1、Protein第章 蛋白質的三維結構揚州大學生物科學與技術學院蛋白質三維結構二級結構三級結構四級結構超二級結構和結構域揚州大學生物科學與技術學院 研究蛋白質結晶體： （一）X射線衍射法（X-ray diffraction method )X射線晶體學（X-ray crystallography） 一、 研究蛋白質構象的方法揚州大學生物科學與技術學院 The Nobel Prize in Physics 1901for their theories, developed independently, concerning the course of chemical reactions Wilh

2、elm Conrad Roentgen Germany Munich UniversityMunich, Germany1845 - 1923倫琴X-ray揚州大學生物科學與技術學院The Nobel Prize in Physics 1914for their theories, developed independently, concerning the course of chemical reactions Max von Laue Germany Frankfurt UniversityFrankfurt-on-the Main, Germany1879 - 1960勞厄X射線通過

3、晶體的衍射揚州大學生物科學與技術學院The Nobel Prize in Physics 1915for their theories, developed independently, concerning the course of chemical reactions Sir William Henry Bragg Great Britain London UniversityLondon, Great Britain1862 - 1942布拉格推導了X射線波長與衍射角之間關系，1913年建立第一臺X射線攝譜儀，并將晶體結構分析程序化。揚州大學生物科學與技術學院紫外差光譜( UV dif

4、ference Spectrum )熒光和熒光偏振 ( Fluoresence Polarization ) 圓二色性( Circular Dichroism， CD )核磁共振( Nuclear Magnetic Resonance， NMR)（二）研究處于溶液中蛋白質構象的光譜學方法揚州大學生物科學與技術學院1952年諾貝爾物理學獎：布洛赫(Felix Bloch ) & 珀賽爾 (Edward Purcell)因發展了核磁精密測量的新方法及由此所作的發現核磁共振。布洛赫(Felix Bloch )珀賽爾 (Edward Purcell)揚州大學生物科學與技術學院1991年諾貝爾化學獎：恩

5、斯特R.R.Ernst（1933） 瑞士物理化學家他的主要成就在于他在發展高分辨核磁共振波譜學方面的杰出貢獻。這些貢獻包括： 一.脈沖傅利葉變換核磁共振譜 二.二維核磁共振譜 三.核磁共振成像揚州大學生物科學與技術學院2002諾貝爾化學獎: 瑞士科學家庫爾特. 維特里希“for his development of nuclear magnetic resonance spectroscopy for determining the three-dimensional structure of biological macromolecules in solution.他獲得2002年諾貝爾化

6、學獎另一半的獎金。 If one knows all the measurements of a house one can draw a three-dimensional picture of that house. In the same way, by measuring a vast number of short distances in a protein, it is possible to create a three-dimensional picture of that protein. 揚州大學生物科學與技術學院2003年諾貝爾醫學獎 :美國科學家保羅勞特布爾 (Pau

7、l Lauterbur)和英國科學家彼得曼斯菲爾德(Peter Mansfield )用核磁共振層析“拍攝”的腦截面圖象Peter揚州大學生物科學與技術學院1、影響蛋白質三維結構的因素內力（內因） 蛋白質分子內各原子間作用力外力（外因） 與溶劑及其他溶質作用力 內因為主，外因通過改變內因起作用二、穩定蛋白質三維結構的作用力揚州大學生物科學與技術學院2、蛋白質分子內部的作用力肽鍵一級結構氫鍵、疏水作用、范德華力、離子鍵、二硫鍵三維結構揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院（)氫鍵( Hydrogen bond )兩負電性原子對氫原子的靜電引力所形成 XHY 質子給予體X-H和質子接

8、受體Y間相互作用氫鍵具有： 方向性-（鍵角）指XH與HY間的夾角 飽和性- XH只與一個Y結合揚州大學生物科學與技術學院（)范德華力 (van der Waals force ) 普遍存在： 原子、基團或分子間比較弱的、非特異性的作用力。 極性基團間的定向效應 極性基團與非極性基團間的誘導效應 非極性基團間的分散效應(狹義的范德華力)揚州大學生物科學與技術學院（）疏水作用 ( Hydrophobic Interactions) 非極性側鏈為避開極性溶劑水彼此靠近所產生主要存在蛋白質的內部結構 蛋白質表面通常具有極性鏈或區域蛋白質可形成分子內疏水鏈/腔/縫隙 穩定蛋白質的三維結構方面占有突出的地

9、位揚州大學生物科學與技術學院（)鹽鍵 ( Electrostatic attraction )又稱離子鍵：具有相反電荷的兩個基團間的靜電相互作用。這種鍵可以解離。F：吸引力Q1/2：電荷電量 ：介質介電常數R：電荷質點間距離揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院（5）二硫鍵 (Disulfide Bond) 由半胱氨酸形成起穩定肽鏈空間結構的作用某些二硫鍵被破壞，蛋白質生物活性喪失揚州大學生物科學與技術學院 鍵 能肽鍵 二硫鍵離子鍵 氫鍵疏水鍵 范德華力 90kcal/mol3kcal/mol1kcal/mol1kcal/mol0.1kcal/mol這四種鍵能遠小于共價鍵，稱次級

10、鍵次級鍵微弱卻是維持蛋白質三維結構主要的作用力 ?數量巨大揚州大學生物科學與技術學院（一）酰胺平面與碳原子的二面角三、多肽主鏈折疊肽平面鍵長和鍵角一定肽鍵的原子排列呈反式構型相鄰的肽平面構成兩面角揚州大學生物科學與技術學院 肽鍵中C-N鍵具有部分雙鍵性質組成酰胺的原子處于同一平面 共 振 形 式揚州大學生物科學與技術學院繞Ca-N鍵軸旋轉的二面角（C-N-Ca-C）稱為F ，繞Ca-C鍵軸旋轉的二面角（N-Ca-C-N）稱為Y。揚州大學生物科學與技術學院多肽鏈：通過可旋轉的C連接的酰胺平面鏈這種旋轉是受到限制的揚州大學生物科學與技術學院 和= 0時的主鏈構象揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生

11、物科學與技術學院（二）可允許的和值： 拉氏構象圖 揚州大學生物科學與技術學院拉氏構象圖揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院（來自丙酮酸激酶）揚州大學生物科學與技術學院四、二級結構（Secondary Structure）指肽鏈的主鏈在空間的排列,或規則的幾何走向、旋轉及折疊。只涉及主鏈構象及鏈內/間形成的氫鍵主要有-螺旋、 -折疊片、-轉角、無規卷曲等。揚州大學生物科學與技術學院（一）-螺旋 （-helix）1、-螺旋的結構蛋白質中最常見，最典型，含量最豐富的二級結構元件。和分別在-57 和-47 附近。揚州大學生物科學與技術學院每圈含3.6個AA殘基，沿螺旋軸方向上升0.54

12、nm。每個AA殘基占0.15nm，繞軸旋轉100鏈內形成氫鍵與軸平行多為右手螺旋揚州大學生物科學與技術學院2 、-螺旋的特點（1）又稱3.613螺旋（2）螺旋的偶極矩：由于螺旋中所有氫鍵都沿螺旋軸指向同一方向，每一肽鍵具有由N-H和CO極性而產生的偶極距，所以總的效果是螺旋本身也是一個偶極距。 帽化（helix capping）給末端裸露的N-H和CO提供氫鍵配偶體折疊蛋白質其它部分 促成與末端非極性殘基的疏水作用揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院（3）螺旋的手性左/右手螺旋都由L-AA殘基構成 不是對映體右手螺旋空間位阻較小，構象穩定在肽鏈折疊中容

13、易形成。2 、-螺旋的特點揚州大學生物科學與技術學院 R基大?。狠^大的難形成，如多聚Ile R基的電荷性質：不帶電荷易形成 Pro吡咯環的形成 C -N /C -N不能旋轉 無法形成鏈內氫鍵3 、影響-螺旋形成的因素揚州大學生物科學與技術學院310螺旋螺旋（4.416螺旋）4、其他類型的螺旋揚州大學生物科學與技術學院由兩/多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵交聯而形成。分為平行-折疊片和反平行-折疊片兩種形式肽鏈主鏈呈鋸齒狀折疊構象。（二） -折疊（ -pleated sheet）揚州大學生物科學與技術學院C總是處于折疊的角上AA的R基團處于折疊的棱角上并與之垂直反平行中重復周期之間

14、的距離為0.7nm。而平行式中為0.65nm。1、-折疊結構特點揚州大學生物科學與技術學院氫鍵主要在鏈間/同一肽鏈不同部分間形成幾乎所有肽鍵都參與鏈內氫鍵的交聯氫鍵與鏈的長軸接近垂直揚州大學生物科學與技術學院平行肽鏈間以氫鍵從側面連接的構象揚州大學生物科學與技術學院平行式：所有肽鏈的N-端都在同一邊反平行式：相鄰兩條肽鏈的方向相反2、-折疊的類型揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院維持折疊片的作用力也是肽鍵衍生出的氫鍵股這種氫鍵與-螺旋中氫鍵有何不同呢？形成氫鍵的N、O歸屬于不同的肽鏈折疊片揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院（三） -

15、轉角和凸起1、 轉角（ turn/bend/hairpin structure）肽鏈主鏈骨架180的回折結構特點：由4個連續的AA殘基組成第一個殘基C=O第四個殘基NH形成氫鍵揚州大學生物科學與技術學院作用力是氫鍵 O （ 氫 鍵 ） H C（NHCHCO）2N R揚州大學生物科學與技術學院比較穩定的環狀結構主要存在于球狀蛋白分子中多數處在蛋白質分子的表面揚州大學生物科學與技術學院反平行折疊片中的一種不規則排列實質上是多出來的一個AA殘基2、 凸起（ bugle）揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院 泛指不能歸入明確的二級結構如折疊片和螺旋的多肽片斷。（四）無規卷曲（rando

16、m coil）揚州大學生物科學與技術學院五、纖維狀蛋白質脊椎動物體中50%以上是纖維狀蛋白質支架、防護作用規則的線性結構 揚州大學生物科學與技術學院纖維蛋白 不溶性纖維蛋白（角蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白）可溶性纖維蛋白（肌球蛋白 血纖蛋白原）硬蛋白揚州大學生物科學與技術學院（一）-角蛋白 （Keratin）-角蛋白硬-角蛋白 強軟-角蛋白 弱皮膚與皮膚的衍生物主要由-螺旋構象的多肽鏈組成揚州大學生物科學與技術學院毛發的結構高度有序揚州大學生物科學與技術學院大纖維鱗狀細胞皮層細胞微纖維微原纖維初原纖維 螺旋揚州大學生物科學與技術學院-角蛋白的伸縮性能很好：被過度拉伸時氫鍵被破壞不能復原。此時-角蛋

17、白轉變成-折疊結構，稱為-角蛋白（限于軟角蛋白）。揚州大學生物科學與技術學院卷發(燙發)的生物化學基礎角蛋白在濕熱條件下伸展轉變為構象，冷卻干燥時可自發地恢復原狀。側鏈R基一般較大，不適于處在構象螺旋多肽鏈間有著很多的二硫鍵交聯交聯鍵使外力解除后肽鏈恢復原狀燙發時還原劑揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院（二）-角蛋白絲心蛋白(fibroin)：蠶絲和蜘蛛絲 特點：反平行式折疊片抗張強度高質地柔軟 不能拉伸揚州大學生物科學與技術學院側鏈交替地分布在折疊片的兩側伸展肽鏈沿纖維軸平行排列成反向-折疊揚州大學生物科學與技術學院絲蛋白的結構分子中不含-螺旋肽鏈常由多個六肽單元重復而成

18、-（Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala）n -揚州大學生物科學與技術學院（三）膠原蛋白(collagen)1、組織分布與類型屬結構蛋白質使骨、腱、軟骨和皮膚具有機械強度揚州大學生物科學與技術學院2、AA組成皮膚中膠原蛋白肽鏈的96%是按 三聯體 (G1yxy)n順序重復排列 Gly數目占殘基總數1/3 X 常為Pro，y常為Hy-Pro/Hy-Lys 需Vc、是糖蛋白揚州大學生物科學與技術學院膠原蛋白以膠原纖維的形式存在膠原纖維的基本結構單位是原膠原分子三股右手螺旋，但每股都是左手螺旋 原膠原分子 膠原纖維 膠原蛋白 膠原三螺旋只存在于膠原纖維中至今未在球狀蛋白質中發現。3、結構揚

19、州大學生物科學與技術學院Gly揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院4、膠原蛋白中的共價交聯分子內交聯通過分子內和分子間交聯增強分子穩定性揚州大學生物科學與技術學院分子內交聯揚州大學生物科學與技術學院分子間交聯揚州大學生物科學與技術學院腱有很高抗張強度，20-30kgmm2骨骼基質含羥基磷灰石 磷酸鈣聚合物Ca10(PO4)6(OH)2結晶皮膚含較疏松、向各個方向伸展 血管亦含有 揚州大學生物科學與技術學院由肽組成至少有：l(I)/l(II)/l(III)/1(IV)和2膠原蛋白I：1(I)22三螺旋五種肽鏈AA順序不同，分子量

20、介于95000到100000之間，含1000個殘基左右5、膠原蛋白的類型揚州大學生物科學與技術學院生物體內膠原蛋白網揚州大學生物科學與技術學院（四）彈性蛋白（elastin） 由可溶性的單體合成是彈性蛋白纖維的基本單位含有各種各樣無規卷曲構象揚州大學生物科學與技術學院肌肉肌纖維束肌纖維肌原纖維（五）肌球蛋白和原肌球蛋白揚州大學生物科學與技術學院粗絲和細絲揚州大學生物科學與技術學院肌球蛋白的六條多肽鏈揚州大學生物科學與技術學院輕酶解肌球蛋白重酶解肌球蛋白頭片揚州大學生物科學與技術學院N-末端域中央域C-末端域S1約500/ 820AA殘基在各物種間高度保守（ATP結合位點） Gly-Glu-Se

21、r-Gly-Ala-Gly-Lys-Thr揚州大學生物科學與技術學院六、 超二級結構與結構域（一）超二級結構 若干相鄰的二級結構單元按照一定規律有規則組合在一起、相互作用，形成在空間構象上可彼此區別的 二級結構組合單位。揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院（二）結構域二級/超二級結構基礎上形成的特定區域結構域存在的原因：1、局域分別折疊比整條肽鏈折疊 在動力學上更為合理2、

22、結構域之間由肽鏈連接， 有利于結構的調整揚州大學生物科學與技術學院免疫球蛋白的結構揚州大學生物科學與技術學院立體結構模型揚州大學生物科學與技術學院七、球狀蛋白質與三級結構(Tertiary Structure)由二級結構元件構建成的總三維結構，包括一級結構中相距較遠的肽段間的幾何相互關系和側鏈在三維空間中彼此間的相互關系。維系力有氫鍵/疏水鍵/離子鍵/范德華力揚州大學生物科學與技術學院在二級結構基礎上包括主鏈和側鏈構象在內的三維結構（一）球狀蛋白質的分類： 根據其結構域分為4大類 揚州大學生物科學與技術學院 1、全結構（反平行螺旋）蛋白質揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院 2

23、、，結構蛋白質 （平行或混合型折疊片）揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院3、全結構（反平行折疊片）蛋白質反平行桶揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院4、富含金屬或二硫鍵（小的不規則）蛋白質小于100殘基的蛋白質/結構域往往不規則只有很少量二級結構，但富含金屬或二硫鍵揚州大學生物科學與技術學院（二）球狀蛋白質三維結構的特征（1）含多種二級結構元件揚州大學生物科學與技術學院（2）三維結構具有明顯的折疊層次（3）分子是“緊密”的球狀/橢球狀實體活性部位密度較低，有空間可塑性（4）疏水核和親水膜（5）表面空穴營造疏水環境、活性功能部位揚州大學生物科學與技術學院膜蛋白膜

24、周邊蛋白膜內在蛋白脂錨定蛋白質大部分埋在脂中小部分埋在脂中可溶性八、膜蛋白的結構揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院（一）膜內在蛋白 1、具有單個跨膜肽段的膜蛋白跨膜疏水肽段常是螺旋棒親水序列伸向細胞質或/和胞外液 如血型糖蛋白揚州大學生物科學與技術學院胞外結構域揚州大學生物科學與技術學院2、具有7個跨膜肽段的膜蛋白多肽鏈來回跨膜折疊7個螺旋段反平行裝配 如細菌紫膜質揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院3、桶型膜蛋白膜孔蛋白以大折疊片形式橫跨膜 如膜孔蛋白揚州大學生物科學與技術學院（二）脂錨定膜蛋白膜蛋白與脂質分子共價連接脂質部分插入脂雙層，蛋白質錨定于膜上 脂

25、錨定結構： 酰胺豆蔻酰錨鉤（14C） 硫酯脂肪酰錨鉤（C T S） 硫醚異戊二烯基錨鉤 酰胺糖基磷脂酰肌醇錨鉤揚州大學生物科學與技術學院 酰胺連接豆蔻酰錨鉤N-豆蔻?；瘬P州大學生物科學與技術學院 硫酯連接脂肪酰錨鉤揚州大學生物科學與技術學院 硫醚連接異戊二烯基錨鉤甲基化揚州大學生物科學與技術學院 酰胺連接糖基磷脂酰肌醇錨鉤磷酸乙醇胺揚州大學生物科學與技術學院(一)蛋白質的變性(denaturation)某些理化因素破壞Pr結構狀態， 引起Pr理化性質改變、生理活性喪失 的現象 。九、蛋白質折疊和結構預測 揚州大學生物科學與技術學院1、變性的實質次級鍵被破壞天然結構解體一級結構沒有變化揚州大學生

26、物科學與技術學院2、變性因素物理：熱、紫外線照射、高壓和表面張力化學：有機溶劑、脲、胍、 酸、堿、 重金屬陽離子、生物堿等揚州大學生物科學與技術學院尿素/鹽酸胍競爭主鏈氫鍵破壞二級結構有機溶劑破壞分子內疏水作用非極性基團暴露強酸/堿破壞氫鍵、離子鍵重金屬陽離子與帶負電荷基團結合不溶性金屬蛋白鹽生物堿與帶正電荷基團結合不溶性蛋白鹽揚州大學生物科學與技術學院十二烷基磺酸鈉？磺酸基 極性親水烷基 親油（蛋白質疏水區）變性天然蛋白揚州大學生物科學與技術學院 變性是一個協同過程揚州大學生物科學與技術學院 Pr的膠體性質什么是膠體？質點大小在1100 nm范圍所構成的分散系統。大多數球狀蛋白溶于水，直徑2

27、-20nm，能形成穩定的膠體溶液。蛋白質膠體溶液穩定的原因？1.同種蛋白帶同種電荷，相互排斥；2.水膜揚州大學生物科學與技術學院等電點沉淀的蛋白質溶液中加入NaCl后 沉淀溶解鹽溶原因？鹽溶分子在等電點時，相互吸引，聚合沉淀，加少量鹽離子后破壞這種吸引力，分子分散，溶于水中鹽溶揚州大學生物科學與技術學院鹽析向蛋白質溶液中加入大量硫酸銨后 蛋白質沉淀析出原因？鹽濃度高時，Pr分子表面水分子被鹽抽出，破壞了水化層鹽析（NH4）2SO4揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院3、變性蛋白質特點 A.生物活性喪失 B.側鏈基團暴露:易與化學試劑反應 C.理化性質改變: 疏水基外露溶解度 分

28、子相互凝集,形成沉淀 D.生化性質改變：結構伸展易被酶解揚州大學生物科學與技術學院 4、復性（renaturation） 除去變性因素變性蛋白 重新回復到天然結構的現象。揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院蛋白質四級結構 (Quaternary Structure）十、亞基締合和四級結構 指由多條各自具有一、二、三級結構的肽鏈 通過非共價鍵連接起來的結構形式。 包括各亞基：種類、數目、空間排列方式亞基間的相互作用關系揚州大學生物科學與技術學院1、單體蛋白2、亞基3、聚集體（二、三、寡）4、同多聚蛋白、異多聚蛋白5、原聚體（原體）6、分子和分子聚集體（一

29、）有關四級結構的概念 揚州大學生物科學與技術學院單獨亞基無生物功能 亞基血紅蛋白血紅蛋白四亞基兩兩相同，分別稱1 、2、1、2亞基：具有獨立三級結構的肽鏈。揚州大學生物科學與技術學院血紅蛋白揚州大學生物科學與技術學院研究對象：幾個亞基，相同否？ 怎樣連接？（二）穩定四級結構的作用力 結構互補（極性）和非共價鍵離子鍵和氫鍵締合的專一性疏水相互作用驅動締合 揚州大學生物科學與技術學院（三）亞基相互作用的方式 同多聚蛋白質 同種締合異種締合揚州大學生物科學與技術學院兩個亞基的結構揚州大學生物科學與技術學院（四）四級結構的對稱性 單體蛋白沒有對稱性； 含兩/多種不同單拷貝亞基的 異多聚體沒有對稱性；

30、只有含相同亞基有可能有對稱性。 揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院（五）四級締合在結構和功能上的優越性1.減少溶液中其他因素對蛋白結構的影響2.減少編碼蛋白質的基因序列3.使催化基團匯集在一起，具備新功能4.亞基間具協同性和別構效應精細調節酶的功能揚州大學生物科學與技術學院1. 在下列有關谷胱甘肽的敘述中,正確的是( ) A. 谷胱甘肽中含有胱氨酸 B. 谷胱甘肽是體內重要的氧化劑 C. 谷胱甘肽谷氨酸的-羧基是游離的 D. 谷胱甘肽的C-端是主要的功能基團2. 在有關蛋白

31、質三級結構的描述中, 錯誤的是( ) A. 具有三級結構的多肽鏈都有生物學活性 B. 三級結構是單體蛋白質或亞基的空間結構 C. 三級結構的穩定性由次級鍵維持 D. 親水基團多位于三級結構的表面3. 在有關蛋白質四級結構的描述中, 正確的是( ) A. 蛋白質四級結構的穩定性由二硫鍵維系 B. 四級結構是蛋白質保持生物學活性的必要條件 C. 蛋白質都有四級結構 D. 蛋白質亞基間由非共價鍵聚合揚州大學生物科學與技術學院（二）氨基酸序列規定蛋白質的三維結構1.核糖核酸酶的變性與復性實驗：是最直接和最有力的可逆變性實驗的證據2.二硫橋在穩定蛋白質構象中的作用：二硫橋能穩定蛋白質的構象，但體內二硫橋

32、較少，這是因為細胞內的環境是相當還原的，它傾向于保持巰基處于還原狀態 蛋白質的三維結構是由一級結構決定的（三）蛋白質折疊的熱力學：多肽鏈的折疊是自發過程。是在生理條件下自由能最低的構象（四）蛋白質折疊的動力學：1.蛋白質折疊不是通過隨機搜索找到自由能最低的構象：蛋白質折疊的實質就是保留局部正確折疊的中間體2.用于研究折疊中間體的一些方法：停流法、溫度躍遷法結合熒光、圓二色性，以及脈沖標記NMR。此外還有位點專一誘變等3.蛋白質折疊經過熔球態的中間體階段 球狀蛋白質的折疊過程：完全的伸展態快速、可逆地形成二級結構即成核過程通過折疊核的協同聚集形成初始的結構域由結構域裝配成熔球態對結構域進行調整形

33、成具有完整三級結構的蛋白質單體或天然蛋白質4.體內蛋白質折疊有異構酶和伴侶蛋白質參加:如hsp揚州大學生物科學與技術學院（五）蛋白質結構的預測1.二級結構的預測：MEAL在螺旋中出現的頻率高；Gly和Pro在螺旋中頻率很低，但在轉角中很高；Val、Ile和芳香族氨基酸在折疊片中頻率很高，而DEP在折疊片中很低 經驗規則： 螺旋預測：相鄰6個殘基中若有4個傾向于形成螺旋，則被認為是螺旋核。但其中不允許出現Pro，若有則螺旋終止 折疊片預測：相鄰的5個殘基若有三個傾向于形成折疊片，則被認為是折疊核 轉角預測：具有轉角傾向性因子（Pt) 1.0，且（P )和（P ）2.三級結構的預測折疊的計算機模擬

34、：成功率很低 同源蛋白質預測的步驟：結構保守性分析，主鏈和側鏈結構預測以及模型優化揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院揚州大學生物科學與技術學院-螺旋的穩定性不僅取決于肽鏈內部的氫鍵，而且還與氨基酸側鏈的性質相關。室溫下，在溶液中下列多聚氨基酸哪些能形成 螺旋？哪些能形成其他有規則的結構？哪些能形成無規則的結構？并說明其理由。（1）多聚亮氨酸pH7.0；（2）多聚異亮氨酸pH7.0；(3) 多聚精氨酸pH7.0；(4) 多聚精氨酸pH13.0；（5）多聚谷氨酸pH1.5； (6) 多聚蘇氨酸pH7.0； (7) 多聚羥脯氨酸p

35、H7.0. （1）多聚亮氨酸的R基團不帶電荷，適合于形成 -螺旋。（2）異亮氨酸的 -碳位上有分支，所以形成無規則結構。（3）在pH7.0時，所有精氨酸的R基團帶正電荷，由于靜電斥力，使氫鍵不能形成，所以形成無規則結構。（4）在pH13.0時，精氨酸的R基團不帶電荷，并且 -碳位上沒有分支，所以形成 -螺旋。（5）在pH1.5時，谷氨酸的R基團不帶電荷，并且 -碳位上沒有分支，所以形成 -螺旋。（6）因為蘇氨酸 -碳位上有分支，所以不能形成 -螺旋。（7）脯氨酸和羥脯氨酸折疊成脯氨酸螺旋，這是一種不同于 -螺旋的有規則結構。 揚州大學生物科學與技術學院簡述蛋白質溶液的穩定因素，和實驗室沉淀蛋白

36、質的常用方法 維持蛋白質溶液穩定的因素有兩個：（1）水化膜：蛋白質顆粒表面大多為親水基團，可吸引水分子，使顆粒表面形成一層水化膜，從而阻斷蛋白質顆粒的相互聚集，防止溶液中蛋白質的沉淀析出。（2）同種電荷：在pHpI的溶液中，蛋白質帶有同種電荷。若pHpI，蛋白質帶負電荷；若pHpI，蛋白質帶正電荷。同種電荷相互排斥，阻止蛋白質顆粒相互聚集而發生沉淀。沉淀蛋白質的方法，常用的有：（1）鹽析法，在蛋白質溶液加入大量的硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等中性鹽，去除蛋白質的水化膜，中和蛋白質表面的電荷，使蛋白質顆粒相互聚集，發生沉淀。用不同濃度的鹽可以沉淀不同的蛋白質，稱分段鹽析。鹽析是對蛋白質進行粗分離的常用

37、方法。（2）有機溶劑沉淀法：使用丙酮沉淀時，必須在04低溫下進行，丙酮用量一般10倍于蛋白質溶液的體積，蛋白質被丙酮沉淀時，應立即分離，否則蛋白質會變性。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。此外，還可用加重金屬鹽，加某些有機酸，加熱等方法將樣品中的蛋白質變性沉淀。 揚州大學生物科學與技術學院1）除共價鍵外，維持蛋白質結構的主要非共價鍵有哪幾種？（2）有人說蛋白質組學比基因組學研究更具挑戰性，請從蛋白質分子和DNA分子的復雜性和研究難度來說明這一觀點 （1）除共價鍵外，維持蛋白質結構的主要非共價鍵有：范德華力（范德華相互作用）、疏水作用、鹽鍵、氫鍵。（2）DNA是由4種元件構成的大分子，蛋白質是由20多