阿摩線上測驗
登入
阿摩線上測驗
登入
學習重點 分辨一至四級結構：依序為胺基酸序列、主鏈局部構形、單條多胜肽鏈的整體摺疊，以及多個次單元的組裝。 掌握穩定作用力：胜肽鍵連接胺基酸；α-螺旋與β-平板主要靠主鏈氫鍵穩定；三級結構另涉及疏水作用、凡得瓦力、離子作用與雙硫鍵。 辨識特殊胺基酸與膠原蛋白：甘胺酸過於靈活，脯胺酸限制主鏈旋轉，均不利規則α-螺旋；膠原蛋白具有重複序列與三股螺旋。 理解變性與分析方法：變性可影響二、三、四級結構；圓二色性光譜可分析二級結構及摺疊狀態，不能直接測定胺基酸組成。 分清組成分類與輔基：複合蛋白質含非蛋白質成分；未結合輔基的蛋白質部分稱脫輔基蛋白，結合後稱全蛋白。 核心觀念 一、蛋白質的結構層次 層次定義與代表主要穩定作用力 一級結構胺基酸在多胜肽鏈中的排列順序。連接胺基酸的共價性胜肽鍵。 二級結構主鏈的局部構形，包括α-螺旋、β-平板、β-轉折。規則的α-螺旋與β-平板主要靠主鏈氫鍵穩定。 三級結構單條多胜肽鏈形成的整體三維構形。疏水作用、氫鍵、凡得瓦力、離子作用，部分另有雙硫鍵。 四級結構兩個或更多多胜肽次單元的空間排列與組裝。次單元間的非共價作用，部分另有雙硫鍵。 判斷四級結構的關鍵是多條多胜肽次單元共同組裝，不是胺基酸數目多寡，也不是單條鏈中有多少個螺旋。次單元可以相同，也可以不同；肌酸激酶的CK-M與CK-B次單元組成CK-MB二元體，即屬四級結構。單條多胜肽即使摺疊得很複雜，也不因此具有四級結構。 二、二級結構與主鏈氫鍵 α-螺旋由同一條多胜肽主鏈形成氫鍵，典型配對為第i個殘基的羰基氧與第i＋4個殘基的醯胺氫。維持螺旋的主要力量是氫鍵，不是雙硫鍵或疏水作用。 β-平板由相鄰β股的主鏈形成氫鍵，可呈平行或反平行排列。相鄰β股可以來自同一條鏈的不同區段，也可以來自不同多胜肽鏈。 β-轉折使主鏈方向轉變，常見於連接不同結構區段之處，屬二級結構。隨機纏繞（random coil）缺乏規則、重複的局部構形；在本單元採用的廣義分類中，也列入二級結構描述，但不代表它具有規則螺旋或平板的氫鍵排列。 胜肽鍵是化學鍵，不是二級結構名稱。它建立多胜肽骨架；α-螺旋、β-平板與β-轉折才是主鏈構形的名稱。 三、甘胺酸與脯胺酸的結構影響 胺基酸結構特性判斷重點 甘胺酸（Glycine）側鏈只有氫，主鏈可採取的構形較多，易曲性高。固定成規則α-螺旋的構形熵代價較大，因此不利螺旋穩定。 脯胺酸（Proline）側鏈與主鏈氮形成環，限制主鏈旋轉；鏈內殘基的主鏈氮沒有可供氫鍵使用的氫。限制局部易曲性，常造成螺旋彎折，也不利規則α-螺旋。 兩者都可能出現在轉折區，但原因不同：甘胺酸靈活，脯胺酸受限。辨識「不利α-螺旋」時要想到兩者；辨識環狀結構對主鏈易曲性的顯著限制時，則要想到脯胺酸。不能把「影響易曲性」直接解讀成「增加易曲性」。 四、三級結構、修飾與變性 在水溶性球狀蛋白中，非極性側鏈傾向聚集於內部，形成疏水作用；氫鍵、凡得瓦力及帶相反電荷基團間的離子作用也有助於穩定摺疊。雙硫鍵是兩個半胱胺酸殘基間形成的共價鍵，可穩定同一條鏈的構形，或連接不同鏈。 胜肽鍵負責連接胺基酸，不列為使多胜肽進一步摺疊成三級結構的交互作用。因此要分清胜肽鍵與雙硫鍵：兩者都是共價鍵，但結構角色不同。 轉譯後修飾如磷酸化、醣基化、乙醯化、羥化及蛋白水解切割，可改變蛋白質的電荷、交互作用或成熟狀態，增加結構與功能的多樣性。 變性指天然構形受破壞，通常伴隨功能降低或喪失。熱、極端酸鹼值及變性劑可影響二級、三級與四級結構，影響程度依條件而異；一般變性不會水解胜肽鍵，因此一級序列通常保留。變性不等於將蛋白質分解成游離胺基酸，也不能說只影響三級結構。 五、圓二色性光譜的用途 圓二色性光譜（CD spectroscopy）測量樣品對左、右圓偏振光吸收的差異。遠紫外光區的訊號可用來估算α-螺旋、β-平板等二級結構的比例，並觀察摺疊態與未摺疊態的變化。 CD提供的是構形資訊，不能直接測定各種胺基酸的組成與數量。胺基酸組成與二級結構含量是不同概念。 六、蛋白質分類、模體與膠原蛋白 依組成分類，單純蛋白質水解後只產生胺基酸；複合蛋白質，又稱結合蛋白質，還含非蛋白質成分，例如金屬蛋白、脂蛋白、核蛋白及醣蛋白。傳統分類中的球蛋白（globulins）列為單純蛋白質；須區分「球蛋白」與泛指外形的「球狀蛋白」，不能僅憑外觀判定是否含輔基。 超二級結構模體是數個二級結構元件的常見組合，例如β-髮夾、β-α-β及螺旋－轉角－螺旋。亮胺酸拉鍊與鋅手指也是常見結構模體：前者參與二聚化，後者藉胺基酸側鏈配位鋅離子來穩定局部構形。 膠原蛋白具有三股螺旋（triple helix），由三條多胜肽鏈共同纏繞形成，其序列反覆出現Gly-X-Y，亦即每三個殘基就有一個甘胺酸；X、Y位置常見脯胺酸與羥脯胺酸。甘胺酸體積小，有利三條鏈緊密排列。膠原蛋白的三股螺旋不可與一般α-螺旋、亮胺酸拉鍊或鋅手指混同。 七、輔基、脫輔基蛋白與全蛋白 結合蛋白質由蛋白質部分與非胺基酸的輔基組成。輔基通常與蛋白質緊密結合，例如血紅素中的血基質。蛋白質部分未結合輔基時，稱脫輔基蛋白（apoprotein）；結合輔基後，稱全蛋白（holoprotein）。 對酵素而言，蛋白質部分稱脫輔基酵素，與所需輔因子結合後稱全酵素。脫輔基蛋白的定義著重於缺少輔基，與是否醣化、是否結合脂質或是否含多個次單元不同。 常考陷阱 「多個次單元屬三級結構」：單條鏈的整體摺疊是三級，多個次單元組裝是四級。 「α-螺旋與β-平板靠共價鍵穩定」：主要穩定力是主鏈氫鍵；不要把骨架的胜肽鍵當成答案。 「隨機纏繞或β-轉折不算二級結構」：本單元的廣義分類納入隨機纏繞，β-轉折也是二級結構。 「脯胺酸使主鏈最靈活」：脯胺酸限制旋轉；甘胺酸才具有較高的構形自由度。 「變性只破壞三級結構」：二、三、四級均可能受影響，一級序列通常保留。 「CD可測胺基酸組成」：CD可評估二級結構與摺疊狀態，不能直接得知胺基酸組成。 「球蛋白屬複合蛋白質」：傳統分類將球蛋白列為單純蛋白質；金屬蛋白、脂蛋白及核蛋白則屬複合蛋白質。 「脫輔基蛋白是缺少次單元的蛋白質」：缺的是輔基，不是以次單元數量定義。 記憶口訣 結構層次：「一序列、二局部、三整鏈、四組隊。」 特殊胺基酸：「甘靈活、脯受限，規則螺旋都不利。」 膠原蛋白：「三股纏，每三甘。」 輔基：「無輔基是apo，結合完整是holo。」