蛋白質結構的層次與測定方法

蛋白質結構是生物分子研究的核心領域，因為它們的結構與功能密切相關。蛋白質結構通常分為四個層次：一級結構、二級結構、三級結構和四級結構。



圖1

 

1、一級結構（Primary Structure）:

 

（1）描述的是蛋白質的氨基酸序列。

（2）這一連續的氨基酸鏈是透過肽鍵連線的。

（3）一級結構決定了蛋白質的身份和許多其生物學性質。

（4）測定方法：

• 氨基酸測序：例如Edman降解法，可以連續地從蛋白質的一端切割並識別氨基酸。
• 質譜分析：特別是串聯質譜，可以用於識別和測定氨基酸序列。

 

2、二級結構（Secondary Structure）:

 

（1）描述的是蛋白質區域性的摺疊模式，例如α-螺旋和β-摺疊。

（2）由氫鍵引起的區域性穩定結構，氫鍵是在氨基酸的主鏈之間形成的。

（3）這些模式為蛋白質的三維結構提供了框架。

（4）測定方法：

• 圓二色光譜（CD）：用於檢測蛋白質中α-螺旋、β-摺疊和無規則捲曲的內容。
• 紅外光譜（IR）：可以用於分析蛋白質的二級結構。

 

3、三級結構（Tertiary Structure）:

 

（1）描述的是單個多肽鏈完整的三維結構。

（2）三級結構是由於氨基酸的R基團之間的相互作用（如疏水作用、離子鍵、氫鍵和二硫鍵）引起的摺疊。

（3）描述了蛋白質的整體空間排列。

（4）測定方法:

• X射線晶體學：分析純化並結晶化的蛋白質樣品，獲得蛋白質的高解析度三維結構。
• 核磁共振（NMR）光譜：在液態條件下獲得蛋白質的三維結構資訊。
• 冷凍電鏡（Cryo-EM）：用於獲得大分子複合物的三維結構。

 

4、四級結構（Quaternary Structure）:

 

（1）描述的是多個多肽鏈（亞單位）如何聚集形成完整的蛋白質複合體。

（2）不是所有的蛋白質都有四級結構。只有由兩個或更多的多肽鏈組成的蛋白質纔有。例如：血紅蛋白由4個多肽鏈組成。

（3）測定方法

• X射線晶體學和冷凍電鏡：都可以用來分析大分子複合物的結構。
• 凝膠過濾色譜和親和色譜：可以用於確定亞基之間的相互作用和組裝。

 

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