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第二章 蛋白质的结构与功能
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一、元素组成和分子量
：C、H、O、N
稀有元素：P、Fe、Zn、Mn、I 等
：N含量恒定，平均16%
100克蛋白质中含 16克N。
H
R1
O
C
N
H
CH
COOH
R2
肽键
肽
N-/H
肽链氨基端
肽链羧基端
C-/OH
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肽键平面
单键，部分双键性质
连接肽键两端的C=O、N-H和2个Cα共6个原子的空间位置处在一个相对接近的平面上
相邻2个氨基酸的R侧链形成反式结构
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（2） 肽
1) 氨基酸通过肽键相连的化合物，
蛋白质不完全水解的产物。
2) 氨基酸残基
（amino acid residues）
3) N-末端（H）与C末端（OH）
4) 多肽(>10肽）、寡肽（<10肽）、
开链肽与环肽
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Glu
Cys
Gly
5、2种结构特殊的肽
GSH TRH
TRH
焦谷氨酸
组氨酸
脯氨酰胺
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6、多肽与蛋白质的区别
1）氨基酸残基数
2）空间结构
3）肽链数
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二、蛋白质结构及其规律性
●蛋白质分子的四级结构
●空间结构（构象，conformation）
蛋白质分子的二、三、四级结构
●蛋白质分子空间结构的了解
X-线衍射、结晶电子云密度、圆二色性
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（一）蛋白质的一级结构（primary structure）
1、定义：
（1）多肽链中氨基酸（残基）的排列顺序。
（2）是蛋白质的基本结构。
（3）是空间结构、生理功能的基础。
2、维系键
肽键（二硫键）
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（二）蛋白质的二级结构（second structure）

1、定义：
多肽链中相邻氨基酸残基形成的
局部肽链空间结构，
其主链原子的局部空间排布。

2、形式：
α螺旋、β折叠、β转角、无规卷曲
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α螺旋（α-helix)
主链右手螺旋（单链）

氢键方向与螺旋纵轴平行，
链内氢键是α螺旋稳定的主要因素
侧链基团位于螺旋外，不参与的组成，
但对螺旋的形成与稳定有影响
α螺旋稳定蛋白质空间构象
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β-片层或β-折叠 （pleated sheet structure）
伸展的肽链结构
肽键平面之间折叠成锯齿状，
相邻两平面呈110度
结构的维系依靠肽链间的氢键，
氢键的方向与肽链长轴垂直
肽链的N末端在同一侧---顺向平行，
反之为反向平行。
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β-转角（β-turn）
肽链出现1800转回折的“U”结构
由第1个氨基酸残基的C=O
与第4个氨基酸残基的N-H形成氢键，
中间包括10～12个原子，
较α螺旋紧密
常位于球蛋白分子表面，
为蛋白质活性的重要空间结构部分
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π-螺旋（ π-helix)
左手螺旋
，氢键维系螺旋稳定
多见于胶原蛋白，3股左手螺旋盘绕
形成右手超螺旋后转变为胶原纤维
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无规卷曲（ random coil）
是蛋白质中一系列无序构象的总称
是蛋白质分子结构与功能的重要肽段
蛋白质二级结构主要的维系键：氢键
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蛋白质的超二级结构 （super secondary structure） 和结构域（domain）
蛋白质的超二级结构（模体，motif）
蛋白质多肽链上的一些二级结构单元，
有规律地聚集起来，
形成αα，βββ，βαβ, β2α, αTα
等结构称为超二级结构。
例如：基因表达调控中的转录因子（具备功能）
（锌指，亮氨酸拉链、αTα、 β2α ）
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蛋白质的超二级结构 （super secondary structure） 和结构域（domain）
结构域（domain）
单个或多个超二级结构进一步集结形成在蛋白质分子空间结构中可明显区分的区域称为结构域。
结构域又是蛋白质分子上的一个功能单位，亦可称为功能域。
例如：脱氢酶蛋白、细胞膜受体蛋白
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接受细胞外信号分子
激活细胞内信号分子
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蛋白质的超二级结构 （super secondary structure） 和结构域（domain）
重要性
蛋白质的功能单位，二级与三级结构的重要过渡层次。
蛋白质家族（protein family)：
因含有一些相同的结构域，
而生成一些具有相同功能的蛋白质。