阻，不能使原子間距不能使原子間距離接近甚至小于范德華半徑離接近甚至小于范德華半徑由二面角決定多肽鏈的構(gòu)像 任何任何1 1個個碳原子的（碳原子的（、）二面角發(fā)生變化二面角發(fā)生變化，多肽多肽主鏈骨架構(gòu)象主鏈骨架構(gòu)象將產(chǎn)生相應(yīng)將產(chǎn)生相應(yīng)變化變化 幾個或更幾個或更多個多個彼此相連彼此相連殘基殘基，二面角（二面角（、）全相同全相同 它們即成為有它們即成為有特定規(guī)律的構(gòu)象特定規(guī)律的構(gòu)象、分布范圍分布范圍 用用RamachandranRamachandran圖表示圖表示在這種圖形中在這種圖形中 甘氨酸分布范圍區(qū)域相對大甘氨酸分布范圍區(qū)域相對大 其它殘基角度的分布局限于某些

7、區(qū)域其它殘基角度的分布局限于某些區(qū)域殘基側(cè)鏈二面角（殘基側(cè)鏈二面角（、）RamachandranRamachandran圖圖對蛋白質(zhì)的構(gòu)象研究起到了簡化作用對蛋白質(zhì)的構(gòu)象研究起到了簡化作用判斷蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的正誤判斷蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的正誤兩個肽平面之間的相對取向由C -N 和C -C兩個可以自由旋轉(zhuǎn)的單健扭角而定，所以，蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)中肽平面之間扭角的變化，是形成二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)兩個肽平面通過-C原子的結(jié)構(gòu)從生物物理學(xué)角度研究蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的意義 在于從蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的角度來討論與一級結(jié)構(gòu)的關(guān)系 進(jìn)一步了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能 生物進(jìn)化 蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測血型糖蛋白在生物膜上的結(jié)構(gòu)1131仔細(xì)分析其131個

8、氨基酸，不難發(fā)現(xiàn)：7395 肽鏈從Ile73Ile95共23個氨基酸全為非極性氨基酸， 肽鏈的N端有許多結(jié)合多糖的殘基鑲嵌在脂膜中的那一部分 一種跨越紅細(xì)胞膜德蛋白質(zhì)，分子的一部分伸向胞外，一部分在胞質(zhì)中，還有一部分嵌在膜里 肽鏈的前70個殘基應(yīng)伸向膜外膜外3.3.多肽鏈構(gòu)象中的勢能影響多肽鏈構(gòu)象中的勢能影響 、的取值關(guān)系到主鏈側(cè)鏈原子或基團(tuán)的的取值關(guān)系到主鏈側(cè)鏈原子或基團(tuán)的空間位置，天然構(gòu)象處于穩(wěn)定的低勢能狀態(tài)空間位置，天然構(gòu)象處于穩(wěn)定的低勢能狀態(tài) 能量對二面角（能量對二面角（、）分布的影響）分布的影響 非鍵作用能非鍵作用能 偶極相互作用能偶極相互作用能 單鍵旋轉(zhuǎn)的本征扭轉(zhuǎn)能單鍵旋轉(zhuǎn)的本征扭

9、轉(zhuǎn)能 考慮主要考慮主要3 3類能量類能量非鍵作用能非鍵作用能 E EKLKL（、） 非鍵作用能非鍵作用能 E EKLKL（、）任意任意2 2個原子或粒子間的個原子或粒子間的 推斥力推斥力 范德華力吸引力范德華力吸引力 二面角（二面角（、）的變化）的變化 導(dǎo)致各原子或基團(tuán)間位置改變導(dǎo)致各原子或基團(tuán)間位置改變偶極作用能偶極作用能E Ed d（、）偶極作用能偶極作用能E Ed d（、） C=OC=O和和N-HN-H在肽平面上產(chǎn)生的偶極矩約為在肽平面上產(chǎn)生的偶極矩約為3.7D3.7D 、改變影響到偶極矩間的相互作用改變影響到偶極矩間的相互作用單鍵旋轉(zhuǎn)的本征扭轉(zhuǎn)能單鍵旋轉(zhuǎn)的本征扭轉(zhuǎn)能E Etortor（

10、、）單鍵旋轉(zhuǎn)的本征扭轉(zhuǎn)能單鍵旋轉(zhuǎn)的本征扭轉(zhuǎn)能E Etortor（、） 代表代表和和角旋轉(zhuǎn)所克服的角旋轉(zhuǎn)所克服的 扭轉(zhuǎn)動作面臨的能量屏障扭轉(zhuǎn)動作面臨的能量屏障 軸旋轉(zhuǎn)，角度改變，必然體系能量出現(xiàn)相軸旋轉(zhuǎn)，角度改變，必然體系能量出現(xiàn)相 應(yīng)變化趨勢，需要作功加以克服應(yīng)變化趨勢，需要作功加以克服總的勢能總的勢能總的勢能總的勢能3 3種能量之和種能量之和1 1個殘基個殘基、給定，相應(yīng)主側(cè)鏈原子的位置給定，相應(yīng)主側(cè)鏈原子的位置即確定即確定 可計算出總的勢能可計算出總的勢能 對各種可能二面角得到總的勢能分布對各種可能二面角得到總的勢能分布天然蛋白質(zhì)分子構(gòu)象穩(wěn)定，處于最低能量狀態(tài)天然蛋白質(zhì)分子構(gòu)象穩(wěn)定，處于最

11、低能量狀態(tài) 在能量等高線分布圖中在能量等高線分布圖中 各殘基各殘基和和被限制在一定區(qū)域范圍被限制在一定區(qū)域范圍甘氨酸殘基的甘氨酸殘基的、位于位于20KJ/mol20KJ/mol的兩個對稱性的區(qū)域的兩個對稱性的區(qū)域非甘氨酸殘基分布范圍小，不同構(gòu)象中非甘氨酸殘基分布范圍小，不同構(gòu)象中與與分立分立多肽鏈中L-ala殘基勢能等高線與二面角關(guān)系 脯氨酸具吡咯烷環(huán)，脯氨酸具吡咯烷環(huán)， 為為-60-60 取取-55-55 或或145145 常孤立出現(xiàn)，對緊鄰在前的殘基構(gòu)象影常孤立出現(xiàn)，對緊鄰在前的殘基構(gòu)象影響很大響很大 使其丟失使其丟失-螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu)脯氨酸殘基常出現(xiàn)于脯氨酸殘基常出現(xiàn)于 多肽鏈彎曲或翻轉(zhuǎn)

12、處，多肽鏈彎曲或翻轉(zhuǎn)處， -螺旋的螺旋的N N端端 -55 -55 145145 蛋白質(zhì)多肽鏈的一級氨基酸序列其高級的三維構(gòu)象，蛋白質(zhì)多肽鏈的一級氨基酸序列其高級的三維構(gòu)象，提供了可以實現(xiàn)的途徑。提供了可以實現(xiàn)的途徑。 盡管從理論和計算角度還存在很大的困難與復(fù)雜性，盡管從理論和計算角度還存在很大的困難與復(fù)雜性，基于基于局部、小范圍內(nèi)的位阻效應(yīng)局部、小范圍內(nèi)的位阻效應(yīng)和發(fā)生的可能的和發(fā)生的可能的相互作相互作用用，再結(jié)合，再結(jié)合半經(jīng)驗方法半經(jīng)驗方法的研究，如依據(jù)的研究，如依據(jù)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)結(jié)晶的結(jié)晶的構(gòu)構(gòu)象資料象資料，從統(tǒng)計規(guī)律中尋找某些，從統(tǒng)計規(guī)律中尋找某些殘基的構(gòu)象化傾向殘基的構(gòu)象化傾向，比，比

13、如如Ala、Leu殘基是強殘基是強-螺旋形成體，螺旋形成體，Pro殘基有殘基有-螺螺旋破壞體性質(zhì)等，旋破壞體性質(zhì)等，這樣，對每一個殘基，用一定的幾個這樣，對每一個殘基，用一定的幾個統(tǒng)計參數(shù)，就可能估量出高級結(jié)構(gòu)行為統(tǒng)計參數(shù)，就可能估量出高級結(jié)構(gòu)行為20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸銨形成螺旋，折疊的能力所進(jìn)行的分類二二. .蛋白質(zhì)分子的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子的二級結(jié)構(gòu)( (secondary structure)secondary structure) 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)單元，是多肽鏈中蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)單元，是多肽鏈中具特定規(guī)律的一段肽鏈的空間排列模式具特定規(guī)律的一段肽鏈的空間排列模式-螺旋和螺旋和-折疊折疊1.-1.-

14、螺旋螺旋 - -螺旋的主要特征是多肽鏈的主鏈骨架圍繞螺螺旋的主要特征是多肽鏈的主鏈骨架圍繞螺旋中心軸螺旋式地上升，每隔數(shù)個殘基上升一圈，所旋中心軸螺旋式地上升，每隔數(shù)個殘基上升一圈，所有側(cè)鏈基團(tuán)處于螺旋的外側(cè)，并以一定的規(guī)律由各個有側(cè)鏈基團(tuán)處于螺旋的外側(cè)，并以一定的規(guī)律由各個C=OC=O與隨后幾位殘基上的與隨后幾位殘基上的N-HN-H形成氫鍵。形成氫鍵。-螺旋螺旋 右手右手-螺旋構(gòu)象，螺旋構(gòu)象，3.63.61313 是許多蛋白質(zhì)分子中常見結(jié)構(gòu)是許多蛋白質(zhì)分子中常見結(jié)構(gòu) 一圈一圈3.5-3.73.5-3.7或平均或平均3.63.6殘基殘基 螺距螺距0.54nm 0.54nm 氫鍵方式氫鍵方式(i

15、,i+3)(i,i+3) 一氫鍵環(huán)內(nèi)含一氫鍵環(huán)內(nèi)含1313個原子個原子 、在在-60-60 和和-41-41 附近附近 末端向下看，側(cè)鏈在主鏈周圍形成風(fēng)車狀末端向下看，側(cè)鏈在主鏈周圍形成風(fēng)車狀 所有氫鍵近似平行于螺旋中心旋轉(zhuǎn)軸所有氫鍵近似平行于螺旋中心旋轉(zhuǎn)軸氫鍵同一方向氫鍵同一方向 形成一源于氫鍵的平行于螺旋軸的偶極矩形成一源于氫鍵的平行于螺旋軸的偶極矩 - -螺旋氫鍵偶極矩、螺旋氫鍵偶極矩、 各肽平面各肽平面C=OC=O和和N-HN-H偶極矩偶極矩都沿螺旋軸積累，從而顯示出從都沿螺旋軸積累，從而顯示出從N N端到端到C C端的偶極矩端的偶極矩 等效于等效于N N端積累部分正電荷，端積累部分正

16、電荷，C C端積累部分負(fù)電荷端積累部分負(fù)電荷蛋白質(zhì)分子構(gòu)象其它螺旋結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子構(gòu)象其它螺旋結(jié)構(gòu)3 31010螺旋螺旋 右手右手-螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu) 氫鍵方式氫鍵方式(i,i+2)(i,i+2)，、在在-70-70 和和-5-5 附近附近 一圈含整數(shù)一圈含整數(shù)3 3殘基，殘基，C C位于平行螺旋軸直線上位于平行螺旋軸直線上 氫鍵方向和軸有一定角度，氫鍵方向和軸有一定角度， 在幾何上與非鍵作用力未處最佳狀態(tài)在幾何上與非鍵作用力未處最佳狀態(tài) 3 31010螺旋通常在螺旋通常在-螺旋螺旋C C末端最后一圈出現(xiàn)末端最后一圈出現(xiàn)4.44.41616 也稱作也稱作螺旋螺旋左手螺旋左手螺旋 在在D-D-氨基酸

17、形成的肽鏈中會穩(wěn)定地存在氨基酸形成的肽鏈中會穩(wěn)定地存在 天然蛋白質(zhì)中，屬于不穩(wěn)定的構(gòu)象天然蛋白質(zhì)中，屬于不穩(wěn)定的構(gòu)象多肽鏈不同氨基酸側(cè)鏈多肽鏈不同氨基酸側(cè)鏈具各自確定的選擇性不強的螺旋傾向性具各自確定的選擇性不強的螺旋傾向性大致分檔次排列為：大致分檔次排列為：AlaAla，GluGlu，LeuLeu，MetMet（強）（強）LysLys，PhePhe，GluGlu，TrpTrp，IleIle，ValVal（中）（中）AspAsp，HisHis（弱）（弱）ArgArg，ThrThr，SerSer（不敏感）（不敏感）CysCys，TyrTyr（弱斷）（弱斷）AsnAsn，ProPro（斷（斷）差不

18、多所有球蛋白中，一段差不多所有球蛋白中，一段-螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu) 平均含平均含1111個殘基（個殘基（4-204-20殘基）殘基） 平均長度平均長度 1.7 nm1.7 nm 螺旋兩端外連接的氨基酸殘基螺旋兩端外連接的氨基酸殘基 C C端常出現(xiàn)帶負(fù)電荷的基團(tuán)端常出現(xiàn)帶負(fù)電荷的基團(tuán) N N端為帶正電荷基團(tuán)端為帶正電荷基團(tuán) 螺旋內(nèi)部多肽鏈上親水與疏水殘基周期性變換螺旋內(nèi)部多肽鏈上親水與疏水殘基周期性變換過膜的多肽鏈，通常疏水性殘基占絕大多數(shù)過膜的多肽鏈，通常疏水性殘基占絕大多數(shù) 疏水性殘基長區(qū)域預(yù)示過膜疏水性殘基長區(qū)域預(yù)示過膜-螺旋結(jié)構(gòu)存在螺旋結(jié)構(gòu)存在 2.- 2.-折疊折疊 - -折疊結(jié)構(gòu)是常見的

19、二級結(jié)構(gòu)單元，又稱折疊結(jié)構(gòu)是常見的二級結(jié)構(gòu)單元，又稱-折疊片折疊片 -折疊片由多肽鏈折疊片由多肽鏈不連續(xù)不連續(xù)幾區(qū)域幾區(qū)域/ /-折疊股折疊股構(gòu)成構(gòu)成 -折疊股由折疊股由5-105-10個殘基個殘基 （/）在）在RamachandranRamachandran圖左上圖左上-120/140-120/140大區(qū)域大區(qū)域 形成形成幾乎伸展幾乎伸展結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) -折疊片折疊片 通過通過C=OC=O與與N-HN-H在成對的在成對的-折疊股間形成氫鍵折疊股間形成氫鍵 結(jié)構(gòu)沒有螺旋構(gòu)象緊密結(jié)構(gòu)沒有螺旋構(gòu)象緊密-折疊結(jié)構(gòu)中折疊結(jié)構(gòu)中 主鏈各肽鍵平面伸展主鏈各肽鍵平面伸展 平面間彼此折疊成片近似鋸齒狀片層排列平面間

20、彼此折疊成片近似鋸齒狀片層排列 -碳原子位于折疊片平面的交界棱邊上碳原子位于折疊片平面的交界棱邊上形成了一個十分引人注目的的特征：形成了一個十分引人注目的的特征：3 3個方向上相互垂直個方向上相互垂直( (見下圖見下圖) )反平行反平行折疊片折疊片按多肽鏈按多肽鏈N-CN-C方向排列，平行與反平行兩種構(gòu)象方向排列，平行與反平行兩種構(gòu)象平行平行-折疊片折疊片 各折疊股主鏈方向相同，一折疊股似鄰股平移各折疊股主鏈方向相同，一折疊股似鄰股平移 二面角二面角、約為約為-119-119、113113 折疊股各肽平面（一塊折疊片）折疊股各肽平面（一塊折疊片）C=OC=O與與N-HN-H分別分別 一左一右和

21、相應(yīng)二鄰股成氫鍵一左一右和相應(yīng)二鄰股成氫鍵 氫鍵的方向呈有規(guī)律的角度傾斜氫鍵的方向呈有規(guī)律的角度傾斜反平行折疊片反平行折疊片 相鄰股的主鏈走向相反相鄰股的主鏈走向相反 二面角二面角、約為約為-139-139、135135 折疊股間氫鍵和成鍵基團(tuán)方向同一直線折疊股間氫鍵和成鍵基團(tuán)方向同一直線 屬能量上較為穩(wěn)定的類型屬能量上較為穩(wěn)定的類型同一同一-折疊股中側(cè)鏈間隔地朝上與朝下折疊股中側(cè)鏈間隔地朝上與朝下相鄰股卻是相同一起朝上或朝下相鄰股卻是相同一起朝上或朝下反平行折疊片反平行折疊片 經(jīng)常一面埋藏在內(nèi)部另一面暴露在溶劑中，經(jīng)常一面埋藏在內(nèi)部另一面暴露在溶劑中， 氨基酸通常是親水性與疏水性交替出現(xiàn)氨基

22、酸通常是親水性與疏水性交替出現(xiàn)平行的折疊片平行的折疊片 往往兩邊均處在內(nèi)部，中間的殘基往往往往兩邊均處在內(nèi)部，中間的殘基往往 高度疏水，親水的殘基集中在兩頭高度疏水，親水的殘基集中在兩頭兩種兩種-結(jié)構(gòu)，邊上的折疊股有可能比中間的更為親結(jié)構(gòu)，邊上的折疊股有可能比中間的更為親水些水些蛋白質(zhì)中混合的折疊片也可存在，幾率不高。蛋白質(zhì)中混合的折疊片也可存在，幾率不高。-折疊結(jié)構(gòu)中折疊結(jié)構(gòu)中 一般一般6-106-10股股 股平均長度為股平均長度為6 6個殘基個殘基 整個結(jié)構(gòu)常呈扭曲，這種扭曲也具手性規(guī)律如圖整個結(jié)構(gòu)常呈扭曲，這種扭曲也具手性規(guī)律如圖 常用皺褶（常用皺褶（pleatpleat）、扭曲（）、扭

23、曲（twisttwist）、）、 拱起（拱起（archarch）、卷曲（）、卷曲（curlcurl） 3.3.無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲 多肽鏈主鏈骨架中，與有規(guī)則的右手多肽鏈主鏈骨架中，與有規(guī)則的右手-螺螺旋和旋和-折疊結(jié)構(gòu)不同的構(gòu)象，都稱為無規(guī)則卷折疊結(jié)構(gòu)不同的構(gòu)象，都稱為無規(guī)則卷曲或無規(guī)線團(tuán)、自由折疊等。曲或無規(guī)線團(tuán)、自由折疊等。 右手螺旋和右手螺旋和-折疊構(gòu)象中，所有氨基酸殘折疊構(gòu)象中，所有氨基酸殘基的成對二面角基的成對二面角、有差不多確定的大小有差不多確定的大小 無規(guī)卷曲的氨基酸殘基的無規(guī)卷曲的氨基酸殘基的、則是在一定則是在一定的范圍內(nèi)分布，不同殘基取不同的角度數(shù)值，因的范圍內(nèi)分布，不同殘

24、基取不同的角度數(shù)值，因此產(chǎn)生許多不同的構(gòu)象此產(chǎn)生許多不同的構(gòu)象 一般的球蛋白分子，除含有螺旋構(gòu)象和折疊一般的球蛋白分子，除含有螺旋構(gòu)象和折疊結(jié)構(gòu)外，往往含有大量的結(jié)構(gòu)外，往往含有大量的無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲，從而傾向，從而傾向于于產(chǎn)生球狀構(gòu)象產(chǎn)生球狀構(gòu)象。 無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)中無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)中，-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角比較常見。蛋比較常見。蛋白質(zhì)分子多肽鏈經(jīng)常出現(xiàn)白質(zhì)分子多肽鏈經(jīng)常出現(xiàn)180180 的回折的回折，此回折部，此回折部分大多數(shù)是分大多數(shù)是-轉(zhuǎn)角，也稱作轉(zhuǎn)角，也稱作-發(fā)夾結(jié)構(gòu)、發(fā)夾結(jié)構(gòu)、-回轉(zhuǎn)等回轉(zhuǎn)等 4 4個連續(xù)殘基構(gòu)成的普通轉(zhuǎn)角和甘氨酸轉(zhuǎn)角個連續(xù)殘基構(gòu)成的普通轉(zhuǎn)角和甘氨酸轉(zhuǎn)角普通轉(zhuǎn)角普通轉(zhuǎn)角1 1、

25、4 4位位碳原子間形成氫鍵，碳原子間形成氫鍵，2 2位殘基屬位殘基屬-螺旋構(gòu)象，螺旋構(gòu)象，3 3位取位取3 31010構(gòu)象；構(gòu)象；甘氨酸轉(zhuǎn)角甘氨酸轉(zhuǎn)角2 2位殘基主鏈以二面角為位殘基主鏈以二面角為-60-60、120120的聚的聚脯氨酸構(gòu)象出現(xiàn)，脯氨酸構(gòu)象出現(xiàn)，3 3位上為左手位上為左手3 31010構(gòu)象而只能是甘氨酸構(gòu)象而只能是甘氨酸（、為為9090、0 0附近）。附近）。 短的連接短的連接-的的“S”S”形狀連接帶，形狀連接帶， 反平行反平行折疊結(jié)構(gòu)中的稱為折疊結(jié)構(gòu)中的稱為“希臘鑰匙希臘鑰匙”型連接帶型連接帶圈，圈， 各種緊密環(huán)結(jié)構(gòu)各種緊密環(huán)結(jié)構(gòu) 一般一般，從一級結(jié)構(gòu)預(yù)測無規(guī)則卷曲的具，從

26、一級結(jié)構(gòu)預(yù)測無規(guī)則卷曲的具體構(gòu)象，難度是比較大的，體構(gòu)象，難度是比較大的，因為因為無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)中，不僅不僅有主鏈間的氫鍵，有主鏈間的氫鍵，更多的是更多的是發(fā)發(fā)現(xiàn)側(cè)鏈參與形成了許多的氫鍵，各種相互作現(xiàn)側(cè)鏈參與形成了許多的氫鍵，各種相互作用造成更多的的復(fù)雜性用造成更多的的復(fù)雜性由相應(yīng)二級結(jié)由相應(yīng)二級結(jié)構(gòu)通過轉(zhuǎn)角或構(gòu)通過轉(zhuǎn)角或連接而組合成連接而組合成為聚合體，聚為聚合體，聚合體結(jié)構(gòu)內(nèi)成合體結(jié)構(gòu)內(nèi)成分間存在著特分間存在著特定的相互作用定的相互作用 4.4.超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域 多肽鏈中一級順序相鄰的二級結(jié)構(gòu)，在三維空間相近，多肽鏈中一級順序相鄰的二級結(jié)構(gòu)，在三維空間

27、相近，形成有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)聚合體，往往充作空間構(gòu)象的建筑形成有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)聚合體，往往充作空間構(gòu)象的建筑塊，如（塊，如（），（），（），（），（）等）等超二級結(jié)構(gòu)的手性特征結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 可看成超二級結(jié)構(gòu)單元的組合。蛋白質(zhì)分子中可看成超二級結(jié)構(gòu)單元的組合。蛋白質(zhì)分子中某些特定的區(qū)域，在結(jié)構(gòu)與功能兩個方面有著特征某些特定的區(qū)域，在結(jié)構(gòu)與功能兩個方面有著特征性意義。性意義。 有別于蛋白質(zhì)其它區(qū)域有別于蛋白質(zhì)其它區(qū)域 結(jié)構(gòu)有相對的完整或獨立性結(jié)構(gòu)有相對的完整或獨立性 功能也有著特征性標(biāo)志功能也有著特征性標(biāo)志 在某些條件下，它們可被分離。從在某些條件下，它們可被分離。從DNARNADNARNA蛋白質(zhì)法

28、則中，基因在蛋白質(zhì)法則中，基因在 DNA DNA 序列上被內(nèi)含子分隔成序列上被內(nèi)含子分隔成一段段的外顯子，許多蛋白質(zhì)分子中發(fā)現(xiàn)這些外顯一段段的外顯子，許多蛋白質(zhì)分子中發(fā)現(xiàn)這些外顯子對應(yīng)的即蛋白質(zhì)分子中的結(jié)構(gòu)域部分子對應(yīng)的即蛋白質(zhì)分子中的結(jié)構(gòu)域部分 免疫球蛋白的免疫球蛋白的2 2個重鏈和個重鏈和2 2個輕鏈，可區(qū)別為個輕鏈，可區(qū)別為1212個結(jié)個結(jié)構(gòu)域；肌動蛋白分子的馬達(dá)結(jié)構(gòu)域；細(xì)胞色素構(gòu)域；肌動蛋白分子的馬達(dá)結(jié)構(gòu)域；細(xì)胞色素b5b5可分為可分為血紅素結(jié)合部分與膜結(jié)合部分兩個結(jié)構(gòu)域等血紅素結(jié)合部分與膜結(jié)合部分兩個結(jié)構(gòu)域等 三三. .蛋白質(zhì)分子的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子的三級結(jié)構(gòu) 三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)即蛋白

29、質(zhì)分子多肽鏈的即蛋白質(zhì)分子多肽鏈的3 3維空間構(gòu)象維空間構(gòu)象 在在X-X-線衍射分析中，從蛋白質(zhì)晶體的不對稱線衍射分析中，從蛋白質(zhì)晶體的不對稱單元的二維電子密度截面的堆積，可得到三維的單元的二維電子密度截面的堆積，可得到三維的電子密度分布，這種由計算機輸出的三維電子密電子密度分布，這種由計算機輸出的三維電子密度分布，包含著蛋白質(zhì)分子的度分布，包含著蛋白質(zhì)分子的3 3級結(jié)構(gòu)的全部內(nèi)級結(jié)構(gòu)的全部內(nèi)容，并用能夠從一個側(cè)面強調(diào)構(gòu)象特征的一些圖容，并用能夠從一個側(cè)面強調(diào)構(gòu)象特征的一些圖形表示出來。形表示出來。 空間填滿空間填滿圖形圖形-包含包含所有原子（大所有原子（大多數(shù)可省略多數(shù)可省略H H原子）、顯

30、示原子）、顯示外觀整體表象外觀整體表象復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可以讓人想象出以讓人想象出空間構(gòu)象，包空間構(gòu)象，包括它可能的動括它可能的動態(tài)構(gòu)象變化。態(tài)構(gòu)象變化。 線段抽象圖形線段抽象圖形-基于填滿圖形上的簡化，用線基于填滿圖形上的簡化，用線段描述主鏈走向，更抽象些，常突出某些部分，如段描述主鏈走向，更抽象些，常突出某些部分，如碳原子、結(jié)合的重金屬原子等。碳原子、結(jié)合的重金屬原子等。 卡通卡通圖形圖形-更為常見更為常見的一種圖的一種圖形，通常形，通常突出某些突出某些部分的結(jié)部分的結(jié)構(gòu)，如構(gòu)，如螺旋、螺旋、折疊、扭折疊、扭曲彎折曲彎折蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)給出的信息或內(nèi)容蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)給出的信息或內(nèi)容 多肽鏈骨架所有的二級結(jié)構(gòu)情況多肽鏈骨架所有的二級結(jié)構(gòu)情況 類型類型 出現(xiàn)百分?jǐn)?shù)出現(xiàn)百分?jǐn)?shù) 空間相對排列順序與位置關(guān)系空間相對排列順序與位置關(guān)系 側(cè)鏈殘基在蛋白質(zhì)深部與表面的分布規(guī)律側(cè)鏈殘基在蛋白質(zhì)深部與表面的分布規(guī)律 空間空間3維的排列與分布維