蛋白质的结构与功能之间存在着极为密切的关系，蛋白质的结构可以从一级结构、二级结构、三级结构和四级结构几个层面来影响其功能。
从一级结构来看，它是蛋白质功能的基础。一级结构指的是氨基酸的排列顺序，不一样的氨基酸排列顺序会赋予蛋白质不一样的化学性质和空间结构。比如，胰岛素是一种调节血糖的要紧蛋白质，其A链和B链上特定的氨基酸序列决定了它可以与胰岛素受体特异性结合，从而发挥调节血糖的功能。假如胰岛素的一级结构发生改变，譬如某些氨基酸被替换，就可能致使其没办法与受体正常结合，进而影响血糖调节功能。镰刀型细胞贫血症就是一个典型例子，病人血红蛋白β | 链N端的第6个氨基酸残基由正常的谷氨酸被替换成了缬氨酸，这一微小的一级结构变化，致使血红蛋白的空间结构和性质发生改变，红细胞变成镰刀状，失去正常的运输氧气功能。
二级结构是指蛋白质多肽链主链原子局部的空间结构，主要有α | 螺旋、β | 折叠等形式。这类二级结构为蛋白质形成特定的空间构象奠定基础。比如，肌红蛋白和血红蛋白中很多的α | 螺旋结构，致使它们可以形成合适结合氧气的空间口袋，有益于与氧气的可逆结合，从而达成氧气的运输和储存功能。
三级结构是指整条多肽链中全部氨基酸残基的相对空间地方，即多肽链中所有原子在三维空间的排布方法。三级结构决定了蛋白质的活性中心。以酶为例，酶的活性中心是由三级结构形成的一个特定地区，只有当酶具备正确的三级结构时，活性中心才能具备适合的空间构象，与底物特异性结合并催化化学反应。假如三级结构被破坏，活性中心的构象改变，酶就会失去活性。
四级结构是指由两条或两条以上具备独立三级结构的多肽链通过非共价键相互结合而成的聚合体结构。具备四级结构的蛋白质，其亚基的聚合和解聚可以调节蛋白质的活性。比如，血红蛋白由四个亚基组成，亚基之间的协同效应致使血红蛋白在不一样的氧分压环境下对氧气的结合和释放具备好的调节能力，从而高效地完成氧气的运输。当一个亚基与氧气结合后，会引起其他亚基的构象
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