蛋白质的三维结构(2).ppt

《蛋白质的三维结构(2).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蛋白质的三维结构(2).ppt（111页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第5 5章章 蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构3-dimensionalstructureofproteins5.1 研究蛋白质构象的方法5.2 稳定蛋白质三维结构的作用力5.3 多肽主链折叠的空间限制5.4 二级结构：多肽链折叠的规则方式5.5 纤维状蛋白质5.6 超二级结构和结构域5.7 球状蛋白质与三级结构5.9 蛋白质折叠和结构预测5.10 亚基缔合和四级结构蛋白质结构的组织层次蛋白质结构的组织层次3-dimesional structure of proteins3-dimesional structure of proteins蛋白质的天然折叠结构决定于三个因素蛋白质的天然折叠结

2、构决定于三个因素：1 1）与溶剂分子（一般是水）的相互作用）与溶剂分子（一般是水）的相互作用 2 2）溶剂的）溶剂的pHpH和离子组成和离子组成 3 3）蛋白质的氨基酸序列）蛋白质的氨基酸序列 3-dimesional structure of proteins3-dimesional structure of proteins5.1 5.1 研究蛋白质构象的方法研究蛋白质构象的方法The methods to study protein confirmationThe methods to study protein confirmation5.1.1 5.1.1 X X射线衍生法射线衍生法

3、光源的光线（=500nm）投射在被检物体上，光波将由此散射，物体的每一小部分都起着一个新光源的作用。来自物体的散射光波含有物体构造的全部信息。X射线衍射技术与显微镜技术的主要区别是射线衍射技术与显微镜技术的主要区别是：光 源 不 是 可 见 光 而 是 波 长 很 短 的 X射 线（=0.154nm），经物体散射后的衍射波，没有一种透镜能把它收集重组成物体的图像，而直接得到的是一张衍射图案(diffractionpattern)。衍射图案需要用数学方法代替透镜进行重组，绘出电子密度图(electron densitymap)。The methods to study protein confi

4、rmationThe methods to study protein confirmationThe methods to study protein confirmationThe methods to study protein confirmationX-raystudiesThe methods to study protein confirmationThe methods to study protein confirmation5.1.2 5.1.2 研研究究溶溶液液中中蛋蛋白白质质构构象象的的光光谱谱学学方法方法5.1.2.1 5.1.2.1 紫外光差谱紫外光差谱芳香族和杂环

5、族芳香族和杂环族发发色色团团的的吸吸光光性性质质与与其其结结构构相相关关，而而结结构构又又受受它的微环境影响。它的微环境影响。示示 差差光光谱谱（difference difference spectrumspectrum）是是两两种种不不同同条条件件下下的的比比较较，通通常常选选用用变变性性（多多肽肽链链伸伸展展的的）蛋蛋白白质质或或天天然然蛋蛋白白质质作作为为参参比比。从从对对比比试试验验中中可可以以推推断断蛋蛋白白质质在在特特定定条条件件下下溶溶液液中中的的大致构象。大致构象。5.1.2.2 5.1.2.2 荧光和荧光偏振荧光和荧光偏振在在大大多多数数情情况况下下由由于于吸吸收收辐辐射射

6、能能而而被被提提升升到到激激发发电电子子态态的的分分子子都都是是通通过过激激发发能能的的非非辐辐射射转转移移给给予予周周围围分分子子而回复到基态。能量以而回复到基态。能量以热形式散失热形式散失。但也有分子将但也有分子将再辐射再辐射，这种现象称为，这种现象称为荧光荧光。在在蛋蛋白白质质中中TrpTrp和和TyrTyr残残基基是是主主要要的的荧荧光光基基团团（内内源源荧荧光光），其其荧荧光光峰峰位位置置（maxmax）分分别别为为348348nmnm和和303303nm.nm.，这这些些残残基基的的微微环环境境能能明明显显地地改改变变其其荧荧光光强强度度和和荧荧光光峰位置。峰位置。探索探索TrpT

7、rp和和TyrTyr的微环境以及蛋白质分子构象的变化。的微环境以及蛋白质分子构象的变化。酪氨酸的吸收光谱与荧光光谱酪氨酸的吸收光谱与荧光光谱5.1.2.3 5.1.2.3 圆二色性圆二色性圆二色性（圆二色性（circular circular dichroismdichroism，CDCD）平面偏振光平面偏振光圆偏振光圆偏振光:右右 手手 圆偏振光，左圆偏振光，左 手手 圆偏振光圆偏振光手手性性物物质质与与左左、右右圆圆偏偏振振光光（ELEL，ERER）的的相相互互作作用用是是不不相相同同的的，例例如如左左手手螺螺旋旋与与ELEL有有更更强强的的相相互互作作用用，因因而而对对ELEL和和ERE

8、R的的吸吸收收也也不不相相同同。由由于于手手性性物物质质对对ELEL和和ERER这这两两种种光光的的吸吸收收（振振幅幅减减小小）不不同同，便便使使左左、右右圆圆偏偏振振光光叠叠合合成成椭椭圆圆偏偏振振光光(elliptically elliptically polarized polarized light)light)。这种光学效应称为这种光学效应称为圆二色性圆二色性图图 5656示示 出出 螺螺 旋旋、折折 叠叠 片片 和和 无无 规规 卷卷 曲曲（randomcoilrandomcoil）构象的多态圆二色性光谱。构象的多态圆二色性光谱。5.2 5.2 稳定蛋白质三维结构的作用力稳定蛋白质

9、三维结构的作用力Forces stabilizing Protein 3-dimentional structureForces stabilizing Protein 3-dimentional structureForces stabilizing Protein Forces stabilizing Protein 3-dimentional structure3-dimentional structure A Proteins Conformation Is Stabilized Largelyby Weak InteractionsThe weak(noncovalent)inter

10、actionsHydrogen bondsHydrophobic interactionsIonic interactionsVan der Waals force共价键共价键非共价键非共价键化学键化学键 肽键肽键一级结构一级结构氢键氢键二硫键二硫键二、三、四级结构二、三、四级结构疏水作用疏水作用盐键盐键范德华力范德华力三、四级结构三、四级结构蛋白质分子中的共价键与非共价键蛋白质分子中的共价键与非共价键三、四级结构三、四级结构Forces stabilizing Protein Forces stabilizing Protein 3-dimentional structure3-diment

11、ional structure5.2.1 5.2.1 氢键氢键 Hydrogen bondsHydrogen bonds氢键：氢键：连在电负性强的半径小的原子上的氢原子与连在电负性强的半径小的原子上的氢原子与另一个电负性强的原子之间的相互作用。另一个电负性强的原子之间的相互作用。xHyx，y的特点：的特点：电负性强；电负性强；分子半径小；分子半径小；有孤对电子有孤对电子代表代表:N，O，S原子等原子等-N-H O-+-Hydrogenbondsbonds氢键的氢键的2个重要特征：个重要特征：1.方向性方向性2.饱和性饱和性OHHlHydrogenbondisthemainforcetomain

12、tainthesecondarystructureofproteinHydrogenHydrogenbonds5.2.5.2.2 2范德华力范德华力van van derder WaalsWaals force force广义的广义的范德华力包括三种弱的作用力范德华力包括三种弱的作用力：定向效应定向效应诱导效应诱导效应分散效应分散效应效应效应分子或基团分子或基团偶极偶极偶极方向偶极方向图例图例定向效应定向效应极性分子或极性分子或基团之间基团之间永久偶极间永久偶极间静电相互作静电相互作用用固定固定诱导效应诱导效应极性与非极极性与非极性基团间性基团间永久偶极与永久偶极与诱导偶极间诱导偶极间固定固定

13、分散效应分散效应非极性分子非极性分子或基团间或基团间瞬时偶极间瞬时偶极间瞬时变化瞬时变化van van derder WaalsWaals force force5.2.3 5.2.3 疏水作用（熵效应）疏水作用（熵效应）Hydrophobic interactionsHydrophobic interactions 水介质中球状蛋白质的折叠总是倾向于把疏水介质中球状蛋白质的折叠总是倾向于把疏水残基埋藏在分子的内部。水残基埋藏在分子的内部。这一现象被称为这一现象被称为疏水作用疏水作用或疏水效应，也曾或疏水效应，也曾不正确的称为疏水键。不正确的称为疏水键。疏水作用疏水作用非极性分子非极性分子进入

14、水中，有聚集在一进入水中，有聚集在一起形成最小疏水面积的趋势，保持起形成最小疏水面积的趋势，保持这些非极性分子聚集在一起的作用这些非极性分子聚集在一起的作用则称为疏水作用则称为疏水作用。Hydrophobic interactionHydrophobic interaction对对蛋白质蛋白质来说，在水相溶液中，球状蛋白质的折叠总来说，在水相溶液中，球状蛋白质的折叠总是倾向于把疏水残基埋藏在分子的内部，这种现象可是倾向于把疏水残基埋藏在分子的内部，这种现象可称为疏水作用。称为疏水作用。backbone:purplehydrophobic:greenhydrophilic:yellow Hydr

15、ophobic interactionHydrophobic interaction疏水作用的本质疏水作用的本质 HydrophobicHydrophobic interaction interactionHydrophobic interaction in proteins:Hydrophobic interaction in proteins:Hydrophobicinteractionsareclearlyimportantinstabilizingaproteinconformation;Theinteriorofaproteinisgenerallyadenselypackedcor

16、eofhydrophobicaminoacidsidechains.HydrophobicHydrophobic interaction interaction 5.2.4 5.2.4 盐键盐键(Salt bridge,Ionic interaction)(Salt bridge,Ionic interaction)离子键离子键Ionicinteractions（盐键）（盐键）正电荷和负电荷之间的一种静电作用。正电荷和负电荷之间的一种静电作用。其大小与电荷电量的乘积成正比，与电荷其大小与电荷电量的乘积成正比，与电荷质点间的距离成反比。质点间的距离成反比。Na+ClF=Q1Q2 R2Ionic

17、interactionsIonic interactionsl 生理生理pHpH下，下，AspAsp、GluGlu侧链解离成负离子，侧链解离成负离子，LysLys、ArgArg、HisHis侧链解离成正离子侧链解离成正离子l多数情况下，这些基团分布在球状蛋白多数情况下，这些基团分布在球状蛋白质分子的表面，与水分子作用形成排列质分子的表面，与水分子作用形成排列有序的有序的水化层水化层，稳定蛋白质的构象。，稳定蛋白质的构象。Covalentbondbetweensidechainsoftwocysteineresidues5.2.5 5.2.5 二硫键二硫键 Disulfide bondDisul

18、fide bondDisulfide bondDisulfide bondl二硫键对蛋白质的构象和生物活性有二硫键对蛋白质的构象和生物活性有稳定作用稳定作用l二硫键的形成二硫键的形成不规定不规定多肽链的折叠多肽链的折叠l二硫键可以选择性地被还原二硫键可以选择性地被还原abcdeacdA Proteins Conformation Is Stabilized A Proteins Conformation Is Stabilized Largely by Weak InteractionsLargely by Weak Interactionsa.Ionic interaction b.Hydr

19、ogen bond c.Hydrophobic interaction d.Van der Waals forcese.Disulfide bondTypeofbondBondEnergy（kJ/mol）Hydrogenbond1330VanderWaalsforces48Hydrophobicinteraction1220Ionicinteraction1230Disulfidebond210Covalentbond376.81lWeakinteractionsarecrucialforthestructureandfunctionofbiomoleculesTheweakinteracti

20、ons,althoughindividuallyweak,accumulatetoasignificantlevelwhenoccurinlargenumbers.Thisisthesocalledaccumulativeorcollective总总体的体的effect.Weakinteractionswillmaximizedwhenamacromoleculeformsitsthree-dimensionalstructureandinteractswithothercomplementary互补的互补的(cognate)molecules(producingstability).Thet

21、ransient瞬时的瞬时的natureofweakinteractionsconfersflexibilityformacromoleculesandtheirinteractions.5.3 5.3 多肽主链折叠的空间限制多肽主链折叠的空间限制5.3.1 5.3.1 酰酰胺胺平平面面与与-碳碳原原子子的的二二面面角角（和和）l因为因为肽键不能自由旋转肽键不能自由旋转，所以肽键的四个原子和与之，所以肽键的四个原子和与之相连的两个相连的两个碳原子共处一个平面，称碳原子共处一个平面，称肽平面肽平面。l肽链可看作由一系列刚性的肽平面通过肽链可看作由一系列刚性的肽平面通过碳原子连接碳原子连接起来的长

22、链，主链的构象由起来的长链，主链的构象由肽平面之间的角度肽平面之间的角度决定。决定。The Peptide Bond Is Rigid and Planarl 主链上只有主链上只有碳原碳原子连接的两个键是单键，子连接的两个键是单键，可自由旋转可自由旋转绕绕CC-N-N旋转的旋转的-角角绕绕CC-C-C旋转的旋转的 角角这两个角称为这两个角称为二面角二面角多肽主链折叠的空间限制多肽主链折叠的空间限制l 和和 取值范围是正负取值范围是正负180度度l从从C 沿键轴方向观察，顺时针沿键轴方向观察，顺时针旋转的旋转的 和和 角度为正值，逆时角度为正值，逆时针为负值。针为负值。多肽主链折叠的空间限制多肽

23、主链折叠的空间限制多肽主链折叠的空间限制多肽主链折叠的空间限制Ramachandran根据蛋白质中非共价键合原子间的根据蛋白质中非共价键合原子间的最小接触距离，确定了哪些最小接触距离，确定了哪些成对二面角（成对二面角（和和）所规定的两个相邻肽单位的构象是允许的，哪些是所规定的两个相邻肽单位的构象是允许的，哪些是不允许的，并且以不允许的，并且以 为横坐标，以为横坐标，以 为纵坐标，在坐为纵坐标，在坐标图上标出，该坐标图称拉氏构象图。标图上标出，该坐标图称拉氏构象图。拉氏构象图：拉氏构象图：深蓝色区域：允许区；深蓝色区域：允许区；浅蓝色区域：不完全允许区；浅蓝色区域：不完全允许区；灰色区域：不允许

24、区。灰色区域：不允许区。上图：上图：L-Ala残基的拉氏构象图，横坐标为残基的拉氏构象图，横坐标为 的取值，纵坐标为的取值，纵坐标为 的取值。的取值。拉氏构象图：拉氏构象图：l拉氏图不仅对蛋白质的构象研究起到了简化作用，拉氏图不仅对蛋白质的构象研究起到了简化作用，对于判断所得到的蛋白质结构模型的正误也有意义。对于判断所得到的蛋白质结构模型的正误也有意义。l实际得到的许多蛋白质的三维结构证实了拉氏图是实际得到的许多蛋白质的三维结构证实了拉氏图是基本正确的。基本正确的。多肽主链形成三维结构的空间限制多肽主链形成三维结构的空间限制5.4 5.4 二级结构：多肽链折叠的规则方式二级结构：多肽链折叠的规

25、则方式 Secondary structureSecondary structure:The common regular folding The common regular folding patterns of the polypeptide backbonepatterns of the polypeptide backbone.蛋白质的二级结构（概念）：蛋白质的二级结构（概念）：蛋白质的二级结构是指蛋白质蛋白质的二级结构是指蛋白质主链主链的折叠产的折叠产生的生的有规则有规则的构象。的构象。通过形成链内或链间通过形成链内或链间氢键氢键可以使肽链卷曲折可以使肽链卷曲折叠形成各种叠形成各种

26、二级结构元件二级结构元件，主要有主要有 螺旋螺旋、折叠片、折叠片、转角和无规卷曲。转角和无规卷曲。复杂的蛋白质分子结构就由这些比较简单的复杂的蛋白质分子结构就由这些比较简单的二级结构元件进一步组合而成。二级结构元件进一步组合而成。Protein Secondary structureProtein Secondary structure蛋白质二级结构的简化概念：蛋白质二级结构的简化概念：蛋白质的二级结构是指蛋白质主链蛋白质的二级结构是指蛋白质主链折叠所产生的由氢键维系的规则构象。折叠所产生的由氢键维系的规则构象。蛋白质二级结构元件：蛋白质二级结构元件：SecondarySecondary st

27、ructural elements structural elements 螺旋螺旋 -Helix 折叠片折叠片 -PleatedSheet 转角转角 Turn 无规卷曲无规卷曲 RandomcoilProtein Secondary structureProtein Secondary structure5.4.1 5.4.1 -Helix-Helix螺螺旋旋是是蛋蛋白白质质中中最最常常见见、最最典典型型、含含量量最最丰丰富富的的二级结构元件。二级结构元件。Protein Secondary structureProtein Secondary structureCharacteristic

28、s of Characteristics of -helixhelix多肽链中的各个肽平面围多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋绕同一轴旋转，形成螺旋结构；结构；=-57o，=-47o；-helixLinus Pauling（19011994）The simplest The simplest arrangement of the arrangement of the polypeptide chain was polypeptide chain was proposed to be a proposed to be a helical structure helical struct

29、ure called called -helix-helix (PaulingPauling and Corey,and Corey,1951)1951)Protein Secondary structureProtein Secondary structure螺旋的结构螺旋的结构每圈螺旋占每圈螺旋占3.63.6个氨基酸残基个氨基酸残基沿螺旋轴方向上升沿螺旋轴方向上升0.540.54nmnm,螺距螺距(pitch)pitch)。每每个个残残基基绕绕轴轴旋旋转转100100，沿沿轴轴上上升升0.150.15nmnm螺螺旋的直径约为旋的直径约为0.50.5nmnm相相邻邻螺螺圈圈之之间间形形成成氢

30、氢键键，氢氢键键的的取取向向几几乎乎与与螺旋轴平行。螺旋轴平行。Protein Secondary structureProtein Secondary structure螺旋由螺旋由氢键氢键构成一个构成一个封闭环封闭环，其中包括三个残，其中包括三个残基，共基，共13个原子，个原子，3.613螺旋螺旋Protein Secondary structureProtein Secondary structure螺旋螺旋相当于在N末端积累了部分正电荷，在C末端积累了部分负电荷螺旋的偶极矩螺旋的偶极矩Protein Secondary structureProtein Secondary struct

31、ure 螺旋的手性螺旋的手性蛋白质中的蛋白质中的螺旋几乎螺旋几乎都是右手的都是右手的 (除胶原蛋白外除胶原蛋白外)。Protein Secondary structureProtein Secondary structure 影响影响螺旋形成的因素螺旋形成的因素与它的与它的氨基酸组成氨基酸组成和和序列序列有极大的关系有极大的关系:不不带带电电荷荷的的多多聚聚丙丙氨氨酸酸，在在pHpH7 7的的水水溶溶液液中中能能自自发发地地卷卷曲成曲成-螺旋。螺旋。多多聚聚赖赖氨氨酸酸在在pH7pH7时时,不不能能形形成成链链内内氢氢键键，在在pH12pH12时时，及自发地形成及自发地形成螺旋螺旋。除除R R

32、基基的的电电荷荷性性质质之之外外，R R基基的的大大小小对对多多肽肽链链能能否否形形成成螺旋也有影响。螺旋也有影响。多多聚聚异异亮亮氨氨酸酸，在在碳碳原原子子附附近近有有较较大大的的R R基基，造造成成空空间间阻碍。阻碍。脯氨酸脯氨酸Protein Secondary structureProtein Secondary structure5.4.2 5.4.2 -Pleated SheetPleated Sheet折折叠叠片片是是一一种种重重复复性性的的结结构构，肽肽链链几几乎乎是是完完全伸展的，相邻的多肽链间形成氢键。全伸展的，相邻的多肽链间形成氢键。侧链都垂直于折叠片的平面侧链都垂直于折

33、叠片的平面平行式平行式(parallel)(parallel)反平行式（反平行式（antiparallelantiparallel）Protein Secondary structureProtein Secondary structureNNCNNCCCParallelAnti-parallel Theadjacent邻近的邻近的polypeptidechainscanbeeitherparallel(thesamedirection)orantiparallel(theoppositedirection).Protein Secondary structureProtein Seconda

34、ry structureProtein Secondary structureProtein Secondary structureProtein Secondary structureProtein Secondary structure5.4.3 5.4.3 转角和转角和凸起凸起-turnandbugle自然界的蛋白质大多是球状蛋白质自然界的蛋白质大多是球状蛋白质转转角角,或或弯弯曲曲（bendbend）或或发发夹夹结结构构（hairpin hairpin structurestructure）,非重复性结构。非重复性结构。第第一一个个残残基基的的C=OC=O与与第第四四个个残残基基的的N

35、HNH氢氢键键键键合合，形形成一个紧密的环。成一个紧密的环。转角在球状蛋白质中约占全部残基的四分之一。转角在球状蛋白质中约占全部残基的四分之一。凸起凸起Protein Secondary structureProtein Secondary structureTwomain-turnsProteinSecondarystructure2 凸起（凸起（-bulge）常常作作为为反反平平行行 折折叠叠片片的的一一种种不不规规则则情情况况存存在在，其其基基本本结结构构特特征征是是在在两两个个连连续续 型型氢氢键键之之间间的的一一个个凸凸起起区区域域，一一股股链链上上的的二二个个残残基基对对着着另另一

36、一股股链链上上的的一个残基。一个残基。ProteinSecondarystructure5.4.4 5.4.4 Random coilRandom coil 无无规规卷卷曲曲或或称称卷卷曲曲（coilcoil），泛泛指指那那些些不不能能被被归归入入明明确确的的二二级级结结构构如如折折叠叠片片或或螺螺旋旋的的多多肽区段。肽区段。这这些些“无无规规卷卷曲曲”也也像像其其他他二二级级结结构构那那样样是明确而稳定的结构。是明确而稳定的结构。ProteinSecondarystructure无无规规卷卷曲曲这类有序的非重复性结构经常构成酶活性部位和其它蛋白质特异的功能部位，例如铁氧还蛋白和红氧环蛋白中结

37、合铁铁硫硫串串(iron-sulfur cluster)的肽环以及许多钙结合蛋白中结合钙离子的EF手结构（EF hand structure）的中央环。ProteinSecondarystructure二级结构是蛋白质二级结构是蛋白质主链主链的折叠产生的有规则的构象。的折叠产生的有规则的构象。维系蛋白质二级结构的主要作用力是维系蛋白质二级结构的主要作用力是氢键氢键，氢键存在，氢键存在于肽链主链之间而不是氨基酸侧链基团之间。于肽链主链之间而不是氨基酸侧链基团之间。氨基酸残基氨基酸残基侧链侧链沿蛋白质二级结构的分布是有规律的。沿蛋白质二级结构的分布是有规律的。不同的氨基酸对形成某种二级结构有一定的

38、偏好，同不同的氨基酸对形成某种二级结构有一定的偏好，同时对形成某种二级结构有一定的排斥。时对形成某种二级结构有一定的排斥。二级结构特点总结二级结构特点总结Glu Met Ala Leu Lys Phe Gln Trp Ile Val Asp His Arg Thr Ser Cys Tyr Asn Pro Gly helix sheet turnAminoacidandsecondarystructure5.5 纤维状蛋白质 Fibrousproteins-角蛋白与-螺旋 keratinand-helix丝心蛋白与-折叠Fibroin(theproteinofsilk)and sheet胶原蛋白

39、Collagen keratinand-helixFibroinand sheetCollagenFibrousproteinsSuper-secondarystructure超二级结构和结构域超二级结构和结构域 Super-secondarystructure(motif)andDomain 超二级结构超二级结构和和结构域结构域是位于二级结构是位于二级结构和三级结构之间的两个层次，超二级结和三级结构之间的两个层次，超二级结构的层次接近二级结构，而结构域的层构的层次接近二级结构，而结构域的层次接近三级结构。次接近三级结构。Quaternary structureTertiary structu

40、reDomain Super-secondary strutureSecondary structure Primary structureSuper-secondarystructureanddomain5.6.1 5.6.1 超二级结构超二级结构若若干干相相邻邻的的二二级级结结构构元元件件（主主要要是是螺螺旋旋和和折折叠叠片片）组组合合在在一一起起，彼彼此此相相互互作作用用，形形成成种种类类 不不 多多 的的、有有 规规 则则 的的 二二 级级 结结 构构 组组 合合(combination)(combination)或或二二级级结结构构串串（clustercluster）,在在多种蛋白质

41、中充当三级结构的构件，称为多种蛋白质中充当三级结构的构件，称为超二级结构超二级结构(super-secondary structure)(super-secondary structure)标准折叠单位标准折叠单位(standard folding unit)(standard folding unit)折叠花式折叠花式(folding motif).(folding motif).Super-secondarystructureanddomainSuper-secondarystructures :由由两两股股平平行行和和反反平平行行排排列列的的右右手手螺螺 旋旋 段段 相相 互互 缠缠 绕

42、绕 而而 成成 的的 左左 手手 卷卷 曲曲 螺螺 旋旋 (coiled coil)(coiled coil)或称超螺旋或称超螺旋:组组合合式式由由三三段段平平行行股股和和两两段段螺旋组成螺旋组成-pleated-pleated Barrel BarrelSuper-secondarystructureanddomainSuper-secondarystructures5.6.2 5.6.2 结构域结构域Domain多多肽肽链链在在二二级级结结构构或或超超二二级级结结构构的的基基础础上上形形成成三三级级结结构构的的局局部部折折叠叠区区，它它是是相相对对独独立立的的紧紧密密球球 状状 实实 体体

43、，称称 为为 结结 构构 域域（structural structural domain,domain,）或或域域 (domain(domain）。结构域结构域是球状蛋白质的独立折叠单位。对于那些较小的球状蛋白质分子或亚基来说，结构域和三级结构是一个意思，这些蛋白质或亚基是 单结构域(Single domain)DomainDomain结构域的特点（功能上）：结构域的特点（功能上）：通过结构域之间的相对运动，使蛋白质分子通过结构域之间的相对运动，使蛋白质分子实现一定的实现一定的生物功能生物功能。酶的酶的活性中心活性中心往往位于两个结构域的界面上往往位于两个结构域的界面上在蛋白质分子内，结构域可

44、作为结构单位进在蛋白质分子内，结构域可作为结构单位进行相对独立的运动，水解出来后仍能维持稳行相对独立的运动，水解出来后仍能维持稳定的结构，甚至保留某些生物活性（功能的定的结构，甚至保留某些生物活性（功能的独立性）。独立性）。Domain 结构域与结构域与功能域功能域（蛋白质中能独立存在的（蛋白质中能独立存在的功能单位）的关系：功能单位）的关系：有时一个结构域就是蛋白质的有时一个结构域就是蛋白质的功能域功能域，但不，但不总是。总是。功能域通常由多个结构域组成。功能域通常由多个结构域组成。作为酶活作为酶活性部位性部位的功能域经常由多个结构域的功能域经常由多个结构域的相邻部分组成，结构域的剩余部分不

45、参与的相邻部分组成，结构域的剩余部分不参与组成活性部位。组成活性部位。DomainA compact region(usually including less than 30400 residues)that is a distinct structural unit within a larger polypeptide chain is called a domain.Many domains fold independently into thermodynamically stable structures,and sometimes,have separate functions.

46、DomainDomains are compact regions that may be connected by a flexible segment of polypeptide chain.A protein with multiple domains may appear to have a distinct globular lobe for each domain,but,more commonly,extensive contacts between domains make individual domains hard to discern.DomainCD4Troponi

47、nCDomainIn many cases,a domain from a large protein will retain its correct three-dimensional structure even when it is separated from the remainder of the polypeptide chain.Small proteins usually have only one domain(the domain is the protein).DomainDomain and the active site of aspartic protease E

48、nzyme active sites are often located in the interface of two domainsDomain5.7 5.7 球状蛋白质与三级结构球状蛋白质与三级结构GlobularProteinsandTertiarystructure蛋蛋白白质质的的三三级级结结构构是指由二级结构原件（螺旋，构象，转角和无规则卷曲等）构建成的总三维结构。GlobularProteinsandTertiarystructurelThe overall three-dimensional arrangement of all atoms in a protein is re

49、ferred to as the proteins tertiary structure.5.7.1 5.7.1 球状蛋白质的分类球状蛋白质的分类Classification of globular proteinClassification of globular protein 全全结构（反平行结构（反平行螺旋）蛋白质螺旋）蛋白质 ，结构（平行或混合型结构（平行或混合型折叠折叠 片）片）蛋白质蛋白质全全结构（反平行结构（反平行折叠片）蛋白质折叠片）蛋白质富含金属和二硫键（小的不规则）蛋白富含金属和二硫键（小的不规则）蛋白 质质1 1）球状蛋白质分子含多种二级结构原件；）球状蛋白质分子含多种

50、二级结构原件；2 2）球状蛋白质三维结构具有明显的折叠层次；）球状蛋白质三维结构具有明显的折叠层次；3)3)球状蛋白质分子是紧密的球状或椭球状实体；球状蛋白质分子是紧密的球状或椭球状实体；4)4)球状蛋白质疏水侧链埋藏在分子内部，亲水球状蛋白质疏水侧链埋藏在分子内部，亲水 侧链暴露在分子表面；侧链暴露在分子表面；5 5）球状蛋白质分子表面有一个空穴（也称裂球状蛋白质分子表面有一个空穴（也称裂 沟、沟、凹槽或口袋）。凹槽或口袋）。5.7.2 5.7.2 球状蛋白质三维结构的特征球状蛋白质三维结构的特征Characteristicsofglobularprotein3-dimentionalstr