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蛋白质有几级结构?蛋白质结构示意图

作者:美格君

蛋白质结构

蛋白质是氨基酸连接成的多肽链。每一种天然蛋白质都有自己特有的空间结构, 这种空间结构称为蛋白质的天然构象。


蛋白质是由氨基酸以“脱水缩合”的方式组成的多肽链经过盘曲折叠形成的具有一定空间结构的物质。但是天然蛋白质分子并不是走向随机的松散多肽链。每一种天然蛋白质都有自己特有的空间结构或称三维结构,这种三维结构通常被称为蛋白质的构象,即蛋白质的结构。蛋白质分子中氨基酸的序列和由此形成的立体结构,构成了蛋白质结构的多样性。


蛋白质的分子结构可划分为四级:


1. 蛋白质一级结构Primary Protein Structure

      蛋白质的一级结构指蛋白质多肽连中AA的排列顺序,组成蛋白质多肽链的线性氨基酸序列,包括二硫键的位置。其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序,它是蛋白质生物功能的基础。

      蛋白质一级结构(序列)中含有形成高级结构全部必需的信息,蛋白一级结构决定高级结构及功能。

      蛋白质一级结构举例:胰岛素、牛胰核糖核酸酶RNase

蛋白的一级结构图

图1. 蛋白质结构示意图:蛋白的一级结构图


2. 蛋白质的二级结构Secondary Protein Structure

     二级蛋白质结构是通过多肽链的折叠形成的。在蛋白质分子区域内,多肽链沿一定方向盘绕和折叠。多肽链折叠并在多肽链的原子之间形成氢键,将二级结构固定在适当位置。

有两种主要的二级蛋白质结构:α-螺旋和β-褶片。

蛋白二级结构有:角蛋白。

蛋白的二级结构图

图2. 蛋白质结构示意图:蛋白的二级结构图


     

3. 蛋白质三级结构Tertiary Protein Structure

     蛋白质的3D结构被称为其三级结构,蛋白质只有在具有3D形状时才能完全发挥功能。它是通过二级蛋白质的进一步折叠而制成。氨基酸侧链之间的相互作用导致三级结构的形成,当蛋白质折叠时,它们之间形成键。这些包括氢键、离子键和二硫键。二硫键是在含硫侧链之间形成的共价键,比其他类型的键强得多。二硫键是蛋白质三级结构的固定键。通过多个二级结构元素在三维空间的排列所形成的一个蛋白质分子的三维结构。

蛋白三级结构有:肌红蛋白。

蛋白的三级级结构图

图3. 蛋白质结构示意图:蛋白的三级级结构图


4. 蛋白质四级结构Quaternary Protein Structure

  用于描述由不同多肽链(亚基)间相互作用形成具有生物功能的蛋白质复合物分子。

  许多蛋白质是由一条多肽链组成的,大部分不会比三级结构更复杂。然而,一些蛋白质由多条多肽链组成。当几个多肽链(AKA亚基)结合在一起时,它们可以形成更复杂的四级蛋白结构。

四元蛋白质结构的一个例子是血红蛋白。血红蛋白由四条多肽链组成,特别适合与血液中的氧结合。

蛋白的三级级结构图

图4. 蛋白质结构示意图:蛋白的三级级结构图


除了这些结构层次,蛋白质可以在多个类似结构中转换,以行使其生物学功能。对于功能性的结构变化,这些三级或四级结构通常用化学构象进行描述,而相应的结构转换就被称为构象变化。


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