定氮仪蛋白质分子
光谱分析（ ,*(492’ :26,9.-( ’9)5,2,(9［ ;<=］)79(> .’5)(573）。到 !?世纪末，已经确定了一万余种蛋白质的空间结构。 图 ! "/$血红蛋白的四级结构 "!第一篇 !生物分子的结构与功能!!"射线晶体分析也称 "射线衍射分析（# $%& ’())$%*+(,-），此技术可以提供出定氮仪蛋白质分子中各原子非常准确的空间位置。 "射线光束照射到蛋白质晶体上，部分光束向不同的方向发生散射。这些衍射的光点在 "射线胶片上感光，得出衍射图谱。蛋白质分子中每个原子衍射出光波的振幅与其外周电子的数量成正比，碳原子的振幅是氢原子的 .倍。每一原子都提供其各自的衍射波，这些衍射波的重组仅取决于原子的排布。所以，衍射图谱中光点的强度和光点的分布类型提供出蛋白质结构的足够信息。 /,0-12-3 ’$24对抹香鲸肌红蛋白晶体进行了 "射线衍射分析，其衍射图中包含了 56 777个衍射光点。根据这些衍射光点的密度与分布，通过计算机分析，绘出其三维电子云密度分布图，进而得出空间结构图形。 !!核磁共振光谱分析是揭示溶液中大分子的原子结构的唯一技术，其依据是大分子中某些原子核（如氢离子）具有内在磁性，即自旋的特性。通过改变外加磁场或电磁辐射（射频）的强度
，造成这些原子核频谱（或称“振动”）的飘移。这种化学飘移（*028(*%9 :0()+:）可以检测并记录下来，经分析得出蛋白质的空间结构。 !!除了从以上的物理学、物理化学等方法描绘蛋白质的空间结构外，人们还试图从已知一级结构和空间结构的蛋白质中发现其一级结构与空间结构之间的关系，从中找出规律，来推测未知空间结构蛋白质的三维结构。三、胶原蛋白的分子结构 !!根据蛋白质的形状，可将蛋白质分为球状蛋白质和纤维状蛋白质。上述讨论的是水溶性的球状蛋白质，它们具有催化、运输、调节物质代谢和调节基因表达等功能。纤维状蛋白质是高度延伸的长条形分子，不易溶于水。人体内的纤维状蛋白质主要有胶原蛋白（*,99%;2-）、!角蛋白（! <2$%+(-）、弹性蛋白（> ? @7>。胶原是结缔组织的主要蛋白成分，在一些组织中含量非常高（表 5A）。表 ! "#某些组织中胶原蛋白的含量（;BC77 ;干组织）组! !织含! !量骨（矿物质除外） DDE 7跟腱 D.E 7皮肤 FCE G角膜 .DE C软骨 A. ? .@韧带 CFE 7主动脉 C5 ? 5A肝 @E G !!（一）胶原分子的氨基酸组成与一级结构特点 !!胶原分子又称原胶原（+$,=,*,99%;2-），属于糖蛋白。
以皮肤中 !型胶原为例说明胶原的氨基酸组成。此型胶原富含甘氨酸（占总氨基酸组成的 @@>）、脯氨酸（C@>），以及脯氨酸和赖氨酸的羟化衍生物 A羟脯氨酸（G>）和 6羟赖氨酸（7E .>）。羟脯氨酸仅发现于胶原分子。羟赖氨酸的 "羟基是胶原分子中糖的结合部位。 第二章 !蛋!白!质"!!!胶原分子的一级结构有其特殊性。各类型胶原分子富含甘氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸，其氨基酸序列中都有长段的由这 "个氨基酸组成的串联重复序列，顺序为甘脯 #或甘 $羟脯（$和 #代表任意氨基酸残基）。!型胶原每条多肽链约含 % &&&个氨基酸残基，此三肽复重顺序可重复出现 ’&&次以上。 !!（二）胶原分子的空间结构!!胶原分子中每条多肽链的二级结构是左手螺旋。每 "个氨基酸螺旋上升一周。胶原分子中富含的脯氨酸和羟脯氨酸虽然均不适合形成球状蛋白质中常见的 !螺旋，但它们侧链的五元环却迫使 )—*键形成有利于左手螺旋的角度。 !!胶原分子是由三条多肽链组成的三螺旋结构。根据组成的不同，可将肽链分为 !%、 !’和 !"等 "种。 !型胶原由 ’条相同的 !%（!）和 %条 !’（ !）组成。 "型胶原则含有不同的 "条链，即 !%（ "）、!’（ "）和 !"（"）。三股多肽链在其二级结构的基础上，以右手螺旋的方式相互缠绕成超螺旋结构，形成完整的胶原分子（图 ’ %(）。三股螺旋之间的空间狭小，只有甘氨酸残基的侧链（氢原子）可容于其中。所以，甘氨酸的大量存在有利于三股螺旋的稳定。而且，甘氨酸的氨基氢与相邻肽链的羧基氧形成氢键，可增加三股螺旋的稳定性。
!!数个胶原分子侧侧并列，形成直径为 +& ,’&& -.的胶原原纤维（ /011234-567861）。胶原分子内的三股螺旋之间和胶原原纤维内的胶原分子之间还有由赖氨酸残基侧链之间相互作用形成的共价键（图 ’ %9）。数个胶原原纤维再侧侧并列，形成胶原纤维（/011234-56748）。 !!胶原分子可溶于温热的稀酸中，经超离心可得到三个组分： !、"和 #。"和 #分别是胶原蛋白 !链的二聚体和三聚体。到目前为止，至少发现了 %:型胶原分子。各型胶原分子的肽链具有较高的同源性，氨基酸的差异决定它们的不同理化性质。表 ’+列出常见的前 +型胶原分子肽链组成的结构特征。表 ! "#几种胶原蛋白的组成、分布与结构特性图 ’ %(!胶原的分子结构 类!!型肽链构成结构特性组织分布 !［!%（!）］’ !’（!）#［!%（#）］"$［!%（$）］"［!%（%）］ %
［!’（%）］ "" 含 ’种类型的多肽链，低糖，每条链中羟赖氨酸数少于 %&个糖占 %&;，每条链中羟赖氨酸少于 ’&个低糖，羟脯氨酸和甘氨酸含量高，含半胱氨酸"羟脯氨酸含量高，每条链含羟赖氨酸高于 <&个，低丙氨酸和精氨酸，含半胱氨酸，高糖（%+;）骨、皮肤、肌腱、瘢痕组织、心瓣膜、肠与尿道壁 软骨、玻璃体 血管壁、新生的皮肤、瘢痕组织、肠与尿道壁 基底膜，晶状体被膜 ［!%（"）］’ !’（"）高糖含量，甘氨酸和羟赖氨酸含量相细胞表面，细胞外骨架，少量广布于"［!%（"）］ !%（"）!’（ " "）!"（"）对较高所有组织 "!第一篇’生物分子的结构与功能"$$ $$& &&"$% %%!%%%#"%%%#% %%$ $$$ $$!%%%#" & &&%%%#% %%% %%（#"%）& $ $$$ $$（#"%）&#$ $ $$#"" $ #%%%# & &&肽链中的赖氨基 "$$ $$& &&%%%%!$ #"$ $$" （#"%）%$ $$$ $$%%%!%%%#"%%%#% %%$ $$（#"%）&#%%%#"%%%!% %%% %%$ $$222$ $$$"（#"%）& $ $$% %%#%%%#"%%%!% %%222$ $$!" % 赖氨酸氨醛衍生物 ’基氧化酶 "$"$#" $" 醛醇缩合物% $ $$!"% & &&& &&$ $$$ $$$ $$"$!%%%#"%%%#!%%%#"%%%# % %%% %%% %%% %%#" & &&$ $$%$ $$$ $$$ $$（#"%）& % %%!%%%#"%%%#% %%$ $$（#"%）& $ $$（#"%）& $ $$$ $$（#"%）& #"#" % %%#%%%#"%%%!% %%$ $$%% $ $$!" $ $$222$ $$#" %!" $"% $ $$$ $$%%%%!! %%%%!$ #"肽链中的赖氨基 #" 2 22#"%$ $$（#"%）&$$$$ $$$ $$（#"%）& （#"%） #& %%%#"%%%!
