一、蛋白质结构的层次组织

1. 一级结构
- 由20种常见氨基酸通过肽键连接形成线性多肽链
- 氨基酸侧链的理化性质（电荷、疏水性、极性）决定了蛋白质的折叠倾向
- 关键特征：N端（氨基端）和C端（羧基端），肽链方向性
2. 二级结构
α螺旋：
- 每圈3.6个氨基酸残基，螺距5.4 Å
- 第i个残基的酰胺氢与第i+4个残基的羰基氧形成氢键
- 氢键大致平行于螺旋轴，稳定螺旋结构
- 氨基酸倾向性：Ala、Glu、Leu、Met偏好螺旋；Pro、Gly破坏螺旋
β折叠：
- 由多条肽链片段或同一肽链的不同片段平行排列形成
- 链间氢键稳定：一条链的羰基氧与另一条链的酰胺氢形成氢键
- 平行式（N→C同向）和反平行式（N→C反向），反平行更稳定
- 氨基酸倾向性：Val、Ile、Phe偏好β折叠；Pro、Gly不利于β折叠
环区/转角（Loop/Turn）：
- 连接二级结构元件的无规区域
- 通常位于蛋白质表面，暴露在溶剂中
- 高柔性和高多样性，常参与功能位点形成
3. 超二级结构（Supersecondary Structure）
- 两个或多个二级结构单元的组合模式
- 常见类型：α-α（螺旋-转角-螺旋）、β-α-β（Rossmann折叠）、β-发夹（β-hairpin）
4. 结构域（Domain）
- 独立折叠的球状单元，具有特定功能
- 结构域分类：全α（all-α）、全β（all-β）、α/β（交替）、α+β（分离）
- 多结构域蛋白质：不同结构域可以执行不同功能，通过柔性连接子连接
5. 三级结构
- 稳定三级结构的相互作用：
- 疏水作用：疏水残基埋藏在蛋白质内部（主要驱动力）
- 氢键：主链和侧链之间
- 离子键：带相反电荷的侧链之间
- 范德华力：所有原子之间的弱吸引力
- 二硫键：半胱氨酸残基之间的共价连接（稳定作用）
6. 四级结构
- 多个多肽链（亚基）通过非共价相互作用形成蛋白质复合物
- 亚基间相互作用：疏水界面、氢键、盐桥
- 别构效应：配体结合改变亚基间相互作用，调控蛋白质活性