一、蛋白质的一级结构
　　各种氨基酸残基按一定的顺序，通过肽键结合而成的多肽链骨架是蛋白质的基本结构，称为蛋白质的一级结构。蛋白质的功能与一级结构有着重要的关系。不同蛋白质分子的多肽链数量及长度差很大，有些蛋白质有一条多肽链，有的则有两条和多条多肽链。例如， 1965 年我国人工合成的具有生理活性的蛋白质—半胰岛素是由 A 链和 B 链两条多肽链共 51 个氨基酸残基组成，相对分子质量约为 6000 左右，其氨基酸残基排列顺序如图 23-1 所示。
　　目前已经确定一级结构的蛋白质有几百种，除上述的牛胰岛素外，还有牛胰核糖酸酶、血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、溶菌酶、烟草花叶病毒的外壳蛋白等。
　　二、蛋白质的空间结构—蛋白质的二级、三级及四级结构
　　蛋白质的空间结构是由一级结构决定的，这是多肽链主链上各单键的旋转自由度受到各种限制的总结果。这些限制包括肽键的平面性质、肽链中疏水基和亲水基的数目和位置等。从而各自按照一定的方式折叠盘绕成独特的空间结构。
　　
　　　　　　　　　　　　　　　　图19-1牛胰岛素的一级结构
　　（一）二级结构
　　纤维状蛋白质（如角蛋白类和胶原蛋白类）的研究表明，它们的多肽链沿着单向排列或卷曲形成平行束；其空间结构可以用以下两种模型加以阐述。
　　（ 1 ） α - 螺旋结构模型： α - 螺旋结构是肽链以螺旋的方式伸展，每隔 3.6 个氨基酸残基螺旋上升 1 圈，向上平移 0.54nm 。在螺旋中，每个氨基酸残基的— CO —与第 5 个残基中的— NH —间形成氨键，肽链上所有的— CO —与— NH —间形成链内氢键，这各种多肽链沿着其长轴卷曲成的有规则的构象称为蛋白质的二级结构。
　　（ 2 ） β - 折叠结构模型： β - 折叠结构是肽链以较伸展的形式折叠成折扇状。肽键中的— CO —与— NH —间氢键是在两条平行或反平行的肽链间形成，每个氨基酸残基的侧链基团又分别交替地位于折叠平面的上下方。这种多肽链互上平行，相邻肽链之间借助氢键彼此连成的片层结构为 β - 折叠片，它也是一种二级结构。
　　（二）三级结构
　　球状蛋白质的空间结构比纤维状蛋白质复杂得多，它们是在三维空间沿多个方向进行卷曲、折叠、盘绕成紧密的近似球形的结构。这种在二级结构基础上肽链的再折叠称为蛋白质的三级结构。三级结构是由盐键、氢键、二硫键及疏水键等来维系的，如肌红蛋白由 1 条多肽链构成，有 153 个氨基酸残基及 1 个血红素辅基组成的具有三级结构的球状蛋白质，如图 19-2 所示。中的大圆点代表每个氨基酸的 α - 碳原子的位置。
　　
　　（三）四级结构
　　许多球状蛋白质是由两条或多条肽链构成的，每条肽链都有各自的一级、二级、三级结构，且无共价键连接。这些肽链称为蛋白质的亚基或原体，由亚基构成的蛋白质称为寡聚蛋白质，具有四级结构。最简单的寡聚蛋白质是血红蛋白，它是由两条 α - 链和两条 β - 链构成的四聚体，每条肽链和肌红蛋白一样，以非共价键与 1 个血红素相连接。
　　三、维系蛋白质结构的作有力
　　蛋白质的空间结构非常复杂，维系这种结构的主要作用力有二硫键、氢键、盐键及疏水键等副键，它们存在于同一肽链的不同部位或两条肽链之间，对蛋白质形成稳定的空间结构起着重要的作用。
　　（ 1 ）二硫键：二硫键是在同一肽链不同部位或两条肽链间的两个半胱氨酸化成胱氨酸时形成的共价键。
　　（ 2 ）氢键：氢键是蛋白质分子中极为重要的副健，在肽链内或肽链间均可以形成氢键，例如：
　　
　　（ 3 ）盐键：肽链中的侧链带有阳离子或阴离子时，相反电荷的吸引形成盐键。例如：
　　
　　（ 4 ）疏水键：肽链中氨基酸残基上的非极性基团之间的相互作用称为疏水键，它是维持蛋白质三级结构最重要的作用力。例如：