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蛋白质
第一章蛋白质化学
蛋白质和核酸是最基本的生命物质，其中蛋白质参与了几乎所有的生命活动和生命过程。
生物细胞内最丰富的有机分子是蛋白质，占细胞干重的50%或更多。
每个细胞的各个部分都有蛋白质，这些蛋白质对所有的细胞结构和功能都是必不可少的。
第一节蛋白质的分子组成
蛋白质是由许多不同的α—氨基酸按一定的序列通过肽键（酰胺键）缩合而成的，具有较稳定构象并具有一定生物功能的生物大分子。
认识蛋白质的分子组成是理解蛋白质的结构、性质和功能的基础。
一、蛋白质的元素组成
元素分析的结果表明，大多数蛋白质含碳50%～55%、氢6%～8%、氧20%～23%、氮13%～19%，除此之外，还含有硫0%～4%。
有些蛋白质含有微量的磷、铁、锌、铜、锰、钼、钴、碘元素。
各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%（即每1g蛋白氮相当于6.25g蛋白质），由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此只要测定生物样品中的氮含量，就可按下式计算出蛋白质的大约含量：
100g样品中蛋白质的含量（g%）=每克样品中含氮的克数×6.25×100。
二、组成蛋白质的基本单位——氨基酸
蛋白质可以受酸、碱或蛋白酶的作用而水解得到各种氨基酸。
实验证明，氨基酸是蛋白质的基本组成单位。
蛋白质水解液中的各种氨基酸须进行分离鉴定，才能确定其分子组成。
各种层析法和高压电泳法等均为鉴定氨基酸的手段。
组成蛋白质的氨基酸除脯氨酸（它实际是一个亚氨基酸）外，都可以看成是羧酸分子中α—碳原子上的一个氢原子被氨基取代而生成的化合物，即氨基与羧基皆连结在α—碳原子上，故名为α—氨基酸。
它们的结构可用下面的通式表示：
不带电形式两性离子形式
方框内的基团为各种α—氨基酸的共同结构，故不同氨基酸的区别在于R—基团的不同。
从上通式中可以看到，除R—基为氢原子（即甘氨酸）外，所有的α—氨基酸分子中的α—碳原子上都连接四个互相不同的基团或原子（即R，—NH2，—COOH，—H），故均为不对称碳原子。
α—碳原子上四个不同的取代基有两种不同的排布形式，结果形成互为镜像的结构，即二种立体异构体。
为区别二者，人为地规定一种为L—型，另一种为D—型，书写时将羧基写在α—碳原子的上端，氨基在左边的为L—型，氨基在右边为D—型，这是与甘油醛的构型相比较后确定的。
根据立体化学的研究，凡是有不对称碳原子的分子都有光学活性，或称之为旋光性。
所以α—氨基酸（除甘氨酸外）都具有旋光性。
各种L—型的氨基酸有的为左旋，有的为右旋。
从蛋白质水解得到的α—氨基酸均属L—型的，所以习惯上在书写氨基酸时都不标明构型和旋光方向。
虽然蛋白质中没有D—型氨基酸，但在生物界有D—型氨基酸存在，如某些细菌产生的抗菌素就含有D—型氨基酸。
（一）氨基酸的分类
1.蛋白质中的氨基酸可按照各种R—基的化学结构分为4类：
（1）脂肪族氨基酸：
包括一氨基一羧基氨基酸：
甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、丝氨酸、苏氨酸；一氨基二羧基氨基酸及其酰胺：
谷氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺；二氨基一羧基氨基酸：
赖氨酸、精氨酸。
（2）芳香族氨基酸：
苯丙氨酸、酪氨酸。
（3）杂环氨基酸：
组氨酸、色氨酸。
（4）杂环亚氨基酸：
脯氨酸。
2.根据氨基酸侧链R—基的极性不同分类：
此法能显示出各种氨基酸在蛋白质中所发挥的功能性作用。
按这种分类方法，由水解蛋白质得到的20种氨基酸可分为三类：
R—基带有电荷的氨基酸；R—基有极性但不带电荷的氨基酸及R—基为非极性的氨基酸（见表1—1）。
（1）R—基带电荷的氨基酸有五种：
天冬氨酸和谷氨酸的侧链解离后分别有带负电荷的β—、γ—羧基，故称为酸性氨基酸；赖氨酸、精氨酸和组氨酸的侧链因为可接受质子而带正电，故称为碱性氨基酸。
（2）R—基有极性但不带电荷的氨基酸有七种：
这类氨基酸有极性R—基，它能参与氢键的形成。
丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的R—基有羟基；天冬酰胺和谷氨酰胺具有酰胺基；半胱氨酸则含有（—SH）巯基。
甘氨酸的R—基只是一个氢原子，对极性强的α—氨基和α—羧基影响很小，有时也把它归入非极性类。
（3）R—基为非极性或疏水性的氨基酸有八种。
丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸具有脂肪烃侧链；苯丙氨酸具有芳香基侧链；脯氨酸和色氨酸具有杂环侧链。
由此可以理解它们的疏水性质。
这类氨基酸中以丙氨酸R—基的疏水性为最小。
上面提到的脯氨酸实际上是一个亚氨基酸，可以看成是α—氨基酸上的侧链取代了氨基上的一个氢原子所形成的产物。
在蛋白质的组成中，除上面20几种常见的基本氨基酸外，从少数蛋白质中还分离出一些不常见的特有的氨基酸，如结缔组织的纤维状蛋白质胶原中的4—羟脯氨酸和5—羟赖氨酸；肌球蛋白中的N—甲基赖氨酸；凝血酶原中发现的γ—羧基谷氨酸；以及在组蛋白等蛋白质中发现的甲基组氨酸和甲基赖氨酸。
它们都是在蛋白质生物合成以后经专一酶的作用修饰而成的,因此不计入基本氨基酸之列。
（二）氨基酸的一般理化性质
1.一般物理性质
α—氨基酸为无色晶体，而且每一种氨基酸都有其特殊的结晶形式，熔点大多数在200℃以上，说明它们以带电荷的状态存在（—NH3＋,—COO－）。
氨基酸一般都溶于水，但酪氨酸和半胱氨酸是例外，并能溶解于稀酸或稀碱中，除脯氨酸、羟脯氨酸外，都不能溶于有机溶剂，通常酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析出。
2.氨基酸的光学性质
所有的天然氨基酸（除甘氨酸外）其α—碳原子都是不对称碳原子，以α—碳原子为比较中心时，参照乳酸或甘油醛的结构，则可以看到上述氨基酸基本上都是L—型氨基酸。
在自然界中D—型氨基酸偶有发现，如炭疽杆菌中的D—谷氨酸，青霉素分解产物中的D—缬氨酸等。
由于色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸分子中都包含双键或芳香环类的结构，故在近紫外区显示特征性的吸收谱带。
其中色氨酸吸收最强，吸收峰在279nm处（λ最大=279nm），摩尔消光系数ε279=5.2×103。
酪氨酸的λ最大=275nm，ε275=1.4×103。
苯丙氨酸吸收最弱，λ最大=257nm，ε257=2.0×102。
其它氨基酸没有这种特性。
蛋白质中由于含有这些氨基酸，所以也有紫外吸收能力，一般最大光吸收在280nm波长处，因此用紫外分光光度计测定蛋白质对280nm紫外光的吸收，可以作为测定溶液中蛋白质含量的快速而简便的方法。
3.氨基酸的两性解离和等电点
氨基酸具有高熔点（氨基酸晶体的熔点一般在200℃以上），能溶解于水不溶于有机溶剂，且能使水的介电常数增高的特性，因此推断氨基酸为离子化合物。
实验证明，氨基酸在晶体状态或在水溶液中主要是以兼性离子的形式存在的。
所谓兼性离子是指在同一氨基酸分子上带有能放出质子的—NH3+正离子和能接受质子的—COO－负离子。
因此，氨基酸是两性电解质。
当两性离子氨基酸溶解于水时，其正负离子都能解离，氨基和羧基的解离取决于溶液的pH：
在较强的酸性溶液中羧基的解离被抑制，氨基酸带正电荷；在较强的碱性溶液中氨基的解离被抑制而带负电荷。
这种现象叫两性解离。
氨基酸在不同的酸、碱条件下发生解离的情况如下：
（pH＜PI）（pH=pI）（pH＞pI）
调节氨基酸溶液的pH，使氨基酸分子上的—NH3+和—COO－基的解离度相等，氨基酸所带净电荷为零，在电场中既不向阴极也不向阳极移动，此时氨基酸所处溶液的pH值为该氨基酸的等电点，通常以pI表示。
各种氨基酸的pI和解离常数见表1—2，氨基酸的pI可由其分子上解离基团的解离常数来确定。
中性氨基酸的等电点为：
pI=（pk1+pk2）/2
对于酸性和碱性氨基酸来说，它的等电点可按下式求得：
其中n是该种氨基酸完全质子化时所能具有的正电荷的最大值，就酸性氨基酸而言，n=1。
故
就碱性氨基酸而言，n=2，因此，
现以异亮氨酸为例，由表1—2中可查出pk1=2.36；pk2=9.68，所以它的等电点是
通常，中性氨基酸的α—羧基的解离趋势较α—氨基大些，所以其等电点稍偏酸性，一般在6.0附近，酸性氨基酸除α—羧基可解离外，另一羧基也能解离，等电点更小；而碱性氨基酸因有较多可解离的氨基，则等电点较大。
氨基酸两性解离及等电点的概念，在氨基酸的分离技术上得到广泛应用。
在等电点时，由于静电作用，氨基酸的溶解度最小，容易沉淀。
利用这一性质可以分离制备某些氨基酸。
例如谷氨酸的生产，就是将微生物发酵液的pH调到3.22（谷氨酸的等电点）而使谷氨酸沉淀析出。
由于各种氨基酸的电离程度及等电点不同，如当pH6时，丙氨酸呈兼性离子存在，即pH6是丙氨酸的等电点；甘氨酸接近等电点；谷氨酸、天冬氨酸以负离子存在；赖氨酸、精氨酸以正离子状态存在。
利用这一性质，可采用离子交换树脂法及电泳法将这些氨基酸从混合液中分离出来。
4.氨基酸的化学反应
烷基与芳香基在化学上是不活泼的，因此氨基酸的化学性质由氨基、羧基、胍基、咪唑基、疏基、羟基、酚基、及吲哚基决定。
（1）甲醛反应氨基酸的氨基可与甲醛反应生成羟甲基化合物。
由于氨基酸在溶液中主要以兼性离子存在，故不能用酸、碱滴定其含量。
用甲醛与氨基酸结合，使—NH3+解离释放出H＋，因而可用碱来滴定。
由滴定所用碱的量，可计算出氨基也即氨基酸的含量。
这就是氨基酸的甲醛滴定法。
蛋白质合成时游离氨基减少，蛋白质水解时，放出游离氨基，故用此法测定游离氨基量，可大体判断蛋白质合成和水解的程度。
（2）亚硝酸反应自由氨基能与亚硝酸反应释放出氮气。
除亚氨基酸（脯氨酸、羟脯氨酸）之外，α—氨基酸均有此反应。
此反应在室温下迅速完成。
其中放出的N2，一半来自α—NH2，一半来自HNO2，因此可定量测定α—NH2，这就是Vanslyke氨基氮测定法的反应基础。
但此反应限于伯胺，含亚氨基的脯氨酸不能用此法测定；在蛋白质或多肽中α—NH2由于参与肽键组成也不能进行此反应，故这种氨基酸测定法还可用于跟踪肽键水解。
（3）与2,4—二硝基氟苯反应在弱碱性溶液中，氨基酸的α—氨基很容易与2,4—二硝基氟苯（代号DNFB）反应，生成黄色的二硝基苯氨基酸（DNP—氨基酸）：
DNFBDNP—氨基酸
这一反应是定量转变的，产物在酸性条件下能经受100℃的高温而无严重破坏。
它在蛋白质化学的研究史上起过重要作用，英国的Sanger用它测出了胰岛素中氨基酸的排列顺序，DNFB试剂又叫Sanger试剂。
多肽或蛋白质N端氨基酸的α—氨基也能与DNFB反应，生成DNP—多肽或DNP—蛋白质。
DNP—N末端氨基酸自由氨基酸
所得DNP—氨基酸经纸层析，从层析图谱上黄色斑点的位置可鉴定N末端氨基酸的种类。
现在仍是蛋白质N端氨基酸的测定方法之一。
现在更广泛地使用5—二甲氨基萘磺酰氯代替DNFB来测定蛋白质N端氨基酸，由于产生的5—二甲氨基萘磺氨基酸强烈荧光，可用荧光光度计快速检出，被用于多肽链N端氨基酸的标记和微量氨基酸的定量测定。
（4）与异硫氰酸苯酯反应在弱碱性条件下，氨基酸的α—氨基很容易和异硫氰酸苯酯
（代号PITC）反应，生成苯氨基硫甲酰氨基酸（PTC—氨基酸），后者在无水酸中而环化，形成苯硫乙内酰脲（PTH）。
PTC—氨基酸PTH—氨基酸
蛋白质多肽链N端氨基酸的α—氨基也可与PITC试剂起反应，生成PTC—多肽或PTC—蛋白质，在酸性溶液中，释放出末端的PTH—氨基酸和比原来少了一个氨基酸残基的多肽链。
所得的PTH—氨基酸可用层析法鉴定，确定肽链的N端氨基酸种类。
剩余肽链可重复应用此方法测定N端的第二个氨基酸。
如此重复多次就测出了多肽N端氨基酸的排列顺序。
据此原理设计出的氨基酸自动分析仪，一次可连续测出60个以上的氨基酸顺序。
（5）与茚三酮（ninhydrin）反应在微酸性条件下,氨基酸和茚三酮一起加热,则将发生氧化、脱氨与脱羧一系列反应,同时茚三酮被还原，还原的茚三酮再和另一分子茚三酮及氨进行缩合反应，生成鲁曼氏紫络合物。
吸收光谱峰在570nm,可用比色法测其含量。
鲁曼氏紫（Ruhemann）
由于此反应非常灵敏，几个微克氨基酸就能显色，故在纸层析、离子交换层析和电泳等方法分离氨基酸时，常用茚三酮作显色剂，以定性和定量测定氨基酸。
多肽和蛋白质与茚三酮也有反应，但肽越大灵敏度就越差。
对于脯氨酸或羟脯氨酸，此反应生成的是黄色化合物，最大吸收波长为440nm，所以可在此波长测定脯氨酸的含量。
三、肽键与肽
蛋白质分子中氨基酸之间以肽键相连。
肽键就是由氨基酸的α—羧基与相邻的另一氨基酸的α—氨基脱水缩合形成的酰胺键。
如丙氨酸的羧基与丝氨酸的氨基脱去一分子水而形成一个肽键。
丙氨酰丝氨酸（一种二肽）
氨基酸通过肽键连接起来的化合物称为肽。
由两个氨基酸缩合形成的肽叫二肽，三个氨基酸形成的叫三肽……许多氨基酸以上述方式结合，则形成多肽。
多肽为链状结构，所以多肽也称为多肽链。
多肽链的结构通式是：
蛋白质就是由几十到几百甚至几千个氨基酸分子借肽键连接起来的多肽链。
某些生理活性肽
除构成蛋白质分子的多肽外，天然还存在有各种小分子肽，有一些是蛋白质降解出来的片段，另一些是具有特殊生理、药物作用的活性物质。
由于多肽的氨基酸组成和排列顺序的多样性和可变性，使它们具有重要的生理意义。
1.谷胱甘肽（Glutathion）
谷胱甘肽简称GSH，是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的一个重要的三肽。
它的结构特点是：
①有一个由谷氨酸的γ—羧基和半胱氨酸的α—氨基缩合成的γ—肽键，是与蛋白质分子中的肽键不同的。
②分子中含有活性疏基（—SH）极易被氧化为二硫键。
即两分子还原型谷胱甘肽（GSH）通过二硫键结合，形成氧化型谷胱甘肽（GSSG）。
谷氨酸半胱氨酸甘氨酸
还原型谷胱甘肽（GSH）
谷胱甘肽广泛分布于动物、植物、微生物细胞中，参与体内的氧化还原反应，对保护以巯基为活性基团的酶活性起重要作用；还可以作为氧化还原酶的辅酶；临床上谷胱甘肽用于治疗各种肝病，具广谱解毒作用，保护机体免受重金属及环氧化合物的毒害。
2.激素肽
很多肽有调节代谢的激素功能。
例如催产素（oxytocin），它是一个九肽，具有使子宫和乳腺平滑肌收缩的功能，促进乳腺排乳和催产作用。
是脑下垂体后叶激素。
加压素（Vasopressin）也是九肽，分子内也有环状结构，和催产素仅在第3和第8位两个氨基酸的差别。
具有促进血管平滑肌收缩，升高血压并减少排尿的作用，又称为抗利尿激素。
也是脑下垂体后叶激素。
3.脑啡肽（enkephalins）
脑啡肽是在高等动物中枢神经系统中形成，是体内自身产生的一类鸦片剂。
有两种类型：
一种C端氨基酸残基为甲硫氨酸称Met—脑啡肽，另一种C端氨基酸残基为亮氨酸，称Leu—脑啡肽。
它们都是5肽，结构如下：
甲硫氨酸型（Met—脑啡肽）H•Tyr•Gly•Gly•Phe•Met•OH
亮氨酸型（Leu—脑啡肽）H•Tyr•Gly•Gly•Phe•Leu•OH
第二节蛋白质的分子结构
根据长期对蛋白质结构的研究，已确认任何一种蛋白质，在其自然状态或活性形式时，都具有独特而稳定的三维结构（亦称空间结构、高级结构或立体结构）。
而且蛋白质在执行生理功能时，这种专一的三维结构常常必须发生一些微妙的变化。
蛋白质的三维结构具有多层次和错综复杂的基本特点。
人们为了认识的方便，通常将蛋白质的分子结构分为一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一、蛋白质的一级结构
蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序（序列）是蛋白质的一级结构。
以下列通式表示：
从上述通式中可见组成多肽链的氨基酸单位已不完整，因此每一个单位称为氨基酸残基。
一级结构的表达方法一般是从左到右，习惯上把肽链末端有α—氨基的写在左边，称N端或氨基末端，用“H”表示；有α—羧基末端的写在右边，称为C端或羧基末端，用“OH”表示。
蛋白质分子并非都是一条肽链，有的由多条肽链组成。
肽链中的共价键除肽键外，还有二硫键，它是肽链中相应部位上两个半胱氨酸残基脱氢连接而成的，起链内或链间的连接并稳定肽链空间结构的作用，往往与生物活力有关。
当二硫键被破坏后，蛋白质或多肽的生物活力就消失。
二硫键数目越多，蛋白质结构的稳定性越强。
生物体内起保护作用的皮、角、毛、发的蛋白质中二硫键最多。
胰岛素是第一个被阐明化学结构的蛋白质。
它是胰岛β—细胞分泌的一种蛋白激素由51个氨基酸残基的二条肽链构成，一条是A链，有21个残基；另一条为B链，有30个残基。
二、蛋白质分子的空间结构
蛋白质分子的多肽链并非呈线性伸展，而是按一定方式折叠盘曲构成其特有的空间结构。
蛋白质的空间结构通常称为蛋白质的构象（又称高级结构），是指蛋白质分子中所有原子在三维空间的排列分布和肽链走向。
折叠盘绕的过程是在几个级别上进行的，这就是所谓二级结构、三级结构和四级结构。
（一）蛋白质分子的二级结构
蛋白质的二级结构是指肽链主链通过不同肽段部分自身的相互作用、氢键的形成，沿某一主轴进行盘绕折叠产生的特定构象结构，包括α—螺旋、β—折叠、β—转角及无规卷曲等。
1.α—螺旋结构
考虑到平面肽键强加的约束，Pauling和Corey采用精确构造的模型，研究了多肽链的主链沿一根轴盘旋或卷曲的所有可能方式，他们发现，最简单的排列是如图1—4所示的螺旋结构。
这种被称为α—螺旋的结构是蛋白质主链的一种典型结构方式。
动物毛中的α—角蛋白属于纤维状蛋白质，这种蛋白质几乎全是α—螺旋结构。
在球状蛋白质分子中，一般也有α—螺旋结构，但由于蛋白质一级结构不同，α—螺旋的多寡程度也各有不同。
其要点如下：
①肽链主链骨架围绕螺旋中心轴盘旋上升，每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距0.54nm，每个氨基酸残基的垂直距离是0.15nm。
②肽链上每个氨基酸残基的－NH与前面第四个氨基酸的C=O形成链内氢键，氢键的取向几乎与中心轴平行，氢键是维持α—螺旋的主要力量。
③天然蛋白质的α—螺旋绝大多数是右手螺旋，到目前为止，仅在嗜热菌蛋白酶的晶体结构中发现226～229位的氨基酸残基形成左手螺旋。
任何已知的多肽链究竟能在多大程度上以稳定的α—螺旋形式存在，这反映了多肽链的氨基酸组成和顺序。
并非所有的多肽链都能形成稳定的α—螺旋。
2.β—折叠结构
当α—角蛋白纤维沿α—螺旋的长轴方向牵引伸展时，原有的氢键断裂，螺旋结构破坏，此时多肽链充分伸展，形成相邻的二个氨基酸残基的肽平面大致相差180°，整条肽链的肽平面基本上位于一个空间平面的锯齿形结构。
这种结构就是β—折叠，又叫β—片层结构。
在此构象中，并列着的多肽链通过链间氢键的交联，形成折叠片式构象（图1—6），所有的肽键都参与了这种交联，因此给结构带来很大的稳定性。
它靠两条肽链或一条肽链内的两段肽链之间的C=O与NH形成氢键形式，氢键与主链走向垂直，相邻两段肽链可是平行的，也可以是反平行的。
平行者相邻两段肽链从N端到C端是同方向的，例如β—角蛋白就属此类型。
反平行者相邻两段肽链走向相反，例如丝心蛋白就属于此类型。
从能量角度来考虑，反平行结构更稳定。
在β—折叠中，锯齿状主链折成褶板状，多肽链的长度比完全伸展的状态短。
与Cα相连的侧链R基交替位于片层的上方和下面，并与片层垂直，避免了相邻侧链间的空间障碍。
这种结构不仅在纤维状蛋白质中存在，也普遍存在于球状蛋白质中。
3.β—转角
β—转角是近年来发现在球蛋白分子中广泛存在的一种结构。
在球状蛋白质分子的空间结构中，肽链经常会出现180°的回折，在肽链的这种回折角上就是β—转角结构。
又称为β—回转、U型转折等。
它是由一个氨基酸残基的C=O与其后第三个氨基酸残基的NH之间形成氢键，氢键形成示意如下：
（虚线表示氢键）
4.无规卷曲
无规卷曲又称为自由回转，是指没有一定规律性构象的那部分肽链结构。
由于酶的功能部位常常处于这种构象区域里，所以受到人们重视。
不同的蛋白质二级结构不同，有的差异很大。
有的蛋白质以一种二级结构形式存在，有的蛋白质以多种二级结构形式存在，例如肌红蛋白分子的肽链中有75%是α—螺旋结构。
而丝心蛋白几乎全部是β—折叠结构。
（二）超二级结构和结构域
超二级结构和结构域是蛋白质由二级结构至三级结构层次的一种过渡态构象层次。
它是由若干相邻的二级结构单元（即α—螺旋、β—折叠、β—转角等）组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的、在空间上能辨认的二级结构组合体，充当三级结构的构件单元。
通常有βαβ，βββ，αα，ββ等组合形式。
（三）蛋白质的三级结构
多肽链首先在某些区域相邻氨基酸残基形成有规则的二级结构，然后以相邻的二级结构片段组装成超二级结构，进而盘叠绕曲成结构域。
由两个或两个以上结构域装配成三级结构。
蛋白质的三级结构是指多肽链上（主链和侧链）所有原子在三维空间的分布。
决定多肽链盘曲方式的因素首先是氨基酸残基的序列，由于残基上各种基团中有的带负电荷（如谷氨酸和天冬氨酸），有的带正电荷，它们便可以形成盐键而相互吸引；疏水性氨基酸构成的侧链之间则可形成疏水键；由于基团之间的空间距离紧密靠近时相互间又可产生VanderWaals引力；某些侧链之间又可以形成氢键等等。
这些都称为次级键。
二硫键是维系蛋白质三级结构诸种力量中惟一的共价键，能把肽链远隔的二个肽段牢固地连接在一起，这对三级结构的固定起着重要作用。
由于在球状蛋白质三级结构中，疏水基多聚集在分子内部（偶尔也有暴露于分子局部的表面形成特定的疏水区域），而亲水基则多分布在分子的表面，因此球状蛋白质是亲水的。
更重要的是多肽链经过如此盘曲后，使得原来在一级结构的排列顺序上相隔较远或甚远的氨基酸残基可能集中在一起，在分子表面形成了某些发挥生物学功能的特定区域，如酶的活性中心。
三级结构研究最早的是肌红蛋白。
肌红蛋白是一种比较小的球状蛋白质，是由153个氨基酸残基组成的多肽链。
它含有一个与血红蛋白一样的铁卟啉基或血红素基；肌红蛋白也能执行可逆的氧合与脱氧作用。
在功能和结构上，它属于血红蛋白族化合物，而血红蛋白含有四条多肽链和四个血红素。
肌红蛋白存在于骨骼肌细胞内，在潜水的哺乳动物如鲸、海豹和海象中特别丰富。
这些动物的肌肉如此富含肌红蛋白，以致呈深褐色。
肌红蛋白不仅能贮氧，而且也能加速氧通过细胞的扩散速度。
（四）蛋白质的四级结构
蛋白质中有的由一条多肽链组成，也有的虽由几个独立的肽段（链）组成，但这些肽段彼此间通过二硫键交联构成一个完整的蛋白质分子，它们称为单体蛋白；但更多的蛋白质包含二条或多条肽链，这些肽链都分别独立地形成各自的二级、三级结构，然后再通过次级键彼此联接形成一个大的分子，这类蛋白质称为寡聚蛋白。
寡聚蛋白分子中肽链相互以非共价键连结成的相当稳定的单位称为亚基。
亚基单独存在时无生物活力，只有相互聚合成特定构象时才具有完整的生物活性。
蛋白质的四级结构是指亚基的数目、类型、各个亚基在寡聚蛋白中的空间分布、亚基间的相互作用和接触部位的布局。
一般分子量在55.000以上的蛋白质几乎都有亚基。
第三节蛋白质的理化性质
蛋白质是由氨基酸组成的高分子化合物，理化性质一部分与氨基酸相似，如：
两性解离及等电点、呈色反应、成盐反应，但也有一部分理化性质又不同于氨基酸，如高分子量、胶体性质、变性、沉淀等。
一、蛋白质的两性解离和等电点
蛋白质如同氨基酸那样，是两性电解质，它的解离基团除末端氨基和末端羧基外，主要由侧链的解离基团构成。
如赖氨酸残基中的ε—氨基、精氨酸的胍基、组氨酸的咪唑基都能解离成带正电的基团
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