* 模序（motif）
蛋白质分子中二个或三个具有二级结构的肽段，在 空间上相互接近，形成特殊的空间构象，并发挥特殊功 能。如螺旋－转角－螺旋、锌指结构、亮氨酸拉链等。
三、蛋白质的三级结构
► 蛋白质的三级结构(tertiary structure) 整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置,也就是
氨基酸残基侧链(R)交替位于折叠片层上下方；平 行肽链走向有平行与反平行两种方式。
通过肽链间的肽键羰基氧(O=C)和亚氨基氢形成氢 键从而稳固β－折叠结构。
蚕丝蛋白几乎都是β－折叠结构,许多蛋白质既有 α-螺旋又有β－折叠。
Model of Beta Sheet Showing H-Bonding between Two Strands of the Sheet.
Amino acids with negatively charged polar side
天冬氨酸
谷氨酸
Amino acids with positively charged polar side
赖氨酸
精氨酸
组氨酸
半胱氨酸, 胱氨酸
-S-S- 二硫键
肽键(peptide bond)与肽链
肽键
α－螺旋结构
多肽链的主链围绕中心轴有规律的螺旋式上升,螺旋走 向为顺时钟,即右手螺旋;
氨基酸残基侧链(R)伸向螺旋外侧。每3.6个氨基酸残 基螺旋上升一圈,螺距为0.54nm;
每个肽键的N－H和第四个肽键的羰基氧(O=C)形成氢键, 氢键的方向与螺旋长轴基本平行。肽链中的全部肽键 都可形成氢键,以稳固α－螺旋结构。
医学分子生物学
研究正常人体以及疾病过程中的分子生 物学相关理论及技术，并应用于疾病的预防、 诊断和治疗，从分子水平上探讨各种疾病的 发生发展机制。
蛋白质的结构与功能
蛋白质是生命的主要物质基础，在物质代谢、机体防 御、血液凝固、肌肉收缩、细胞信息传递、个体生长发育、 组织修复等方面发挥重要作用。酶、抗体、大部分凝血因 子、多肽激素、运输蛋白、收缩运动蛋白、受体蛋白、结构 蛋白等都是蛋白质。
Tyr
Y
valine
缬氨酸
Val
V
氨基酸的分类
组成体内蛋白质的20种氨基酸,根据其侧链 的结构和理化性质可分成四类 ①非极性疏水性氨基酸; ②极性中性氨基酸; ③酸性氨基酸; ④碱性氨基酸
甘氨酸
丙氨酸
缬氨酸
亮氨酸
甲硫氨酸
异亮氨酸
苯丙氨酸
酪氨酸
色氨酸
丝氨酸
苏氨酸
半胱氨酸
脯氨酸
天冬酰氨
谷氨酰胺
蛋自质分子一级结构变异导致功能异常，引起分 子病。
镰刀形红细胞性贫血
正常人血红蛋白β-亚基的第6位氨基酸是谷氨酸； 单碱基突变 导致 β-链第6位氨基酸由
Glu（谷） Val （缬） 酸性氨基酸 中性氨基酸 仅此一个氨基酸之差,使水溶性的血红蛋白，聚集成 丝，相互粘着，红细胞变形成为镰刀状而极易破碎， 产生贫血。
由二条或二条以上多肽链形成的蛋白质才可能 有四级结构。
一、蛋白质的一级结构与功能
蛋白质的一级结构是指蛋白质分子中氨基酸的排 列顺序，主要化学键是肽键。
一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的 基础。蛋白质的一级结构决定高级结构，高级结 构决定蛋白质的功能，即不同的结构具有不同的 功能，相似的结构表现相似的功能。
蛋白质就是由许多氨基酸残基以肽键相连组成的多肽链
Insulin，胰岛素
蛋白质的分子结构
蛋白质分子是由许多氨基酸通过肽键相连形成 的生物大分子。
蛋白质分子结构分成一级、二级、三级、四级 结构4个层次,后三者统称为高级结构或空间构 象(conformation)。
蛋白质的空间构象是蛋白质特有性质和功能的 结构基础。
整条肽链所有原子在三维空间的排布位置。 ► 形成和稳定蛋白质三级结构的次级键：
亮氨酸
Leu
L
isoleucine 异亮氨酸
Ile
I
lysine
赖氨酸
Lys
K
methionine 甲硫氨酸
Met
M
phenylalanine 苯丙氨酸
Phe
F
proline
脯氨酸
Pro
P
serine
丝氨酸
Ser
S
threonine
苏氨酸
ห้องสมุดไป่ตู้
Thr
T
tryptophan 色氨酸
Trp
W
tyrosine
酪氨酸
二、蛋白质的二级结构
► 蛋白质的二级结构(secondary structure) 蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，是该段肽
链主链骨架原子的相对空间位置，不涉及侧链构象。 ► 蛋白质二级结构主要形式
α－螺旋(α-helix) β－折叠(β－pleated sheet) β－转角 无规卷曲 ► 依靠氢键维持结构稳定
β－转角(β－turn)
► β－转角常发生于肽链进行180°回折时的转角 上。β一转角通常有4个氨基酸残基组成,其第一 个残基的羰基氧(O=C)与第四个残基的氨基氢(H) 可形成氢键。
► β－转角的第二个残基常为脯氨酸,其他常见残 基有甘氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺和色氨酸。
无规卷曲(random coil) 是指没有确定规律性的那部分肽链结构。
肌红蛋白和血红蛋白分子中有许多肽链段落呈α-螺旋 结构。毛发的角蛋白、肌肉的肌球蛋白以及血凝块中 的纤维蛋白,它们的多肽链几乎全长都卷曲成α－螺旋。
Model of Right-Handed Alpha-Helix Showing H-Bonding
β-折叠
两段多肽链构成，多肽链充分伸展,每个肽单元以 Cα为旋转点,依次折叠如扇面状；
含量丰富、种类繁多、结构复杂、功能多样
蛋白质的结构与功能
氨基酸是组成蛋白质的基本单位
COOH
二十种氨基酸除 Gly外全是L-型。
H2N
C
H
侧链
R
α碳原子,不对称碳原子
L-α-氨基酸的基本结构
Name,Three-letter Symbol,and One-letter Symbol
alanine
丙氨酸
Ala
A
arginine
精氨酸
Arg
R
asparagine 天冬酰氨
Asn
N
aspartic acid 天冬氨酸
Asp
D
cystine
半胱氨酸
Cys
C
glutamine
谷氨酰胺
Gln
Q
glutamic acid 谷氨酸
Glu
E
glycine
甘氨酸
Gly
G
histidine
组氨酸
His
H
leucine