狭义四级结构指寡聚蛋白，广义还指相同或 不同球蛋白分子通过次级键的相互作用，高度有 序地构成一个具有生物功能的聚合体。
判断:
Gly Ile
1
NH2
15
Tyr Gln Leu Leu Glu Ser
10
HOOC
COOH
20
Cys Ile Val A链 5 Glu Ser Gln Cys Cys Thr Asn Gln His Leu Cys 5 Val Gly 1 Phe Ser
1953年桑格(Sanger)和汤普森(Thompson)完成了第一个多肽 分子——胰岛素A链和B链的氨基酸全序列分析。

蛋白质的一级结构（Primary）
- 氨基酸序列
蛋白质二级结构：指多肽链骨架的规则排列，而不涉 及侧链的类型和构象，也即是蛋白质主链原子在局部地 区所能采取的规则构象。 蛋白质分子的二级结构单元： α－螺旋 β－折叠 -转角 β－转角 无规卷曲 无规卷曲
第1章 分子生物物理学
1.1 分子生物物理学简介
1.2 生物大分子的结构与功能 1.3 核酸分子的结构基础 1.4 蛋白质分子的结构基础 1.5 蛋白质工程
1.6 常用分子生物物理实验简介
1.1 分子生物物理学简介

1.1.1
内容简介


1.1.2
1.1.3
分子生物物理学简史
细胞的认识
1.3.2 DNA的高级结构
二级结构（双螺旋结构模型）

质、细胞信号传导和相关实验内容。
分子生物物理学的交叉性
分子免疫学 分子病理学 分子病毒学 分子药理学 。。。
生物化 学 遗传 学
分子生 物学 细胞学
分子生物物理学
信息科 学
微生物 学
1.1.2 分子生物物理学简史

第一阶段：准备和酝酿阶段（19世纪后期到 20世纪50年代初）

第二阶段：现代分子生物物理学的建立和发 展阶段（1950-1970）

DNA一级结构
DNA的一级结构是指DNA上的核苷酸排列顺 序,又称碱基顺序。
A
P 5`-磷酸 戊糖 3`-OH P
A
P 5` 首端
G
P
C
P
T
P
G
P
C
OH 3` 末端
核苷酸
DNA一级结构的简写形式
Watson-Crick Base Pairs
双 键
三 键
腺嘌呤 胸腺嘧啶
鸟嘌呤
胞嘧啶
沃森克里克碱基对
蛋白质三、四级结构图
三级结构图
四级结构图
小结: 一级结构（Primary）
- 氨基酸序列
二级结构（Secondary）

螺旋 折叠 - 盘绕（旋转）
三级结构（Tertiary）
- 3D 构象
四级结构（Quaternary）
- 多肽链组合
第1阶段——确定生命的遗传物 质是DNA

1868年，米歇尔(F.Miescher)发现了核素 (nuclein), 即 细胞核中的主要部分。 1920’s-1930’s，确认自然界有脱氧核糖核酸(DNA)和 核糖核酸(RNA)。 1944年，艾弗里(Avery)等证明了肺炎球菌转化因子是 DNA。


α－螺旋: 是稳定蛋白质立体结构的主要支柱,又称 3.613螺旋. 其主要特点: ①主肽链以右手螺旋状盘绕; ②具两亲性; ③是一大偶极子(酰氨键)。
注： 偶极子：即电偶极子，指两个相距很近的等量异号 点电荷组成的系统。
β－折叠
β-折叠结构（β-sheet）又称为β-折叠片层 （β-plated sheet）结构和β-结构等， 是蛋白质中的常见的二级结构，是由伸展的多肽 链组成的。
5、四级结构:
由几条独立的肽链组成的蛋白质内相应各个亚 基间相互作用与接触部位的布局所形成的立体排 布。亚基是蛋白质分子的最小共价单位，它们之 间以非共价键（包括氢键、疏水作用和盐键等） 相连结。具四级结构的蛋白质叫做寡聚蛋白（它 是由亚基组成，亚基间以非共价键相连）。
（亚基：分子间的締合。分子：一个具完整功能的单位）
无规卷曲：指U形回折或β－转角或发夹结 构或回折结构构中。无规卷曲结构并非 “自由”或“任意”,据。在蛋白质骨架中 约占45%的AA残基位于此结晶体学测定，它 在特定的蛋白质中是相当确定的。
超二级结构（Motifs)： 定义：在蛋白质结构中，常常发现两个或几个二级 结构单元被连接多肽连接起来，进一步组合成有特殊 的几何排列的局部空间结构，这些局域空间结构称为 超二级结构（super-secondary motifs）或简称基 元( Motifs)。 主要类型：


1952年，赫尔歇 (Hershey)等用35S和32P分别标记T2噬 菌体的蛋白质和核酸，感染大肠杆菌的实验进一步证 明了DNA是遗传物质。
第1阶段——确定生命的物质 基础是DNA
1949-52年菲泊尔（S.Furbery）等的X-射线衍射分析阐明
了核苷酸并非平面的空间构像，提出了DNA是螺旋结构.
四级结构的生物学意义：
首先，合成了像病毒外壳蛋白或F肌球蛋白那样高分 子量的蛋白质后，要从细胞内传送到细胞外是难以想象的， 为此先合成了较小的亚基，而后在特定的部位进行装配是 可以理解的。 其次，生物体是最讲究经济法则的，用较小的DNA片 断编码合成得到亚基，进而装配成为更大的有各种功能的 蛋白质，是一种“节约”的工艺过程。一些糖蛋白激素就 是一个例子。 第三，在分泌蛋白质合成后的包装和储存过程中，因 分子过多能使分泌颗粒的渗透压升高，而导致分泌颗粒的 破裂，亚基装配可以明显减少分泌颗粒中 的质点数目， 降低分泌颗粒的渗透压。
-螺旋
-折叠
α－螺旋：是蛋白质中含量最多，也是最稳定的二 级结构单元。 其稳定性： 一方面取决于－NH和－CO之间的氢键 另方面还取决于主链所有组分原子的相互作用。
α－螺旋

α－螺旋 （helix） 存在于各种天然蛋白质中的一种特定 的螺旋状肽链立体结构。 由于羊毛和皮革等工业的需要，英美科学家自20世纪30年 代始就利用 X射线衍射技术研究毛、发、蹄、皮等不溶性 蛋白质，发现它们都有有规则的立体结构。 50年代初，L.C.波林首先提出一种名为 α－螺旋的结构模 型，很好地解释了毛发等的X射线衍射图谱，自此α－螺旋 被普遍认为是蛋白质分子的一种基本结构 。 50年代末60年代初,J.C.肯德鲁与M.F.佩鲁茨用X射线衍射 法相继解出了结晶肌红蛋白和血红蛋白的立体结构，此后 陆续又解出了大量蛋白质的立体结构。这些结果证明，α －螺旋的确广泛存在于各类蛋白质分子中,不过有时与当初 L.C.波林确定的某些参数值有些偏离。
α α 型：两条以上α-螺旋彼此间沿一个轴以一定的几何规 律互相缠绕形成的左手超螺旋结构（ α–卷曲螺旋）。 β β型：由几条β链组成的折叠层或β带，为反平行结构。 β α β型：两条β链中间联结一个α-螺旋形成。
常见的几种超二级结构形式 a.α-loop-α; b.β-α-β; c.β-loop-β; d. Rossman折叠； e,f,g. 回形拓扑结构
3、结构域：
由几个motifs结合排列或由 一条长的多肽链折叠形成蛋白质 亚基结构中的紧密球状的结构区 域，它也是蛋白质的一个功能单 位。 结构域在蛋白质中起着独立 的结构单位、功能单位与折叠单 位的作用。 在复杂蛋白质中，结构域具 有结构与功能组件与遗传单位的 作用。
4、 三级结构： 蛋白质分子内所有原子在三维空间的

第1阶段——确定蛋白质是生命的主 要基础物质

1940’s，桑格(Sanger) 创立二硝基氟苯（DNFB）法，
埃德曼(Edman)发展异硫氰酸苯酯法进行氨基酸末端序列分
析。

1950年，在结晶X-射线分析技术的支持下，鲍林(Pauling)
和科里(Corey)提出了α-角蛋白的α-螺旋结构模型。
1948-1953年查格夫（Chargaff）等用新的层析和电泳技术
分析组成DNA的碱基和核苷酸量，积累了大量的数据，提 出了DNA碱基组成A=T、G=C的Chargaff规则，为碱基配 对的DNA结构打下基础。
腺嘌 呤(A)
鸟嘌 呤(G)
胞嘧 啶(C)胸腺Leabharlann 啶(T)Chargaff定律

Chargaff首先注意到了DNA碱基组成的某些规律性。1950年他总结出 DNA碱基组成的规律，称为Chargaff规则。 (1). 腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等，即 A=T；鸟嘌呤和胞嘧啶的 摩尔数也相等，即 G=C。
1.1.4
分子生物物理学的热力学基础
1.1.1 内容简介
这一章将讲述什么内容？
以分子生物物理学基础知识为主，学习生物大 分子如核酸与蛋白质的结构与功能，生命信息的传 递与调控；穿插生物化学和微生物学的基础知识。
protein
DNA
什么是分子生物物理学？


它是生物物理学最重要的一个分支。
它主要是运用物理学理论和技术来研究生物大 分子的结构及其构象变化、分子内部以及大小 分子之间的相互作用、生物体系中能量的状态 等。 分子生物物理学是从分子水平研究生命本质的 一门新兴边缘学科，主要内容为：核酸、蛋白
NH2 10 His
Asn
Thr Lys
30
Tyr Asn Cys
Pro Thr Tyr
Cys Gly Val Phe 25 Glu 20 Arg Gly Phe Leu Tyr Leu 15 Ala
B链
Leu
Val Glu
人胰岛素的一级结构 胰岛素由A、B两条多肽链组成，A链含21个氨基酸残基，B链含30个氨 基酸残基。A链内有一个链内二硫键，A与B之间有两个链间二硫键。 由于两条链之间由共价键相连接，所以胰岛素没有四级结构。