生物信息学 普通高等教育 “十二五”规划教材 生物信息学 Bioinformatics 。年年 第四章：蛋白质结构分析
第四章：蛋白质结构分析 普通高等教育 “十二五”规划教材 生物信息学 Bioinformatics
第一节蛋白质结构组织层次 一、蛋白质的结构特征 (一)一级结构 蛋白质的一级结构(primary structure)是指多肽链 的氨基酸残基的排列顺序。 A链 S S Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Ala-Ser-Val-Cys-Ser-Leu-Tyr-GIn-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn S S B链 S Phe-Val-Asn-GIn-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Try-Leu-Val-Cys-Gly Glu Ala-Lys-Pro-Thr-Tyr-Phe-Phe-Gly-Arg 图4-1人胰岛素的一级结构
第一节 蛋白质结构组织层次 一、蛋白质的结构特征 （一）一级结构 蛋白质的一级结构（primary structure）是指多肽链 的氨基酸残基的排列顺序
(二)二级结构 蛋白质二级结构(secondary structure)是指多肽链 主链原子借助于氢键沿一维方向排列成具有周期性 的结构构象，是多肽链局部的空间结构（构象）主 要有0螺旋、B折叠、B转角、无规卷曲等形式。 1、0螺旋 o螺旋（o-heliⅸ)是蛋白质中最常见、最典型、含 量最丰富的结构元件，是一种重复性结构。 0螺旋的结构特征
（二）二级结构 蛋白质二级结构（secondary structure）是指多肽链 主链原子借助于氢键沿一维方向排列成具有周期性 的结构构象，是多肽链局部的空间结构（构象）主 要有α螺旋、β折叠、β转角、无规卷曲等形式。 1、α螺旋 α螺旋（ α -helix）是蛋白质中最常见、最典型、含 量最丰富的结构元件，是一种重复性结构。 α螺旋的结构特征
0-碳 图4-2a螺旋结构示意图(Garrett and Grisham,l999)
2、B折叠 平行式(parallel)、反平行式(antiparallel) 图4-3两种不同的3折叠结构
2、β折叠 平行式（parallel）、反平行式（antiparallel）
3、B转角 R2 图4-41、4残基之间的氢键(Mathews et al.,2000) 4、无规卷曲
3、 β转角 4、无规卷曲
(三)超二级结构、结构域 超二级结构(supersecondary structure) 是指相邻的二级结 构单元组合在一起，彼此相互作用，排列形成规则的、在空 间结构上能够辨认的二级结构组合体，同时充当三级结构的 构件，基本形式有oo、BB、BoB等 。 (a) 图4-5 蛋白质的超二级结构 (a)aa;(b)3;(c)Ba3;(d)B-曲折；(e)回形拓扑结构
（三）超二级结构、结构域 超二级结构（supersecondary structure）是指相邻的二级结 构单元组合在一起，彼此相互作用，排列形成规则的、在空 间结构上能够辨认的二级结构组合体，同时充当三级结构的 构件，基本形式有α α、 β β、β α β等
结构域(domain) 是在超二级结构的基础上形成的 三级结构的局部折叠区，它是相对独立的紧密球状 实体，通常由50~300个氨基酸残基组成，其特点是 在三维空间可以明显区分和相对独立，并且具有一 定的生物功能。 (四)三级结构 三级结构（tertiary structure)是指整条多肽链的三 维结构，包括骨架和侧链在内的所有原子的空间排 列。 (五)四级结构 四级结构(quaternary structure)指在亚基和亚 基之间通过疏水作用等次级键结合成为有序排列的 特定的空间结构
结构域（domain）是在超二级结构的基础上形成的 三级结构的局部折叠区，它是相对独立的紧密球状 实体，通常由50~300个氨基酸残基组成，其特点是 在三维空间可以明显区分和相对独立，并且具有一 定的生物功能。 （四）三级结构 三级结构（tertiary structure）是指整条多肽链的三 维结构，包括骨架和侧链在内的所有原子的空间排 列。 （五）四级结构 四级结构（quaternary structure）指在亚基和亚 基之间通过疏水作用等次级键结合成为有序排列的 特定的空间结构
图4-6 血红蛋白的四级结构
二、蛋白质结构分类系统 (一)SCOP分类数据库 蛋白质结构分类数据库SCOP(structure classification of proteins) 1、SC0P的层次 家族(family)、超家族(superfamily)、折叠 (fold)、结构类型（class) 2、SC0P的用途 (二)CATH蛋白质结构分类数据库
二、蛋白质结构分类系统 （一）SCOP分类数据库 蛋白质结构分类数据库SCOP（structure classification of proteins） 1、 SCOP的层次 家族（family）、超家族（superfamily）、折叠 （fold）、结构类型（class） 2、SCOP的用途 （二）CATH蛋白质结构分类数据库