二面角取值范围讲解（解析二面角与肽链的高级

　　摘要：二面角的取值范围是正负180度（顺时针旋转为正），当二面角都是180度时肽链处于完全伸展状态。由于空间位阻的存在，二面角实际的取值范围是很有限的。

　　多肽链在三维空间中的实际形态并不是线性伸展的，而是按一定方式折叠盘绕，形成特定的空间结构。

　　蛋白质的构象（conformation），也称空间结构或高级结构，是指蛋白质分子中的原子和基团在三维空间上的排列、分布以及肽链的走向。

　　与构象相对的一个概念是构型（configuration），它是指分子中各个原子或基团在空间中的排列方式。

　　构型的改变必须通过共价键的断裂，而构象的改变不涉及共价键的改变。构象的变化是由于分子中单键的旋转，从而形成不同的立体结构。

　　高级结构是蛋白质表现其生物功能或活性所必须的，高级结构的破坏会导致蛋白质功能的改变或丧失，称为蛋白质的变性。

　　蛋白质的高级结构是非常复杂的，为了研究方便，把它分成了不同的结构层次，包括二级结构（主链走向）、三级结构（肽链构象）和四级结构（亚基排布）。

　　蛋白质的一级结构（primary structure）就是其氨基酸序列，是所有高级结构的基础。

　　肽键中的C-N单键具有约40％双键性质，所以不能自由旋转。这样肽键中的四个原子，还有两侧的两个α碳原子，就共处一个平面，称肽平面。

　　肽平面内的C=O与N－H呈反式排列（伸向相反的两侧），各原子间的键长和键角都是固定的。

　　肽链可看作由一系列刚性的肽平面通过α碳原子连接而成的长链，主链的构象就是由肽平面之间的角度决定的。

　　主链上只有α碳原子两侧的两个键是可以自由旋转的单键，肽平面绕Cα－N1旋转的角称Φ，而绕Cα－C2旋转的角称Ψ。这两个角称为二面角。

　　规定当旋转键两侧的肽链形成顺式结构时的角度为0度。二面角的取值范围是正负180度（顺时针旋转为正），当二面角都是180度时肽链处于完全伸展状态。

　　由于空间位阻的存在，二面角实际的取值范围是很有限的。正是这种有限的取值范围，使蛋白质能够形成某个稳定的构象。

　　甘氨酸之所以成为α-螺旋构象的破坏者，就是因为其侧链基团过小，使二面角的取值范围过大，难以在需要的角度稳定下来。

　　需要说明的是生化中的二面角不是指数学上的二面角，也不是指两个肽平面之间的夹角。

　　生化中的二面角是指Φ和Ψ的度数，也就是两个肽平面各自绕相应单键旋转的度数。

　　之所以不把它换算成两个肽平面的夹角，是因为这样更符合生物学过程，对蛋白质构象的描述更容易理解。