蛋白質的一級結構(primary structure)就是蛋白質多肽鏈中氨基酸殘基的排列順序(sequence),也是蛋白質最基本的結構。它是由基因上遺傳密碼的排列順序所決定的。各種氨基酸按遺傳密碼的順序,通過肽鍵連接起來,成為多肽鏈,故肽鍵是蛋白質結構中的主鍵。
迄今已有約一千種左右蛋白質的一級結構被研究確定,如胰島素,胰核糖核酸酶、胰蛋白酶等。
蛋白質的一級結構決定了蛋白質的二級、三級等高級結構,成百億的天然蛋白質各有其特殊的生物學活性,決定每一種蛋白質的生物學活性的結構特點,首先在于其肽鏈的氨基酸序列,由于組成蛋白質的20種氨基酸各具特殊的側鏈,側鏈基團的理化性質和空間排布各不相同,當它們按照不同的序列關系組合時,就可形成多種多樣的空間結構和不同生物學活性的蛋白質分子。
蛋白質分子的多肽鏈并非呈線形伸展,而是折疊和盤曲構成特有的比較穩定的空間結構。蛋白質的生物學活性和理化性質主要決定于空間結構的完整,因此僅僅測定蛋白質分子的氨基酸組成和它們的排列順序并不能完全了解蛋白質分子的生物學活性和理化性質。例如球狀蛋白質(多見于血漿中的白蛋白、球蛋白、血紅蛋白和酶等)和纖維狀蛋白質(角蛋白、膠原蛋白、肌凝蛋白、纖維蛋白等),前者溶于水,后者不溶于水,顯而易見,此種性質不能僅用蛋白質的一級結構的氨基酸排列順序來解釋。
蛋白質的空間結構就是指蛋白質的二級、三級和四級結構。
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