结构推理 阐述蛋白质高级结构分类及组成。
【正确答案】蛋白质高级结构即蛋白质构象,活性蛋白质均有最适构象且其构象有动态性。蛋白质构象包含二级结构、超二级结构、三级结构及四级结构信息。①蛋白质的二级结构是指多肽链主链骨架盘绕折叠而形成的构象,借氢键维系。其主要分为α-螺旋、β-折叠、β-转角及无规卷曲等。②超二级结构指位于同一主链的多个二级结构组装形成的特定组装体,可直接作为三级结构或结构域的组成单元,是从蛋白质二级结构形成三级结构的一个过渡结构形式,也称为立体结构形成的模体。超二级结构通常并不对应生物化学功能,但其结构模式是解析蛋白质组装机制的关键信息之一。而结构域一般是由l00~200个氨基酸残基组成,各有独特的空间构象,可承担特定的生物化学功能。③蛋白质三级结构即蛋白质分子中所有共价相连原子的空间相对位置,由多肽链在二级结构的基础上进一步盘绕和折叠形成;蛋白质如有特殊的必需辅基,其三级结构也包括来自这类辅基的原子的空间位置。稳定蛋白质三级结构主要靠氨基酸侧链之间的疏水相互作用、氢键、二硫键、范德华力和静电作用等。不同类型的蛋白质局部结构分解后可具有很高的相似性,但在三级结构层面不同蛋白质所体现的各自整体结构特征通常不同。④四级结构是独立三级结构形成的复合物。形成四级结构全部依靠非共价键相互作用,且来自不同亚基的二级结构间可发生强的相互作用以稳定四级结构,如生成跨亚基的更大β-折叠结构或α-螺旋聚集体;其中,氢键、疏水相互作用和静电作用是主要维持力。为了形成稳定的四级结构,必然要求相互作用的任两个蛋白质间在空间外形互补以增加接触面且理化性质互补。这些特征也是预测蛋白质间相互作用时有用的辅助依据。通常四级结构能可逆解离或聚合并多数伴随活性的显著改变,这是蛋白质序列改变后蛋白质构象改变并改变蛋白质聚集状态从而引起疾病的重要机制。在外观形状上,偶数亚基形成的四级结构具有较高的对称性,包括中心对称和二面体对称等方式。水溶性四级结构蛋白质主要是球形,而胶原和鞭毛等蛋白质具有纤维状四级结构,其水溶性较差。具有四级结构的蛋白质通常有多个相同或不同的活性位点,比单纯的三级结构蛋白质具有更复杂的功能和调节机制。特别是形成同亚基的四级结构,对生物体是一种简约化的行为,因为可用短的基因片段编码一个很大的蛋白质,这无疑比直接编码一个大蛋白质节约且可靠。
【答案解析】