蛋白质四级结构
蛋白质四级结构及其检测方法
论述一、二、三、四级蛋白质结构及其检测方法？蛋白质定义：由一条或多条多肽链以特殊方式结合而成的生物大分子，通常是将分子量在6000道尔顿以上的多肽称为蛋白质。
一、蛋白质一级结构：（一）定义：蛋白质的一级结构又称为共价结构或化学结构，它是指蛋白质中的氨基酸按照特定的排列顺序通过肽键连接起来的多肽链结构。
氨基酸残基主要通过肽键连接，有些蛋白质中含有二硫键。
（二）检测方法：二硝基氟苯（DNFB）法、丹磺酰氯法、氨肽酶法、C-末端氨基酸测定（肼解法、还原法、羧肽酶法）二、蛋白质二级结构：（一）定义：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。
并不涉及氨基酸残基侧链的构象。
主要的化学键为氢键。
（二）检测方法：构象的研究方法：X射线衍射法、核磁共振光谱法、圆二色谱CD、紫外-可见差光谱、荧光探针法、激光拉曼光谱法、红外光谱法、关联规则与遗传算法。
三、蛋白质三级结构：（一）定义：整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。
即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。
主要的化学键：疏水键、离子键、二硫键、氢键和配位键稳定维系三级结构的作用。
（二）检测方法：同源建模（比较建模SWISS-MODEL）法、穿针引线方法（折叠识别方法）、从头预测法、最速下降法、牛顿法、共轭梯度法、遗传算法、分解-结合法、离散化方法、分子动力学法、混合预测方法、粒子群优化算法(PSO)。
四、蛋白质四级结构：（一）定义：有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基。
蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。
亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。
（二）检测方法：线性降维法：Swiss-Prot数据库中抽取数据集进行四级结构预测。
Quat-PRE方法：综合运用mRMR方法和SVM的wrapper方法进行四级结构预测。
蛋白质一级结构二级结构三级结构四级结构解释
蛋白质一级结构二级结构三级结构四级结构解释【摘要】蛋白质是生物体内重要的大分子，负责许多生物学功能。
蛋白质的结构可分为四个级别：一级结构指的是氨基酸的简单线性排列，二级结构是氨基酸的局部区域形成α螺旋或β折叠，三级结构是整个蛋白质分子的空间构象，四级结构是多个蛋白质分子相互组装在一起形成的复合物。
蛋白质的结构决定了其功能，例如酶的特异性和亲和力。
蛋白质的结构与功能高度相关，对于研究蛋白质功能和疾病治疗有着重要意义。
蛋白质的结构从简单到复杂，具有多种不同层次的组织关系，这些不同级别的结构相互作用，共同决定了蛋白质的生物学功能。
【关键词】蛋白质，一级结构，二级结构，三级结构，四级结构，解释，总结1. 引言1.1 蛋白质概述蛋白质是生物体内功能性非常重要的大分子，它们参与了生物体内的几乎所有生物过程。
蛋白质是由氨基酸分子通过肽键连接而成的多肽链，具有多种结构和功能。
蛋白质的结构可以分为四个层次：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一级结构是指蛋白质的氨基酸序列，即多肽链的线性排列方式。
二级结构是指多肽链中氨基酸的局部空间构象，包括α-螺旋和β-折叠等。
三级结构是指整个多肽链的立体空间结构，由各个二级结构元素的折叠方式决定。
四级结构则是由多个多肽链之间的相互排列和交互作用所形成的整体结构。
通过这四个层次的结构，蛋白质可以实现其特定的生物功能，如催化化学反应、传递信号等。
蛋白质的结构和功能密切相关，任何一个层次的结构改变都可能影响到其功能。
对蛋白质结构的深入理解对于揭示其功能机制具有重要意义。
2. 正文2.1 蛋白质一级结构蛋白质的一级结构指的是它的氨基酸序列。
氨基酸是组成蛋白质的基本单位，共有20种不同的氨基酸，它们通过肽键连接在一起形成多肽链。
蛋白质的氨基酸序列是由基因决定的，不同的基因编码不同的氨基酸序列，从而确定了蛋白质的结构和功能。
在蛋白质的一级结构中，氨基酸序列的特定顺序决定了蛋白质的二级结构。
蛋白质四级结构的化学键
蛋白质四级结构的化学键一、蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构是指蛋白质多肽链中氨基酸残基从N末端到C末端的排列顺序，即氨基酸序列。
维持蛋白质一级结构的化学键是肽键（有的还有二硫键，如牛胰岛素）书写方式：从蛋白质N端到C端书写第一个被测定出完整一级结构的蛋白质分子是牛胰岛素。
牛胰岛素分子含有51个氨基酸残基，包括A、B两条肽链，A链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸。
二、蛋白质的二级结构定义：是指在一级结构的基础上，多肽链主链上的某些肽段借助氢键形成的一些有规则的构象。
形式：α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲（1）α-螺旋：一种经典的右手螺旋结构（2）β-折叠：由两条顺向平行或反向平行的肽链片段共同组成的。
（3）β-转角：通常是由4个氨基酸组成，Pro和Gly是最常出现的两种重要氨基酸。
（4）无规卷曲：多肽链主链骨架中存在的一些无确定律性的盘曲。
三、蛋白质的超二级结构和结构域超二级结构（1）定义：值蛋白质结构中两个及以上结构单元按一定方式组合而成的聚合体（2）种类：αα、ββ和βαβ2.结构域（1）定义：包括超二级结构在内的、相对独立、组合紧密的特殊空间区域，是蛋白质分子三级结构中具备重要生理功能的结构单元。
（2）单结构域：对小分子Pr而言，结构域偏小，组成简单。
四、蛋白质的三级结构定义：Pr单链结构中所有原子在三维空间中的分布。
它包括了二级结构的所有组合构件和所有氨基酸R侧链基因的空间排布结构及相互关系。
三级结构通常用来描述单链球状或近球状蛋白质及寡蛋白分子内一个亚基的全部结构。
多呈球形或近球形，其亲水性基因和功能性二级单元多位于分子表面。
蛋白质三级结构的维持主要靠疏水作用力、氢键、离子键、范德华力等。
肌红蛋白是一种氧结合蛋白，能结合氧分子并利用氧在肌肉中的扩散。
五、蛋白质的四级结构定义：指几个各具独立三级结构的肽链相互结集，以特定的方式接触、排列形成更高层次的蛋白质空间构象。
亚基：在Pr四级结构中，各具独立三级结构的肽链。
蛋白一级二级三级四级结构特征
蛋白一级二级三级四级结构特征蛋白质是构成生物体的基本组成部分之一，其结构特征对于蛋白质的功能和性质起着至关重要的作用。
蛋白质的结构可以分为四个层次，分别是一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一级结构是指蛋白质的氨基酸序列。
蛋白质由20种不同的氨基酸组成，它们按照特定的顺序排列形成多肽链。
一级结构决定了蛋白质的基本组成和序列，不同的氨基酸序列决定了蛋白质的功能和性质。
例如，胰岛素和胰蛋白酶就是由不同的氨基酸序列组成的，导致它们具有不同的功能。
二级结构是指蛋白质中的局部结构。
常见的二级结构有α螺旋和β折叠。
α螺旋是一种右旋螺旋结构，螺旋轴由多肽链的氢键稳定。
β折叠是由两个或多个多肽链平行或反平行排列形成的片状结构。
二级结构的形成是由氢键的形成和稳定所决定的。
不同的二级结构对于蛋白质的稳定和功能起着重要的作用。
三级结构是指蛋白质的整体折叠形态。
蛋白质的三级结构由一级和二级结构相互作用所决定。
通常，蛋白质的三级结构是以一种最稳定的方式折叠起来的，形成了特定的空间构型。
三级结构的稳定性对于蛋白质的功能和性质至关重要。
例如，酶的活性和底物结合位点都是由蛋白质的三级结构决定的。
四级结构是指由两个或多个蛋白质互相作用形成的复合物。
四级结构的形成可以增加蛋白质的稳定性和功能多样性。
例如，血红蛋白是由四个亚基组成的四级结构，每个亚基都与氧分子结合，从而实现氧的运输功能。
蛋白质的一级结构决定了其二级结构，二级结构决定了其三级结构，而三级结构则决定了其功能和性质。
蛋白质的结构特征对于生物体的正常功能和生命活动至关重要。
对于研究蛋白质的结构和功能，了解蛋白质的一级、二级、三级和四级结构特征是必不可少的。
总结一下，蛋白质的一级结构是指其氨基酸序列，二级结构是局部的螺旋或折叠结构，三级结构是整体的折叠形态，四级结构是由多个蛋白质互相作用形成的复合物。
这些结构特征决定了蛋白质的功能和性质，对于生物体的正常功能和生命活动起着重要的作用。
大学生物化学课件 蛋白质的四级结构
蛋白质的二级结构 ★★★
蛋白质的二级结构是指多肽链中主链原子在各局部空间的排列分布状况，而不涉及各R 侧链的空间排布。在所有已测定的蛋白质中均有二级结构的存在，主要形式包括螺旋 结构、B折叠和B转角等。 构成蛋白质二级结构（即主链构象）的基本单位是肽键平面或称酰胺平面。【肽 键平面示意图一】 肽键具有双键性质，不能自由旋转而成平面结构。此平面结构两侧的、与α 碳原子 相连的单键则可自由旋转。经过折叠、盘曲可形成α -螺旋和β-片层结构。稳定二级结 构的主要因素是氢键。 1. α-螺旋结构 在α-螺旋中肽链如螺旋样盘曲上升，每旋转一圈为3.6个氨基酸残 基，其中每个氨基酸残基升高0.15nm，螺旋上升一圈的高度（即螺距）为0.54nm （3.6nm×0.15nm）。【见示意图二】 每个氨基酸残基的－NH－与间隔三个氨基酸残基的=C=0形成氢键【见详图三】。 每个肽键的=C=0与－NH－都参加氢键形成，因此保持了α -螺旋的最大稳定性。 绝大多数蛋白质以右手α -螺旋形式存在。1978年发现蛋白质结构中也有左手α -螺 旋结构。 2. β-折叠结构 它是两条肽链或一条肽链内的各肽段之间的=C=0与－NH－形成 氢键而成。两肽链可以是平行的，也可以是反平行的。 【顺平行折叠图四】 【反平行折叠图五】 多肽链除此两种局部折叠形式外，还有β转角（β-turn，或称β-发夹结构）和无规 卷曲（random coil）等。
蛋白质的四级结构名词解释
蛋白质的四级结构名词解释
1. 第一级结构- 氨基酸序列
蛋白质的第一级结构指的是蛋白质分子中氨基酸的线性排列顺序。
氨基酸是蛋白质的基本单元，蛋白质的性质主要依赖于氨基酸序列的种类、数量和分布。
2. 第二级结构- α-螺旋和β-折叠
蛋白质的第二级结构指的是氨基酸在空间中的排列方式。
其中，α-螺旋是一种由氢键连接的螺旋状结构，β-折叠则是由氢键连接的折叠状结构。
不同的氨基酸序列会形成不同的第二级结构，从而影响蛋白质的功能和性质。
3. 第三级结构- 溶液中的三维结构
蛋白质的第三级结构指的是蛋白质分子在溶液中的三维形态。
它是由氨基酸在空间中的排列方式所决定的。
蛋白质的第三级结构决定了其功能和稳定性，例如酶的催化活性和抗体的特异性。
4. 第四级结构- 多个蛋白质分子之间的相互作用
蛋白质的第四级结构指的是由多个蛋白质分子相互作用形成的大分子复合物。
例如，许多脂蛋白是由多个蛋白质分子和脂质分子组成的。
蛋白质的第四级结构也可以影响蛋白质的功能和稳定性。
蛋白质的四级结构及其在生物体中的功能
蛋白质的四级结构及其在生物体中的功能蛋白质是生物体中最重要的分子之一，在维持生命活动中扮演着重要角色。
蛋白质的四级结构是指其在空间结构上的层次分布，包括了原子间的相互作用和分子内的组织方式。
正是蛋白质的四级结构决定了其丰富多样的功能。
本文将详细阐述蛋白质的四级结构及其在生物体中的功能。
Introduction引言蛋白质是由氨基酸构成的，具有复杂的结构和多样的功能。
它们在生物体内发挥着重要的作用，包括催化反应、传递信号、结构支撑和运输物质。
蛋白质具有四级结构，分别是一级结构、二级结构、三级结构和四级结构，每个层次都对其功能起着关键性的作用。
一级结构一级结构一级结构是指蛋白质中氨基酸的线性序列。
蛋白质的一级结构由20种氨基酸按照一定顺序组成，这种序列的独特性决定了蛋白质的功能。
例如，胰岛素就是由51个氨基酸组成的多肽，其一级结构的特定序列决定了其能够在体内调节血糖水平。
二级结构二级结构二级结构是指蛋白质中多个氨基酸之间的局部空间排列方式。
最常见的二级结构形式是α-螺旋和β-折叠。
α-螺旋是一种右旋螺旋形式，其结构稳定并且能够有效地进行分子间相互作用。
β-折叠则是由平行或反平行的β链相邻排列而形成的结构，提供了分子的稳定性和结构刚性。
三级结构三级结构三级结构是指蛋白质中各个二级结构之间的空间排列方式。
蛋白质的三级结构通常是通过非共价键（如氢键、离子键和范德华力）形成的，这些键可以将蛋白质的不同部分粘在一起。
三级结构的形成对于蛋白质的功能至关重要，因为它决定了蛋白质的空间构型和对其他分子的识别和结合能力。
四级结构四级结构四级结构是指蛋白质由多个亚基组装而成的空间结构。
有些蛋白质由一个亚基组成，而另一些则由多个亚基组装而成。
亚基之间通过共价键或非共价键相互连接，形成一个整体结构。
四级结构的形成使得蛋白质能够承担特定的功能，如催化反应或传递信号，从而对生物体的正常运作起到关键作用。
结论结论蛋白质的四级结构是其在空间结构上的层次分布，包括了原子间的相互作用和分子内的组织方式。
蛋白质四级结构的作用力
蛋白质四级结构的作用力
蛋白质四级结构是蛋白质的基本结构，它是由氨基酸残基组成的链状分子，它
们之间通过氢键、疏水性作用力和静电作用力结合在一起。
蛋白质四级结构的作用力是蛋白质结构的基础，它们决定了蛋白质的形状和功能。
氢键是蛋白质四级结构中最重要的作用力，它是由氨基酸残基中的氢原子与其
他残基中的氧原子之间的相互作用形成的。
氢键的强度取决于氢原子和氧原子之间的距离，当距离越近时，氢键的强度越大。
氢键的作用力可以使蛋白质的折叠稳定，并保持蛋白质的三级结构。
疏水性作用力是蛋白质四级结构中的另一种重要作用力，它是由氨基酸残基中
的氢原子与其他残基中的氢原子之间的相互作用形成的。
疏水性作用力可以使蛋白质的折叠稳定，并保持蛋白质的三级结构。
静电作用力是蛋白质四级结构中的另一种重要作用力，它是由氨基酸残基中的
电荷不对称性引起的。
静电作用力可以使蛋白质的折叠稳定，并保持蛋白质的三级结构。
总之，蛋白质四级结构的作用力是蛋白质结构的基础，它们决定了蛋白质的形
状和功能。
氢键、疏水性作用力和静电作用力是蛋白质四级结构中最重要的作用力，它们可以使蛋白质的折叠稳定，并保持蛋白质的三级结构。
因此，蛋白质四级结构的作用力对蛋白质的结构和功能起着至关重要的作用。
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•特点： 不破坏蛋白质的构象，蛋白质不发生
变性
蛋白质四级结构
(2) 有机溶剂沉淀法
• 原理: 使蛋白质脱去水化层,又能降低溶 液的介电常数使蛋白质表面电荷减 少，导致蛋白质分子聚集而沉淀
•常用有机溶剂: 甲醇、乙醇、丙酮
•缺点：
常会使蛋白质变性
•注意事项:
必须在低温下操作
尽量缩短处理的时间
及时将蛋白质蛋中白质四残级结存构 的有机溶剂除去
Pr
COONH2
pH<pI
pH=pI
pH>pI
等电点（pI）：在某一pH值溶液中， 蛋白质酸性基团和碱性基团的解离程度相当
蛋白质分子所带正负电荷相等，净电荷为零 此时溶液的pH值称为蛋白蛋质四级白结构质的等电点(pI)
（二）蛋白质的胶体性质
蛋白质分子颗粒大小1-100nm之间,属胶体颗粒范 围，在溶液中能形成稳定的胶体
蛋白质四级结构
常见的变性因素： •化学因素 强酸、 强碱、 有机溶剂、
生物碱、 尿素、 胍、 重金属
•物理因素 热、 紫外线、 超声波、 剧烈振荡
蛋白质四级结构
变性蛋白质的主要特征:
（1）蛋白质分子中的次级键断裂,构象破坏，但不 涉及共价键的破坏,一级结构不变
（2） 生物活性丧失 （3） 变性蛋白质的溶解度常降低、粘度增加、
蛋白质四级结构
（二）电 泳
概念：带电颗粒在电场中向着所带电荷相反 方向移动称为电泳。
原理:不同的蛋白质的因结构、形状和带电 量的不同而有不同的泳动速度，从而 达到分析和分离蛋白质的目的
分类：根据支持物的不同，电泳电泳可分为： 薄膜电泳、凝胶电泳……
应用：电泳技术是生化常用分析技术之一
应用:
(1)蛋白质分离纯化 (2)解毒 (3)临床检验 蛋白质四级结构
使蛋白质沉淀的方法
(1) 盐析法( salting out)
•概念： 向蛋白质溶液中加入大量中性盐使 蛋白质沉淀称为盐析
•常用的中性盐：硫酸铵、 硫酸钠、 氯化钠等
•作用原理: 盐离子与水亲和力极强，
夺去蛋白质的水化层，减少分子间静电斥力
血红蛋白与氧结合的正协同效应
100% -
氧 饱 和 度
M b
Hb
静脉血
动脉血
P50 氧分压
蛋白质四级结构
第四节 蛋白质的理化性质 一 、蛋白质的ຫໍສະໝຸດ 化性质（一）两性解离和等电点
蛋白质四级结构
蛋白质是两性电解质。在溶液中的带电状况 主要取决于溶液的pH值
Pr
COOH +OHNH3+ +H+
Pr
COO- +OHNH3+ +H+
四 蛋白质的四级结构
(quaternary structure) 1.概念
是指亚基间的空间排布、亚基间相互 作用与接触部位的布局，不包括亚基本 身的空间结构。亚基间以次级键相连， 绝无共价键
蛋白质四级结构
蛋白质四级结构
亚基(subunit)
蛋白质分子由两条或两条以上肽链组 成，每条肽链各自形成了独立的三级 结构，分子中的每一个具有独立三级 结构肽链,称为亚基
蛋白质四级结构
蛋白质四级结构
血红蛋白 由4个亚基组成 功能:运输O2
蛋白质四级结构
二、蛋白质空间结构与功能的关系
（一）肌红蛋白Mb与血红蛋白Hb
蛋白质的空间结构决定生物学功能
肌红蛋白（1个亚基）与血红蛋白（4个亚基） 且一级结构有较大差异，但均具有与氧可逆地 结合的能力
其结构特点是，都与血红素（辅基）共价结合
2.维持蛋白质四级结构的作用力
次级键 主要是疏水作用 盐键、氢键
蛋白质四级结构
第三节 蛋白质结构与功能的关系
一、蛋白质一级结构与功能的关系 （一） 一级结构是空间构象的基础
以124个氨基酸残基组成的牛胰核糖 核酸酶（4对二硫键）为例说明
蛋白质四级结构
牛胰核糖核酸酶的变性与复性
尿素或盐酸胍 β-巯基乙醇
(3) 重金属盐沉淀法
•原理: 重金属离子如Cu2+、Hg2+、Ag2+、 Pb2+等带有正电荷，能与蛋白质分 子中带负电的基团结合，生成不溶 性的重金属蛋白盐而沉淀
若溶液pH大于蛋白质的pI，沉淀更易发生
•缺点： 此法常使蛋白质变性失活
蛋白质四级结构
(4) 生物碱试剂和某些酸类沉淀法
原理:
生物碱试剂(如鞣酸、苦味酸、 钨酸等)，某些酸类(主要是指 三氯醋酸、磺酰水杨酸和硝酸 等)，与带正电的蛋白质 结合 生成不溶性的盐而沉淀
扩散系数减小 （4） 变性蛋白质容易消化
蛋白质四级结构
蛋白质的复性(renaturation)
除去变性因素后，有的变性蛋白质又可 恢复其天然构象和生物活性，这一现象 称为蛋白质的复性
蛋白质四级结构
蛋白质的沉淀(pre-cipitation)
概念:
当破坏了维持蛋白质胶体稳定的因素甚至 蛋白质的构象时，蛋白质就会从溶液中析 出，这种现象称为蛋白质的沉淀。
蛋白质四级结构
蛋白质四级结构
O2
蛋白质四级结构
（二）血红蛋白构象变化与结合氧的能力 O2
蛋白质四级结构
变构效应
蛋白质分子与它的配体结合后构象发生变化, 其功能也随之变化的现象,称为变构效应
协同效应
蛋白质分子中的1个亚基与其的配体结合后, 能影响其它亚基与配体的结合,称为协同效应
促进 正协同效应 抑制 负协同效应 蛋白质四级结构
蛋白质的胶体原因： •表面形成水化层 •表面同种电荷的斥力
蛋白质四级结构
蛋白质的聚沉
蛋白质四级结构
（三）蛋白质的变性、沉淀与凝固
1. 蛋白质的变性作用 概念:
在某些理化因素作用下.蛋白质的构象被破坏，失 去其原有的性质和生物活性，称为蛋白质的变性作 用(denaturation)
变性后的蛋白称为变性蛋白质
透析
有活性
蛋白质四级结构
无活性
（二）一级结构与功能的关系 1.一级结构相似的蛋白质功能相似 一级结构不同的蛋白质功能不同
胰岛素的一级蛋白结质四级构结构及种属差异
一级结构不同的蛋白质功能不同
ACTH 促肾上腺素皮质激素蛋白质四级结构 MSH 促黑激素
HbS与HbA的区别
Β-亚基第6位氨基酸 正常人：Glu 患者：Val
缺点： 常引起蛋白质变性
注意事项: 反应溶液的pH<pI，确保蛋 白质以阳离子形式存在
蛋白质四级结构
3. 蛋白质的凝固作用
蛋白质的凝固作用实际上是蛋白质变 性后进一步发展的不可逆结果
如加热可使蛋白质变为不容再溶 解的凝块
蛋白质四级结构
二、 蛋白质的分离纯化
(一) 盐析和有机溶剂沉淀 (二) 电泳 (三) 透析和超滤 (四) 层析 (五) 超速离心