又稱基元。蛋白質分子的一種折疊單位,是較大的蛋白質分子或亞基三維折疊中的一個層次或一種相對獨立的三維實體。一條長鏈多肽鏈最后一步折疊就是結構域締合(association),而成一個有活性的蛋白質分子或亞基。在一級(維)結構中的氨基酸序列的某些區域相鄰的氨基酸殘基形成有規則的二級(維)結構(如α-螺旋、β-折疊、β-轉角和無規卷曲等);然后再把相鄰的二級結構片段集裝在一起,形成超二級結構;在此基礎上,多肽鏈再進一步折疊,或為近乎球狀的三維(級)結構而成(一個)結構域。對于一個較大球狀蛋白質分子來說,一條龐大的多肽鏈往往由兩個或兩個以上相對獨立的三維實體締合而成三維結構體。最常見的結構域約含有100~200個氨基酸殘基,一般至少40個、多的可至400個以上;對于較小的蛋白質分子或亞基,“結構域”和“三級結構”往往是一個概念,也就是說,這些蛋白質是屬于單結構域分子(如卵溶菌酶等)。從功能角度看,很多屬于多結構域的酶蛋白,其活性中心都位于結構域之間,這是基于:(1)通過結構域容易構建具有特定三維排布的活性中心;(2)結構域之間常只有一段肽鏈相連,使域間容易發生相對運動,這將有利于活性中心結合底物或施加應力,有利于別構中心結合調節物和發生別構效應,以利于酶對反應的催化。
結構域實質上是二級結構的組合體,充當三級結構的構件。每個結構域分別代表一種功能。
有些球形蛋白的一條肽鏈,或以共價鍵相連的兩條或多條肽鏈在空間結構上可以區分為若干個球狀的子結構,其中的每一個球狀子結構就被稱為一個結構域。同一個蛋白的各個結構域之間是以肽鏈相互鏈接的,而鏈接兩個結構域的絕大多數都是單股肽鏈,只有在極個別的情況下會有少數的雙股肽鏈聯系不同的結構域。在X-射線衍射實驗繪制的電子密度圖中,可以清楚地看到有些球狀蛋白地的部存在一些裂隙,這些裂隙就是各個結構域之間的鏈接部分,結構域之間的鏈接雖然是松散的,但他們仍然屬于同一條肽鏈,靠肽鏈鏈接這一點和蛋白質的各個亞基之間依靠非鍵相互作用維系結構有著本質的區別。
結構域在空間上具有臨近相關性即在一級結構上相互臨近的氨基酸殘基,在結構域的三維空間結構上也相互臨近,在一級結構上相互遠離的氨基酸殘基,在結構域的空間結構上也相互遠離,甚至分別屬于不同的結構域。
結構域與蛋白質完成生理功能有著密切的關系,有時幾個結構域共同完成一項生理功能,有時一個結構域就可以獨立完成一項生理功能,但是一個結構不完整的結構域是不可能產生生理功能的。因此結構域是蛋白質生理功能的結構基礎,但必須指出的是,雖然結構域與蛋白質的功能關系密切,但是結構域和功能域的概念并不相同。