1.SP-C的分子结构

1994年，Johansson等利用核磁共振和圆二色光谱技术，分析得到SP-C分子在氯仿-甲醇有机混合溶液中的三维结构。SP-C是由一个富含缬氨酸的α-螺旋跨膜结构和一个棕榈酰化氮末端区域组成。SP-C的α-螺旋结构近似于一个规则α-螺旋，长度为37，且该结构稳定、具有刚性。在肺泡中，它或与磷脂分子结合存在于胞液中，或吸附到单分子膜表面，其中α-螺旋结构在单分子膜上与界面的倾角为20℃左右。SP-C氮末端Cys-5， Cys-6通过硫酯键与两条棕榈酰链结合，这两条棕榈酰链的疏水性使得其可以插入肺泡磷脂单分子膜内，增加SP-C在单分子膜中的稳定性。Veldhuizen认为，SP-C的α-螺旋结构发生挤出现象时，就是通过这两条棕榈酰链与表面单分子膜相联系的。SP-C氮末端的肽链构象灵活、排列无序，至今仍无定论。这里可假定SP-C氮末端的空间构象是简单的β-折叠结构。

结构模型 根据上述SP-C的结构特征，可以认为在压缩过程中，纯SP-C单分子膜结构模型如图4-1所示，并描述如下。

（1）在低表面压下，纯SP-C单分子膜处于无序LE态，SP-C分子间存在较大的自由空间（如图4-1（a）所示）。

（2）对单分子膜进行压缩，膜从无序LE态转变为有序LC态。处于LC态下的SP-C分子排列有序，分子间距离减小，氮末端残基被压缩至周围其他SP-C分子碳末端的α-螺旋下面（如图4-1（b）所示）。膜在转变为LC态之前，要经历LE-LC中间态，如图4-2所示的LE-LC平台。模型参数ALC为当单分子膜处于完全LC态时，其每个“残基”的瞬时面积（“残基”定义为一个蛋白质氨基酸残基或一个磷脂分子）。ALC是指π-A曲线上线性LC态部分的一个近似拐点所对应的面积值，如图4-2所示）。

（3）当单分子膜进一步压缩时，表面压迅速增加直至出现一个“近似平台”。At为膜从有序LC态向崩溃态转变时每个“残基”的面积。当膜处于崩溃态进一步被压缩时，SP-C的分子间距急剧缩小（如图4-1（c）所示）。SP-C与一些PS组分在高表面压下会有选择性地挤出，Dan Li等认为挤出物在底液中形成磷脂-蛋白质聚集体（Lipid-Protein Aggregation）。对于纯SP-C单分子膜，在高表面压下，SP-C分子结构在压缩过程中发生剧烈变化直到膜崩溃。πmax为膜的崩溃表面压，即膜在发生崩溃之前所能承受的最大表面压，如图4-2所示。

图4-1 纯SP-C单分子膜在压缩过程中的结构模型

（a）无序LE态；（b）有序1C态；（c）崩溃态(www.daowen.com)

图4-2 蛋白质或磷脂单分子膜的π-A等温线示意图

ALC—LC态面积；At—转变面积πmax—崩溃表面压

2.SP-C模型参数ALC的理论计算

根据上述SP-C分子的结构特征，通过分子结构分析得到模型参数ALC的理论估算值（见图4-3）。规则α-螺旋半径约为0.23nm，即直径为0.46nm。考虑到形成α-螺旋的氨基酸残基绝大部分为缬氨酸，异丙基侧链的长度约为0.25nm（碳碳键长为0.154nm，键角为109°，即0.15×sin（109°÷2）×2＝0.25，所以α-螺旋的整个直径为0.96nm。此外，螺旋的长度为3.7nm，在单分子膜中的倾斜角为20°，所以α-螺旋结构在单分子膜内占的面积为3.34nm2，即每个氨基酸残基所占的面积为0.124nm2，文献值为0.128nm2，两者非常相近。

图4-3 SP-C分子α-螺旋的结构分析图

假定当单分子膜处于完全LC态时（如图4-1（b）所示），相邻SP-C分子间存在部分重叠的现象，即氮末端残基被压缩至周围其他SP-C分子碳末端的α-螺旋结构下面。对于整个SP-C分子来说，其在单分子膜内所占的有效区域是由α-螺旋部分贡献的，所以处于完全有序的LC态的每个SPC分子在膜内的平均残基面积（ALC）为0.095 4nm2。