蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)是生物分子研究的核心領(lǐng)域，因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)構(gòu)與功能密切相關(guān)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)通常分為四個層次：一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)。

圖1

1、一級結(jié)構(gòu)（Primary Structure）:

（1）描述的是蛋白質(zhì)的氨基酸序列。

（2）這一連續(xù)的氨基酸鏈?zhǔn)峭ㄟ^肽鍵連接的。

（3）一級結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)的身份和許多其生物學(xué)性質(zhì)。

（4）測定方法：

氨基酸測序：例如Edman降解法，可以連續(xù)地從蛋白質(zhì)的一端切割并識別氨基酸。
質(zhì)譜分析：特別是串聯(lián)質(zhì)譜，可以用于識別和測定氨基酸序列。

2、二級結(jié)構(gòu)（Secondary Structure）:

（1）描述的是蛋白質(zhì)局部的折疊模式，例如α-螺旋和β-折疊。

（2）由氫鍵引起的局部穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，氫鍵是在氨基酸的主鏈之間形成的。

（3）這些模式為蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)提供了框架。

（4）測定方法：

圓二色光譜（CD）：用于檢測蛋白質(zhì)中α-螺旋、β-折疊和無規(guī)則卷曲的內(nèi)容。
紅外光譜（IR）：可以用于分析蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。

3、三級結(jié)構(gòu)（Tertiary Structure）:

（1）描述的是單個多肽鏈完整的三維結(jié)構(gòu)。

（2）三級結(jié)構(gòu)是由于氨基酸的R基團(tuán)之間的相互作用（如疏水作用、離子鍵、氫鍵和二硫鍵）引起的折疊。

（3）描述了蛋白質(zhì)的整體空間排列。

（4）測定方法:

X射線晶體學(xué)：分析純化并結(jié)晶化的蛋白質(zhì)樣品，獲得蛋白質(zhì)的高分辨率三維結(jié)構(gòu)。
核磁共振（NMR）光譜：在液態(tài)條件下獲得蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)信息。
冷凍電鏡（Cryo-EM）：用于獲得大分子復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)。

4、四級結(jié)構(gòu)（Quaternary Structure）:

（1）描述的是多個多肽鏈（亞單位）如何聚集形成完整的蛋白質(zhì)復(fù)合體。

（2）不是所有的蛋白質(zhì)都有四級結(jié)構(gòu)。只有由兩個或更多的多肽鏈組成的蛋白質(zhì)才有。例如：血紅蛋白由4個多肽鏈組成。

（3）測定方法

X射線晶體學(xué)和冷凍電鏡：都可以用來分析大分子復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。
凝膠過濾色譜和親和色譜：可以用于確定亞基之間的相互作用和組裝。