球状蛋白三维结构
? 含有两种或以上的二级结构元件 ? 具有明显的折叠层次
? 二级结构-超二级结构-结构域或三级结构（单体结构域蛋白或亚基）-亚基缔合成四
级结构（如血红蛋白）
? 是紧密的球状或椭圆状实体（小空腔：水分子；大空腔：构象容易变化）
? 疏水侧链埋藏在分子内部，亲水侧链暴露在分子表面（熵驱动，球状蛋白是水溶性
的）
? 分子表面有一个空穴（结合配体） -
① Motif/supersecondary structure 基序:超二级结构，介于二级和三级结构（a few
hundred motifs）
② Domain结构域：fold stably and indepently，in a polypeptide chain ③ Structural Class 结构种类：based on motifs ④ Subunit 亚基：一般一条多肽链
⑤ Quaternary structure & symmetry 四维结构与对称性
? 结构域：多肽链在二级结构和超二级结构基础上形成三级结构的局部折叠，它是相
对独立的紧密球状实体。
? 较小的球状蛋白：结构域=三级结构
? 较大的球状蛋白：三级结构由两个或多个结构域缔合而成。结构域之间常有柔性的
铰链连接，结构域容易相对运动，如别构效应。
亚基缔合和四级结构
? 亚基一般是一条多肽链，大多为偶数
? 球状蛋白质通过非共价键（疏水作用，氢键和离子键）缔合 ? 单体，寡聚，多聚或多亚基蛋白质
? 强变性剂使血红蛋白解离成亚基，温和的变性条件使血红蛋白解离成αβ二聚体 ? 四级结构的对称性（单体和亚基是手性分子）
四级结构在结构和功能的优越性
? 增强结构稳定性（为什么通过逐步折叠？）
? 提高遗传经济性和效率（HIV蛋白酶是一个相同亚基的二聚体） ? 使催化基团汇集（色氨酸合成酶α2β2两个反应）
? 具有协同性和别构效应（酶的活性借助亚基相互作用）
结构域：多肽链在二级结构和超二级结构基础上形成三级结构的局部折叠，它是相对独立的紧密球状实体。
较小的球状蛋白：结构域=三级结构
较大的球状蛋白：三级结构由两个或多个结构域缔合而成。结构域之间常有柔性的铰链连接，结构域容易相对运动，如别构效应。
NMR结构参数
化学位移：电子对核自旋的屏蔽作用
? 原子核在分子中的位置
自旋耦合：核自旋间的相互作用
? 原子核之间的键合关系 ? 化学键之间的夹角二面角
NOE效应: 核的空间距离
1. Loss of structure results in loss of function 2. Denaturation of some proteins is reversible 3. Polypeptides fold rapidly by stepwise process
4. Death by misfolding: the prion（朊病毒） 5. Protein folding in vivo
变性是协同过程
尿素破坏疏水相互作用
高浓度巯基乙醇破坏二硫键
变性蛋白质特点 A.生物活性丧失
B.侧链基团暴露:易与化学试剂反应 C.理化性质改变: 疏水基外露溶解度
分子相互凝集,形成沉淀
D.生化性质改变：结构伸展易被酶解
复性（renaturation）
——除去变性因素变性蛋白
重新回复到天然结构的现象。
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核糖核酸酶变性与复性实验 二硫腱稳定蛋白质构象
为什么大多数蛋白不含二硫键？
含有二硫键的蛋白主要是分泌到细胞外的蛋白质如核糖核酸酶和胰岛素，可能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态。
氨基酸顺序决定蛋白质结构
多肽链的二级结构由R基的短程顺序决定，当一组在肽链上相邻的氨基酸残基具有适当的顺序时，能自发形成α-螺旋和β-折叠，并处于稳定状态。
多肽链的三级结构由氨基酸的长程顺序决定，如产生特异转弯的氨基酸残基（Pro、Thr、Ser）的精确位置决定多肽链转弯形成的方向和角度。 同源蛋白质的不变残基决定蛋白质的高级结构。
RNase的变性、复性实验，证明蛋白质的三维构象归根结底是复杂生物大分子的“自我装配”。
? 蛋白质折叠不是通过随机搜索找到自由能最低的构象 ? 许多蛋白质折叠时间不到1s
? 如何研究蛋白质折叠？D2O 王镜岩P237 ? 体内蛋白质折叠有异构酶和伴侣蛋白质参加
活体蛋白质折叠 Need：
① Protein disulfide isomerase (PDI） ② Peptidyl prolyl isomerases (PPIases)
③ Molecular chaperones are proteins that interact with partially folded or improperly folded polypeptides, facilitating correct folding pathways or providing microenvironments in which folding can occur
小结
? 蛋白质的功能是蛋白质天然构象所具有的性质
? 天然构象是生理条件下热力学上最稳定的即自由能最低的三维结构 ? 蛋白质受到物理和化学因素作用，引起蛋白质变性 ? 非共价键破裂，天然构象改变 ? 有些变性是可逆的
? 一级结构决定三维结构
? 蛋白质折叠不是通过随机搜索找到自由能最低的构象 ? 多肽链折叠存在中间体，并有异构酶和伴侣蛋白质参加