タンパク質の構造

タンパク質は、生体に存在する有機化合物の中で最も多く存在し、身体組織の50～80％を占め、優れた構造機能を持っています。

タンパク質の構造には、炭素 (C)、水素 (H)、窒素 (N)、酸素 (O) の 4 つの化学元素しかありません。これらの要素はアミノ酸と呼ばれる分子単位を形成します。

したがって、実際には、タンパク質の構造は、カルボキシル基とアミノ基によって形成されるアミノ酸のいくつかの個別単位 (モノマー) の結合に基づいています。この結合により大きな構造体、つまり高分子が生成されます。

アミノ酸間の結合はペプチド結合を通じて起こり、あるアミノ酸のカルボキシルがヒドロキシル（OH基）を失い、別のアミノ酸のアミノ基が水素を失い、水分子が形成されます。次に、カルボキシル基の炭素 (カルボン酸) が、他のアミノ酸のアミノ基 (アミン) の窒素と結合します。

一次構造

タンパク質の一次構造はアミノ酸の配列にほかなりません。以下の構造でわかるように、この配列はアミノ基 (左側) で始まり、カルボキシル基 (右側) まで続きます。

タンパク質の一次構造

このタイプの構造では、分岐のない直線状のアミノ酸配列が存在します。

二次構造

タンパク質の二次構造は、一次構造の拡張または延長の結果です。したがって、（アミノ酸の）ペプチド鎖が増加すると、あるアミノ酸の一部が構造の中心点で別のアミノ酸と相互作用します。これは次の 2 つの方法で起こります。

タンパク質の二次構造の表現

このタイプの形態では、タンパク質の側鎖が同じ平面内で相互作用します。

タンパク質の二次構造の表現

この場合、アミノ酸鎖の残基同士が相互作用し、らせん構造（円柱状）となる。

どちらの場合も、アミノ酸間の相互作用は水素結合または硫黄橋を通じて発生します。

三次構造

タンパク質の立体構造の表現

三次構造を持つタンパク質は、 2 つの二次構造がその残基 (硫黄、酸素、水素原子など) を介して相互作用することで形成されます。

四次構造

タンパク質の四次構造の表現

タンパク質の四次構造では、2 つ以上の別々のペプチド鎖が存在し、三次構造の場合と同様に、異なる相互作用を通じて関連するオリゴマー配列を形成します。