蛋白质结构与功能
二级结构
一条裸露的多肽链并不是随意瘫软的。它的某些片段会咬合成几种整齐、重复的形状——就像一条长丝带会自然卷成弹簧,或来回折叠成扇形。这些局部的、规则的形状就是蛋白质的二级结构:凌驾于朴素序列之上的第一层秩序。
主要有两种形式,外加连接段。α螺旋是一个右手螺旋,骨架像螺丝锥一样盘绕。β折叠由并排铺开的伸展链股构成,像木板栈道的一块块木板。关键在于,二者都靠骨架自身原子之间的氢键维系——具体说,是一个残基的羰基氧与几位之外另一个残基的酰胺氢之间——而不是靠侧链。每个这样的键都很弱,但一段螺旋或折叠片里有许多个共同作用,于是整个结构得以稳定。在这些规则单元之间和周围,穿插着转角和环:较短、较不规则的片段,让链得以掉头,并把一段接到下一段。
二级结构之所以重要,是因为它是折叠的中间词汇——细胞并不会从序列一步跳到成品的团块;它先形成螺旋和折叠片,再把这些堆叠拼装成完整形状。螺旋、折叠片与环的具体配比,以及它们各自落在序列的哪些位置,正是区分一个蛋白质架构与另一个的因素之一,而这又深受存在哪些氨基酸的影响(例如脯氨酸往往会打断螺旋)。
头发和羊毛主要是α螺旋;蜘蛛丝主要是β折叠。同样是骨架氢键的化学,排成两种不同方式,就让一种材料富有弹性,另一种富有抗拉强度。
螺旋和折叠片是两种反复出现的图案;转角和环把它们连接起来。
二级结构由骨架氢键维系,而非侧链相互作用——这正是它“局部”、且大体上不依赖具体侧链的原因。
又称
另见