蛋白质二面角(dihedral angle)

发布网友 发布时间：2024-10-23 21:01

我来回答

共1个回答

热心网友 时间：2024-11-06 15:52

探索蛋白质结构中的关键元素：二面角</

氨基酸间的神奇舞蹈始于氨基酸的缩合反应，每一步都精密地塑造着蛋白质的三维构象。首先，每个氨基酸的中心Cα点如同指挥家，它的一侧连接着羧酸端（COOH），一侧则是氨基端（NH3），另一侧则是个性鲜明的R基团，而最末端是一丝不动的氢原子。两个氨基酸通过脱水缩合，如同接力棒般传递，形成了稳定的二肽，其间C=O-NH键如同接力的纽带，这就是我们所说的肽键。

在这个精密的连接中，肽键的平面特性尤为重要。C=O双键的键长1.24 Å，C-C单键和Cα-N单键为1.46 Å，C-N间的键长为1.32 Å，这些键长的组合赋予了肽键独特的平面性，就像一个精致的肽平面。此时，我们引入了一个几何概念——二面角，它描绘了两个平面之间的相对角度，用希腊字母φ（第21个字母，代表"Phi"）和ψ（第23个字母，代表"Psi"）来标记。

想象一下，这两个肽平面犹如两个舞蹈者，围绕Cα-N轴线旋转，φ角描述了第一个平面绕Cα的旋转，而ψ角则描述了第二个平面的相应动作。它们可以在-180°到180°的范围内自由摆动，但当R基团变得庞大，旋转的自由度会受到，就像一场受制于空间的优雅舞蹈。

当我们把氨基酸链设想为线性的，每个氨基酸如同一个立体模块，R基团向上延伸，氧原子则向下，如同一个动态的序列。在此结构中，第一个肽平面会逆时针旋转180度（φ=-180°），使得氧原子朝上，而与第二个平面形成一个顺时针旋转的角度（ψ=120°），这种规律性的旋转正是α螺旋结构的根源，就像一条优雅的螺旋上升。

以最常见的右手α螺旋为例，其φ角约为-57°，ψ角约为-47°，这个特定的二面角组合揭示了蛋白质结构中的稳定性与功能性。通过Ramachandran图谱，我们能够观察到各种结构类型的二面角分布，它们共同构成了蛋白质世界的丰富多彩。