第5章-蛋白质的三维结构-扬州大学《生物化学》课件

第第章章 蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构扬州大学生物科学与技术学院蛋白质三维结构蛋白质三维结构l二级结构二级结构l三级结构三级结构l四级结构四级结构l超二级结构和结构域超二级结构和结构域扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程 研究蛋白质结晶体：研究蛋白质结晶体：（一）（一）X射线衍射法射线衍射法（X-raydiffractionmethod)X射线晶体学射线晶体学（X-raycrystallography）一、一、研究蛋白质构象的方法研究蛋白质构象的方法扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程 The Nobel Prize in Physics 1901for their theories,developed independently,concerning the course of chemical reactions Wilhelm Conrad Roentgen Germany Munich UniversityMunich,Germany1845-1923伦琴伦琴X-ray扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程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劳厄劳厄X射线通过晶体的衍射射线通过晶体的衍射扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程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布拉格布拉格推导了推导了X射线波长与衍射角之间关系，射线波长与衍射角之间关系，1913年建立年建立第一台第一台X射线摄谱仪，并将晶体结构分析程序化。射线摄谱仪，并将晶体结构分析程序化。扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程紫外差光谱紫外差光谱(UVdifferenceSpectrum)荧光和荧光偏振荧光和荧光偏振 (FluoresencePolarization)圆二色性圆二色性(CircularDichroism，CD)核磁共振核磁共振(NuclearMagneticResonance，NMR)（二）研究处于溶液中蛋白质构象的光谱学方法（二）研究处于溶液中蛋白质构象的光谱学方法扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程1952年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖：布洛赫布洛赫(Felix Bloch)&珀赛尔珀赛尔(Edward Purcell)因发展了核磁精密测量的新方法及由此所作的发现因发展了核磁精密测量的新方法及由此所作的发现核磁共振。核磁共振。布洛赫布洛赫(Felix Bloch)珀赛尔珀赛尔(Edward Purcell)扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程1991年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖：恩斯特恩斯特R.R.Ernst（1933）瑞士物理化学家瑞士物理化学家他的主要成就在于他在发展高分辨核磁共振发展高分辨核磁共振波谱学波谱学方面的杰出贡献。这些贡献包括：。这些贡献包括：一一.脉冲傅利叶变换核磁共振谱脉冲傅利叶变换核磁共振谱 二二.二维核磁共振谱二维核磁共振谱 三三.核磁共振成像核磁共振成像扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程2002诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖:瑞士科学家瑞士科学家库尔特库尔特.维特里希维特里希“for his development of nuclear magnetic resonance spectroscopy for determining the three-dimensional structure of biological macromolecules in solution.他获得他获得2002年诺贝尔化学奖另一半的奖金。年诺贝尔化学奖另一半的奖金。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.扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程2003年诺贝尔医学奖年诺贝尔医学奖:美国科学家保罗保罗劳特布尔劳特布尔(Paul Lauterbur)和英国科学家彼得彼得曼斯菲尔德曼斯菲尔德(Peter Mansfield)用核磁共振层析用核磁共振层析“拍摄拍摄”的脑截面图象的脑截面图象Peter扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程1 1、影响蛋白质三维结构的因素、影响蛋白质三维结构的因素内力（内因）内力（内因）蛋白质分子内各原子间作用力蛋白质分子内各原子间作用力外力（外因）外力（外因）与溶剂及其他溶质作用力与溶剂及其他溶质作用力 内因为主，外因通过改变内因起作用内因为主，外因通过改变内因起作用二、稳定蛋白质三维结构的作用力二、稳定蛋白质三维结构的作用力扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程2、蛋白质分子内部的作用力、蛋白质分子内部的作用力肽键肽键一级结构一级结构氢键、疏水作用、范德华力、离子键、氢键、疏水作用、范德华力、离子键、二硫键二硫键三维结构三维结构扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（)氢键氢键(Hydrogen bond)两负电性原子对氢原子的静电引力所形成两负电性原子对氢原子的静电引力所形成 XHY 质子给予质子给予体体X-H和质子接受体和质子接受体Y间相互作用间相互作用氢键具有：氢键具有：方向性方向性-（键角）指（键角）指XH与与HY间的夹角间的夹角 饱和性饱和性-XH只与只与一个一个Y结合结合扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（)范德华力范德华力 (van der Waals force)普遍存在：普遍存在：原原子子、基基团团或或分分子子间间比比较较弱弱的的、非非特异性的作用力。特异性的作用力。极性基团间的极性基团间的定向效应定向效应 极性基团与非极性基团间的极性基团与非极性基团间的诱导效应诱导效应 非非极极性性基基团团间间的的分分散散效效应应(狭狭义义的的范范德德华华力力)扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（）疏水作用（）疏水作用 (Hydrophobic Interactions)非极性侧链为非极性侧链为避开极性溶剂水避开极性溶剂水彼此靠近所产生彼此靠近所产生主要存在蛋白质的内部结构主要存在蛋白质的内部结构 蛋白质表面通常具有极性链或区域蛋白质表面通常具有极性链或区域蛋白质可形成分子内疏水链蛋白质可形成分子内疏水链/腔腔/缝隙缝隙 稳定蛋白质的三维结构方面占有突出的稳定蛋白质的三维结构方面占有突出的地位地位扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（)盐键盐键 (Electrostatic attraction)又又称称离离子子键键：具具有有相相反反电电荷荷的的两两个个基基团团间间的静电相互作用。这种键可以解离的静电相互作用。这种键可以解离。F：吸引力吸引力Q1/2：电荷电量电荷电量：介质介电常数介质介电常数R：电荷质点间距离电荷质点间距离扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（5 5）二硫键）二硫键 (DisulfideBond)由半胱氨酸形成由半胱氨酸形成起稳定肽链空间结构的作用起稳定肽链空间结构的作用某些二硫键被破坏，蛋白质生物活性某些二硫键被破坏，蛋白质生物活性丧失丧失扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程 键 能肽键肽键 二硫键二硫键离子键 氢键氢键疏水键疏水键 范德华力范德华力 3kcal/mol1kcal/mol1kcal/mol0.1kcal/mol这四种键能远小于共价键，称这四种键能远小于共价键，称次级键次级键次级键微弱却是次级键微弱却是维持蛋白质三维结构维持蛋白质三维结构主要的作用力主要的作用力?数量巨大数量巨大数量巨大数量巨大扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（一）（一）酰胺平面与酰胺平面与碳原子的二面角碳原子的二面角三、多肽主链折叠三、多肽主链折叠l肽平面键长和键角一定肽平面键长和键角一定l肽键的原子排列呈反式构型肽键的原子排列呈反式构型l相邻的肽平面构成两面角相邻的肽平面构成两面角扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程 肽键中肽键中C-NC-N键具有部分双键性质键具有部分双键性质组成组成酰胺的原子处于同一平面酰胺的原子处于同一平面 共 振 形 式扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程绕绕Ca-N键轴旋转的二键轴旋转的二面角（面角（C-N-Ca-C）称）称为为F F，绕，绕Ca-C键轴旋键轴旋转的二面角（转的二面角（N-Ca-C-N）称为）称为Y Y。扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程多肽链：通过可旋转的多肽链：通过可旋转的C连接的酰胺平面链连接的酰胺平面链这种旋转是受到限制的这种旋转是受到限制的扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程 和和=0时的主链构象时的主链构象扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（二）可允许（二）可允许的的和和值：值：拉氏构象图拉氏构象图 扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程拉氏构象图拉氏构象图扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（来自丙酮酸激酶）（来自丙酮酸激酶）扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程四、二级结构四、二级结构（SecondaryStructure）指肽链的主链在空间的排列指肽链的主链在空间的排列,或规则的或规则的几何走向、旋转及折叠。几何走向、旋转及折叠。只涉及只涉及主链构象主链构象及链内及链内/间形成的间形成的氢键氢键主要有主要有-螺旋、螺旋、-折叠片、折叠片、-转角、转角、无规卷曲等。无规卷曲等。扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（一）（一）-螺旋螺旋 （-helix）1 1、-螺旋的螺旋的结构结构蛋白质中最常见，蛋白质中最常见，最典型，含量最丰最典型，含量最丰富的二级结构元件。富的二级结构元件。和和分别在分别在-57和和-47附附近。近。扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程每圈含每圈含3.6个个AAAA残基，沿螺旋残基，沿螺旋轴方向上升轴方向上升0.54nm。每个每个AAAA残基占残基占0.15nm，绕轴绕轴旋转旋转100链内形成氢键与轴链内形成氢键与轴平行平行多为多为右手右手螺旋螺旋扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程2、-螺旋的特点螺旋的特点（1 1）又称）又称3.613螺旋螺旋（2 2）螺旋的螺旋的偶极矩偶极矩：由于：由于螺旋中所有氢螺旋中所有氢键都沿螺旋轴指向同一方向，每一肽键具键都沿螺旋轴指向同一方向，每一肽键具有由有由N-H和和CO极性而产生的偶极距，所极性而产生的偶极距，所以总的效果是以总的效果是螺旋本身也是一个偶极距。螺旋本身也是一个偶极距。帽化（帽化（helix capping）给末端裸露给末端裸露的的N-H和和CO提供氢键配偶体提供氢键配偶体折叠蛋白质其它部分折叠蛋白质其它部分 促成与末端非极性残基的疏水作用促成与末端非极性残基的疏水作用扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（3 3）螺旋的手性螺旋的手性左左/右手螺旋都右手螺旋都由由L-AA残基构成残基构成 不是对映体不是对映体右手右手螺旋空间位阻较小，构象稳定螺旋空间位阻较小，构象稳定在肽链折叠中容易形成。在肽链折叠中容易形成。2、-螺旋的特点螺旋的特点扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程R基大小：较大的难形成，如多聚基大小：较大的难形成，如多聚IleR基的电荷性质：不带电荷易形成基的电荷性质：不带电荷易形成Pro吡咯环的形成吡咯环的形成 C-N/C-N不能不能旋转旋转 无法形成链内氢键无法形成链内氢键3、影响影响-螺旋形成的因素螺旋形成的因素扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程310螺旋螺旋螺旋（螺旋（4.416螺旋）螺旋）4 4、其他类型的螺旋、其他类型的螺旋扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程由两由两/多条多条几乎完全几乎完全几乎完全几乎完全伸展的肽链伸展的肽链平行排列平行排列平行排列平行排列，通过，通过链间的链间的氢键氢键氢键氢键交联而形成。分为平行交联而形成。分为平行-折叠片和折叠片和反平行反平行-折叠片两种形式折叠片两种形式肽链主链呈肽链主链呈锯齿状锯齿状锯齿状锯齿状折叠构象。折叠构象。（二）（二）-折叠折叠（-pleated sheet）扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程C 总是处于折叠的角上总是处于折叠的角上AA的的R基团处于折叠的棱角上并与之垂直基团处于折叠的棱角上并与之垂直反平行中重复周期之间的距离为反平行中重复周期之间的距离为0.7nm。而平行式中为而平行式中为0.65nm。1 1、-折叠结构特点折叠结构特点扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程氢键氢键主要在链间主要在链间/同一肽链不同部分间形成同一肽链不同部分间形成几乎所有肽键都参与链内几乎所有肽键都参与链内氢键氢键的交联的交联氢键氢键与链的长轴接近垂直与链的长轴接近垂直扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程平行肽链间以氢键从侧面连接的构象平行肽链间以氢键从侧面连接的构象扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程平行式：所有平行式：所有肽链的肽链的N-N-端都在同一边端都在同一边反平行式：相邻两条肽链的方向相反反平行式：相邻两条肽链的方向相反2 2、-折叠的类型折叠的类型扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程维持维持折叠片的折叠片的作用力也是作用力也是肽键衍肽键衍生出的氢键生出的氢键股股这种氢键与这种氢键与-螺旋中氢键有何不同呢？螺旋中氢键有何不同呢？形成氢键的形成氢键的N N、O O归属于不同的肽链归属于不同的肽链折叠片折叠片扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（三）（三）-转角和转角和 凸起凸起1、转角转角（turn/bend/hairpin structure）肽链主链骨架肽链主链骨架180180的回折结构的回折结构特点：特点：由由4 4个连续的个连续的AA残基组成残基组成第第一一个残基个残基C=O第第四四个个残基残基NHl形成氢形成氢键键扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程作用力作用力是是氢键氢键 O（氢氢键键）HC（NHCHCO）2 2NR扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程比较稳定的环状结构比较稳定的环状结构l主要存在于球状蛋白分子中主要存在于球状蛋白分子中l多数处在蛋白质分子的表面多数处在蛋白质分子的表面扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程反平行反平行折叠片中的一种不规则排列折叠片中的一种不规则排列实质上是多出来的一个实质上是多出来的一个AAAA残基残基2、凸起凸起（bugle）扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程 泛指不能归入明确的二级结构泛指不能归入明确的二级结构如折叠片和螺旋的多肽片断。如折叠片和螺旋的多肽片断。（四）（四）无规卷曲无规卷曲（random coil）扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程五、纤维状蛋白质五、纤维状蛋白质l脊椎动物体中脊椎动物体中50%50%以上是纤维状蛋白质以上是纤维状蛋白质l支架、防护作用支架、防护作用l规则的线性结构规则的线性结构 扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程纤维蛋白纤维蛋白l 不溶性纤维蛋白不溶性纤维蛋白（角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白）（角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白）l可溶性纤维蛋白可溶性纤维蛋白（肌球蛋白（肌球蛋白 血纤蛋白原）血纤蛋白原）硬硬蛋白蛋白扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（一）（一）-角蛋白角蛋白 （Keratin）-角蛋白角蛋白l硬硬-角蛋白角蛋白 强强l软软-角蛋白角蛋白 弱弱皮肤与皮肤的衍生物皮肤与皮肤的衍生物主要由主要由-螺旋构象的多肽链组成螺旋构象的多肽链组成扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程毛发的结构毛发的结构高度有序高度有序扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程大纤维鳞状细胞皮层细胞微纤维微微原原纤纤维维初初原原纤纤维维 螺螺旋旋扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程-角蛋白的伸缩性能很好：角蛋白的伸缩性能很好：被过度拉伸时氢键被破坏不能复原。被过度拉伸时氢键被破坏不能复原。此时此时-角蛋白转变成角蛋白转变成-折叠结构，称折叠结构，称为为-角蛋白（限于软角蛋白）。角蛋白（限于软角蛋白）。扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程卷发卷发(烫发烫发)的生物化学基础的生物化学基础 角蛋白在湿热条件下伸展转变角蛋白在湿热条件下伸展转变为为 构象，构象，冷却干燥时可冷却干燥时可自发地恢复原状自发地恢复原状。侧链侧链R R基一般较大，不适于处在基一般较大，不适于处在 构象构象螺旋多肽链间有着很多的二硫键交联螺旋多肽链间有着很多的二硫键交联交联键使外力解除后肽链恢复原状交联键使外力解除后肽链恢复原状烫发时烫发时还原剂还原剂扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（二）（二）-角蛋白角蛋白丝心蛋白丝心蛋白(fibroin)：蚕丝和蜘蛛丝蚕丝和蜘蛛丝 特点：特点：反平行式反平行式折叠片折叠片抗张强度高抗张强度高质地柔软质地柔软 不能拉伸不能拉伸扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程l侧链交替地分布在折叠片的两侧侧链交替地分布在折叠片的两侧l伸展肽链沿纤维轴平行排列成反向伸展肽链沿纤维轴平行排列成反向-折叠折叠扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程丝蛋白的结构丝蛋白的结构分子中不含分子中不含-螺旋螺旋肽链常由多个六肽单元重复而成肽链常由多个六肽单元重复而成-（Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala）n-扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（三）胶原蛋白（三）胶原蛋白(collagen)1 1、组织分布与类型、组织分布与类型l属结构蛋白质属结构蛋白质l使骨、腱、软骨和皮肤具有机械强度使骨、腱、软骨和皮肤具有机械强度扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程2 2、AAAA组成组成l皮肤中胶原蛋白肽链的皮肤中胶原蛋白肽链的96%96%是按是按 三联体三联体 (G1yxy)n顺序重复排列顺序重复排列 Gly数目占残基总数数目占残基总数1/31/3 X 常为常为Pro，y常为常为Hy-Pro/Hy-Lys l 需需VcVc、是糖蛋白、是糖蛋白扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程胶原蛋白以胶原蛋白以胶原纤维胶原纤维的形式存在的形式存在胶原纤维的基本结构单位是胶原纤维的基本结构单位是原胶原分子原胶原分子三股右手螺旋，但每股都是左手螺旋三股右手螺旋，但每股都是左手螺旋 原胶原分子原胶原分子 胶原纤维胶原纤维 胶原蛋白胶原蛋白 胶原三螺旋只存在于胶原纤维中胶原三螺旋只存在于胶原纤维中至今未在球状蛋白质中发现。至今未在球状蛋白质中发现。3、结构、结构扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程Gly扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程4 4、胶原蛋白中的共价交联、胶原蛋白中的共价交联分分子子内内交交联联通过分通过分子内和子内和分子间分子间交联增交联增强分子强分子稳定性稳定性扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程分分子子内内交交联联扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程分分子子间间交交联联扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程腱腱有很高抗张强度有很高抗张强度，20-30kgmm2骨骼骨骼基质含羟基磷灰石基质含羟基磷灰石 磷酸钙聚合物磷酸钙聚合物Ca10(PO4)6(OH)2结晶结晶皮肤含较疏松、向各个方向伸展皮肤含较疏松、向各个方向伸展 血管亦含有血管亦含有 扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程由由 肽组成肽组成至少有：至少有：l l(I)/(I)/l l(II)/(II)/l l(III)/(III)/1 1(IV)(IV)和和 2 2胶原蛋白胶原蛋白I I：1 1(I)(I)2 2 2 2三螺旋三螺旋五种肽链五种肽链AAAA顺序不同，分子量介于顺序不同，分子量介于9500095000到到100000100000之间，含之间，含10001000个残基左右个残基左右5、胶原蛋白的类型胶原蛋白的类型扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程生物体内胶原蛋白生物体内胶原蛋白网网扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（四）弹性蛋白（四）弹性蛋白（elastin）由可溶性的单体合成由可溶性的单体合成是弹性蛋白纤维的基本单位是弹性蛋白纤维的基本单位含有各种各样无规卷曲构象含有各种各样无规卷曲构象扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程肌肉肌肉肌纤维束肌纤维束肌肌纤纤维维肌原纤维肌原纤维（五）（五）肌球蛋白和原肌球蛋白肌球蛋白和原肌球蛋白扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程粗丝和细丝粗丝和细丝扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程肌球蛋白的六条多肽链肌球蛋白的六条多肽链扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程轻酶解轻酶解肌球蛋白肌球蛋白重酶重酶解解肌球蛋白肌球蛋白头片头片扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程N-末端域末端域中央域中央域C-末端域末端域S1约约500/820AA残基在各物种间高度保守残基在各物种间高度保守（ATP结合位点结合位点）Gly-Glu-Ser-Gly-Ala-Gly-Lys-Thr扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程六、六、超二级结构与结构域超二级结构与结构域（一）超二级结构（一）超二级结构若干相邻的二级结构单元按照一定规若干相邻的二级结构单元按照一定规律有规则组合在一起、相互作用，形律有规则组合在一起、相互作用，形成在空间构象上可彼此区别的成在空间构象上可彼此区别的二级结构组合单位。二级结构组合单位。扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（二）结构域（二）结构域二级二级/超二级结构基础上形成的特定区域超二级结构基础上形成的特定区域结构域存在的原因：结构域存在的原因：1 1、局域分别折叠比整条肽链折叠、局域分别折叠比整条肽链折叠 在动力学上更为合理在动力学上更为合理2 2、结构域之间由肽链连接，、结构域之间由肽链连接，有利于结构的调整有利于结构的调整扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程立体结构模型立体结构模型扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程七、球状蛋白质与三级结构七、球状蛋白质与三级结构(Tertiary Structure)由二级结构元件构建成的总三维结构，由二级结构元件构建成的总三维结构，包括一级结构中相距较远的肽段间的几何包括一级结构中相距较远的肽段间的几何相互关系和侧链在三维空间中彼此间的相相互关系和侧链在三维空间中彼此间的相互关系。互关系。维系力有氢键维系力有氢键/疏水键疏水键/离子键离子键/范德华力范德华力扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程在二级结构基础上在二级结构基础上包括主链和侧链构象在内的三维结构包括主链和侧链构象在内的三维结构（一）球状蛋白质的分类：（一）球状蛋白质的分类：根据其结构域分为根据其结构域分为4大类大类扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程1、全全结构（反平行结构（反平行螺旋）蛋白质螺旋）蛋白质扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程 2 2、，结构蛋白质结构蛋白质 （平行或混合型（平行或混合型折叠片）折叠片）扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程3 3、全、全结构（反平行结构（反平行折叠片）蛋白质折叠片）蛋白质反反平行平行桶桶扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程4 4、富含金属或二硫键（小的不规则）蛋白质、富含金属或二硫键（小的不规则）蛋白质小于小于100100残基的蛋白质残基的蛋白质/结构域往往不规则结构域往往不规则只有很少量二级结构，但富含只有很少量二级结构，但富含金属或金属或二硫键二硫键扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（二）球状蛋白质三维结构的特征二）球状蛋白质三维结构的特征（1 1）含多种二级结构元件）含多种二级结构元件扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（2 2）三维结构具有明显的折叠层次）三维结构具有明显的折叠层次（3 3）分子是）分子是“紧密紧密”的球状的球状/椭球状实椭球状实体体活性部位密度较低，有空间可塑性活性部位密度较低，有空间可塑性（4 4）疏水核和亲水膜）疏水核和亲水膜（5 5）表面空穴）表面空穴营造疏水环境、活性功能部位营造疏水环境、活性功能部位扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程膜蛋白膜蛋白膜周边蛋白膜周边蛋白膜内在蛋白膜内在蛋白脂锚定蛋白质脂锚定蛋白质大部分埋在脂中大部分埋在脂中小部分埋在脂中小部分埋在脂中可溶性可溶性八、膜蛋白的结构八、膜蛋白的结构扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（一）膜内在蛋白一）膜内在蛋白 1 1、具有、具有单个跨膜肽段单个跨膜肽段的膜蛋白的膜蛋白跨膜疏水肽段常是跨膜疏水肽段常是螺旋棒螺旋棒亲水序列伸向细胞质或亲水序列伸向细胞质或/和胞外液和胞外液 如血型糖蛋白如血型糖蛋白扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程胞胞外外结结构构域域扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程2 2、具有、具有7 7个跨膜肽段个跨膜肽段的膜蛋白的膜蛋白l多肽链来回跨膜折叠多肽链来回跨膜折叠l7 7个个螺旋段反平行装配螺旋段反平行装配 如细菌紫膜质如细菌紫膜质扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程3 3、桶型桶型膜蛋白膜蛋白膜孔蛋白膜孔蛋白以大以大折叠片形式横跨膜折叠片形式横跨膜 如膜孔蛋白如膜孔蛋白扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（二）脂锚定膜蛋白（二）脂锚定膜蛋白膜蛋白与脂质分子共价连接膜蛋白与脂质分子共价连接脂质部分插入脂双层，蛋白质锚定于膜上脂质部分插入脂双层，蛋白质锚定于膜上 脂锚定结构：脂锚定结构：酰胺豆蔻酰锚钩（酰胺豆蔻酰锚钩（14C14C）硫酯脂肪酰锚钩硫酯脂肪酰锚钩（C T SC T S）硫醚异戊二烯基锚钩硫醚异戊二烯基锚钩 酰胺糖基磷脂酰肌醇锚钩酰胺糖基磷脂酰肌醇锚钩扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程 酰胺连接豆蔻酰锚钩酰胺连接豆蔻酰锚钩N-豆蔻酰化豆蔻酰化扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程 硫酯连接脂肪酰锚钩硫酯连接脂肪酰锚钩扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程 硫醚连接异戊二烯基锚钩硫醚连接异戊二烯基锚钩甲基化甲基化扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程 酰胺连接糖基磷脂酰肌醇锚钩酰胺连接糖基磷脂酰肌醇锚钩磷酸乙醇胺磷酸乙醇胺扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程(一一)蛋白质的变性蛋白质的变性(denaturation)某些理化因素破坏某些理化因素破坏PrPr结构状态，结构状态，引起引起PrPr理化性质改变、生理活性丧失理化性质改变、生理活性丧失 的现象的现象 。九、蛋白质折叠和结构预测九、蛋白质折叠和结构预测 扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程1 1、变性的实质、变性的实质l次级键被破坏次级键被破坏l天然结构解体天然结构解体l一级结构没有变化一级结构没有变化扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程2、变性因素、变性因素物理：热、紫外线照射、高压和表面张力物理：热、紫外线照射、高压和表面张力化学：有机溶剂、化学：有机溶剂、脲、胍脲、胍、酸、碱、酸、碱、重金属阳离子、生物碱等重金属阳离子、生物碱等扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程尿素尿素/盐酸胍盐酸胍竞争主链氢键竞争主链氢键破坏二级结构破坏二级结构有机溶剂有机溶剂破坏分子内疏水作用破坏分子内疏水作用非极性基团暴露非极性基团暴露强酸强酸/碱碱破坏破坏氢键、氢键、离子键离子键重金属阳离子重金属阳离子与带与带负电荷基团结合负电荷基团结合不溶性金属蛋白盐不溶性金属蛋白盐生物碱生物碱与带正电荷基团结合与带正电荷基团结合不溶性蛋白盐不溶性蛋白盐扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程十二烷基磺酸钠十二烷基磺酸钠？磺酸基磺酸基 极性亲水极性亲水烷基烷基 亲油亲油（蛋白质疏水区）（蛋白质疏水区）变性天然蛋白天然蛋白扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程 变性是一个协同过程变性是一个协同过程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程 PrPr的胶体性质的胶体性质什么是胶体？什么是胶体？质点大小在质点大小在1100 nm1100 nm范围范围所构成的分散系统。所构成的分散系统。大多数球状蛋白溶于水，大多数球状蛋白溶于水，直径直径2-20nm2-20nm，能形成稳定能形成稳定的的胶体溶液胶体溶液。蛋白质胶体溶液蛋白质胶体溶液稳定的原因？稳定的原因？1.1.同种蛋白带同种同种蛋白带同种电荷，相互排斥；电荷，相互排斥；2.2.水膜水膜扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程等电点沉淀的蛋白质溶液中等电点沉淀的蛋白质溶液中加入加入NaCl后后沉淀溶解沉淀溶解盐溶盐溶原因？原因？盐溶盐溶分子在等电点时，相互吸引，聚合沉淀，分子在等电点时，相互吸引，聚合沉淀，加少量加少量盐离子盐离子后破坏这种吸引力，分子分散，溶于水中后破坏这种吸引力，分子分散，溶于水中盐溶扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程盐析向蛋白质溶液中加入向蛋白质溶液中加入大量硫酸铵大量硫酸铵后后蛋白质沉淀析出蛋白质沉淀析出原因？原因？盐浓度高时，浓度高时，Pr分子表面水分子被盐抽出，分子表面水分子被盐抽出，破坏了水化层破坏了水化层盐析盐析（NH4）2SO4扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程3 3、变性蛋白质特点、变性蛋白质特点 A.A.生物活性丧失生物活性丧失 B.B.侧链基团暴露侧链基团暴露:易与化学试剂反应易与化学试剂反应 C.C.理化性质改变理化性质改变:疏水基外露溶解度疏水基外露溶解度 分子相互凝集分子相互凝集,形成沉淀形成沉淀 D.D.生化性质改变：结构伸展易被酶解生化性质改变：结构伸展易被酶解扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程4、复性（、复性（renaturation）除去变性因素变性蛋白除去变性因素变性蛋白重新回复到天然结构的现象。重新回复到天然结构的现象。扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程蛋白质四级结构蛋白质四级结构 (Quaternary Structure）十、亚基缔合和四级结构十、亚基缔合和四级结构 指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链 通过通过非共价键非共价键连接起来的结构形式。连接起来的结构形式。包括各亚基：包括各亚基：l种类、数目、空间排列方式种类、数目、空间排列方式l亚基间的相互作用关系亚基间的相互作用关系扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程1 1、单体蛋白、单体蛋白2 2、亚基亚基3 3、聚集体（二、三、寡）、聚集体（二、三、寡）4 4、同多聚蛋白、异多聚蛋白、同多聚蛋白、异多聚蛋白5 5、原聚体（原体原聚体（原体）6 6、分子和分子聚集体、分子和分子聚集体（一）有关四级结构的概念（一）有关四级结构的概念 扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程单单独独亚亚基基无无生生物物功功能能 亚基亚基亚基亚基血红蛋白血红蛋白血红蛋白血红蛋白四亚基两两相同，分别四亚基两两相同，分别称称1、2、1、2亚基：具有独立三级结构的肽链。亚基：具有独立三级结构的肽链。扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程血红蛋白血红蛋白扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程l研究对象：几个亚基，相同否？研究对象：几个亚基，相同否？怎样连接？怎样连接？（二）（二）稳定四级结构的稳定四级结构的作用力作用力 结构互补（极性）和非共价键结构互补（极性）和非共价键离子键和氢键离子键和氢键缔合的专一性缔合的专一性疏水相互作用疏水相互作用驱动缔合驱动缔合扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（三）亚基相互作用的方式（三）亚基相互作用的方式 同同多聚蛋白质多聚蛋白质 同种缔合同种缔合异种缔合异种缔合扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程两个亚基的结构两个亚基的结构扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（四）四级结构的对称性四）四级结构的对称性l 单体蛋白没有对称性；单体蛋白没有对称性；l 含两含两/多种不同单拷贝亚基的多种不同单拷贝亚基的 异多聚体没有对称性；异多聚体没有对称性；l 只有含相同亚基有可能有对称性。只有含相同亚基有可能有对称性。扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（五）四级缔合在结构和功能上的优越性（五）四级缔合在结构和功能上的优越性1.1.减少溶液中其他因素对蛋白结构的影响减少溶液中其他因素对蛋白结构的影响2.2.减少编码蛋白质的基因序列减少编码蛋白质的基因序列3.3.使催化基团汇集在一起，具备新功能使催化基团汇集在一起，具备新功能4.4.亚基间具协同性和别构效应亚基间具协同性和别构效应精细调节酶的功能精细调节酶的功能扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程1.在下列有关谷胱甘肽的叙述中在下列有关谷胱甘肽的叙述中,正确的是正确的是()A.谷胱甘肽中含有胱氨酸谷胱甘肽中含有胱氨酸B.谷胱甘肽是体内重要的氧化剂谷胱甘肽是体内重要的氧化剂C.谷胱甘肽谷氨酸谷胱甘肽谷氨酸的的-羧基是游离的羧基是游离的D.谷胱甘肽的谷胱甘肽的C-端是主要的功能基团端是主要的功能基团2.在有关蛋白质三级结构的描述中在有关蛋白质三级结构的描述中,错误的是错误的是()A.具有三级结构的多肽链都有生物学活性具有三级结构的多肽链都有生物学活性B.三级结构是单体蛋白质或亚基的空间结构三级结构是单体蛋白质或亚基的空间结构C.三级结构的稳定性由次级键维持三级结构的稳定性由次级键维持D.亲水基团多位于三级结构的表面亲水基团多位于三级结构的表面3.在有关蛋白质四级结构的描述中在有关蛋白质四级结构的描述中,正确的是正确的是()A.蛋白质四级结构的稳定性由二硫键维系蛋白质四级结构的稳定性由二硫键维系B.四级结构是蛋白质保持生物学活性的必要条件四级结构是蛋白质保持生物学活性的必要条件C.蛋白质都有四级结构蛋白质都有四级结构D.蛋白质亚基间由非共价键聚合蛋白质亚基间由非共价键聚合扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（二）氨基酸序列规定蛋白质的三维结构1.核糖核酸酶的变性与复性实验：是最直接和最有力的可逆变性实验的证据2.二硫桥在稳定蛋白质构象中的作用：二硫桥能稳定蛋白质的构象，但体内二硫桥较少，这是因为细胞内的环境是相当还原的，它倾向于保持巯基处于还原状态 蛋白质的三维结构是由一级结构决定的（三）蛋白质折叠的热力学：多肽链的折叠是自发过程。是在生理条件下自由能最低的构象（四）蛋白质折叠的动力学：1.蛋白质折叠不是通过随机搜索找到自由能最低的构象：蛋白质折叠的实质就是保留局部正确折叠的中间体2.用于研究折叠中间体的一些方法：停流法、温度跃迁法结合荧光、圆二色性，以及脉冲标记NMR。此外还有位点专一诱变等3.蛋白质折叠经过熔球态的中间体阶段 球状蛋白质的折叠过程：完全的伸展态快速、可逆地形成二级结构即成核过程通过折叠核的协同聚集形成初始的结构域由结构域装配成熔球态对结构域进行调整形成具有完整三级结构的蛋白质单体或天然蛋白质4.体内蛋白质折叠有异构酶和伴侣蛋白质参加:如hsp扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程（五）蛋白质结构的预测1.二级结构的预测：MEAL在螺旋中出现的频率高；Gly和Pro在螺旋中频率很低，但在转角中很高；Val、Ile和芳香族氨基酸在折叠片中频率很高，而DEP在折叠片中很低 经验规则：螺旋预测：相邻6个残基中若有4个倾向于形成螺旋，则被认为是螺旋核。但其中不允许出现Pro，若有则螺旋终止 折叠片预测：相邻的5个残基若有三个倾向于形成折叠片，则被认为是折叠核 转角预测：具有转角倾向性因子（Pt)1.0，且（P)和（P）2.三级结构的预测折叠的计算机模拟：成功率很低 同源蛋白质预测的步骤：结构保守性分析，主链和侧链结构预测以及模型优化扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程-螺旋的稳定性不仅取决于肽链内部的氢键，而且还与氨基螺旋的稳定性不仅取决于肽链内部的氢键，而且还与氨基酸侧链的性质相关。室温下，在溶液中下列多聚氨基酸哪酸侧链的性质相关。室温下，在溶液中下列多聚氨基酸哪些能形成些能形成 螺旋？哪些能形成其他有规则的结构？哪些能形螺旋？哪些能形成其他有规则的结构？哪些能形成无规则的结构？并说明其理由。（成无规则的结构？并说明其理由。（1）多聚亮氨酸）多聚亮氨酸pH7.0；（；（2）多聚异亮氨酸）多聚异亮氨酸pH7.0；(3)多聚精氨酸多聚精氨酸pH7.0；(4)多聚精氨酸多聚精氨酸pH13.0；（；（5）多聚谷氨酸）多聚谷氨酸pH1.5；(6)多聚苏多聚苏氨酸氨酸pH7.0；(7)多聚羟脯氨酸多聚羟脯氨酸pH7.0.（1）多聚亮氨酸的）多聚亮氨酸的R基团不带电荷，适合于形成基团不带电荷，适合于形成-螺旋。螺旋。（2）异亮氨酸的）异亮氨酸的-碳位上有分支，所以形成无规则结构。碳位上有分支，所以形成无规则结构。（3）在）在pH7.0时，所有精氨酸的时，所有精氨酸的R基团带正电荷，由于静电基团带正电荷，由于静电斥力，使氢键不能形成，所以形成无规则结构。（斥力，使氢键不能形成，所以形成无规则结构。（4）在）在pH13.0时，精氨酸的时，精氨酸的R基团不带电荷，并且基团不带电荷，并且-碳位上没有分支，碳位上没有分支，所以形成所以形成-螺旋。（螺旋。（5）在）在pH1.5时，谷氨酸的时，谷氨酸的R基团不带电荷，基团不带电荷，并且并且-碳位上没有分支，所以形成碳位上没有分支，所以形成-螺旋。（螺旋。（6）因为苏氨酸）因为苏氨酸-碳位上有分支，所以不能形成碳位上有分支，所以不能形成-螺旋。（螺旋。（7）脯氨酸和羟脯）脯氨酸和羟脯氨酸折叠成脯氨酸螺旋，这是一种不同于氨酸折叠成脯氨酸螺旋，这是一种不同于-螺旋的有规则结螺旋的有规则结构。构。扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程简述蛋白质溶液的稳定因素，和实验室沉淀蛋白质的常用简述蛋白质溶液的稳定因素，和实验室沉淀蛋白质的常用方法方法 维持蛋白质溶液稳定的因素有两个：（维持蛋白质溶液稳定的因素有两个：（1）水化膜：蛋白质颗）水化膜：蛋白质颗粒表面大多为亲水基团，可吸引水分子，使颗粒表面形成一层粒表面大多为亲水基团，可吸引水分子，使颗粒表面形成一层水化膜，从而阻断蛋白质颗粒的相互聚集，防止溶液中蛋白质水化膜，从而阻断蛋白质颗粒的相互聚集，防止溶液中蛋白质的沉淀析出。（的沉淀析出。（2）同种电荷：在）同种电荷：在pHpI的溶液中，蛋白质带的溶液中，蛋白质带有同种电荷。若有同种电荷。若pHpI，蛋白质带负电荷；若，蛋白质带负电荷；若pHpI，蛋白质，蛋白质带正电荷。同种电荷相互排斥，阻止蛋白质颗粒相互聚集而发带正电荷。同种电荷相互排斥，阻止蛋白质颗粒相互聚集而发生沉淀。沉淀蛋白质的方法，常用的有：（生沉淀。沉淀蛋白质的方法，常用的有：（1）盐析法，在蛋）盐析法，在蛋白质溶液加入大量的硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等中性盐，去除白质溶液加入大量的硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等中性盐，去除蛋白质的水化膜，中和蛋白质表面的电荷，使蛋白质颗粒相互蛋白质的水化膜，中和蛋白质表面的电荷，使蛋白质颗粒相互聚集，发生沉淀。用不同浓度的盐可以沉淀不同的蛋白质，称聚集，发生沉淀。用不同浓度的盐可以沉淀不同的蛋白质，称分段盐析。盐析是对蛋白质进行粗分离的常用方法。（分段盐析。盐析是对蛋白质进行粗分离的常用方法。（2）有）有机溶剂沉淀法：使用丙酮沉淀时，必须在机溶剂沉淀法：使用丙酮沉淀时，必须在04低温下进行，低温下进行，丙酮用量一般丙酮用量一般10倍于蛋白质溶液的体积，蛋白质被丙酮沉淀时，倍于蛋白质溶液的体积，蛋白质被丙酮沉淀时，应立即分离，否则蛋白质会变性。除了丙酮以外，也可用乙醇应立即分离，否则蛋白质会变性。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。此外，还可用加重金属盐，加某些有机酸，加热等方法沉淀。此外，还可用加重金属盐，加某些有机酸，加热等方法将样品中的蛋白质变性沉淀。将样品中的蛋白质变性沉淀。扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程1）除共价键外，维持蛋白质结构的主要非共价键有哪几种）除共价键外，维持蛋白质结构的主要非共价键有哪几种？（？（2）有人说蛋白质组学比基因组学研究更具挑战性，请）有人说蛋白质组学比基因组学研究更具挑战性，请从蛋白质分子和从蛋白质分子和DNA分子的复杂性和研究难度来说明这一分子的复杂性和研究难度来说明这一观点观点（1）除共价键外，维持蛋白质结构的主要非共价键有：范）除共价键外，维持蛋白质结构的主要非共价键有：范德华力（范德华相互作用）、疏水作用、盐键、氢键。德华力（范德华相互作用）、疏水作用、盐键、氢键。（2）DNA是由是由4种元件构成的大分子，蛋白质是由种元件构成的大分子，蛋白质是由20多种元多种元件构成的大分子，显然，蛋白质的分子结构更具复杂性，件构成的大分子，显然，蛋白质的分子结构更具复杂性，DNA的双螺旋结构有一定的刚性，其空间结构相对简单，蛋的双螺旋结构有一定的刚性，其空间结构相对简单，蛋白质作为单链分子，可以形成各种复杂的空间结构，由于结白质作为单链分子，可以形成各种复杂的空间结构，由于结构的复杂性，蛋白质的功能广泛而复杂，且结构和功能受到构的复杂性，蛋白质的功能广泛而复杂，且结构和功能受到复杂的调控，复杂的调控，DNA的功能则相对简单。综合而论，蛋白的研的功能则相对简单。综合而论，蛋白的研究更具复杂性和挑战性。究更具复杂性和挑战性。扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程简要叙述蛋白质形成寡聚体的生物学意义简要叙述蛋白质形成寡聚体的生物学意义 1）能提高蛋白质的稳定性。亚基结合可以减少蛋白质的表面积）能提高蛋白质的稳定性。亚基结合可以减少蛋白质的表面积/体积比，使蛋白质的稳定性增高。（体积比，使蛋白质的稳定性增高。（2）提高遗传物质的经济性）提高遗传物质的经济性和有效性。编码一个能装配成同聚体的单位所需的基因长度比编和有效性。编码一个能装配成同聚体的单位所需的基因长度比编码一个与同聚体相同相对分子质量的超长肽链所需的基因长度要码一个与同聚体相同相对分子质量的超长肽链所需的基因长度要小得多（如烟草花叶病毒的外壳有小得多（如烟草花叶病毒的外壳有2130多个亚基）。（多个亚基）。（3）形成）形成功能部位。不少寡聚蛋白的单体相互聚集可以形成新的功能部位。功能部位。不少寡聚蛋白的单体相互聚集可以形成新的功能部位。（4）形成协同效应。寡聚蛋白与配体相互作用时，有可能形成）形成协同效应。寡聚蛋白与配体相互作用时，有可能形成类似血红蛋白或别构酶那样的协同效应，使其功能更加完善。有类似血红蛋白或别构酶那样的协同效应，使其功能更加完善。有些寡聚蛋白的不同亚基可以执行不同的功能，如一些酶的亚基可些寡聚蛋白的不同亚基可以执行不同的功能，如一些酶的亚基可分为催化亚基和调节亚基。分为催化亚基和调节亚基。扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程蛋白质变性后，其性质有哪些变化？蛋白质变性后，其性质有哪些变化？蛋白质变性后，氢键等次级键被破坏，蛋白质分子就从原来有蛋白质变性后，氢键等次级键被破坏，蛋白质分子就从原来有秩序卷曲的紧密结构变为无秩序的松散伸展状结构。即二、三秩序卷曲的紧密结构变为无秩序的松散伸展状结构。即二、三级以上的高级结构发发生改变或破坏，但一级结构没有破坏。级以上的高级结构发发生改变或破坏，但一级结构没有破坏。变性后，蛋白质的溶解度降低，是由于高级结构受到破坏，使变性后，蛋白质的溶解度降低，是由于高级结构受到破坏，使分子表面结构发生变化，亲水基团相对减少，容易引起分子间分子表面结构发生变化，亲水基团相对减少，容易引起分子间相互碰撞发生聚集沉淀，蛋白质的生物学功能丧失，由于一些相互碰撞发生聚集沉淀，蛋白质的生物学功能丧失，由于一些化学键的外露，使蛋白质的分解更加容易。化学键的外露，使蛋白质的分解更加容易。扬州大学生物科学与技术学院生物化学精品课程为什么大多数球状蛋白质在溶液中具有下列性质。（为什么大多数球状蛋白质在溶液中具有下列性质。（1）在低）在低pH值时沉淀。（值时沉淀。（2）当离子强度从零逐渐增加时，其溶解度开）当离子强度从零逐渐增加时，其溶解度开始增加，然后下降，最后出现沉淀。（始增加，然后下降，最后出现沉淀。（3）在一定的离子强度下，）在一定的离子强度下，达到等电点达到等电点pH值时，表现出最小的溶解度。（值时，表现出最小的溶解度。（4）加热时沉淀。）加热时沉淀。（5）加入一种可和水混溶的非极性溶剂减小其介质的介电常数，）加入一种可和水混溶的非极性溶剂减小其介质的介电常数，导致溶解度的减小。（导致溶解度的减小。（6）如果加入一种非极性强的溶剂。使介）如果加入一种非极性强的溶剂。使介电常数大大地下降会导致变性电常数大大地下降会导致变性（1）在低）在低pH值时，羧基质子化，蛋白质分子带有大量的净正电荷，分子内值时，羧基质子化，蛋白质分子带有大量的净正电荷，分子内正电荷相斥使许多蛋白质变性，蛋白质分子内部疏水基团因此而向外暴露，使正电荷相斥使许多蛋白质变性，蛋白质分子内部疏水基团因此而向外暴露，使蛋白质溶解度降低，因而产生沉淀。（蛋白质溶解度降低，因而产生沉淀。（2）加入少量盐时，对稳定带电基团有）加入少量盐时，对稳定带电基团有利，增加了蛋白质的溶解度。但是随着盐离子浓度的增加，盐离子夺取了与蛋利，增加了蛋白质的溶解度。但是随着盐离子浓度的增加，盐离子夺取了与蛋白质结合的水分子，降低了蛋白质的水合程度。使蛋白质水化层破坏，从而使白质结合的水分子，降低了蛋白质的水合程度。使蛋白质水化层破坏，从而使蛋白质沉淀。（蛋白质沉淀。