(二)超二級結構和結構域
超二級結構(supersecondary structure)是指在多肽鏈內順序上相互鄰近的二級結構常常在空間折疊中靠近，彼此相互作用，形成規(guī)則的二級結構聚集體。目前發(fā)現的超二級結構有三種基本形式：α螺旋組合(αα)；β折疊組合(βββ)和α螺旋β折疊組合(βαβ)(圖1－7)，其中以βαβ組合最為常見。它們可直接作為三級結構的“建筑塊”或結構域的組成單位，是蛋白質構象中二級結構與三級結構之間的一個層次，故稱超二級結構。
結構域(domain)也是蛋白質構象中二級結構與三級結構之間的一個層次。在較大的蛋白質分子中，由于多肽鏈上相鄰的超二級結構緊密聯系，形成二個或多個在空間上可以明顯區(qū)別它與蛋白質亞基結構的區(qū)別。一般每個結構域約由100-200個氨基酸殘基組成，各有獨特的空間構象，并承擔不同的生物學功能。如免疫球蛋白(IgG)由12個結構域組成，其中兩個輕鏈上各有2個，兩個重鏈上各有4個；補體結合部位與抗原結合部位處于不同的結構域。一個蛋白質分子中的幾個結構域有的相同，有的不同；而不同蛋白質分子之間肽鏈中的各結構域也可以相同。如乳酸脫氫酶、3－磷酸甘油醛脫氫酶、蘋果酸脫氫酶等均屬以NAD+為輔酶的脫氫酶類，它們各自由2個不同的結構域組成，但它們與NAD+結合的結構域構象則基本相同。
圖1-8 蛋白質三級結構中某些次級鍵
(三)蛋白質的三級結構
蛋白質的多肽鏈在各種二級結構的基礎上再進一步盤曲或折迭形成具有一定規(guī)律的三維空間結構，稱為蛋白質的三級結構(tertiary structure)。蛋白質三級結構的穩(wěn)定主要靠次級鍵，包括氫鍵、疏水鍵、鹽鍵以及范德華力(Van der Wasls力)等(圖1-8)。這些次級鍵可存在于一級結構序號相隔很遠的氨基酸殘基的R基團之間，因此蛋白質的三級結構主要指氨基酸殘基的側鏈間的結合。次級鍵都是非共價鍵，易受環(huán)境中pH、溫度、離子強度等的影響，有變動的可能性。二硫鍵不屬于次級鍵，但在某些肽鏈中能使遠隔的二個肽段聯系在一起，這對于蛋白質三級結構的穩(wěn)定上起著重要作用。
現也有認為蛋白質的三級結構是指蛋白質分子主鏈折疊盤曲形成構象的基礎上，分子中的各個側鏈所形成一定的構象。側鏈構象主要是形成微區(qū)(或稱結構域domain)。對球狀蛋白質來說，形成疏水區(qū)和親水區(qū)。親水區(qū)多在蛋白質分子表面，由很多親水側鏈組成。疏水區(qū)多在分子內部，由疏水側鏈集中構成，疏水區(qū)常形成一些“洞穴”或“口袋”，某些輔基就鑲嵌其中，成為活性部位。
具備三級結構的蛋白質從其外形上看，有的細長(長軸比短軸大10倍以上)，屬于纖維狀蛋白質(fibrous protein)，如絲心蛋白；有的長短軸相差不多基本上呈球形，屬于球狀蛋白質(globular protein)，如血漿清蛋白、球蛋白、肌紅蛋白，球狀蛋白的疏水基多聚集在分子的內部，而親水基則多分布在分子表面，因而球狀蛋白質是親水的，更重要的是，多肽鏈經過如此盤曲后，可形成某些發(fā)揮生物學功能的特定區(qū)域，例如酶的活性中心等。
(四)蛋白質的四級結構
具有二條或二條以上獨立三級結構的多肽鏈組成的蛋白質，其多肽鏈間通過次級鍵相互組合而形成的空間結構稱為蛋白質的四級結構(quarternary structure)。其中，每個具有獨立三級結構的多肽鏈單位稱為亞基(subunit)。四級結構實際上是指亞基的立體排布、相互作用及接觸部位的布局。亞基之間不含共價鍵，亞基間次級鍵的結合比二、三級結構疏松，因此在一定的條件下，四級結構的蛋白質可分離為其組成的亞基，而亞基本身構象仍可不變。
一種蛋白質中，亞基結構可以相同，也可不同。如煙草斑紋病毒的外殼蛋白是由2200個相同的亞基形成的多聚體；正常人血紅蛋白A是兩個α亞基與兩個β亞基形成的四聚體；天冬氨酸氨甲�；D移酶由六個調節(jié)亞基與六個催化亞基組成。有人將具有全套不同亞基的最小單位稱為原聚體(protomer)，如一個催化亞基與一個調節(jié)亞基結合成天冬氨酸氨甲�；D移酶的原聚體。
某些蛋白質分子可進一步聚合成聚合體(polymer)。聚合體中的重復單位稱為單體(monomer)，聚合體可按其中所含單體的數量不同而分為二聚體、三聚體……寡聚體(oligomer)和多聚體(polymer)而存在，如胰島素(insulin)在體內可形成二聚體及六聚體。
圖1－9 肌紅蛋白的三級結構和丙糖磷酸異構酶的三級結構圖
圖1-10 面紅蛋白亞基結合模式圖
