2012年4月20日 星期五

各個氨胺基酸之間交互作用決定蛋白質三級與四級結構

探索生命《生物學》11

Isaac Albeniz - Asturias playing by Wiktoria Szubelak

1.        比「絲狀蛋白」更複雜的立體構形是球狀蛋白globular proteins,球狀蛋白的多胜肽折疊成精密、接近圓形的球體;基本上這些可溶性蛋白質包含酵素、蛋白質荷爾蒙、抗體和絕大多數的血蛋白是由α螺旋與β折疊不規則折疊成一塊一塊的單元,然後再組合起來。
2.        舉例來說,常見的「肌肉蛋白質」肌紅蛋白myoglobin,是由八個主要的α螺旋單元塊,透過一個比較短的不規則「捲區單元塊」連接起來,構成的蛋白質。
3.        多胜肽鍊規則延伸的長條構造,每遇到不規則排列的區域,結構方向就會轉向,造就出各種蛋白質的立體特徵。這種三度立體的構造,稱為蛋白質的三級構造tertiary
4.        多胜肽鍊黏合出三級構造蛋白質的力量來源是,組成多胜肽鍊的各個胺基酸的碳氫原子團R group,彼此之間有微弱的交互作用(引力),再加上碳氫原子團R group與周遭溶液環境之間的交互作用(引力或斥力)。 
圖說:一個肌紅蛋白分子的立體構形。肌紅蛋白是一種與血紅素有關的球狀蛋白質,肌紅蛋白強烈喜歡吸引氧原子,我們用肌紅蛋白描述蛋白質的三級結構。
肌紅蛋白,由一條龐大的多胜肽鍊折疊而成,這條多胜肽共含有151個胺基酸單位。連接這條多胜肽鍊是假體原子團,稱為原血紅素heme(位於肌紅蛋白分子的中心)。
這條多胜肽鍊由八個「螺旋」胺基酸單元塊組成,這八個螺旋胺基酸單元塊裡面也間雜一些非螺旋的胺基酸。這些非螺旋的單元塊決定螺旋單元塊怎麼折疊,當然也決定了肌紅蛋白的三級結構。
5.        有些球狀蛋白由一個以上的多胜肽鍊組成,這些糾在一起的多胜肽鍊很像禮物盒上一堆捲曲的裝飾彩帶。
6.        各個不同的多胜肽鍊,通常需要無數微弱的化學鍵,黏合連接,才能組成一個蛋白質,這些微弱的化學鍵包括:離子鍵、氫鍵疏水性交互作用(不溶於水的原子團,被周遭水溶液的排斥,而聚集在一起)。
7.        好幾個三級結構多胜肽鍊,再組合成一個更大的立體構造,稱為四級結構quaternary structure
8.        舉例來說,一個血紅素分子(血液中負責運送氧氣的蛋白質)的四級結構是由4個獨立的三級結構的多胜肽鍊組合而成,這四個三級結構多胜肽鍊,透過R原子團之間的微弱化學鍵鍵結
圖說:血紅蛋白hemoglobin的四級結構。一個血紅蛋白分子由4條獨立的多胜肽鍊組成,每條多胜肽鍊都是三級結構的球狀構象,中心有一個假體原子團。
9.        雖然這四個三級結構的多胜肽鍊之間的化學鍵容易斷裂,但是所有化學鍵累積起來的引力,讓血紅素分子成為一個相當穩定的立體造型。
10.     一級、二級、三級、四級蛋白質構造的比較,摘要如下:

n   翻譯編寫 Carol H. McFadden and William T. Keeton Biology》;Miracleofthebloodandheart.comAs.miami.eduBarleyworld.org

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