Chapter 2 Structures &functions of
nucleic acid &protein
? Nucleic acids
DNA Structures &functions
RNA Structures &functions
? Proteins
? Interaction between biopolymer
protein-protein interaction
DNA-protein interaction
DNA Structures &functions
? Primary structure,DNA分子中核苷酸的
排列顺序。
? Secondary structure,
双螺旋（ double helix）
三股螺旋（ triple helix）
? Tertiary structure：超螺旋（ supercoil）
DNA携带的遗传信息
※ 有功能活性的 DNA序列所携带的遗传信息。
※ 调控信息：能被各种蛋白质分子特异性
识别和结合。
r e p l i c a t i o n
t r a n s l a t i o nt r a n s c r i p t i o n
P r o t e i nR N AD N A
re ve rs e tr an sc r ir ti on
DNA Secondary Structures
&functions
? 1、双螺旋结构（ double helix）
三股螺旋 DNA（ triple helix）
? 三链 DNA（ triple strands DNA,tsDNA）
1957年由 Felesnfeld及 Davis首先发现。
? 三条链均为同型 嘌呤（ homopurine,Hpu）
或同型嘧啶（ homopyrimidine,Hpy）。
? 两种基本类型,
Pu-Pu-Py型：在碱性介质中稳定。
Py-Pu-Py型：在偏酸性介质中稳定。
? 三链 DNA既可以是 B-DNA与另一条 DNA链
结合成的链间的三链 DNA，又可以是 B-
DNA与其自身的一条链结合形成的链内的
三链 DNA。
? 分子内三链 DNA于 1987年由 Mirkin在超螺
旋中发现。其形成要求双螺旋中存在连续
的嘌呤或嘧啶序列，而且必须是 镜像重复
序列 。
?镜像重复序列,由反方向完全相同的两个
序列组成。
5 ′GGAATCGATCTTTTCTAGCTAAGG 3 ′
3′CCTTAGCTAGAAAAGATCGATTCC 3′
? 反转重复（ inverted repeated)：由反方向互补的
两个 DNA片段组成，两个反转重复序列又叫 回
文序列 (palindrome sequence)。
? 镜像重复 (mirror repeat)：由反方向完全相同的
两个序列组成。
? 直接重复 (direct repeat),由同一方向完全相同
的两个序列组成。正向重复序列、顺向重复序
列。
DNA的三级结构 —— 超螺旋
（ supercoil）
? 生物体闭环 DNA都以 超螺旋 形式存在，如
细菌质粒、病毒、线粒体 DNA。线性 DNA
分子或环状 DNA分子中有一条链有缺口时
不能形成超螺旋。
? 超螺旋的意义,紧密，体积更小；能影响
双螺旋的解链程序，因而影响 DNA分子与
其它分子之间的相互作用。
? 真核生物染色体三级结构,
RNA Structures &functions
一,mRNA,messenger RNA
二,tRNA,transfer RNA
三,rRNA,ribosomal RNA
四、核酶（ ribozyme）
五、核内不均一 RNA（ heterogeneous nuclearRNA，
hnRNA）
六、小分子核内 RNA（ small nuclear RNA，
snRNA）
七、反义 RNA（ antisense RNA）
mRNA
原核生物 mRNA结构特点,
1、多顺反子（ polycistron）,一分子 mRNA
带有几种蛋白质的遗传信息，可以作为
几种蛋白质的模板，能翻译出几种蛋白
质。
2,mRNA5′端无帽子结构,3 ′端一般无多聚
A的尾巴。
3、一般没有修饰碱基 。
每 种顺反子是一个特异的翻译区；每个翻译
区与核蛋白体之间有一个独立的结合部位；
各个翻译区之间借一段无编码功能的核苷酸
序列相连,5 ′端, 3 ′端也有非编码区。
真核生物 mRNA结构的特点
1,5 ′末端有帽子结构。
2,3′端多数带有多聚 A的尾巴
(polyadenylate tail),其长度为 20~200个 A,
3、分子中可能有修饰碱基,主要是甲基化,
4、分子中有编码区与非编码区 。
非编码区（ untranslated region UTR）
位于编码区的两端； 5 ′非编码区有翻译
起始信号。
tRNA：转运氨基酸
1、单链小分子，含 73~93个核苷酸。
2、含有很多稀有碱基或修饰碱基。多为
甲基化。
3,5 ′端总是磷酸化，且常是 pG。
4,3 ′端为 CCAOH。
5、二级结构为三叶草形。
6、三级结构为倒 L型。
rRNA
原核生物 真核生物
核糖体 70S 80S
小亚基 30S 40S
rRNA 16S(1542个核苷酸 ) 18S（ 1874个核苷酸）
蛋白质 21种 (占总重量的 40%) 33种（占总重量的 50%）
大亚基 50S 60S
rRNA 23S(2940个核苷酸 ) 28S（ 4718个核苷酸）
5S(120个核苷酸 ) 5.85S(160个核苷酸 )
5S(120个核苷酸 )
蛋白质 31种 (占总重量的 30%) 49种 (占总重量的 35%)
核糖体的组成
核酶：有催化活性的 RNA
? 1982年，美国 Thomas Cech 在研究四膜虫
rRNA自我剪接时发现，同时加拿大的 Sidney Altman
发现 RNase P分子中的 RNA组分有催化活性； 1989
年分享了 Noble 化学奖。
不仅拓宽了生物催化剂的领域，而且对 RNA的生
物学功能开创了一种历史性的新认识,RNA不仅
具有 储存和传递遗传信息 的功能，而且还具有 生
物催化剂 的功能，在一定程度上可以说,RNA一
身兼有 DNA和蛋白质两大类生物大分子的功能。
? 核酶的二级结构对于催化活性很重要。
Symons提出,锤头”（ hammerhead）状
二级结构。
? 三个螺旋区； 13（或 11）个保守核苷酸
序列。
核内不均一 RNA（ hnRNA）
? 真核细胞转录生成 mRNA的前体。
? 加工过程包括,5′加帽； 3′端加尾；内含
子的切除和外显子的拼接；分子内部的
甲基化修饰作用；核苷酸序列的编辑作
用。
小分子核内 RNA(snRNA)
? 真核细胞核内一组小分子 RNA,含 70~300碱基,
序列中尿嘧啶含量较高,因此又用 U命名,
? 既非任何 RNA的前体,也非某种 RNA代谢的中
间产物,而是具有独特功能且独立存在的实体,
参与 mRNA的加工。
? 常与多种特异的蛋白质结合在一起，形成小分
子核内核蛋白颗粒（ small nuclear
ribonucleoprotein particle,snRNP）
反义 RNA
? 碱基序列正好与有意义 mRNA互补的 RNA，又称
为调节 RNA。
? 可与 mRNA配对结合形成双链，最终抑制 mRNA
作为模板进行翻译。
? 还可作为 DNA复制的抑制因子，与引物 RNA互
补结合抑制 DNA复制，及在转录水平上与
mRNA5′端互补，阻止 RNA合成转录。
? 可以人工合成反义 RNA来调节基因的表达,用于
疾病治疗。
? 原核生物中也有一种 mRNA干扰互补 RNA（ Mrna
interfering complementary RNA,micRNA），也
可与特异 mRNA结合并阻止翻译。
核酸的酚抽提
? 原理：交替使用酚、氯仿两种蛋白质变
性剂，更有效去除蛋白质。
? 氯仿还可加速有机相与水相的分层。
? 异戊醇：抑制界面泡沫的形成。
? 标准程序：酚 —— 酚 -氯仿 —— 氯仿。
核酸的沉淀
? 原理：核酸与钠、钾、镁形成的盐在许
多有机溶剂中不溶，也不会变性。
? 醋酸钠为沉淀 DNA,RNA的最常用盐类。
? 有机溶剂：乙醇、异丙醇、聚乙二醇。
? 温度：冰水
真核细胞 RNA的提取纯化
? 一个典型的哺乳动物细胞约含 10-
5μgRNA，其中 80~85%为 rRNA，
mRNA为细胞总 RNA的 1~5%。
? 制备高质量真核细胞 RNA的关键是在抽
提的最初步骤就需要 抑制核糖核酸酶 的
活性，并避免所用玻璃器皿及液体污染
微量核糖核酸酸酶。
创造一个无 RNA酶的环境
? 洁净实验室环境
一次性手套，勤换
环境洁净（避免飞尘中细菌真菌产生外
源性 RNA酶污染）
? 玻璃和塑料器皿处理
玻璃：常规洗净后,200℃ 干烤 4小时
塑料：一次性。
? 溶液配制,加 0.1%DEPC37℃ 12~16Hr，
高压除去残留的 DEPC。 不能高压灭菌的
溶液，用 DEPC处理过的无 RNA酶的三蒸
水配制，用滤膜过滤除菌。
DEPC：焦碳酸二乙酯，是一种强烈但并
不彻底的 RNA酶抑制剂，通过和 RNA酶
中 His结合使蛋白质变性，抑制 RNA酶活
性。 C2H5-O-CO-O-CO-O-C2H5
? 抑制内源性 RNA酶酶活
异硫氰酸胍：强烈变性剂，能迅速溶解蛋白质，
导致细胞结构破碎，使 RNA从细胞中释放，又
称解偶剂。
β-巯基乙醇和异硫氰酸胍能使细胞内各种 RNA
酶失活。
十二烷基肌酸钠：可使核糖体蛋白质与 RNA分
子分离。
Rnasin：核糖核酸酶素,是 RNA酶的一种非竞争
性抑制剂 。
第二节 蛋白质
? 蛋白质的一级结构与功能的关系
? 蛋白质的空间结构与功能的关系
蛋白质二级结构与功能
蛋白质的超二级结构与结构域
蛋白质三级结构与功能
蛋白质四级结构与功能
一级结构与功能
? 一级结构是蛋白质功能的结构基础，也决定蛋
白质的空间结构。
? 蛋白质一级结构中也有一些特定的序列能阻碍
蛋白质表现出生物功能，只有将其切除后才能
形成有活性的蛋白质。如牛胰岛素原和酶原。
? 分子病,基因突变导致蛋白质的一级结构改变，
表现出生理功能的异常，使机体出现病态现象。
如镰刀状红细胞贫血。
二级结构与功能
? α-螺旋（ α-helix）,β-折叠（ β-pleated
sheet）,β-转角、无规卷曲（ random
coil）,π-螺旋及 Ω环（ Ω-loop）。
? α-螺旋多的蛋白质分子紧密、稳定。如
毛发、细菌纤毛的蛋白质。
? 富含 β-折叠的蛋白如丝心蛋白柔软有强
度,但缺乏弹性,
蛋白质超二级结构和结构域
? 超二级结构 (super secondary structure):相
互邻近的二级结构单元相互聚集，形成
更高一级的有规律的结构。 1973年，
Rossman提出。
? 三种基本形式,(αα)、（ βαβ）、（ βββ）,
? 超二级结构 的形成主要是氨基酸残基侧
链基团间相互作用的结果。
? 结构域（ domain）,某些较大的球状蛋白质分
子多肽链往往形成几个紧密的构象，彼此分开，
各行其功能。 1970年 Edelman描述 IgG分子构象
提出。
? 功能域是蛋白质分子中能独立存在的功能单位，
可以由一个或几个结构域组成。
? 一些具有不同功能的蛋白质可能具有某个相似
的结构域。如枯草杆菌蛋白酶、己糖激酶和磷
酸化酶中都含有一个核苷酸结合的结构域。
第三节 生物大分子的相互
作用
? 生物大分子相互作用的力
非共价键的作用 。离子键、氢键,van
der waals力、疏水键。信息的传递及利用
极大地依赖弱的非共价键。它们不仅决
定着生物大分子的三维结构，还决定着
这些结构如何与其它结构相互作用。
蛋白质 -蛋白质的相互作用
（ protein-protein interaction）
? 蛋白质通过分子之间的相互作用实现其
特异的生物学功能。如蛋白质酶的催化
作用需要酶与特异作用物之间的相互识
别、结合成中间复合物；抗体参与的防
御功能需要抗体与抗原之间的特异识别
与结合。
? 1、蛋白质的 基元（ motif） 与结构域
由 α螺旋和 β片层参与的特定组合称为基元或模体。
常见模体有,
β发夹,由位于同一层面内的两条反向平行 β折叠链
与一股环形肽链连接而成。
β拱形,由位于不同层面内相对的两条 β折叠链共价
连接一个环拱结构组成。
β-α-β模体,由两个相邻的平行 β折叠通过一定长度
的 α螺旋连接在一起
α-α模体,
? 一个蛋白质分子可包含一个或多个结构
域，结构域的核心由模体组成。
? 一级结构决定空间结构，除一级结构，
特异折叠的空间结构形式的形成尚需 分
子伴侣（ chaperone） 存在及适当的溶液
环境。
DNA-蛋白质相互作用
（ DNA-protein interaction）
? 一,DNA-蛋白质相互作用的化学键
1、氢键,具有识别功能蛋白质的螺旋结构
常与 DNA的大沟相互作用。
2、疏水键：暴露于大沟侧缘的 T-CH3基团
是疏水性的，可与疏水氨基酸残基侧链
相互作用。
3、离子键,
二,DNA-蛋白质相互作用中的 序列特异性
? 1、序列特异识别的结合能：依赖两种类型的
相互作用。一是多肽链与 DNA大沟暴露的碱基
之间通过氢键和范德华力建立的联系；二是多
肽链中的碱性氨基酸与戊糖 -磷酸骨架之间 的
电荷联系。
? 2、序列特异结合的结构基元：螺旋 -转角 -螺旋
（ helix-turn-helix HTH），锌指结构（ zinc
finger motif）
HTH
? HTH基元：最初发现于 λ噬菌体的阻遏蛋
白中，现发现在很多原核及真核 DNA结
合蛋白中存在。由两个较短的 α螺旋与其
间含 Gly残基的绞链组成。如大肠杆菌的
CAP蛋白含一 HTH结构域,HTH通过
DNA双螺旋大沟识别、结合反向重复序
列 TGTG/CACA。
? 锌指结构首先发现于非洲爪蟾卵母细胞
纯化的 TFⅢ A，它是 5SrRNA基因转录激
活因子，结合 50bp 5SrRNA编码基因 的
内调控区。含有 9个相同的锌指结构。
nucleic acid &protein
? Nucleic acids
DNA Structures &functions
RNA Structures &functions
? Proteins
? Interaction between biopolymer
protein-protein interaction
DNA-protein interaction
DNA Structures &functions
? Primary structure,DNA分子中核苷酸的
排列顺序。
? Secondary structure,
双螺旋（ double helix）
三股螺旋（ triple helix）
? Tertiary structure：超螺旋（ supercoil）
DNA携带的遗传信息
※ 有功能活性的 DNA序列所携带的遗传信息。
※ 调控信息：能被各种蛋白质分子特异性
识别和结合。
r e p l i c a t i o n
t r a n s l a t i o nt r a n s c r i p t i o n
P r o t e i nR N AD N A
re ve rs e tr an sc r ir ti on
DNA Secondary Structures
&functions
? 1、双螺旋结构（ double helix）
三股螺旋 DNA（ triple helix）
? 三链 DNA（ triple strands DNA,tsDNA）
1957年由 Felesnfeld及 Davis首先发现。
? 三条链均为同型 嘌呤（ homopurine,Hpu）
或同型嘧啶（ homopyrimidine,Hpy）。
? 两种基本类型,
Pu-Pu-Py型：在碱性介质中稳定。
Py-Pu-Py型：在偏酸性介质中稳定。
? 三链 DNA既可以是 B-DNA与另一条 DNA链
结合成的链间的三链 DNA，又可以是 B-
DNA与其自身的一条链结合形成的链内的
三链 DNA。
? 分子内三链 DNA于 1987年由 Mirkin在超螺
旋中发现。其形成要求双螺旋中存在连续
的嘌呤或嘧啶序列，而且必须是 镜像重复
序列 。
?镜像重复序列,由反方向完全相同的两个
序列组成。
5 ′GGAATCGATCTTTTCTAGCTAAGG 3 ′
3′CCTTAGCTAGAAAAGATCGATTCC 3′
? 反转重复（ inverted repeated)：由反方向互补的
两个 DNA片段组成，两个反转重复序列又叫 回
文序列 (palindrome sequence)。
? 镜像重复 (mirror repeat)：由反方向完全相同的
两个序列组成。
? 直接重复 (direct repeat),由同一方向完全相同
的两个序列组成。正向重复序列、顺向重复序
列。
DNA的三级结构 —— 超螺旋
（ supercoil）
? 生物体闭环 DNA都以 超螺旋 形式存在，如
细菌质粒、病毒、线粒体 DNA。线性 DNA
分子或环状 DNA分子中有一条链有缺口时
不能形成超螺旋。
? 超螺旋的意义,紧密，体积更小；能影响
双螺旋的解链程序，因而影响 DNA分子与
其它分子之间的相互作用。
? 真核生物染色体三级结构,
RNA Structures &functions
一,mRNA,messenger RNA
二,tRNA,transfer RNA
三,rRNA,ribosomal RNA
四、核酶（ ribozyme）
五、核内不均一 RNA（ heterogeneous nuclearRNA，
hnRNA）
六、小分子核内 RNA（ small nuclear RNA，
snRNA）
七、反义 RNA（ antisense RNA）
mRNA
原核生物 mRNA结构特点,
1、多顺反子（ polycistron）,一分子 mRNA
带有几种蛋白质的遗传信息，可以作为
几种蛋白质的模板，能翻译出几种蛋白
质。
2,mRNA5′端无帽子结构,3 ′端一般无多聚
A的尾巴。
3、一般没有修饰碱基 。
每 种顺反子是一个特异的翻译区；每个翻译
区与核蛋白体之间有一个独立的结合部位；
各个翻译区之间借一段无编码功能的核苷酸
序列相连,5 ′端, 3 ′端也有非编码区。
真核生物 mRNA结构的特点
1,5 ′末端有帽子结构。
2,3′端多数带有多聚 A的尾巴
(polyadenylate tail),其长度为 20~200个 A,
3、分子中可能有修饰碱基,主要是甲基化,
4、分子中有编码区与非编码区 。
非编码区（ untranslated region UTR）
位于编码区的两端； 5 ′非编码区有翻译
起始信号。
tRNA：转运氨基酸
1、单链小分子，含 73~93个核苷酸。
2、含有很多稀有碱基或修饰碱基。多为
甲基化。
3,5 ′端总是磷酸化，且常是 pG。
4,3 ′端为 CCAOH。
5、二级结构为三叶草形。
6、三级结构为倒 L型。
rRNA
原核生物 真核生物
核糖体 70S 80S
小亚基 30S 40S
rRNA 16S(1542个核苷酸 ) 18S（ 1874个核苷酸）
蛋白质 21种 (占总重量的 40%) 33种（占总重量的 50%）
大亚基 50S 60S
rRNA 23S(2940个核苷酸 ) 28S（ 4718个核苷酸）
5S(120个核苷酸 ) 5.85S(160个核苷酸 )
5S(120个核苷酸 )
蛋白质 31种 (占总重量的 30%) 49种 (占总重量的 35%)
核糖体的组成
核酶：有催化活性的 RNA
? 1982年，美国 Thomas Cech 在研究四膜虫
rRNA自我剪接时发现，同时加拿大的 Sidney Altman
发现 RNase P分子中的 RNA组分有催化活性； 1989
年分享了 Noble 化学奖。
不仅拓宽了生物催化剂的领域，而且对 RNA的生
物学功能开创了一种历史性的新认识,RNA不仅
具有 储存和传递遗传信息 的功能，而且还具有 生
物催化剂 的功能，在一定程度上可以说,RNA一
身兼有 DNA和蛋白质两大类生物大分子的功能。
? 核酶的二级结构对于催化活性很重要。
Symons提出,锤头”（ hammerhead）状
二级结构。
? 三个螺旋区； 13（或 11）个保守核苷酸
序列。
核内不均一 RNA（ hnRNA）
? 真核细胞转录生成 mRNA的前体。
? 加工过程包括,5′加帽； 3′端加尾；内含
子的切除和外显子的拼接；分子内部的
甲基化修饰作用；核苷酸序列的编辑作
用。
小分子核内 RNA(snRNA)
? 真核细胞核内一组小分子 RNA,含 70~300碱基,
序列中尿嘧啶含量较高,因此又用 U命名,
? 既非任何 RNA的前体,也非某种 RNA代谢的中
间产物,而是具有独特功能且独立存在的实体,
参与 mRNA的加工。
? 常与多种特异的蛋白质结合在一起，形成小分
子核内核蛋白颗粒（ small nuclear
ribonucleoprotein particle,snRNP）
反义 RNA
? 碱基序列正好与有意义 mRNA互补的 RNA，又称
为调节 RNA。
? 可与 mRNA配对结合形成双链，最终抑制 mRNA
作为模板进行翻译。
? 还可作为 DNA复制的抑制因子，与引物 RNA互
补结合抑制 DNA复制，及在转录水平上与
mRNA5′端互补，阻止 RNA合成转录。
? 可以人工合成反义 RNA来调节基因的表达,用于
疾病治疗。
? 原核生物中也有一种 mRNA干扰互补 RNA（ Mrna
interfering complementary RNA,micRNA），也
可与特异 mRNA结合并阻止翻译。
核酸的酚抽提
? 原理：交替使用酚、氯仿两种蛋白质变
性剂，更有效去除蛋白质。
? 氯仿还可加速有机相与水相的分层。
? 异戊醇：抑制界面泡沫的形成。
? 标准程序：酚 —— 酚 -氯仿 —— 氯仿。
核酸的沉淀
? 原理：核酸与钠、钾、镁形成的盐在许
多有机溶剂中不溶，也不会变性。
? 醋酸钠为沉淀 DNA,RNA的最常用盐类。
? 有机溶剂：乙醇、异丙醇、聚乙二醇。
? 温度：冰水
真核细胞 RNA的提取纯化
? 一个典型的哺乳动物细胞约含 10-
5μgRNA，其中 80~85%为 rRNA，
mRNA为细胞总 RNA的 1~5%。
? 制备高质量真核细胞 RNA的关键是在抽
提的最初步骤就需要 抑制核糖核酸酶 的
活性，并避免所用玻璃器皿及液体污染
微量核糖核酸酸酶。
创造一个无 RNA酶的环境
? 洁净实验室环境
一次性手套，勤换
环境洁净（避免飞尘中细菌真菌产生外
源性 RNA酶污染）
? 玻璃和塑料器皿处理
玻璃：常规洗净后,200℃ 干烤 4小时
塑料：一次性。
? 溶液配制,加 0.1%DEPC37℃ 12~16Hr，
高压除去残留的 DEPC。 不能高压灭菌的
溶液，用 DEPC处理过的无 RNA酶的三蒸
水配制，用滤膜过滤除菌。
DEPC：焦碳酸二乙酯，是一种强烈但并
不彻底的 RNA酶抑制剂，通过和 RNA酶
中 His结合使蛋白质变性，抑制 RNA酶活
性。 C2H5-O-CO-O-CO-O-C2H5
? 抑制内源性 RNA酶酶活
异硫氰酸胍：强烈变性剂，能迅速溶解蛋白质，
导致细胞结构破碎，使 RNA从细胞中释放，又
称解偶剂。
β-巯基乙醇和异硫氰酸胍能使细胞内各种 RNA
酶失活。
十二烷基肌酸钠：可使核糖体蛋白质与 RNA分
子分离。
Rnasin：核糖核酸酶素,是 RNA酶的一种非竞争
性抑制剂 。
第二节 蛋白质
? 蛋白质的一级结构与功能的关系
? 蛋白质的空间结构与功能的关系
蛋白质二级结构与功能
蛋白质的超二级结构与结构域
蛋白质三级结构与功能
蛋白质四级结构与功能
一级结构与功能
? 一级结构是蛋白质功能的结构基础，也决定蛋
白质的空间结构。
? 蛋白质一级结构中也有一些特定的序列能阻碍
蛋白质表现出生物功能，只有将其切除后才能
形成有活性的蛋白质。如牛胰岛素原和酶原。
? 分子病,基因突变导致蛋白质的一级结构改变，
表现出生理功能的异常，使机体出现病态现象。
如镰刀状红细胞贫血。
二级结构与功能
? α-螺旋（ α-helix）,β-折叠（ β-pleated
sheet）,β-转角、无规卷曲（ random
coil）,π-螺旋及 Ω环（ Ω-loop）。
? α-螺旋多的蛋白质分子紧密、稳定。如
毛发、细菌纤毛的蛋白质。
? 富含 β-折叠的蛋白如丝心蛋白柔软有强
度,但缺乏弹性,
蛋白质超二级结构和结构域
? 超二级结构 (super secondary structure):相
互邻近的二级结构单元相互聚集，形成
更高一级的有规律的结构。 1973年，
Rossman提出。
? 三种基本形式,(αα)、（ βαβ）、（ βββ）,
? 超二级结构 的形成主要是氨基酸残基侧
链基团间相互作用的结果。
? 结构域（ domain）,某些较大的球状蛋白质分
子多肽链往往形成几个紧密的构象，彼此分开，
各行其功能。 1970年 Edelman描述 IgG分子构象
提出。
? 功能域是蛋白质分子中能独立存在的功能单位，
可以由一个或几个结构域组成。
? 一些具有不同功能的蛋白质可能具有某个相似
的结构域。如枯草杆菌蛋白酶、己糖激酶和磷
酸化酶中都含有一个核苷酸结合的结构域。
第三节 生物大分子的相互
作用
? 生物大分子相互作用的力
非共价键的作用 。离子键、氢键,van
der waals力、疏水键。信息的传递及利用
极大地依赖弱的非共价键。它们不仅决
定着生物大分子的三维结构，还决定着
这些结构如何与其它结构相互作用。
蛋白质 -蛋白质的相互作用
（ protein-protein interaction）
? 蛋白质通过分子之间的相互作用实现其
特异的生物学功能。如蛋白质酶的催化
作用需要酶与特异作用物之间的相互识
别、结合成中间复合物；抗体参与的防
御功能需要抗体与抗原之间的特异识别
与结合。
? 1、蛋白质的 基元（ motif） 与结构域
由 α螺旋和 β片层参与的特定组合称为基元或模体。
常见模体有,
β发夹,由位于同一层面内的两条反向平行 β折叠链
与一股环形肽链连接而成。
β拱形,由位于不同层面内相对的两条 β折叠链共价
连接一个环拱结构组成。
β-α-β模体,由两个相邻的平行 β折叠通过一定长度
的 α螺旋连接在一起
α-α模体,
? 一个蛋白质分子可包含一个或多个结构
域，结构域的核心由模体组成。
? 一级结构决定空间结构，除一级结构，
特异折叠的空间结构形式的形成尚需 分
子伴侣（ chaperone） 存在及适当的溶液
环境。
DNA-蛋白质相互作用
（ DNA-protein interaction）
? 一,DNA-蛋白质相互作用的化学键
1、氢键,具有识别功能蛋白质的螺旋结构
常与 DNA的大沟相互作用。
2、疏水键：暴露于大沟侧缘的 T-CH3基团
是疏水性的，可与疏水氨基酸残基侧链
相互作用。
3、离子键,
二,DNA-蛋白质相互作用中的 序列特异性
? 1、序列特异识别的结合能：依赖两种类型的
相互作用。一是多肽链与 DNA大沟暴露的碱基
之间通过氢键和范德华力建立的联系；二是多
肽链中的碱性氨基酸与戊糖 -磷酸骨架之间 的
电荷联系。
? 2、序列特异结合的结构基元：螺旋 -转角 -螺旋
（ helix-turn-helix HTH），锌指结构（ zinc
finger motif）
HTH
? HTH基元：最初发现于 λ噬菌体的阻遏蛋
白中，现发现在很多原核及真核 DNA结
合蛋白中存在。由两个较短的 α螺旋与其
间含 Gly残基的绞链组成。如大肠杆菌的
CAP蛋白含一 HTH结构域,HTH通过
DNA双螺旋大沟识别、结合反向重复序
列 TGTG/CACA。
? 锌指结构首先发现于非洲爪蟾卵母细胞
纯化的 TFⅢ A，它是 5SrRNA基因转录激
活因子，结合 50bp 5SrRNA编码基因 的
内调控区。含有 9个相同的锌指结构。
