蛋白质结构
蛋白质分子的空间结构
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蛋白质结构是指蛋白质分子的空间结构。蛋白质主要由碳、氢、氧、氮等化学元素组成，是由氨基酸作为构建单元组成的一类重要的生物大分子。蛋白质的空间结构十分复杂分子中的每个化学键的空间构象差异可导致蛋白质结构的差异。[1][2]
蛋白质结构通常通过不同的结构层次进行阐述。蛋白 质的一级结构指氨基酸残基通过肽键连接的排列顺序。蛋白质的N端带有游离氨基，C端带有游离酸基。大多数含有100—500个残基，而少数可能有几千个残基。膜岛素、血红蛋白等是蛋白质的一级结构，蛋白质的一级结构决定了其基本性质，并影响其二级、三级结构。二级结构指肽链通过氢键排列形成具有周期性结构的构象，主要包括α-螺旋和B-折叠结构，以及无规卷曲结构。在二级结构中，氢键对构象的稳定起重要作用。三级结构是指多肽链通过各种作用力进一步折叠成复杂球形结构。稳定蛋白质三级结构的作用力包括氢键、离子键、二硫键和范德华力等。氨基酸的R基位置对蛋白质的表面性质产生影响。四级结构是两条或多条肽链以特殊方式结合形成生物活性蛋白质的结构。每条肽链都有自己的一级、二级、三级结构。蛋白质结构的稳定性受到多种作用力的维持，包括氢键、 疏水相互作用和静电作用。[1][2]
蛋白质结构层次的差异及各种作用力的影响导致了蛋白质的多样性和生物活性，对蛋白质结构层次的理解对于揭示其功能和性质至关重要。蛋白质的结构与功能关系得以展现在诸如肌红蛋白和血红蛋白等代谢过程中。[1][2]
2024年诺贝尔化学奖与蛋白质结构紧密相关，一半授予美国华盛顿大学的大卫·贝克（David Baker），以表彰其在计算蛋白质设计方面的贡献，另一半则共同授予英国伦敦谷歌DeepMind公司的戴米斯·哈萨比斯（Demis Hassabis）和约翰·江珀（John M.Jumper），以表彰其在蛋白质结构预测方面的贡献。大卫·贝克成功地完成了构建全新蛋白质种类的壮举。戴米斯·哈萨比斯和约翰·江珀开发了一个人工智能模型来解决一个50年前的问题——预测蛋白质的复杂结构。[3][4]