蛋白質(zhì)為生物高分子物質(zhì)之一，具有三維空間結(jié)構(gòu)，因而執(zhí)行復(fù)雜的生物學(xué)功能。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系非常密切。在研究中，一般將蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)分為一級(jí)結(jié)構(gòu)與空間結(jié)構(gòu)兩類。
一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)
蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(primary structure)就是蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸殘基的排列順序(sequence)，也是蛋白質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)。它是由基因上遺傳密碼的排列順序所決定的。各種氨基酸按遺傳密碼的順序，通過肽鍵連接起來，成為多肽鏈，故肽鍵是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的主鍵。
迄今已有約一千種左右蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)被研究確定，如胰島素，胰核糖核酸酶、胰蛋白酶等。
蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)的二級(jí)、三級(jí)等高級(jí)結(jié)構(gòu)，成百億的天然蛋白質(zhì)各有其特殊的生物學(xué)活性，決定每一種蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，首先在于其肽鏈的氨基酸序列，由于組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸各具特殊的側(cè)鏈，側(cè)鏈基團(tuán)的理化性質(zhì)和空間排布各不相同，當(dāng)它們按照不同的序列關(guān)系組合時(shí)，就可形成多種多樣的空間結(jié)構(gòu)和不同生物學(xué)活性的蛋白質(zhì)分子。
圖1-1 胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)
二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)
蛋白質(zhì)分子的多肽鏈并非呈線形伸展，而是折疊和盤曲構(gòu)成特有的比較穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性和理化性質(zhì)主要決定于空間結(jié)構(gòu)的完整，因此僅僅測定蛋白質(zhì)分子的氨基酸組成和它們的排列順序并不能完全了解蛋白質(zhì)分子的生物學(xué)活性和理化性質(zhì)。例如球狀蛋白質(zhì)(多見于血漿中的白蛋白、球蛋白、血紅蛋白和酶等)和纖維狀蛋白質(zhì)(角蛋白、膠原蛋白、肌凝蛋白、纖維蛋白等)，前者溶于水，后者不溶于水，顯而易見，此種性質(zhì)不能僅用蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的氨基酸排列順序來解釋。醫(yī)學(xué) 全在.線提供m.zxtf.net.cn
蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)就是指蛋白質(zhì)的二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。
(一)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)
蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondary structure)是指多肽鏈中主鏈原子的局部空間排布即構(gòu)象，不涉及側(cè)鏈部分的構(gòu)象。
1.肽鍵平面(或稱酰胺平面，amide plane)。
Pauling等人對一些簡單的肽及氨基酸的酰胺等進(jìn)行了X線衍射分析，得出圖1-2所示結(jié)構(gòu)，從一個(gè)肽鍵的周圍來看，得知：
圖1-2 肽鍵平面示意圖
(1)
中的C-N鍵長0.132nm，比相鄰的N-C單鍵(0.147nm)短，而較一般C=N雙鍵(0.128nm)長，可見，肽鍵中-C-N-鍵的性質(zhì)介于單、雙鍵之間，具有部分雙鍵的性質(zhì)，因而不能旋轉(zhuǎn)，這就將固定在一個(gè)平面之內(nèi)。
(2)
肽鍵的C及N周圍三個(gè)鍵角之和均為360°，說明都處于一個(gè)平面上，也就是說
六個(gè)原子基本上同處于一個(gè)平面，這就是肽鍵平面。肽鏈中能夠旋轉(zhuǎn)的只有α碳原子所形成的單鍵，此單鍵的旋轉(zhuǎn)決定兩個(gè)肽鍵平面的位置關(guān)系，于是肽鍵平面成為肽鏈盤曲折疊的基本單位。
(3) 肽鍵中的C-N既具有雙鍵性質(zhì)，就會(huì)有順反不同的立體異構(gòu)，已證實(shí)
處于反位(見圖1－3)。
圖1-3 反式肽單元和順式肽單元
