超二級(jí)。結(jié)構(gòu)域四級(jí)

1、六、對(duì)許多球蛋白質(zhì)研究中發(fā)現(xiàn)共同的結(jié)構(gòu)形式 ——超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域（一）超二級(jí)結(jié)構(gòu)（基序motif或折fold疊） 1.超二級(jí)結(jié)構(gòu)：指相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元組合在一起，彼此相互作用，排列形成規(guī)則的、在空間結(jié)構(gòu)上能夠辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體，并充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件（block building）。 2.類型 ： αα、βαβ、βββ和β曲折等。,希臘鑰匙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),EF手：鈣結(jié)合蛋白中，含有He

2、lix-Loop- Lelix結(jié)構(gòu)鋅指：DNA結(jié)合蛋白中，2個(gè)His、2個(gè)Cys結(jié)合 一個(gè)Zn亮氨酸拉鏈：DNA結(jié)合蛋白中，由亮氨酸倒鏈 形成的拉鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，,兩個(gè)簡(jiǎn)單的常見(jiàn)基序，可產(chǎn)生兩層二級(jí)結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)單元界面之間的氨基側(cè)鏈?zhǔn)沁h(yuǎn)離水的。β 鏈傾向于以右手形式扭曲。,β片層結(jié)構(gòu)中β鏈間的連接，沒(méi)有扭曲。因?yàn)棣?鏈扭曲，鏈間的連接通常是右手方向的,（二）結(jié)構(gòu)域 1.

3、結(jié)構(gòu)域的概念 1970年Edelman為了描述免疫球蛋白分子的結(jié)構(gòu),提出了結(jié)構(gòu)域的概念. 是指在較大蛋白質(zhì)分子中，由于多肽鏈上相鄰的超二級(jí)結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系，形成二個(gè)或多個(gè)在空間上可以明顯區(qū)別的局部區(qū)域（一般為球狀），該區(qū)域稱為結(jié)構(gòu)域。 結(jié)構(gòu)域大約為40-400個(gè)氨基酸。大小相當(dāng)于直徑為2.5-3.5 nm的球體。各自有獨(dú)特的空間構(gòu)象， 有多個(gè)結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)，各個(gè)結(jié)構(gòu)域可能呈現(xiàn)明

4、顯的球形凸出，更常見(jiàn)的是，廣泛的表面接觸使獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域難以識(shí)別。并承擔(dān)不同的生物學(xué)功能,,抗體分子中結(jié)構(gòu)域示意圖,發(fā)現(xiàn)免疫球蛋白G的12個(gè)外顯子大致對(duì)應(yīng)12個(gè)結(jié)構(gòu)域。,β桶一種細(xì)菌的α溶血素的一個(gè)結(jié)構(gòu)域,扭曲的折疊片層,β鏈的兩種排列是由這些鏈的扭曲趨勢(shì)來(lái)穩(wěn)定,光解酶的一個(gè)結(jié)構(gòu)域,肌鈣蛋白C的結(jié)構(gòu)域 兩個(gè)分離的鈣結(jié)構(gòu)域,2.結(jié)構(gòu)域與功能域 功能域:是蛋白質(zhì)分子中能獨(dú)立存在的功能單位,它可以由一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)域組成。 關(guān)系

5、：功能域往往位于結(jié)構(gòu)域之間的交界處，可以由2個(gè)或2個(gè)以上的結(jié)構(gòu)域組成。3.結(jié)構(gòu)域的運(yùn)動(dòng) 每個(gè)結(jié)構(gòu)域本身都是緊密裝配的，結(jié)構(gòu)域之間是通過(guò)共價(jià)的、松散的肽鏈相聯(lián)系的，由于這種牢固而又柔韌的連接方式，使得每一個(gè)結(jié)構(gòu)域可以作為一個(gè)整體做較大幅度的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)?shù)孜锱c酶結(jié)合時(shí)，2個(gè)結(jié)構(gòu)域會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使裂縫關(guān)閉，結(jié)構(gòu)域的這種運(yùn)動(dòng)可以使催化基團(tuán)定向地包圍底物，辨認(rèn)出不合適的底物，并從活性部位上排出水分子。,,4.結(jié)構(gòu)域

6、的分類α- 螺旋域：結(jié)構(gòu)域中的結(jié)構(gòu)單位主要是α- 螺旋。 例如：木瓜蛋白的結(jié)構(gòu)域1。,β折疊域：結(jié)構(gòu)域中的結(jié)構(gòu)單位主要是β折疊域。 木瓜蛋白的結(jié)構(gòu)域2.,α＋β域：由α- 螺旋和β折疊不規(guī)則堆積而成。 乳酸脫氫酶結(jié)構(gòu)域2,α /β域：中央是β折疊，周?chē)铅? 螺旋，α- 螺旋 與β折疊交替排布。乳酸脫氫酶結(jié)構(gòu)域2,無(wú)α- 螺旋域和β折疊域：不具有或少量

7、的α- 螺旋 和β折疊。如，麥胚凝集素。,5.結(jié)構(gòu)域的形成（多肽折疊規(guī)則） 多肽的折疊服從于物理和化學(xué)限制。 利用一些明顯的折疊規(guī)則，介紹一些簡(jiǎn)單的基序,,a.疏水相互作用對(duì)穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)有重大貢獻(xiàn)。要使疏水氨基酸 R 基團(tuán)排除水而埋在內(nèi)部，至少需要兩層二級(jí)結(jié)構(gòu)。兩種簡(jiǎn)單基序，β－α－β環(huán)（β－α－β loop ）和αα角（ αα corner ) ，具備這一條件。,b.

8、在蛋白質(zhì)中同時(shí)存在時(shí)，α螺旋和β片層通常發(fā)現(xiàn)于不同的結(jié)構(gòu)層。這是由于β構(gòu)象的多肽片段骨架不能與相鄰的α螺旋形成穩(wěn)定的氫鍵連接。C. 一級(jí)序列中相互接近的多肽片段通常在折疊結(jié)構(gòu)中也相鄰堆疊。雖然多肽鏈中遠(yuǎn)距離的片段也可能在三級(jí)結(jié)構(gòu)中相互接近，但并非正常情況。d .二級(jí)結(jié)構(gòu)單元間的連接不能形成交叉或結(jié)節(jié),全是β折疊的典型連接,交叉連接（未看到）,e .當(dāng)各個(gè)片段以右手螺旋略微扭曲時(shí)，β構(gòu)象最穩(wěn)定。扭曲對(duì)各個(gè)β片層間的相互排列和它們之間的

9、多肽鏈連接都有影響。例如，兩個(gè)平行的β片層必須通過(guò)一個(gè)交叉條帶連接（如圖 ）。原則上這種交叉可以是右手或左手構(gòu)象，但是在蛋白質(zhì)中幾乎總是右手的。右手連接比左手連接短些，而且彎曲角度更小，因此更容易形成。由于β片層略有扭曲，當(dāng)許多片段放在一起時(shí)也造成了一種特征性的扭曲結(jié)構(gòu)。β桶和扭曲β片層就是兩個(gè)例子（如圖 ) ，它們組成了許多更大結(jié)構(gòu)的核心部分。,,,β折疊股之間的右手連接,β折疊股之間的左手連接（非常少見(jiàn)）,細(xì)菌（Staphyococ

10、us aureus ） α-溶血素的一個(gè)結(jié)構(gòu)域,β桶,f.按照這些規(guī)則，復(fù)雜的基序可以由簡(jiǎn)單的基序搭建產(chǎn)生。,常見(jiàn)的序列,β－α－β環(huán) 重復(fù)基序,,,,,,,球狀蛋白質(zhì),全α-結(jié)構(gòu)（反平行螺旋）,α＋β結(jié)構(gòu),全 β折疊（反平行 折疊片）,富含金屬或二硫鍵（小的不規(guī)則）,,α /β結(jié)構(gòu),,6.蛋白質(zhì)基序是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分類的基礎(chǔ)①根據(jù)都是α-、都是β、α/β以及α＋β分，每一種都含有數(shù)十個(gè)到成百上千個(gè)不同的折疊排列方式，

11、由不斷增加的亞結(jié)構(gòu)組成。②蛋白質(zhì)家族：具有重要的一級(jí)序列相似性，或顯示出結(jié)構(gòu)功能相似性的蛋白質(zhì)，屬于同一個(gè)蛋白質(zhì)家族（family）.③超家族：一級(jí)序列幾乎沒(méi)有相似性的兩個(gè)或更多家族有時(shí)也使用相同的主要結(jié)構(gòu)基序，并具有功能上的相似性，這些家族屬于超家族。,POB標(biāo)識(shí)符折疊超家族家族蛋白質(zhì)物種,POB標(biāo)識(shí)符：la06折疊:血清蛋白超家族：血清蛋白家族：血清蛋白蛋白質(zhì)：血清蛋白物種：人,POB標(biāo)識(shí)符：1bef折疊:

12、類鐵蛋白狀超家族;類鐵蛋白家族：鐵蛋白蛋白質(zhì)：細(xì)菌鐵蛋白物種：大腸桿菌,POB標(biāo)識(shí)符：1gai折疊: α/α復(fù)曲面超家族：超螺旋折疊 的糖基轉(zhuǎn)移酶家族： 葡糖淀粉酶蛋白質(zhì)：葡糖淀粉酶物種： 曲霉變種,,POB標(biāo)識(shí)符：1enh折疊:DNA結(jié)合的3螺旋束超家族：同源域類家族：同源域蛋白質(zhì)：鋸齒狀同源域物種：果蠅,,POB標(biāo)識(shí)符折疊超家族家族蛋白質(zhì)物種,在網(wǎng)上很容易

13、通過(guò)SCOP數(shù)據(jù)庫(kù)獲取結(jié)構(gòu)分類數(shù)據(jù)POB身份號(hào)是蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中分給每種結(jié)構(gòu)的一個(gè)號(hào)碼,POB標(biāo)識(shí)符折疊超家族家族蛋白質(zhì)物種,POB標(biāo)識(shí)符折疊超家族家族蛋白質(zhì)物種,七、球狀蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)的特征要點(diǎn)：（1）球蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 是指在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，肽鏈的不同區(qū)段的側(cè)鏈基團(tuán)相互作用，在空間進(jìn)一步盤(pán)繞、折疊形成的包括主鏈和側(cè)鏈構(gòu)象在內(nèi)的特征三維結(jié)構(gòu)。（2）小的球蛋白（100個(gè)AA左右）內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有一個(gè)

14、結(jié)構(gòu)單元，大的蛋白（超過(guò)幾百個(gè)AA）由簡(jiǎn)單基序搭建成復(fù)雜的基序，折疊成一個(gè)或更多穩(wěn)定的球狀單元——結(jié)構(gòu)域。蛋白質(zhì)基序是結(jié)構(gòu)分類的基礎(chǔ)（3）親水基團(tuán)在分子外表面，疏水基團(tuán)在分子內(nèi)部。（4）較大蛋白在折疊中形成疏水核心，疏水作用是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的主要作用力。小球蛋白疏水殘基可能不在疏水核心內(nèi)部，維持小蛋白質(zhì)穩(wěn)定的弱相互力也更少。是通過(guò)共價(jià)鍵來(lái)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的。例如溶菌酶和核糖核酸酶有二硫鍵連接，細(xì)胞色素c中的血紅素兩側(cè)與多肽鏈共價(jià)連接。,八.蛋白質(zhì)

15、大小的限制 蛋白質(zhì)體積相對(duì)較大是功能的需要。例如酶的功能，要求酶蛋白具有一個(gè)穩(wěn)定的口袋結(jié)構(gòu)，口袋要大到足以與底物結(jié)合并催化反應(yīng)。然而，蛋白質(zhì)的大小是有限制的，受兩個(gè)因素控制：核酸的基因編碼容量以及蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程的精確性。 使用一個(gè)或幾個(gè)蛋白質(zhì)的許多拷貝創(chuàng)建一個(gè)大的封閉結(jié)構(gòu)（殼體）對(duì)于病毒十分重要，這種結(jié)構(gòu)形式使遺傳物質(zhì)得以保存。 在核酸的基因序列和它所編碼的蛋白質(zhì)的氨基酸序列之間，具有一種線性的對(duì)應(yīng)

16、性 ，病毒的核酸太小了，甚至不夠編碼由一條多肽鏈構(gòu)成的蛋白質(zhì)殼體所需要的信息。通過(guò)高效地重復(fù)利用一條核酸，產(chǎn)生更小的多肽鏈的大量拷貝，病毒得以用更短的核酸來(lái)編碼殼體亞基。,煙草花葉病毒,桿狀病毒（電鏡） 螺旋對(duì)稱2130個(gè)相同亞基組成的右手螺旋纖維。,在肌肉、纖毛、細(xì)胞骨架和其他結(jié)構(gòu)中，細(xì)胞也使用多肽鏈構(gòu)成的大復(fù)合物。產(chǎn)生一個(gè)小蛋白質(zhì)的較多拷貝比產(chǎn)生一個(gè)很大蛋白質(zhì)的一個(gè)拷貝顯然更有效率。事實(shí)上，大多數(shù)相對(duì)分子質(zhì)量大于 100 000的

17、蛋白質(zhì)都含有多個(gè)相同或不同的亞基。 第二個(gè)限制蛋白質(zhì)大小的因素是蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤的頻率。錯(cuò)誤頻率是很低的（每增加 10000氨基酸殘基約產(chǎn)生 1 個(gè)錯(cuò)誤），但如果蛋白質(zhì)非常大的話，即使這樣低的錯(cuò)誤率也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生錯(cuò)誤蛋白質(zhì)的概率增高。簡(jiǎn)單地說(shuō)，大蛋白質(zhì)包含一個(gè)錯(cuò)誤氨基酸的危險(xiǎn)性要比小蛋白質(zhì)大。,九、球狀蛋白質(zhì)的聚集體——四級(jí)結(jié)構(gòu) （一）有關(guān)四級(jí)結(jié)構(gòu)的一些概念 （1）是指各個(gè)亞基在寡聚蛋白質(zhì)分子中

18、的空間排布及亞基之間的相 互作用，包括亞基間的接觸位點(diǎn)(結(jié)構(gòu)互補(bǔ))和作用力(主要是非 共價(jià)相互作用)，不包括亞基內(nèi)部的空間構(gòu)象。 廣義的四級(jí)結(jié)構(gòu)：由相同或不同球蛋白分子所構(gòu)成的聚合體， 如多酶復(fù)合物，病毒外殼蛋白，細(xì)菌鞭毛的微管等。 （2）均一四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白：由相同亞基構(gòu)成的四級(jí)結(jié)構(gòu)。 （3）不均一四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白：由不同亞基構(gòu)成的四級(jí)結(jié)構(gòu) （4）亞基聚合或解聚可有調(diào)節(jié)活性的作用 分

19、子量>55,000的蛋白質(zhì)幾乎都有亞基 大多數(shù)寡聚蛋白質(zhì)分子中亞基數(shù)目為偶數(shù),尤以2和4為多；個(gè)別 為奇數(shù),如熒光素酶分子含3個(gè)亞基。亞基的種類一般是一種或 兩種,少數(shù)的多于兩種。,（5）亞基 ①亞基：四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中每個(gè)具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈單位。 ②亞基特點(diǎn)：亞基一般由一條多肽鏈組成的，有的亞基也可以由幾條肽鏈組成 ，這些多肽鏈以二硫鍵相連 。獨(dú)立存在的亞基無(wú)活性。 （6）

20、寡聚蛋白和多聚蛋白 ①寡聚蛋白：由少數(shù)亞基聚合而成的蛋白質(zhì)。10個(gè)以下。2個(gè)亞基稱二聚體，幾個(gè)稱寡聚體。 ②多聚蛋白：由幾十個(gè)甚至上千個(gè)亞基聚合而成的蛋白質(zhì)。,血紅蛋白的四個(gè)亞基,（二）亞基間的結(jié)合力：,疏水作用氫鍵離子鍵范德華力,,亞基間的締合是熵能所驅(qū)動(dòng)的，從亞基到蛋白質(zhì)的過(guò)程是熵能減少的過(guò)程。 形成寡聚體傾向與蛋白質(zhì)中疏水氨基酸殘基的含量有關(guān)，這些蛋白質(zhì)有大約30%以上的疏水氨基酸殘基。 亞基締合的

21、驅(qū)動(dòng)力主要是疏水作用,因亞基間緊密接觸的界面存在極性相互作用和疏水作用,相互作用的表面具有極性基團(tuán)和疏水基團(tuán)的互補(bǔ)排列;亞基締合的專一性則由相互作用的表面上的極性基團(tuán)之間的氫鍵和離子鍵提供。,（三）四級(jí)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性 1.四級(jí)結(jié)構(gòu)的形成特點(diǎn)： 一般規(guī)律是相似結(jié)構(gòu)和功能的亞單位聚集在一起完成一個(gè)共同的功能，所以相似或相同的亞基之間存在著對(duì)稱因素，因而構(gòu)成的四級(jí)結(jié)構(gòu)基本上都具有對(duì)稱性，這是四級(jí)結(jié)構(gòu)空間構(gòu)象上的一個(gè)重要特征和性質(zhì)

22、。 2.概念： ①對(duì)稱動(dòng)作：一個(gè)物體的對(duì)稱性質(zhì)是有那些是物體與自身重合的空間操作所決定的，這些操作被稱為對(duì)稱動(dòng)作。,②不對(duì)稱物體： 只有旋轉(zhuǎn)360o才能與自身重合的物體稱不對(duì)稱物體。③軸次（ flod）： 旋轉(zhuǎn)360o 物體與自身重合的次數(shù)稱為軸次(n)。④旋轉(zhuǎn)角度： 旋轉(zhuǎn)角度（α）=,,360o,軸次,⑤環(huán)狀點(diǎn)群對(duì)稱：Cn 只含一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸的聚集體稱環(huán)狀點(diǎn)群對(duì)稱。

23、 C2, C3,(6)二面體點(diǎn)群對(duì)稱：Dn 由兩個(gè)環(huán)狀點(diǎn)群對(duì)稱的聚集體背靠背締合而成的聚集體稱二面體點(diǎn)群對(duì)稱。,四級(jí)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型,環(huán)狀點(diǎn)群對(duì)稱,二面體點(diǎn)群對(duì)稱,煙草花葉病毒——螺旋對(duì)稱,脊髓灰質(zhì)炎病毒外殼蛋白——二十面體旋轉(zhuǎn)對(duì)稱,（四）球蛋白聚合成四級(jí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性 （1）執(zhí)行更復(fù)雜的功能 （2）通過(guò)亞基間的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)其活性調(diào)節(jié)。 （3）四級(jí)結(jié)構(gòu)可以把中間代謝途徑中的各種

24、酶分子集合在一起，以提高催化效率，避免中間產(chǎn)物的浪費(fèi)。 （4）可以具有一定的幾何形狀，如細(xì)菌鞭毛的微管蛋白。 （5）可以適當(dāng)降低溶液的滲透壓。π=CRT/M。,,第六節(jié) 蛋白質(zhì)的變性和折疊一、蛋白質(zhì)的變性（一）概念 1.蛋白質(zhì)變性(denaturation) 在理化因素作用下, 蛋白質(zhì)分子內(nèi)的非共價(jià)鍵被破壞天然構(gòu)象發(fā)生變化, 引起蛋白質(zhì)理化性質(zhì)和活性的改變。 2.變性本質(zhì): 空間構(gòu)象的改變或破壞,

25、 不涉及一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變和肽鍵鍵斷裂.,,,牛胰RNase變性一復(fù)性實(shí)驗(yàn)： 124個(gè)a.a殘基 4個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵。  分子量：12600   (8M尿素+β硫基乙醇)變性、失活→透析后構(gòu)象恢復(fù)，活 性恢復(fù)95%以上，而二硫鍵正確復(fù)性的概率是1/105。,（二）變性因素 兩大類,,化學(xué)因素： 酸、堿、有機(jī)溶劑、表面活 性劑、尿素、鹽酸

26、胍、 三氯 乙酸、磷鎢酸、水楊酸等,物理因素：熱(60-70℃)、紫外光、超聲 波、x射線、高壓、 表面張 力、劇烈振蕩、攪拌、研磨,（三）各種變性因素對(duì)蛋白質(zhì)構(gòu)象的影響 1.溫度： （1）熱變性：50-60℃一定時(shí)間，次級(jí)鍵破壞，二硫鍵 斷裂，交換。多數(shù)不可逆。 （2）冷鈍化：大多數(shù)是可逆的。有些酶的冷鈍化是不可

27、 逆的，是由于低溫使酶亞基解聚。 2.酸堿的影響：同種電荷相斥，破壞了鹽鍵。 不同蛋白質(zhì)PI 不同，對(duì)酸堿穩(wěn) 定性不同。 3.尿素和鹽酸胍的影響： 與蛋白質(zhì)生成氫鍵的能力比水分子強(qiáng)，通過(guò)破壞蛋白質(zhì)分子內(nèi)的氫鍵而使蛋白質(zhì)變性。,4.表面活性劑的影響： SDS（十二烷基磺酸鈉）的影響： 疏水烴鏈與肽鏈?zhǔn)杷畢^(qū)作

28、用，使肽鏈伸展，亞基解聚而變性。1.4gSDS/蛋白質(zhì)g .,,5.有機(jī)溶劑的影響： 可能影響靜電力，氫鍵和疏水作用，從而阿導(dǎo)致構(gòu)象變化。主要表現(xiàn)是螺旋度增加。,,(四)變性現(xiàn)象 1.物理性質(zhì)的改變: 溶解度降低、球狀蛋白質(zhì)的不對(duì)稱性增加、粘度增加、擴(kuò)散系數(shù)降低, 某些蛋白質(zhì)不能夠再形成結(jié)晶. 2.化學(xué)性質(zhì)的改變 變性后分子結(jié)構(gòu)松散、易被水解, 變性蛋白易消化 , 蛋白質(zhì)變性后親水基團(tuán)被掩埋, 失

29、去水膜容易沉淀; 但若溶液 pH 與蛋白質(zhì)的 pI 差別較大, 蛋白質(zhì)仍不易沉淀。變性后肽鏈從折疊變成伸展, 易被酶降解。 3.生物活性的改變 抗原性改變, 生物活性喪失,如:酶失去催化活性,激素蛋白失去生理調(diào)節(jié)作用,抗體失去與抗原特異結(jié)合的能力.,（五）可逆變性和不可逆變性可逆變性：除去變性因素之后，在適當(dāng)?shù)臈l件下，蛋白質(zhì)構(gòu)象可以由變性態(tài)恢復(fù)到天然態(tài)稱可逆變性。不可逆變性：除去變性因素后，蛋白質(zhì)構(gòu)象 不能由變性

30、態(tài)恢復(fù)到天然態(tài)稱可逆變性。（六）蛋白質(zhì)變性過(guò)程 N ? U,（七）蛋白質(zhì)的復(fù)性 當(dāng)無(wú)活性的伸展的蛋白質(zhì)進(jìn)入有利于折疊的最適環(huán)境里，則伸展的肽鏈就會(huì)自動(dòng)折疊成天然的折疊態(tài)，并恢復(fù)全部的活性，稱復(fù)性。（八）變性的預(yù)防和利用 預(yù)防變性：制備和保存酶制劑，及其他蛋白質(zhì)制劑時(shí)需要保持蛋白質(zhì)天然構(gòu)象，防止變性因素的影響。變性的利用：高溫消毒，紫外線殺菌，75%酒精消毒。對(duì)所需熱穩(wěn)定蛋白，可加熱除雜蛋白。,二、多

31、肽鏈折疊（一）氨基酸順序決定蛋白質(zhì)的三極結(jié)構(gòu) 1.短程順序：相鄰的氨基酸順序。決定蛋白質(zhì)的二極結(jié)構(gòu)。 2.長(zhǎng)程順序：相距一定距離的氨基酸順序。（二）氨基酸順序決定三級(jí)結(jié)構(gòu)的證據(jù) 1.同源蛋白質(zhì)的不變殘基總是出現(xiàn)在肽鏈的特異部位。拐彎處、酶的活性中心或輔基的結(jié)合部位。 2.核糖核酸酶的變性和復(fù)性實(shí)驗(yàn)證明空間結(jié)構(gòu)決定氨基酸順序。 3.三級(jí)結(jié)構(gòu)是多肽鏈上的單鍵的旋轉(zhuǎn)自由度受個(gè)種因素限制的結(jié)果：（1）肽平面的性質(zhì)（2）

32、兩面角（3）正負(fù)電荷R基的數(shù)目和位置（4）疏水基和親水基數(shù)目和位置（5）溶劑及溶質(zhì)對(duì)R的影響（6）R彼此之間的影響。,（三）肽鏈按步驟折疊 三個(gè)階段： ①成核：擠壓效應(yīng)或疏水作用 ②折卷：形成超二級(jí)結(jié)構(gòu)的集合體 ③凝集：集合體在原子水平上凝集，形成致密的三級(jí)結(jié)構(gòu)。,模擬的折疊途徑 通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬一個(gè)36個(gè)殘基亞結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)的折疊途徑。該過(guò)程以無(wú)規(guī)卷曲的肽鏈和它周?chē)?3 000 個(gè)水分子組成的虛擬“水

33、箱”開(kāi)始。，在無(wú)數(shù)種可能性中，對(duì)到達(dá)最終結(jié)構(gòu)最有可能采取的途徑做圖時(shí)，考慮了肽鏈的分子運(yùn)動(dòng)和水分子的效果。模擬折疊發(fā)生的理論時(shí)間跨度為 1μs然而，計(jì)算卻需要在兩臺(tái) Cray 計(jì)算機(jī)上進(jìn)行5億個(gè)整合步驟，每臺(tái)連續(xù)運(yùn)行兩個(gè)月。,,（四）折疊過(guò)程的能量變化 熱力學(xué)將蛋白質(zhì)折疊描述為一個(gè)自由能漏斗漏斗頂端,構(gòu)象數(shù)多,構(gòu)象熵較高,天然構(gòu)象少部分存在.隨著折疊進(jìn)行,沿漏斗向下熱力學(xué)途徑減少了存在的構(gòu)象數(shù),(熵值降低),天然

34、構(gòu)象蛋白質(zhì)數(shù)量增多,自由能降低.漏斗兩側(cè)的凹陷代表亞穩(wěn)定的折疊中間體,在某種情況下可能減慢折疊過(guò)程.,螺旋開(kāi)始形成及開(kāi)始瓦解,熵,蛋白質(zhì)分子中處于天然構(gòu)象的殘基所占百分比,不連續(xù)折疊中間體,天然態(tài)結(jié)構(gòu),熔球態(tài),（五）某些蛋白質(zhì)折疊在其他蛋白質(zhì)的輔助下進(jìn)行 1. 分子伴侶： 是與部分折疊或不正確折疊的多肽鏈相互作用的蛋白質(zhì).能夠加速正確折疊的進(jìn)行或提供折疊發(fā)生所需的微環(huán)境. （1）第一類分子伴侶 叫做

35、hsp70熱休克蛋白（通過(guò)提高溫度或其他逆境誘產(chǎn)生的）家族,分子量接近70000 .如真核生物中的hsp70和hsp40類似物---E.coli中的伴侶蛋白DnaK和DnaJ. Hsp70與富含疏水氨基酸殘基的未折疊多肽鏈區(qū)域結(jié)合,阻止不恰當(dāng)?shù)木奂?這些分子伴侶通過(guò)這種方式保護(hù)了熱變性的蛋白質(zhì)和正在被合成的肽鏈(還沒(méi)折疊). Hsp70也可封閉某些蛋白質(zhì),使其不能折疊,保證這些蛋白質(zhì)在跨膜定位之前保持去折疊狀態(tài).一些伴侶蛋白也可

36、以加速寡聚蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)的形成.,（2）第二類分子伴侶被稱為陪伴蛋白（ chaperonin） 它們是許多不能自發(fā)折疊的胞內(nèi)蛋白質(zhì)進(jìn)行折疊所需要的精巧復(fù)合物. E.coli中10-15%的胞內(nèi)蛋白質(zhì)需要稱之為GroEL/ GroES的長(zhǎng)柱形的陪伴蛋白體系,以進(jìn)行正確條件下的折疊. 未折疊的蛋白質(zhì)結(jié)合在GroEL復(fù)合物的口袋中,立刻被加上了GroES “帽”.伴隨著ATP的水解和GroES的結(jié)合與釋放, GroEL進(jìn)行著