蛋白質的三級結構（The Tertiary Structure of Proteins）

Posted on 2009/08/01 in 化學, 化學技術與應用, 化學與社會 with 沒有迴響 13,964 views

蛋白質的三級結構（The Tertiary Structure of Proteins）
台北市立第一女子高級中學三年級許佳蓁/台北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師修改/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
蛋白質的三級結構
蛋白質的三級結構是描述蛋白質鏈（包含蛋白質的二級結構）折疊成最終三度空間（3-dimensional shape）的立體形狀，下圖是其中一種由蛋白質組成的酵素酶（enzyme dihydrofolate reductase）。

上圖模型中蛋白質的二級結構α-螺旋（alpha-helices）捲成緞帶的形狀，β摺疊（beta-pleated sheet）則似箭頭尾端扁平的緞帶，其中亦有隨機的蛋白質鏈被捲成如線的形狀。模型的顏色表示了蛋白質的光譜（spectrum）由深藍色轉變成紅色，圖中也包含了另外兩個和酵素酶（enzyme dihydrofolate reductase）反應的普通分子。
下列有四種不同的方式可以將蛋白質的”R”官能基支鏈互相摺疊並產生連結：
（1）離子的相互作用（Ionic interactions）
有些胺基酸由-COOH基和-NH₂基的氫離子轉移而得到兩性離子（zwitterions），若將相鄰的兩蛋白質鏈以帶正電和帶負電的離子互相靠近便能形成離子鍵，進而拉近彼此的距離，如下圖。

（2）氫鍵（Hydrogen bonds）
有許多的胺基酸在支鏈上擁有氫原子連結一個氧原子或氮原子的官能基，在這種情況下，氫鍵便有機會形成。例如，絲胺酸（serine）在支鏈上擁有-OH基，便能產生機會在兩個不同部份的絲胺酸剩餘物產生氫鍵以摺疊蛋白質長鏈，如下圖。

我們可以輕易聯想到相似的氫鍵包含-OH基、-COOH基、-CONH2基和-NH2基以各式各樣的方式連結，然而必須注意的是-COOH基和-NH2基將會形成兩性離子形成更強的離子鍵而不是氫鍵。
（3）凡得瓦力（分散力，van der Waals dispersion forces）
幾個胺基酸在支鏈上擁有碳化氫基（hydrocarbon），下圖列舉幾個例子，這些基中短暫的變動偶極子（fluctuating dipoles）可能引起另一個相近摺疊的官能基產生反偶極子（opposite dipoles），此將會產生足夠強度的分散力（dispersion forces）穩定折疊的結構。

（4）雙硫鍵（Sulphur bridges）
以半胱胺酸（amino acid cysteine）為例，若將肽鏈的支鏈對折，使兩個半胱胺酸接近進而反應產生雙硫鍵，因鍵結的雙硫鍵影響了蛋白質的摺疊，人們將其歸類為蛋白質的三級結構。然而其中仍擁有爭議，因同時這也屬於共價鍵的一種，為此有些人也將其納入了蛋白質的一級結構，如下圖所示。