タンパク質構造
生化学的には、タンパク質の構造には4つの階層がある。
一次構造 - ペプチド鎖のアミノ酸の配列
二次構造 - 局所的に見られる、対称的な副構造で、1つのタンパク質分子の中に多くの種類の二次構造が含まれる
三次構造 - 1つの分子の三次元構造
四次構造 - いくつかのポリペプチドやタンパク質サブユニットの複合体
これらの構造の階層がある他に、タンパク質は機能の発現の過程で、構造が変化することがある。構造変化前後の三次構造や四次構造は異性体の関係にある。
タンパク質は翻訳からタンパク質生合成によって合成される。一次構造はペプチド結合という共有結合によって結合し、両末端はそれぞれ自由な官能基がどちらであるかに応じてN末端、C末端と呼ばれる。
二次構造の中には、その主鎖間の水素結合パターンによって定義されるものもある。しかし水-アミド基間に水素結合が形成されてしまうこともあるため、二次構造中の水素結合は定常的なものではない。つまり、二次構造は周囲の水の濃度が十分小さい時、例えば折り畳まれている時や球状になっている時にのみ安定である。
同様に、三次構造にもアミノ酸の傾向や疎水相互作用などの非特異性が残る。しかし三次構造はイオン結合や水素結合、側鎖の立体障害などの構造的特異性によってのみ固定化される。細胞外タンパク質の三次構造はジスルフィド結合によっても安定化される。ジスルフィド結合は構造全体のエントロピーを下げるが、細胞質が還元的な環境であるため、細胞内タンパク質では極めてまれである。