1.蛋白质三级结构的维持涉及非共价键和共价键。非共价键包括疏水键、氢键、离子键、范德华力等，共价键主要指二硫键。

疏水键是蛋白质折叠的驱动力，它形成于侧链R基的疏水基团之间。水分子有序地分布在疏水基团表面，当两个疏水基团形成疏水键时，表面有序的水分子减少，结构更稳定，符合根据热力学第二定律（熵增加）。

二硫键一般存在于分泌蛋白和膜表面蛋白（受体），胞内蛋白没有。一是因为胞外环境为氧化态，有利于维持二硫键；二是因为胞外环境更严峻，非共价键是不足以维持的，需要共价键维持蛋白质三级结构。

三级结构中的氢键和离子键是在侧链基团之间形成，如两个R基中的氨基（—NH₃⁺）和羧基（—COO^-）之间经过静电作用力形成离子键（不是肽键）。

2.蛋白质三维结构的测定方法常用X射线衍射和NMR核磁共振。前者需要纯化蛋白质晶体，后者可在溶液中测定，两者结果没有显著差异。

3.超二级结构属于模体（motif），介于二、三级结构之间。比如α-螺旋-转角-α-螺旋基元能够与DNA特异性结合，识别DNA双螺旋大沟中的碱基。配对碱基并没有利用所有的氢键供体和受体，α-螺旋的氨基酸R基上的氢键供、受体能够与碱基特异性结合。

4.结构域（domain）是球状蛋白含有的结构层次，是功能上相对独立的球状区域，即使分离也能行使功能。比如DNA聚合酶I含有三个结构域，分别催化三个反应： 催化脱氧核苷酸聚合反应，切除错误核苷酸，自我校正，切除RNA引物。

5.如何证明一级结构决定三维结构？安芬森实验（Anfinsen’s experiment）所用的实验材料是牛胰核糖核酸酶，因为安芬森研究所旁是一个宰牛场，废弃的内脏成为安芬森的研究材料。（如果这个故事发生在中国，废弃的内脏变成了夫妻肺片。）首先加入尿素和二硫苏糖醇（还原剂），尿素破坏氢键，二硫苏糖醇破坏二硫键，测得酶的功能丧失。然后，通过透析的方法去除尿素和二硫苏糖醇，在空气中自然氧化后，酶的功能恢复。这说明一级结构含有蛋白质折叠的所有信息。

6.天然无折叠蛋白存在于某些真核细胞中，这种无折叠状态是暂时的。驱动蛋白质折叠的主要动力是疏水键，但天然无折叠蛋白所含疏水氨基酸少，疏水力弱，无法自己折叠。在需要行驶功能时，在外来因素的诱导下迅速折叠。可见，天然无折叠蛋白仍然需要折叠后才具有一定功能。

7.一级结构是蛋白质折叠的内因，分子伴侣（chaperone）是蛋白质折叠的外因。Chaperone的本义是陪伴年轻女性进入社交场合，习得社交礼仪的年长女性。（杨Sir由此渗透了社会责任的教育，衍生到文明习惯、卫生习惯的习得。）

分子伴侣的一个例子是HSP70。HSP表示热休克蛋白，70表示分子量为70,000。热休克蛋白在体温升高时会合成增加，提供热保护，让变性的蛋白质重新折叠。分子伴侣的另一个例子是GroES和GroEL共同形成桶状结构。（此处杨Sir再次用粉笔盒进行演示。）

8.蛋白质折叠过程伴随着自由能降低。为什么这个过程不能自然发生呢？虽然折叠过程是放能反应，但中间需要经过一个能量较高的过渡态。

9.错误折叠的蛋白质能够被细胞清除。通过泛素系统识别错误，打上死亡标签，送到蛋白酶体（桶状结构）进行水解。

10.朊病毒的本质是一种错误折叠的蛋白质。如果食用了疯牛病感染的牛肉，消化酶无法水解朊病毒，接着，朊病毒会侵入脑细胞。脑细胞能合成一种与朊病毒一级结构相同的蛋白质，但是这种蛋白质的折叠是正确的。两种蛋白质相遇时，近墨者黑，正确折叠的蛋白质会转变为错误折叠。错误折叠的蛋白质富含β-折叠，导致蛋白质聚合成纤维状结构，导致脑细胞死亡，出现脑组织空洞。在一个实验中，若敲除小鼠合成正确蛋白质的相应基因，则小鼠不患病。

11.囊性纤维病是由于蛋白质一级结构改变而导致的蛋白质错误