天使的坐姿并不是几条链成线状并在一起,而是要优美平稳得多。
维系一级结构的力是共价键,这种力很牢固,所以一级结构分析起来容易些。二级结构的维系主要是氢键或二硫键,远没有共价键牢固,稍不注意就会被破坏,比如加热就会使之破坏,天使昏昏然睡去,呈伸展状态(一级结构)。
正因为坐姿维系力纤弱,易被破坏,所以分析二级结构很难。美国的一位化学家泡林在许多人的基础上找到了这种方法并分析出了天使的一种优美的坐姿。
泡林使用的方法是X射线衍射技术。我们知道,光照到物体表面就会产生散射,扫描电子显微镜正是透镜收集这些光并放大成像,如细胞膜的冰冻蚀刻照片。可是X射线不能放大,因为它直来直去;但X射线可以使底片感光,直接照成照片,令人惊异的是,它的分辨力可达0.1nm,比电镜高出20倍以上。
仅从一张这样的照片上看不出什么名堂,图像是一些不太清晰的衍射波,因而需要根据光学知识作出复杂的推算;
尽管如此,这仅仅是一个侧面的像,还需要其他角度和侧面,将几个像复合才成。现在,可以借助计算来完成这一过程。
泡林得到天使优美绝伦的坐姿,像弹簧一样呈右手螺旋。当所谓右手螺旋就是,当我们伸开右手,大拇指与螺旋轴平行,其他四指握住螺旋,刚好与螺旋丝平行。如果我们用左手握住就不会这样。叫人不可思议的是,自然只要有螺旋结构,普遍地采用右螺旋,所以人工制的弹簧也是这样,我们不妨找个弹簧试一试。当我们从螺旋顶部看它,它就像希腊字母α,所以泡林形象地称之为α螺旋。α螺旋每一旋平均含3.6个氨基酸单位,两相邻螺旋间形成氢键,就像弹簧螺旋之间点了锡焊,可以保持结构的稳定。
完成于1951年的这项美妙的工作使泡林荣获了1962年的诺贝尔化学奖。
后来,人们还发现二级结构有所谓β-折叠和β-转角结构。折叠是两条或多条肽链平行合并,转角是同一肽链掉头180°而合并,它们之间都形成有规则的氢键;它们的模样像希腊字母β。