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蛋白质分子内各个原子之间相互的立体关系就是蛋白质分子的结构。通常将蛋白质的结构分为一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。 [1]
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结构组成
蛋白质分子内各个原子之间相互的立体关系就是蛋白质分子的结构。通常将蛋白质的结构分为一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
1.蛋白质的一级结构:又称为初级结构或化学结构,是指蛋白质分子中,由肽键连接起来的各种氨基酸的排列顺序。目前可以运用氨基酸自动分析仪和氨基酸顺序自动分析仪,对蛋白质的一级结构进行测定。
2.蛋白质的二级结构:蛋白质的二级结构是指蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式。近年来,通过研究知道,蛋白质分子的多肽链本身一般都不是全部以松散的线形分子的状态存在于生物体内,而是部分卷曲盘旋成螺旋状(一般呈所谓α螺旋),或折叠成片层状(又称β折叠),或呈β回折(发夹回折、U形转折),或呈无规则卷曲。蛋白质的二级结构主要依靠氢键来维持结构的稳定性。
3.蛋白质的三级结构:具有二级结构的肽链,按照一定方式再进一步卷曲、盘绕、折叠成一种看来很不规则,而实际上有一定规律性的三维空间结构,叫做三级结构。这些肽链所以会卷曲、盘绕、折叠,主要是因为肽链的氨基酸侧链之间的相互作用。
4.蛋白质的四级结构:具有三级结构的蛋白质分子,通过一些非共价键结合起来,而成为具有生物功能的蛋白质大分子,就是蛋白质的四级结构。构成功能单位的每条肽链,称为亚基。亚基虽然具有二、三级结构,但是在单独存在时并没有生物活力,只有完整的四级结构才具有生物活力。例如,磷酸化酶是由两个亚基构成的,马血红蛋白是由四个不同的亚基(2个α肽链,2个β肽链)构成的,谷氨酸脱氢酶是由六个相同的亚基构成的。
有些蛋白质分子只有一、二、三级结构,并无四级结构,如肌红蛋白、细胞色素c、核糖核酸酶、溶菌酶等。另一些蛋白质,则一、二、三、四级结构同时存在,如血红蛋白、谷氨酸脱氢酶等。
介绍元素
由α—氨基酸通过肽键结合而成的天然有机高分子化合物。 分子量为6103～106，其元素组成除含碳、氢、氧外，均含氮和少量硫。蛋白质的结构很复杂，多肽链内的多种α—氨基酸以一定顺序排列，肽链上不直接相连的氨基之间通过特殊的分子间力(氢键)结合、盘旋、叠合呈空间结构，因此蛋白质是以多种氨基酸为单体的高聚酰胺。蛋白质种类繁多，水解产物均是α—氨基酸的称为单纯蛋白质。 单纯蛋白质与非蛋白质的结合物叫结合蛋白，如脂蛋白、糖蛋白、血红蛋白等。单纯蛋白质又可分为不溶于水的纤维蛋白，如毛发、丝、爪甲等；可溶于水的球蛋白，如血清蛋白、酶等。研究蛋白质的组成、结构和合成，进一步探索生命现象，是科学研究的重要课题。1965年我国科学家在世界上第一次用人工方法合成了具有生命活力的蛋白质—结晶牛胰岛素。
人体摄入量
蛋白质是人类生活中不可缺少的物质。人类食用蛋白质的70%来自粮食作物。农业科研工作中一项重要的任务是通过育种工作更多地培育出蛋白质含量高的优良品种。许多蛋白质可作药物，如胰岛素、干扰素、免疫球蛋白等等。许多疾病与蛋白质分子病变有关，如镰刀型红细胞贫血症就是由于血红蛋白分子上某个氨基酸发生变异而引起的。仪器制造、酶制剂生产以及丝绸和皮革生产都与蛋白质直接有关。80年代兴起的蛋白质工和将使人们可以按意愿设计并定向制造出新型的蛋白质以造福于人类。
分子水平研究
作为生命活动主要物质基础的生物大分子结构与功能，从而阐明生命现象本质的科学。重点研究下述领域：
（1）蛋白质（包括酶）的结构和功能。
（2）核酸的结构和功能，包括遗传信息的传递。
（3）生物膜的结构和功能。
（4）生物调控的分子基础。
（5）生物进化。 分子生物学是第二次世界大战后，由生物化学、`遗传学、微生物学、病毒学、结构分析及高分子化学等不同研究领域结合而形成的一门交叉科学。目前分子生物学已发展成生命科学中的带头学科。