结构生物化学杨荣武讲义蛋白质部分.docx
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结构生物化学杨荣武讲义蛋白质部分
结构生物化学（杨荣武）
第一章．蛋白质结构与功能
1.1氨基酸：
氨基酸是一类同时含有氨基和羧基的有机小分子物质。
既有氨基又有羧基的特性，使得它们能够彼此缩合成肽，从而作为寡肽、多肽和蛋白质的组成单位。
尽管自然界的氨基酸有300多种，既有D-型和L-型，又有α-型和β-型，但是组成蛋白质的氨基酸如果有旋光异构体的话，只能是L-型的α-氨基酸。
氨基酸除了作为肽的组成单位以外，还是生物体内许多重要活性物质的前体，甚至某些氨基酸本身就具有特殊的生理活性。
1.2蛋白质氨基酸与非蛋白质氨基酸：
出现在蛋白质分子中的氨基酸称为蛋白质氨基酸（proteinogenicaminoacids），又名标准氨基酸（standardaminoacids）。
蛋白质氨基酸由遗传密码直接决定，在细胞内有专门的tRNA跟它们结合。
目前已发现有22种，其中最早发现的20种较为常见。
非蛋白质氨基酸也称为非标准氨基酸，在蛋白质生物合成的时候，它们并不能直接参入到肽链之中，要么是蛋白质氨基酸在翻译以后经化学修饰的后加工产物，例如4-羟脯氨酸（4-hydroxyproline）、5-羟赖氨酸（5-hydroxylysine）和甲酰甲硫氨酸，要么在体内以游离的形式存在，具有特殊的生理功能或者作为代谢的中间物和某些物质的前体，但从来不会参入到蛋白质分子之中，例如在动物体内充当神经递质的g-氨基丁酸（gamma-aminobutyricacid，GABA）、作为维生素泛酸组分的β-丙氨酸和参与尿素循环的鸟氨酸（ornithine）及瓜氨酸（citrulline）。
1.3、疏水氨基酸与亲水氨基酸：
根据一种氨基酸侧链基团的水溶性，氨基酸可分为疏水氨基酸和亲水氨基酸。
疏水氨基酸的R基团呈非极性，对水分子的亲和性不高或者很低，但对脂溶性物质的亲和性较高。
属于疏水氨基酸的有Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Met、Phe和Trp。
亲水氨基酸的R基团有极性，对水分子具有一定的亲和性，一般能和水分子之间形成氢键。
属于亲水氨基酸的有Ser、Thr、Tyr、Cys、Sec、Asn、Gln、Asp、Glu、Pyl、Arg、Lys、His。
所有的氨基酸一般都溶于水，原因是它们都含有亲水的氨基和羧基，只是水溶性有高有低罢了。
1.4、必需氨基酸与非必需氨基酸：
必需氨基酸是指人体或动物体必不可少，但却不能合成，或者虽能合成，但合成量不够，必须从食物中补充的氨基酸。
如果饮食中经常缺少它们，就会影响到机体的健康。
一共有8种：
Lys、Trp、Phe、Met、Thr、Ile、Leu和Val。
人体虽能够合成Arg和His，但合成的量在特定的阶段（如青少年发育和妇女在怀孕期间对氨基酸需求比较大）不能满足正常的需要，因此这两种氨基酸又称为半必需氨酸（semi-essentialaminoacids）
余下的氨基酸则属于非必需氨基酸，动物体自身可以进行有效的合成，它们是：
Ala，Asn、Asp、Gln、Glu、Pro、Ser、Cys、Tyr和Gly。
1.5、氨基酸的英文缩写：
二十二种蛋白质氨基酸的单字母缩写绝大多数是三字母缩写的第一个字母如A（Ala）、C（Cys）、G（Gly）、H（His）、I（Ile）、L（Leu）、M（Met）、P（Pro）、S（Ser）、T（Thr）、V（Val）；有两个氨基酸因为第一个字母已被其他氨基酸使用，就用第二个字母：
R（Arg）、Y（Tyr）。
这里也可以大吼一声，这个人精啊，从而记住“精”氨酸是“R”。
酪氨酸的侧链是将一个羟基挂在苯环上，让我们想起倒挂的Y字结构。
还有一个氨基酸因为前两个字母都被用去了，就用第三个字母，N（Asn）；Phe是用Ph的发音F来表示；剩下来的氨基酸只能用特殊的方法来记了：
天（天冬氨酸）与地（D）的关系—D（Asp），将谷氨酸和谷氨酰胺放在一起记，EQ正好是英文情商（emotionalquotient）的缩写，因此只有记住E代表Glu就行了，而Glue也正好是英文的一个单词，是粘的意思，如果能将五谷想成是粘的，就更容易记了。
Lys（K）可用Like的发音来记，而Trp（W）可这样联想：
色（色氨酸）狼（Wolf）。
吡咯赖氨酸为O——将口子旁拉圆即可。
硒代半胱氨酸为U，将硒和U放在一起，读成Seeyou!
1.6氨基酸的缩合反应：
在一定的条件下，一个氨基酸分子的氨基可以和另外一个氨基酸分子的羧基发生缩合反应，以酰胺键或肽键相连形成肽。
此反应是肽的人工合成或生物合成的分子基础。
1.7氨基酸的手性:
除了甘氨酸，其余氨基酸均至少含有一个不对称碳原子（Thr和Ile有两个手性碳），因此都具有手性（chirality）。
如果以L型甘油醛和D型甘油醛为参照物，具有不对称碳原子的氨基酸就有L型和D型两种对映异构体（enantiomer）或镜像异构体。
实验证明，蛋白质分子中的不对称氨基酸都是L型。
D型氨基酸仅存在于一些特殊的抗菌肽（如短杆菌肽）和细菌细胞壁的主要成分——肽聚糖之中，它们不能参入到在核糖体上合成的多肽或蛋白质分子之中。
必须指出的是，氨基酸的D型和L型与氨基酸的旋光方向没有必然的联系，也就是说，某些L型氨基酸使偏振光的振动方向顺时针旋转（正值），而另一些则是逆时针旋转（负值）。
一种氨基酸的旋光方向需要通过实验（旋光仪）来测定。
1.8氨基酸的两性解离与等电点：
氨基酸由于同时含有碱性的氨基和酸性的羧基，因此具有特殊的解离性质，但一种氨基酸的碱性和酸性分别弱于单纯的胺和羧酸。
一个氨基酸分子内部的酸碱反应使氨基酸能同时带有正负两种电荷，以这种形式存在的离子称为两性离子或兼性离子。
如果将R基团考虑进去，那么有十种蛋白质氨基酸的R基团具有解离的性质，这些R基团是否解离可直接影响到这十种氨基酸的带电状态。
然而，对于任何一种氨基酸来说，总存在一定的pH值，使其净电荷为零，这时的pH值称为等电点（pI）。
pI是一种氨基酸的特征常数。
当一种氨基酸处于pH=pI的溶液中，这种氨基酸绝大多数处于两性离子状态，少数可能解离成阳离子和阴离子，但解离成阴、阳离子的趋势和数目相等，由于所带的净电荷为0，因而若处在电场中，则不会向两极移动。
利用上述性质，很容易推导出各种氨基酸pI的计算公式，也可以使用酸、碱滴定的方法直接测出各种氨基酸的pI值。
计算一种氨基酸的pI的具体步骤是：
（1）找出这种氨基酸的所有可解离基团，并注明它们各自的pKa；
（2）假定将它放在极低的pH下，这时它所有的可解离基团都处于非解离的质子化状态；（3）逐步提高溶液的pH，可解离基团按照pKa从低到高的顺序依次释放出质子，即pKa越低的就越先释放出质子；（4）写出所以可能的解离形式，并找出净电荷为0的形式；（5）将净电荷为0形式两侧的pKa相加除以2。
根据上述计算的方法，不难得出：
对于只含有两个pKa的即侧链上无可解离基团的氨基酸（A、F、G、I、L、M、N、P、Q、V、W）而言，它们的pI是将两个pKa相加除以2，对于两个酸性氨基酸（D和E）而言，是将两个最低的pKa相加除以2，而对于三个碱性氨基酸（H、K、R）而言，是将两个最高的pKa相加除以2。
1.9茚三酮反应：
氨基酸与水合茚三酮一起在水溶液中加热，可发生反应，生成蓝紫色物质，此反应被称为茚三酮反应。
所有的氨基酸以及具有游离α-氨基和α-羧基的肽和蛋白质都与茚三酮起反应，并产生蓝紫色物质，只有脯氨酸和它的修饰产物（羟脯氨酸）与茚三酮反应产生黄色物质。
能和茚三酮反应的不一定是氨基酸，一些肽或者蛋白质两端有游离的氨基和羧基也可以与它反应。
1.10Sanger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（2,4-dinitrofluorobenzene，DNFB）起反应，生成稳定的黄色物质——2,4-二硝基苯氨基酸（DNP-氨基酸）。
此反应最初由FrederickSanger发现，因此也叫Sanger反应，而DNFB也称为Sanger试剂。
多肽或蛋白质在N-端游离的α-氨基也能与DNFB反应，但生成的是DNP-多肽或DNP-蛋白质。
由于DNP与氨基结合牢固，不易被水解，因此当DNP-多肽被酸完全水解以后，原来的N-端氨基酸成为黄色的DNP-氨基酸。
因为DNP-氨基酸溶于乙酸乙酯或乙醚等有机溶剂，所以可以用这两种试剂对其进行抽提，随后进行色谱分析，并以标准的DNP-氨基酸作为对照，就可以鉴定出此氨基酸的种类。
Sanger当初就是使用上述方法，测出胰岛素两条链在N-端的氨基酸。
现在仍然有人使用他发明的方法，来鉴定多肽或蛋白质的N-端氨基酸。
1.11Edman反应：
在弱碱性条件下，氨基酸的α-氨基可与苯异硫氰酸酯（phenylisothiocyanate,PITC）反应，生成相应的苯氨基硫甲酰氨基酸（PTC-氨基酸）。
在酸性条件下，PTC-氨基酸会迅速环化，形成稳定的苯乙内酰硫脲氨基酸（PTH-氨基酸）。
多肽链N-端氨基酸的α-氨基如果没有被封闭，例如甲酰化修饰，那么也能发生此反应，生成PTC-肽。
在酸性溶液中，PTC-肽会释放出末端的PTH-氨基酸，而产生比原来少1个氨基酸残基的肽链。
新暴露出来的N-端氨基可再次进行同样的反应。
经过多次重复，N-端的氨基酸依次释放出来，成为PTH-氨基酸。
由于PTH-氨基酸在酸性条件下极稳定，并可溶于乙酸乙酯，因此在每一次反应结束以后用乙酸乙酯抽提，再经高压液相层析，就可以确定肽链N-端氨基酸的种类，并逐步确定出一个完整的多肽链上的氨基酸顺序。
氨基酸自动顺序分析仪就是根据该反应原理而设计的。
1.12蛋白质：
蛋白质是由多个氨基酸通过肽键连接而成的多聚物。
肽（peptide）是氨基酸之间通过α-氨基和α-羧基缩合以酰胺键（amidobond或amidolinkage）或肽键（peptidebond）相连的聚合物，它包括寡肽（oligopeptide）、多肽（polypeptide）和蛋白质。
构成肽的每一个氨基酸单位称为氨基酸残基（residue）。
各氨基酸残基以肽键相连形成的链状结构称为肽链（peptidechain）。
肽的分类可根据氨基酸残基的数目而直呼其为几肽。
一般将2～10个氨基酸残基组成的肽称为寡肽，由11~50个氨基酸残基组成的肽称为多肽，由50个以上的氨基酸残基组成的肽称为蛋白质。
1.13蛋白质的一级结构：
蛋白质的一级结构也叫蛋白质的共价结构，是指氨基酸在多肽链上的排列顺序。
如果一种蛋白质含有二硫键，那么其一级结构还包括二硫键的数目和位置。
蛋白质一级结构测定是研究蛋白质其他层次的结构和蛋白质功能的基础。
测定一级结构的方法有直接测定法和间接测定法。
一、间接测定法。
间接测定法是先得到某一种蛋白质基因的核苷酸序列，然后根据通用的遗传密码表间接推导出由其决定的氨基酸序列。
如果是原核生物，可先直接从它的基因组DNA（genomicDNA）中得到目标蛋白的基因，然后测定基因的碱基序列，找出可读框（openreadingframe，ORF），最后根据遗传密码反推出氨基酸序列；如果是真核生物，可以先得到目标蛋白的cDNA，然后测定cDNA的碱基序列，找出ORF，最后同样根据遗传密码反推出氨基酸序列。
真核生物一般不能直接从基因组DNA得到基因序列来推断其决定的氨基酸序列，是因为真核生物的蛋白质基因内部大多含有不决定任何氨基酸序列的内含子（intron）。
间接测定法的优点是快速，不需要纯化蛋白质，与直接测定多肽链的氨基酸序列相比，测定DNA的碱基序列要容易得多。
但其缺点是，无法确定经后加工的蛋白质的最终序列，无法确定修饰的氨基酸，也得不到任何二硫键的信息。
间接测定法对含量低、不容易纯化的蛋白质很有用。
许多难以纯化的膜内在蛋白都是用这种方法最先得到它们的一级结构的。
另外，对于一些未知的蛋白质，间接测定法也很有用。
例如，人们本来并不知道有神经珠蛋白的存在，更不知道它只在脑和视网膜中表达。
但在分析脑cDNA库序列的时候，发现其中的一种cDNA似乎编码一种与Mb相似的蛋白质。
在使用这种cDNA制作的探针对脑细胞进行检测以后，证明了脑细胞的确能表达神经珠蛋白的mRNA。
二、直接测定法
直接测定法前后需要9大步，依次是：
1.纯化目标蛋白
2.拆分肽链。
如果目标蛋白含有2条或2条以上不同的肽链，必须先进行拆分，然后纯化出各条单链，再进入下一步，分别测定各条肽链的序列。
3.打破二硫键。
有许多方法可用来切开二硫键。
Anfinsen曾经使用巯基乙醇将胰核糖核酸酶的链内二硫键还原，使其破坏。
这种方法也适用于亚基之间的链间二硫键。
另外也可以用还原型的二硫苏糖醇（dithiothreitol，DTT）代替巯基乙醇来还原二硫键。
4.分析各单链的氨基酸组成
5.末端氨基酸残基的鉴定
6.将肽链切成小的片段，再测定各小片段的氨基酸序列
测定肽段序列的方法有Edman降解和质谱。
质谱的基本原理是：
待测样品在特定的条件下可转变为高速运动的离子。
这些离子根据质量、电荷比的不同在静电场和磁场的作用下得到分离，使用特定的检测器可记录各种离子的相对强度并形成质谱图。
根据质谱图，不仅可以确定分子的结构、大小，还可测定蛋白质的氨基酸序列。
7.选择不同的切点，重复步骤6
8.根据片段重叠法，推断出肽链的全序列
9.二硫键的定位如果一种蛋白质分子含有二硫键，则还需要对二硫键进行准确定位。
1.14肽键：
肽键实际上是一种酰胺键，一般用羰基C和酰胺N之间的单键表示。
肽链中的每一个酰胺基称为肽基（peptidegroup）或肽单位（peptideunit）。
研究表明肽键具有以下性质：
（1）具有部分双键的性质（40％），其键长为0.133nm，短于一个典型的单键，长于一个典型的双键。
肽键所具有的双键性质是酰胺N上的孤对电子与相邻羰基之间发生共振作用造成的。
（2）多为反式（trans），也有顺式（cis）。
（3）与肽键相关的6个原子共处于一个平面，此平面结构称为肽平面（peptideplane）或酰胺平面（amideplane）。
肽平面结构的形成是由于肽键具有双键的性质。
在一个肽平面上，有两个与Cα有关的单键，这两个单键是可以自由旋转的。
正因为如此，每一个肽平面有两个可以旋转的角度：
由Cα-N单键旋转的角度称为φ（phi），Cα-C单键旋转的角度称为ψ（psi）），与同一个Cα有关的一对φ和ψ称为蛋白质的二面角。
当一条肽链上所有的二面角都被确定以后，该肽链的三维结构也就基本确定了。
根据惯例：
如果肽链处于完全伸展状态，即所有的肽键位于同一个平面上，φ和ψ定为+180°；如果φ的旋转单键Cα-N1两侧的N1-C1和Cα-C2呈顺式时，则规定φ=0°；如果ψ的旋转键Cα-C2两侧的Cα-N1和C2-N2呈顺式时，则规定ψ=0°；从Cα向N1观察，顺时针旋转Cα-N1键得到的φ角为正值，反之为负值；从Cα向C2观察，顺时针旋转Cα-C2键得到的ψ角为正值，反之为负值。
（4）酰胺N带部分正电荷，羰基O带部分负电荷，这也是酰胺N上的孤对电子与相邻羰基之间发生共振作用而造成的。
1.15蛋白质的二级结构：
蛋白质的二级结构是指多肽链的主链（backbone）部分（不包括R基团）在局部形成的一种有规律的折叠和盘绕，其稳定性主要由主链上的氢键决定。
常见的二级结构有α螺旋（alpha-helix）、三股螺旋（triplehelix）、β折叠（beta-sheet）、β转角（beta-turn）、β凸起（beta-bulge）、环（loop）和无规则卷曲（randomcoil）。
其中前六种比较有规律。
1.16α螺旋：
α螺旋是一种最常见的二级结构，最先由LinusPauling和RobertCorey于1951年提出。
其主要内容包括：
（1）肽链主链围绕一个虚拟的轴以螺旋的方式伸展。
（2）螺旋的形成是自发的，主要由主链上的氢键来稳定。
氢键在n位氨基酸残基上的C=O与n＋4位残基上的N-H之间形成。
被氢键封闭的环共含有13个原子，因此α螺旋也称为3.613螺旋。
螺旋的前、后4个氨基酸残基通常不能形成全套螺旋内氢键，这些残基需要与水分子或蛋白质内部的其他基团形成氢键后才能稳定下来。
（3）每隔3.6个残基，螺旋上升一圈。
每一个氨基酸残基环绕螺旋轴100°，螺距为0.54nm，即每个氨基酸残基沿轴上升0.15nm。
螺旋的半径为0.23nm，二面角（ф,ψ）约为（-60°,-45°）。
（4）α螺旋有左手和右手之分，但在蛋白质分子中发现的α螺旋主要是右手螺旋，左手螺旋很少见。
这是因为蛋白质中的氨基酸只有L型，若形成左手螺旋，L型氨基酸的β碳和羰基氧在空间上会发生冲突，其稳定性会降低。
（5）氨基酸残基的R基团伸展在螺旋的表面，虽不参与螺旋的形成，但其大小、形状和带电状态却能影响到螺旋的形成和稳定性。
Pro和Gly不利于形成α螺旋
1.17β折叠:
β折叠又称为β折叠片层，这是Pauling和Corey继发现α螺旋结构后，同年发现的又一种重要的蛋白质二级结构。
与α螺旋相比，β折叠是肽链的一种更加伸展的结构，主链呈扇面状展开。
其主要特征包括：
（1）肽段几乎完全伸展，肽平面之间成锯齿状。
（2）相邻肽段呈现平行排列，相邻肽段之间的肽键形成氢键，其中的每一股肽段称为β股（βstrand）。
（3）R基团垂直于相邻两个肽平面的交线，并交替分布在折叠片层的两侧。
（4）肽段的走向有正平行和反平行两种。
正平行经常简称为平行，指相邻β股的N-端位于同侧，反平行正好相反。
在反平行折叠中，氢键的三个原子（N-H-O）几乎位于同一直线上，因此反平行折叠更加稳定，其存在的机会就更大。
（5）反平行β折叠的每一个氨基酸残基上升0.347nm，二面角（ф,ψ）约为（-135°，+140°），平行β折叠的每一个氨基酸残基上升0.325nm，二面角（ф,ψ）约为（-120°，+105°）。
1.18β转角:
β转角也称β弯曲（beta-bend）、β回折（beta-reverseturn）、紧密转角（tightturn）或发夹结构（hairpinstructure）。
这种结构是指伸展的肽链形成180°的U形回折。
其主要特征包括：
（1）主链以180°的回折而改变了方向。
（2）由肽链上四个连续的氨基酸残基组成，其中n位氨基酸残基的C=O与n＋3位氨基酸残基的N-H形成氢键。
（3）Gly和Pro经常出现在这种结构之中。
这是因为Gly的R基团最小，很容易调整其在β转角中的位置，降低与其他残基（尤其是R基团大的残基）之间可能形成的空间位阻，而Pro则具有相对刚性的环状结构和固定的ф，在某种程度上能迫使转角的形成。
（4）有利于反平行β折叠的形成。
这是因为β转角改变了肽链的走向，促进相邻的肽段各自作为β股，形成β折叠。
1.19β突起：
当构成β折叠的两个β股其中的一股多出一个氨基酸残基的时候，而这个多出来的氨基酸本身又是不利于形成β的，则原来连续的氢键结构即被打破，这个多出的氨基酸残基由于没有能与之形成氢键的供体或受体，只能突出在外，从而使肽链发生轻微的弯曲，形成了β凸起。
β凸起主要存在于反平行β折叠之中，只有约5%的β凸起出现在平行的β折叠结构之中。
β凸起也能改变多肽链的走向，但没有β转角那样明显。
1.20蛋白质的三级结构：
三级结构是指构成蛋白质的多肽链在二级结构的基础上，进一步盘绕、卷曲和折叠，形成的特定空间结构，它包括了肽链上所有原子的空间排布。
三级结构通常由模体（motif）和结构域（domain）组成。
一种蛋白质的全部三维结构又可以称为它的构象（conformation）。
稳定三级结构的化学键主要是次级键，其包括氢键、疏水键、离子键、范德华力。
有的金属蛋白还借助于金属配位键来稳定它们的三级结构。
此外，属于共价键的二硫键也参与稳定许多蛋白质的三维结构。
1.21疏水键：
构成蛋白质的疏水残基上的各种非极性R基团或者其他生物分子上的疏水基团避开水相，互相聚集在一起而形成的作用力称为疏水键，也称疏水作用力，其键能<40kJ·mol-1。
疏水键并不是发生在疏水基团之间的一种主动吸引力，而是一种受热力学第二定律驱动的作用力。
将疏水基团集中在蛋白质内部的疏水核心在能量上是有利的，因为它降低了疏水基团与水分子之间不利的作用，反而使疏水基团之间的范德华力大大增加。
1.22模体：
相当于超二级结构（super-secondarystructure），介于蛋白质二级结构和三级结构之间，由相邻的二级结构单元彼此相互作用，组合在一起，排列成规则的、在空间结构上能够辨认的二级结构组合体，并充当三级结构的构件。
如果一种结构模体对应于一种特定的生物功能，这种结构模体可称为功能模体（functionalmotif）。
例如，EF手相是一种典型的功能模体。
它是由E螺旋、F螺旋和螺旋之间的一个环组成，已被发现存在于多种与Ca2+结合的Ca2+传感器蛋白上，Ca2+在环上与蛋白质结合。
1.23结构域：
较大的蛋白质一般会折叠成两个或多个相对独立的球状区域。
这些相对独立的球状结构和/或功能模块称为结构域。
每一个结构域通常是独自折叠形成的，内部都有一个疏水的核心，并含有一个或几个模体结构。
疏水的核心是结构域稳定存在所必需的。
结构域在结构上是相对独立的，在功能上也是如此。
许多蛋白质的结构域在特殊的条件下被分开以后，每一个结构域仍然保留各自原有的功能。
例如，大肠杆菌DNA聚合酶I含有三个结构域，分别有DNA聚合酶、3′-外切核酸酶和5′-外切核酸酶的活性。
使用胰蛋白酶可以将其中的一个结构域和另外两个结构域分开。
利用这种方法游离出来的小结构域具有5′-外切核酸酶活性，另外两个结构域保留DNA聚合酶和3′-外切核酸酶活性。
在许多参与激活基因转录的激活蛋白分子上，结构域所具有的相对独立性更是表现得淋漓尽致：
这些激活蛋白一般有两个结构域，一个负责与DNA特异性结合，另一个负责激活基因的表达。
当将DNA结合结构域与一种本来并不能结合DNA的蛋白质A融合，再将激活基因表达的结构域与另外一种并不能激活基因表达的蛋白质B融合以后，令人惊奇的是，如果AB之间能够发生特异性相互作用，那么，AB在相互结合以后，竟然能够作为一个整体，去激活报告基因的表达。
有人正是根据这一点，发明了一种研究蛋白质与蛋白质相互作用的酵母双杂交技术。
当然，并不是所有的蛋白质在结构域被人为分开以后，可以保证功能不受到影响。
如果一种蛋白质的某项功能由它的两个结构域共同承当，显然，对于这样的蛋白质，其结构域的分离必然会影响到它的功能。
还有一种情形，一个结构域的功能是调节另外一个结构域的活性，例如某些酶的催化中心在一个结构域上，调节酶活性的别构中心在另外一个结构域上，如果将这两个结构域分开的话，这些酶的活性将不再受原来的与别构中心结合的别构效应物的调节。
根据占优势的二级结构元件的类型，结构域通常分为四大类：
（1）α结构域——完全由α螺旋组成；
（2）β结构域——只含有β折叠、β转角和不规则环结构；（3）α/β结构域——由β股和起连接作用的α螺旋片段组成，其组成单元是βαβ模体；（4）α+β结构域——由独立的α螺旋区和β折叠区组成。
第四类与前三类会发生重叠，所以有时难以鉴定。
构成这四类结构域的二级结构元件可能有不同的组织方式，而每一种组织就是一种结构模体。
此外，还有一些结构域缺乏特定的二级结构元件，需要借助二硫键或金属离子来稳定。
1.24蛋白质的四级结构：
具有两条或两条以上多肽链的蛋白质如果不是以二硫键相连，则认为它们具有四级结构，其中的每一个亚基都有自己的三级结构。
蛋白质的四级结构内容包括亚基的种类、数目、空间排布以及亚基之间的相互作用。
驱动四级结构形成或稳定四级结构的作用力包括氢键、疏水键、范德华力和离子键，这与一个单亚基蛋白稳定其内部折叠结构的键是一样的。
虽然亚基之间的结合伴随着有序性的提高而导致熵的减少，这似
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