蛋白质结构与功能
氨基酸的分类
一下子把二十种氨基酸全记在脑子里太多了。于是化学家按侧链的性格把它们分成几个家族,就像你会把工具抽屉分成“切割”“抓握”“测量”几类一样。知道一个氨基酸属于哪个家族,就能一眼看出它在蛋白质内部会如何表现。
最有用的分类有四个家族。非极性(疏水)氨基酸——如亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸——侧链油腻、怕水;在水中它们退缩,往往聚集到蛋白质的内部。极性(不带电)氨基酸——如丝氨酸、苏氨酸、谷氨酰胺——侧链能与水形成氢键,所以乐意待在表面。酸性氨基酸——天冬氨酸和谷氨酸——侧链会失去一个质子,在体内的酸碱度下带负电。碱性氨基酸——赖氨酸、精氨酸、组氨酸——侧链会接上一个质子,最终带正电。(甘氨酸、脯氨酸、半胱氨酸等特例略在此体系之外。)
这种分类并非为整理而整理;它能预测结构。由于怕水的侧链把自己埋起来、亲水的朝外,序列上非极性与极性残基的排布模式,正是驱动折叠的主要因素。电荷相反的侧链彼此形成盐桥,把折叠钉牢;许多蛋白质正是靠成簇的碱性残基去抓握带负电的 DNA 骨架。读懂家族,你就开始读懂蛋白质了。
一个跨膜蛋白把这条规则展现得淋漓尽致:埋在油性膜内的那一段满是非极性氨基酸,而探入含水的细胞内部的环则富含极性与带电的氨基酸。
侧链家族能预测每个残基的去向——埋在内部、留在表面,还是与搭档配对。
这些分类的边界是模糊的:组氨酸视环境可带正电也可中性;甘氨酸、脯氨酸、半胱氨酸各以自己的方式打破这一体系。把家族当作指南,而非铁律。
又称
另见