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蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)
蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布
在體內(nèi)有許多蛋白質(zhì)含有2條或2條以上多肽鏈，才能全面地執(zhí)行功能。每一條多肽鏈都有其完整的三級結(jié)構(gòu)，稱為亞基（subunit），亞基與亞基之間呈特定的三維空間分布，并以非共價鍵相鏈接，這種蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，即寡聚蛋白中各亞基的空間排布，稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)（Quaternary structure）。
基本信息
| 中文名 | 蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu) |
| 外文名 | quaternary structure of protein |
| 類型 | 蛋白質(zhì) |
| 釋義 | 蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布 |
簡介
決定功能的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)可包括四個連續(xù)不同的結(jié)構(gòu)水平，每一級決定了其更高一級的結(jié)構(gòu)特點。蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)的多條多肽鏈之間相互作用所形成的更為復雜聚合物的一種結(jié)構(gòu)形式，主要描述蛋白質(zhì)亞基空間排列以及亞基之間的連接和相互作用，不涉及亞基內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)
名詞解釋
蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)：指亞基與亞基之間呈特定的三維空間排布，并以非共價鍵相連接，這種蛋白質(zhì)分子中各個亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。
在四級結(jié)構(gòu)中，各亞基間的結(jié)合力主要是氫鍵和離子鍵。
蛋白質(zhì)是具有特定構(gòu)象的大分子，為研究方便，將蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分為四個結(jié)構(gòu)水平，包括一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)。一般將二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)稱為三維構(gòu)象或高級結(jié)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)
一級結(jié)構(gòu)又稱初級結(jié)構(gòu)（primary structure），指形成肽鏈的氨基酸序列，即指蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基的順序，包括肽鏈中氨基酸的數(shù)目、種類和順序。肽鍵是蛋白質(zhì)中氨基酸之間的主要連接方式，即由一個氨基酸的α-氨基和另一個氨基酸的α-羧基之間脫去一分子水相互連接。肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，所以整個肽單位是一個剛性的平面結(jié)構(gòu)。在多肽鏈的含有游離氨基的一端稱為肽鏈的氨基端或N端，而另一端含有一個游離羧基的一端稱為肽鏈的羧基端或C端。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的改變可使其二級結(jié)構(gòu)（secondary structure）和蛋白質(zhì)的功能發(fā)生變化。例如，血紅蛋白中一個特定氨基酸的改變可導致鐮形細胞貧血癥（sickle cell anemia）的發(fā)生，其根源就是其一級結(jié)構(gòu)的變化（一個氨基酸的改變）改變了血紅蛋白的結(jié)構(gòu)和功能。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是由編碼它的基因確定的，不同生物同種（或同源）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)之間的差別可以反映出它們的進化關(guān)系，即一級結(jié)構(gòu)中氨基酸序列的差別越小，說明它們的親緣關(guān)系就越近。
二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈骨架盤繞折疊所形成的有規(guī)律性的結(jié)構(gòu)。最基本的二級結(jié)構(gòu)類型有α-螺旋結(jié)構(gòu)和β-折疊結(jié)構(gòu)，兩種構(gòu)象均由氫鍵維持。此外還有β-轉(zhuǎn)角和自由回轉(zhuǎn)。右手α-螺旋結(jié)構(gòu)是在纖維蛋白和球蛋白中發(fā)現(xiàn)的最常見的二級結(jié)構(gòu)，每圈螺旋含有3.6個氨基酸殘基，螺距為0.54nm,螺旋中的每個肽鍵均參與氫鍵的形成以維持螺旋的穩(wěn)定。β-折疊結(jié)構(gòu)也是一種常見的二級結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)中，多肽鏈以較伸展的曲折形式存在，肽鏈（或肽段）的排列可以有平行和反平行兩種方式。氨基酸之間的軸心距為0.35nm,相鄰肽鏈之間借助氫鍵彼此連成片層結(jié)構(gòu)。
超二級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中的多肽鏈在三維折疊中形成有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)聚集體。
結(jié)構(gòu)域是介于二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)之間的一種結(jié)構(gòu)層次，是指蛋白質(zhì)亞基結(jié)構(gòu)中明顯分開的緊密球狀結(jié)構(gòu)區(qū)域。
蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)（tertiary structure)是整個多肽鏈的三維構(gòu)象，它是在二級結(jié)構(gòu)的基礎上，多肽鏈進一步折疊卷曲形成復雜的球狀分子結(jié)構(gòu)。具有三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)一般都是球蛋白，這類蛋白質(zhì)的多肽鏈在三維空間中沿多個方向進行盤繞折疊，形成十分緊密的近似球形的結(jié)構(gòu)，分子內(nèi)部的空間只能容納少數(shù)水分子，幾乎所有的極性R基都分布在分子外表面，形成親水的分子外殼，而非極性的基團則被埋在分子內(nèi)部，不與水接觸。蛋白質(zhì)分子中側(cè)鏈R基團的相互作用對穩(wěn)定球狀蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)起著重要作用。
蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)（quaternary structure)指數(shù)條具有獨立的三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈通過非共價鍵相互連接而成的聚合體結(jié)構(gòu)。在具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)中，每一條具有三級結(jié)構(gòu)的肽鏈稱為亞基或亞單位，缺少一個亞基或亞基單獨存在都不具有活性。四級結(jié)構(gòu)涉及亞基在整個分子中的空間排布以及亞基之間的相互關(guān)系。
參考資料
[1]
蛋白質(zhì)的“五級結(jié)構(gòu)”[引用日期2016-12-21]
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