蛋白质结构
蛋白质的结构类型
蛋白质的结构类型
蛋白质：超级分子的复杂结构
蛋白质是一种至关重要的生物分子，可以在细胞和组织中发挥各种重要的生物学功能。
它的结构类型多样，极其复杂，可以根据它们的
组成部分分为三大类。
一、核酸类：核酸蛋白质由脱氧核糖核酸（DNA）或核糖核酸（RNA）组成，它们在细胞内起着储存、传递和表达遗传信息的作用。
这类蛋
白质结构有时被称为“基因蛋白质”，它们具有特殊的生物学活性，表
现出明显的高度结构对称性。
二、皮层类：皮层蛋白质由氨基酸残基组成，它们可以用它们的残基
结合状态，构成不同类型的链条结构，这些链条构成了蛋白质体的主
要架空物质。
它们之间的链条结构可以折叠成穿孔、成角、成锥、成
环形等不同类型的模型，这些模型构成了蛋白质体的主要架构。
三、膜结合类：膜结合蛋白质由一种称作磷脂酰肌醇的有机物质组成
的磷脂层结合，一般由膜脂复合物、蛋白质和不同类型的结合组分组
成。
该类蛋白质结构产生了混合的结构模型，有助于定位和促进膜蛋
白的功能。
综上，蛋白质的结构类型主要分为三种：核酸类、皮层类和膜结合类。
它们的结构复杂，结构模型多样，可以形成不同类型的链条结构，从
而发挥多种生物功能。
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。
蛋白质的结构
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肽键平面示意图
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蛋白质与多肽的区别：
• 凡氨基酸残基数目在50个以上，且具有特 定空间结构的肽称蛋白质；
• 凡氨基酸残基数目在50个以下，且无特定 空间结构者称多肽。
蛋白质立体结构原则： (1) 由于C=O双键中的π电子云与N原子上的未共用电子对
发生“电子共振”，使肽键具有部分双键的性质，不能 自由旋转（图）。 (2) 与肽键相连的六个原子构成刚性平面结构。但由于碳原子与其他原子之间均形成单键，因此两相邻的平面 结构可以作相对旋转。
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肽键平面的形成
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• 蛋白质二级结构的类型： 主要包括-螺旋，-折叠，
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体内活性肽 举例
生物体内有很多游离存在的小分子活性肽，各具有 一定的生物功能。 ❖ 有些活性肽属于激素类。如催产素、加压素、舒缓 素等都是9肽。
❖ 有些微生物产生的活性肽是抗生素类物质，如短杆 菌肽S、多粘菌素E、放线菌素D等。
❖ 鬼笔鹅膏 产生的a-鹅膏 碱是一种环状8肽，能与 真核细胞的RNA结合，抑制RNA的合成
-转角及无规卷曲等几种类型。
1。-螺旋（-helix）：
α—螺旋构象是由Pauling和Corey等 于1951年研究羊毛、马鬃等角蛋白时 提出的结构模型，指多肽链主链骨架 围绕螺旋的中心轴一圈一圈地上升而 形成螺旋式构象，类似螺旋式楼梯那 样，螺旋构象依靠氢键来维持。
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• -螺旋螺旋构象结构特征为：
丹磺酰氯（DNS）法：用DNS取代DNFB，生成DNS-氨基酸
蛋白质的结构和功能
蛋白质的结构和功能蛋白质是组成生物体最重要组成部分之一，是生命中最基本的分子之一，也是所有生命机制的基础。
蛋白质是由氨基酸单元组成的大分子，具有复杂的三维结构和多种生物功能。
本文将围绕蛋白质的结构和功能展开探讨。
一、蛋白质的结构蛋白质的结构非常复杂，主要包括四个级别：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，也被称为多肽链。
二级结构是指蛋白质在空间中的部分有规律的排列方式，可以分为α-螺旋和β-折叠。
三级结构是指蛋白质的立体结构，在细胞内是具有生物学功能的。
四级结构是指两个或者多个多肽链合成的复合物或者聚集体。
这四个级别的结构是建立在氨基酸单元之间的分子相互作用力的基础上的。
二、蛋白质的功能蛋白质有多种生物学功能，比如酶的催化反应、结构蛋白的细胞骨架的构建和细胞膜通道的创造等。
蛋白质通过其结构的多种形式和氨基酸侧链的特定化学性质来实现这些功能。
下面将逐一探讨蛋白质的各项功能。
1. 酶的催化反应蛋白质中的酶催化细胞内化学反应的速率，可以使化学反应在体内以可控的速率进行。
酶的高效性主要归功于其特定的结构，可以与底物特异性结合，从而降低局部反应能量的活化能。
例如，胰蛋白酶的构象改变会导致其主要消化的底物蛋白质无法正常消化。
2. 细胞骨架的构建细胞骨架是由蛋白质构成的复杂结构。
蛋白质在细胞中起着结构支撑和细胞形态维持的重要作用。
细胞骨架包括三种蛋白质，分别是微丝、中间丝和微管。
微丝是细胞外形变化的基础，中间丝是吸收力和细胞形态的基础，微管则是细胞分裂的基础。
这些不同的骨架蛋白质通过不同的化学反应将不同的蛋白质链聚合在一起，形成高阶结构形成。
3. 细胞膜通道的创造许多蛋白质在细胞膜上具有通道功能，能够允许特定分子和离子的跨膜转运。
跨膜蛋白是细胞内外的信号转导和细胞间通信的重要基础。
膜蛋白在细胞生物学过程中起着关键的作用，比如能够将物质通过细胞膜进行导出或者导入。
总之，蛋白质是组成生物体最重要组成部分之一，具有复杂的三维结构和多种生物功能。
蛋白质的结构层次
折叠，转角，无规卷曲等）构成的总三维结 构。包括一级结构中相距远的肽段之间的几何 关系和侧链在三维空间中彼此间的相互关系。 • 简言之，是指蛋白质多肽链所有原子在空间上 的排列。
线照射、高压和表面张力等或化学因素如有机
（ 溶剂、脲、胍、酸碱等的影响，生物活性丧失，
一 溶解度降低，以及其它物理化学性质发生改变，
） 蛋
这种过程称为蛋白质的变性(denaturation)。
白 • 变性后高级结构破坏，一级结构不变
质
的 变
性
蛋白质的变性
热、紫外线照射、高 压和表面张力、有机溶 剂、脲、胍、酸碱
蛋白质结构层次
蛋白质结构的层次
一级结构： 氨基酸序列 二级结构：α螺旋，β折叠等
超二级结构 结构域（domain） 三级结构：所有原子空间位置 四级结构：多亚基蛋白
六、超二级结构和结构域
（一）超二级结构 由若干相邻的二级结构元件组合在一起，彼此相 互作用，形成的有规则的二级结构组合。
1、 αα :由两股平行或反平行的右手螺旋段相互 缠绕而成的左手卷曲螺旋或称超螺旋。 2、βαβ：由两段平行-折叠股和一段作为连接的 螺旋组成。 3、ββ：由若干反平行折叠片组合而成。
• 2、膜内在蛋白：有的一大部分埋入膜的 脂双分子层，有的横跨脂双层。跨膜部 分主要由-螺旋或-折叠构成。
膜周边蛋白和膜内在蛋白（跨膜蛋白)
-螺旋
N-连接
O-连接四糖： 2Neu5Ac， Gal，GalNAc
糖红 蛋细 白胞 的上 跨血 膜型
九、蛋白质折叠和结构预测
蛋白质分子结构
无
规
则
卷
曲
无规则卷曲
示
意
图
细胞色素C的三级结构
蛋白质分子中那些没有确定规律性的部分肽链构象称为无规卷曲。
三、蛋白质的三级结构
（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，包括 主链和侧链。三级结构的形成使得在序列中相隔 较远的氨基酸侧链相互靠近。 主要的化学键
亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次 是氢键和离子键。
-亚基
如：血红蛋白含有四个亚基，为22，血红素 每个亚基含一个血红素，每个血红素 Fe2
+
可结合一个氧分子。亚基含141个氨 基酸残基，亚基含146个氨基酸残基。 -亚基
-亚基
血红素 Fe2
+
-亚基
第五节 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
疏水键、离子键、氢键和 Vander Waals力等。
目录
肌红蛋白 (Mb) 的三级结构
C 端
N端
四、蛋白质的四级结构
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 (subunit)。
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。
蛋白质构象改变导致疾病的机理：有些蛋 白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解 酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现 为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。
这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病、老 年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。
蛋白质的结构 和 功能
蛋白质的结构和功能蛋白质是生物体内一类重要的生物大分子，它在细胞的结构和功能中发挥着重要的作用。
蛋白质的结构和功能紧密联系，其结构决定了其功能。
本文将从蛋白质的结构和功能两个方面进行探讨。
一、蛋白质的结构蛋白质的结构是由氨基酸残基通过肽键连接而成的多肽链。
氨基酸是蛋白质的基本组成单元，它由一种氨基基团、一种羧基和一个侧链组成。
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。
1. 一级结构：一级结构是指蛋白质的氨基酸序列。
氨基酸的不同顺序决定了蛋白质的种类和特性。
例如，胰岛素由51个氨基酸组成，胰岛素的一级结构决定了它具有调节血糖的功能。
2. 二级结构：二级结构是指蛋白质中氨基酸残基的局部空间排列方式。
常见的二级结构有α螺旋和β折叠。
α螺旋是由氨基酸的肽键形成的螺旋结构，形状类似于螺旋状的弹簧。
β折叠是由氨基酸的肽键形成的折叠结构，形状类似于折叠的纸扇。
二级结构的形成对于蛋白质的稳定性和功能至关重要。
3. 三级结构：三级结构是指蛋白质整个分子的空间排列方式。
蛋白质的三级结构由多个二级结构单元相互作用而形成。
这些相互作用包括氢键、离子键、范德华力以及疏水效应等。
三级结构的稳定性和形状决定了蛋白质的功能。
4. 四级结构：四级结构是指由多个蛋白质分子通过非共价键结合而形成的复合物。
多个蛋白质分子通过相互作用形成稳定的功能单位。
例如，血红蛋白由四个亚基组成，每个亚基都与其他亚基相互作用，形成一个稳定的四聚体。
二、蛋白质的功能蛋白质作为生物体内的重要分子，在细胞的结构和功能中发挥着多种作用。
1. 结构功能：许多蛋白质在细胞中起到构建细胞结构的作用。
例如，胶原蛋白是皮肤、骨骼和血管等结缔组织的重要组成部分，维持了细胞的结构稳定性。
肌动蛋白和微丝蛋白是细胞骨架的主要成分，参与了细胞的形态维持和运动。
2. 酶功能：许多蛋白质具有酶活性，可以催化生物体内的化学反应。
酶是生物体内调控代谢的关键分子。
蛋白质的结构
7
多肽链旳形成及其方向性
8
H3N+ N-端
Ser H
O
CC
Val H O
NCC
CH2
H CH
OH
CH3 CH3
肽键
Tyr H
O NCC H CH2
OH
Asp H
O NCC
H CH2 CO2H
Cα
1
2．根据分子旳形状： （1）球状蛋白质――分子对称性佳，外形
接近球状或椭球状，溶解度很好，能结晶。 Eg.血红蛋白、血清球蛋白。 （2）纤维状蛋白质――对称性差，分子类 似细棒或纤维。 • 可溶性纤维状蛋白质――肌球蛋白。 • 不溶性纤维状蛋白质――胶原、弹性蛋 白。
2
3. 根据蛋白质旳功能分； （1） 活性蛋白 按生理作用不同又可分为:
上旳碳基上氧之间所形成，α—螺旋体旳构造允许全
部肽键都能参加链内氢键旳形成，所以α—螺旋旳构 R R R
象是相当稳定旳，
R
R
⑶ 有Pro等亚氨基酸存在（不能形成氢键）。
R R
R R
螺旋旳横33 截面
2. -折叠（-pleated sheet）：
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• -折叠是由若干肽段或肽链排列起来所形成旳扇面状 片层构象，其构造特征为：
蛋白质立体构造原则： (1) 因为C=O双键中旳π电子云与N原子上旳未共用电子对
发生“电子共振”，使肽键具有部分双键旳性质，不能 自由旋转（图）。 (2) 与肽键相连旳六个原子构成刚性平面构造。但因为碳原子与其他原子之间均形成单键，所以两相邻旳平面 构造能够作相对旋转。
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四级结构（quaternary structure）
四级结构是指在亚基和亚基之间通过疏水作用等次级键结合成为有序排列的特定的空间结构。
四级结构的蛋白质中每个球状蛋白质称为亚基,亚基通常由一条多肽链组成，有时含两条以上的多肽链，单独存在时一般没有生物活性。
亚基有时也称为单体(monomer),仅由一个亚基组成的并因此无四级结构的蛋白质如核糖核酸酶称为单体蛋白质,由两个或两个以上亚基组成的蛋白质统称为寡聚蛋白质,多聚蛋白质或多亚基蛋白质。
多聚蛋白质可以是由单一类型的亚基组成,称为同多聚蛋白质或由几种不同类型的亚基组成称为杂多聚蛋白质。
对称的寡居蛋白质分子可视为由两个或多个不对称的相同结构成分组成,这种相同结构成分称为原聚体或原体(protomer)。
在同多聚体中原体就是亚基,但在杂聚体中原体是由两种或多种不同的亚基组成。
蛋白质的四级结构涉及亚基种类和数目以及各亚基或原聚体在整个分子中的空间排布,包括亚基间的接触位点(结构互补)和作用力(主要是非共价相互作用)。
大多数寡聚蛋白质分子中亚基数目为偶数,尤以2和4为多；个别为奇数,如荧光素酶分子含3个亚基。
亚基的种类一般是一种或两种,少数的多于两种。
亚基的立体排布
稳定四级结构的作用力与稳定三级结构的没有本质区别。
亚基的二聚作用伴随着有利的相互作用包括范徳华力,氢键,离子键和疏水作用还有亚基间的二硫键。
亚基缔合的驱动力主要是疏水作用,因亚基间紧密接触的界面存在极性相互作用和疏水作用,相互作用的表面具有极性基团和
疏水基团的互补排列;而亚基缔合的专一性则由相互作用的表面上的极性基团之间的氢键和离子键提供。
血红蛋白的四级结构
血红蛋白分子就是由二个由141个氨基酸残基组成的α亚基和二个由146个氨基酸残基组成的β亚基按特定的接触和排列组成的一个球状蛋白质分子，每个亚基中各有一个含亚铁离子的血红素辅基。
四个亚基间靠氢键和八个盐键维系着血红蛋白分子严密的空间构象。
蛋白质－－名词辨析
蛋白质一级结构(primary structure):
氨基酸序列。
蛋白质二级结构(secondary structure):
蛋白质主干原子间形成的二面角Φ(phi)和φ(psi)以及主链
上原子间形成的氢键决定的，在某些情况下，这些二面角和
氢键在相邻的一段氨基酸残基间出现典型的重复的空间结
构。
蛋白质三级结构(tertiary structure):
单条多肽链在二级结构基础上形成的空间结构。
蛋白质四级结构(quaternary structure):
由两个或多个肽链组成的蛋白质的天然空间结构。
如果某个
蛋白质只由一条肽链构成，那么它就没有四级结构。
超二级结构(supersecondary structure):
两个或三个连续的二级结构之间形成的某种可以辨认的排列
模式。
它们出现在不同种蛋白质中，在不同种蛋白质中其氨
基酸序列可能完全不同。
经典的超二级结构包括α－α单元 （两个反平行的α－螺旋
由“发卡结构”弯曲，使主链的方向形成180°折回），β－
β单元（两个反平行的β－折叠由“发卡结构”连接），β
－α－β单元（两个平行的β－折叠由一个反平行α－螺旋
通过“发卡结构”连接）。
因为超二级结构包括二级结构之间的协作，所以超二级结构
被逻辑上认为是三级结构的一部分。
但有时候，某些文献上
把超二级结构单独称为一个独立的空间结构层次。
应该注意的是，不是所有连续的α－螺旋和β－折叠都属于
超二级结构。
例如，球蛋白家族由8个连续的α－螺旋组成，
但前6个α－螺旋并不聚集在一起，只有最后两个α－螺旋以
反平行的方式形成“螺旋－转角－螺旋”的超二级结构。
模体(motif):
典型的超二级结构的另一个名称。
折叠(fold):
比motif更大些的二级结构的联合被称为fold或domain.
结构域(domains):
单肽链内相对独立的结构、功能或折叠方式单位。
有时候整
条肽链称为一个结构域。
Rossman折叠(Rossman fold):
β－α－β－α－β单元。
实际上是两个连续的β－α－β
单元共享一个β－折叠。
四螺旋捆绑(four-helix bundle):
两个α－α单元由松散结构(loop)连接在一起。