蛋白質的分子構象（又稱高級結構、空間結構、三維結構等）是指分子中所有原子和基團在空間的排布。

構型與構象的概念：

構型 (Configuration)：分子中各原子特有的空間排列。這種排列的改變涉及到共價鍵的生成與破壞，與氫鍵無關。如順反異構（順-， 反-）、旋光異構（D-，L-）。

構象( Conformation)：分子中由于單鍵的旋轉而産生的原子空間排列。這種排列的改變僅涉及氫鍵等次級鍵得生成遇破壞，不涉及共價鍵的生成與破壞。

（一）蛋白質的結構層次：一級結構： 指多肽鍊中的氨基 酸排列順序；

二級結構： 指多肽鍊主鍊骨架的局部空間結構

超二級結構： 指二級結構的組合；

結構域： 指多肽鍊上緻密的、相對獨立的球狀區域

三級結構： 指多肽鍊上所有原子和基團的空間排布

四級結構 ：指組成蛋白質的各個亞基的空間排列。

二級結構以上的稱為空間結構。

研究立體結構的主要方法：

X-射線晶體衍射技術

核磁共振技術。

立體結構數據也保存在蛋白質數據庫中。

目前人們已經獲得了2萬多種蛋白質及其複合物的立體結構。

（二）肽單位和二面角：1 、肽單位的結構特征

蛋白質肽鍵中的C、N及其相連的4個原子組成的結構單位稱肽單位（peptide unit）.

蛋白質的不同構象是由于單鍵的旋轉造成的。蛋白質多肽鍊主鍊上的共價鍵都是單鍵結構，如果所有的單鍵都可以自由旋轉，多肽鍊将有無數個構象。但實際上某一特定的多肽鍊在一定條件下常形成一種或少十幾種構象。可見蛋白質主鍊上的單鍵并不都能自由旋轉。

經過X-光衍射證明：在普通有機化合物分子中，

C-N 單鍵的鍵長：14.9 nm；

C=N 雙鍵的鍵長：12.7 nm；

肽鍵的C-N 單鍵的鍵長：13.2 nm

由此可見，肽鍵中的C-N 鍵長介乎于普通C-N和C=N 之間。它雖然是單鍵，卻具有部分雙鍵的性質，不能自由旋轉。這樣與C-N 相連的4個原子：兩個C、一個H和一個O 與C-N 位于一個平面上，這個平面被稱為酰胺平面或肽平面。由于此平面可塑性差，又稱為剛性平面。

肽平面具有順式（cis）和反式（trans）兩種可能的構型。

反式構型中相鄰的兩個Cα在肽鍵的兩側， 順式構型中位于同一側。 蛋白質中幾乎所有的肽平面都呈反式結構，僅有少數是順式結構。順式結構常見 脯氨酸與其它氨基酸形成的肽鍵。大約6%的脯氨酸呈順式結構。

2、二面角

多肽鍊中的肽平面具有剛性結構，Cα原子位于相鄰兩個肽平面的連接處，其中Cα-N和Cα-C均為單鍵，可自由旋轉。因此，多肽鍊主鍊骨架的構象取決于Cα-N和Cα-C鍵的旋轉。

Cα-N的旋轉角度稱Φ；Cα-C的旋轉角度稱Ψ。由于Φ和Ψ這兩個轉角決定了相鄰兩個肽平面在空間上的相對位置，因此，習慣上将這兩個轉角稱為二面角。

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