二 维持蛋白质三级结构的作用力 主要是一些所谓弱的相互作用（非共价键、次级键）：氢键、范德华力、疏水相互作用、盐键（离子键） 二硫键维持某些蛋白质的构象
（一）氢键：维持蛋白质的结构中起着重要的作用
定义：由于电负性原子与H形成的基因如N-H和O-H有很大的偶极距，成键电子云分布电负性大的重原子核。
H原子周围的电子云分布就少。正电荷的氢核（质子）就在外侧裸露。这一正电荷的氢核遇到另一个电负性强的质子就产生静电吸引。即所谓的氢键 X - H…Y x．y是电负性强的原子（NOS）； x-H是共价键 H…Y是氢键； x是H（原子）供体 y是H（质子）受体 特征：方向性.沿受体的方向 饱和性.X-H只能和一个y原子相结合
蛋白质折叠策略：a 使主链肽基之间形成最大数目的分子内氢键(α-helixβ-structure) ；b 大部分能形成氢键的侧链处于蛋白质的外面，与水相互作用。 (二)范德华力
定向效应－－发生在极性分子或极性基团之间，永久偶极间的静电相互作用。
诱导效应－－发生在极性物质与非极性物质之间，永久偶极与由它诱导而来的诱导偶极之间的相互作用
分散效应－－主要，非极性分子或集团间仅有的一种范德华力。又称： London分散力瞬时偶极间的相互作用。偶极方向是瞬时变化的。 （三）疏水相互作用
－→水介质中球状蛋白质的折叠总是倾向于把疏水残基埋在分子的内部，这一现象被称为疏水相互作用（疏水效应） 维持蛋白质的三级结构--主要力。
蛋白质溶液系统的熵增是疏水相互作用的主要动力。
(1) 水分子中O原子的四个轨道是不等性sp3 杂化。不等性杂化使水分子有极性。两个HO分子间发生静电吸引，形成氢键。 (2) 冰中每个水分子（中心分子）与邻近水分子形成4个H键冰中O-O键之间平均距离为0。276nm。
(3) 液态水中0℃时每个水分子在任一给定时刻平均形成4个氢键O-O之间的距离略比冰中的大，为0.290nm。 (4) 冰和液态水之间H键的数量差别不大。但每个H键的数量差别不大。但每个H键的半寿期只有10-10-10-11秒 (5) 液态水既是流动的（H键破坏）又是固定的（H键形成）液态水不同于冰，也不同于气态的结构特点。 (6) 当疏水化合物残基进入水中时，它周围的水分子将排列成刚性的有序结构。 与此相反的过程（疏水相互作用）
－→排列有序的水分子笼型结构将被破坏。水分子被排入自由水中。水的混乱度增加即熵增加。 所以，疏水相互作用是熵驱动的自发过程。
图3-71 冰中水分子的四面体氢键
疏水相互作用在生理温度范围内随温度升高而加强，但超过一定温度后，又复减弱： ――→水的有序结构逐渐破坏，随之焓的变化有利于疏水基作用进入水中
（四）盐键（离子键） ――→正电荷与负电荷之间的一种静电相互作用 Q1×Q2 ――电荷量之积 F＝―――――
ε×R2 ――电荷质点间的距离 ∣
――周围介质的介电常数
在生理PH下，酸性A（Asp，Glu）的侧链可解离成负离子 碱性AA(Lys,Arg,His)的侧链可解离成正离子
分布在球状蛋白质分子表面，与介质水分子发生电荷一偶极之间的相互作用， 形成水化层，对稳定蛋白质的构象作用。 （五）二硫键
图3－72 碳氢化合物周围水分子构成的有序笼形化合物结构
A． 水分子组成的二十面体笼形结构，它是笼形化合物中常见的构件。 B． 三烷基硫离子的笼形结构的一部分三烷基硫筷子窝藏在水分子的氢键网内，在完整的网上，每个水分子与其他水分子形成四体氢键（图中箭头所示）。
二硫键的形成并不指令多肽链的折叠。一旦蛋白质采取了它的三级结构则二硫键的形成将对此构象稳定作用。 1． 蛋白质中二硫键被还原，引起蛋白质的天然构象改变和生物活性丢失
2． 二硫键可以选择地被还原 某些二硫键是生物活性所必需的。 另一些二硫键则不是生物活性所必需的，但与维持蛋白质的稳定有关。 3． 二硫键是在多肽链的β-转角附近形成的。
三、蛋白质的变性作用 天然蛋白质分子受到：物理因素：热，紫外，高压
化学因素：有机溶剂，脲，胍，酸，碱等的影响时，生物活性丧失，溶解度降低，不对称性增高，以及其他的物理化学常数发生改变，这种过程称蛋白质的变性。
实质------蛋白质分子中的次级键被破坏，引起天然构象解体。不涉及共价键（肽键，二硫键等）的断裂，一级结构保持完好。 蛋白质变性过程中出现下列现象：
（1）生物活性的丧失：酶，激素 （3）一些物理化学性质的改变（疏水基外露、溶解度下降、一般在PI区域不溶解，分子相互凝集形成沉淀。） （2）一些侧链基团的暴露，松散 （4） 生物化学性质的改变：松散结构，易为蛋白水解酶分解（熟食易消化）
去污剂 SDS 十二烷基硫酸钠也是蛋白质变性剂，作用：破坏蛋白质分子内的疏水相互作用，使非极性基团暴露于介质水中。
尿素，胍－－变性剂：a.能与多肽主链竞争氢键，破坏蛋白质的二级结构
b.增加非极性投影链在水中的溶解度，因而降低维持蛋白质三级结构的疏水相互作用
变性是一个协同过程：变性剂很窄的浓度范围，很窄PH﹤T
复性－－当变性因素除去后，变性蛋白质又可重新回复到天然构象，称复性。
蛋白质总结
蛋白质分子－－是一条或是多条多肽链构成的生物大分子分子量6000－1，000， 000道尔顿或更高多肽链是由20钟AA通过肽键共价连接而成的各种多肽链都由自己特定的AA顺序
一级结构－共价主链的AA顺序；二级。三级。四级结构－高级结构（空间结构） 一级结构决定了蛋白质的高级结构；蛋白质的生物功能决定于它的高级结构 氨基酸是两性电解质
PH＝1 氨基酸的可解离基团全部质子化PH＝13 氨基酸的可解离基团去质子化 1 Sanger反应：a－NH2 + 2。4－二硝醛氟苯－→DNP－AA ； Edman反应：a－NH2＋苯异硫氰酸酯（PITC）－→PTH－AA 胱氨酸得二硫键：氧过剂（过甲酸）断裂还原剂（巯醛乙醇） 半胱氨酸的SH在空气中氧化成二硫键 AA分析分离方法主要是基于AA酸。碱性质和极性大小 O ‖ 肽键 （－C－N－）是连接多肽链主链中AA残醛的共价键是刚性平面结构二硫键是多肽链间交链或是链内成环的共价键 H 多肽链发生部分水解形成长短不一的小肽链 生物界存在许多有活性小肽（游离）－谷胱甘肽 测定蛋白质一级结构的一般步骤： 1． 测定N末端的数目由此确定蛋白质分子由几条多肽链构成2． 将蛋白质分子中各条多肽链拆开并各自分离出来 3． 测定多肽链的AA组成，由此确定各组成AA的分子比4． 分析多肽链的N末端和C末端AA 5． 断裂多肽链内的二硫键6． 多肽链用不同的酶或化学试剂进行部分水解以获得两套或几套断裂点不同的肽段 7． 将每套肽段中的各个肽段分离出来，用Edman方法测出各个肽段的AA顺序8． 比较两套或是几套肽段的AA顺序，拼凑出整个多肽链的AA顺序 9． 确定原来多肽链中二硫键的位置 同源蛋白质（来自不同生物执行同一生物功能的蛋白质）中又许多片断的AA顺序相同。可互换的AA残基数目与蛋白质来源的种属在进化上的位置又相关的关系。同种蛋白质（来自同种生物行使同一生物功能的蛋白质）的AA顺序有时发生个体差异。 虽然差异思细微的。当有的造成严重的功能障碍。如镰刀形细胞贫血症 在生物体内有些蛋白质常以前体形式合作，只有按一定方式裂解出去部分肽链之后才出现生物活性这以现象称为蛋白质激活作用 牛胰岛素－－首次世界上人工合成蛋白质 蛋白质的天然构像－－每种蛋白质至少有一种构像在生理条件下是稳定的并具有生物活性，这种构像称蛋白质天然构像 研究方法：X－射线结构分析 蛋白质二级结构－多肽链主链中有规则的重复构像 三种类型： a-螺旋（右手）；β－折叠；β－转角 a- helix：每个肽键上的C=O的O与酰氨氮都参与氢键的形成。因而构像稳定。氢键与螺旋的长轴平行。每一圈螺旋长3。6各÷个a--角蛋白AA残基． β-折叠：肽链主链处于较伸展的曲折形式。肽链间借氢键彼此连成片层结构，氢键与肽链的长轴几乎成直角。肽链的走向是平行的。或是反平行的。 β-转角：是球状蛋白质中发现的第三种二级结构。 一个给定的肽键构象可由一对二面角（φ、ψ）来规定：如果规定了蛋白质中每一肽键的二个二面角，则确定了多肽链主链的构象。 超二级结构－－在球状蛋白质经常可以看到由若干二级结构元件（α-helix、β-折叠片等）组合在一起形成有规则的组合体。αα；βαβ；βββ 胶原蛋白是动物结缔组织中最丰富的结构蛋白。它由原胶原蛋白分子组成。原胶原蛋白分子的二级结构是一种三螺旋。（右手超螺旋结构），其中每一股又是一种特殊的左手螺旋。 球状蛋白质的多肽链在三维空间中卷曲成一个十分紧密的球状结构。 二硫键在维持蛋白质构象方面起作用 蛋白质分子的一级结构决定它的等级结构。 蛋白质的三维构象是多肽链上各个单键的旋转自由度受到各种限制的总结果。 天然构象（包括四级结构）是在一定条件下的热力学上最稳定的结构。 蛋白质的生物学功能是蛋白质分子的天然构象所具有的性质。 蛋白质受到某些物理或化学因素作用时，引起生物活性的丧失、溶解度的降低以及其他的物理化学常数的改变。这种变化称为变性作用。 实质：由于维持等级结构的次级键遭到破坏而造成的天然构象的解体。但未涉及共价键的破裂。有些变性是可逆的（能复性），有些则不可逆。 蛋白质的三级结构－－就是单体蛋白质分子或蛋白质分子亚基（它们只含一条多肽链）的空间结构。 结构域－－三结构常是由两个或多个在空间上可明显区分的区域构建而成。这些区域称为结构域。 结构域是在超二级结构的基础上组装而成的。在结构域中大的β-折叠片卷成桶状或扭成马鞍形。α-helix往往分布在它的外侧。 寡聚蛋白质是由多个亚基构成的，这些多亚基的聚集体就是四级结构。 四级结构涉及亚基在整个分子中的空间排列以及亚基之间的接触位点和作用力。 血红蛋白是血液中的输氧蛋白，它是一种四聚体，其中每个亚基都含有一个血红素分子。血红蛋白和许多其他四级结构蛋白质中超远距离作用\是别构作用的基础。 别构蛋白质与其配基结合。e.g 血红蛋白与氧结合，呈S形曲线。 蛋白质是两性电解质，它的酸碱性质主要决定于肽链上可解离的R基团，各种蛋白 质都有自己特定的等电点。 PH>PI 蛋白质分子带负电PH 1、分子大小；2、溶解度；3、电荷；4、吸附性质；5、对其他分子（配基）的生物学亲和力。 移动界面电泳
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