蛋白質(zhì)是一種復(fù)雜的有機(jī)大分子化合物。根據(jù)元素分析，除了有碳、氫、氧、氮，通常還有少量的硫。部分蛋白質(zhì)還含有其他一些元素，主要是磷、鐵、銅、碘、鋅和鉬等等。這些元素在蛋白質(zhì)組成中占的比例是：碳約占50%、氫約占7%、氧約占23%、氮約占16%、硫約占0−3%。蛋白質(zhì)是生物體最基本的組成部分之一，參與了基本所有的生命活動(dòng)進(jìn)程，因此也是生命科學(xué)的主要研究對(duì)象之一。隨著生物物理、生物化學(xué)等學(xué)科的不斷發(fā)展，越來越多的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能獲得了鑒定。
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編輯]結(jié)構(gòu)
蛋白質(zhì)是由二十多種氨基酸通過肽鍵有序連接而形成的多肽鏈。蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，氨基酸的氨基和羧基縮合失水后形成肽鍵，由三個(gè)或三個(gè)以上氨基酸殘基組成的肽稱為多肽形成多肽鏈。
蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可劃分為四級(jí)：
- 一級(jí)結(jié)構(gòu)：組成多肽鏈的線性氨基酸序列。
- 二級(jí)結(jié)構(gòu)：依靠不同肽鍵的C=O和N-H基團(tuán)間的氫鍵形成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
- 三級(jí)結(jié)構(gòu)：由一條多肽鏈的不同氨基酸側(cè)鏈間的相互作用形成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
- 四級(jí)結(jié)構(gòu)：由不同多肽鏈亞基間相互作用形成具有功能的蛋白質(zhì)分子。
一級(jí)結(jié)構(gòu)依靠轉(zhuǎn)錄過程中形成的共價(jià)鍵維持。通過蛋白質(zhì)折疊形成高一級(jí)結(jié)構(gòu)。特定的多肽鏈可能有多于一個(gè)的穩(wěn)定構(gòu)型，每種構(gòu)型都有自己特定的生物活性，其中只有一種具有天然活性。
二級(jí)結(jié)構(gòu)包括α螺旋、310螺旋、π螺旋、β折疊、轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲。
如果進(jìn)一步細(xì)分，二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)之間還包括超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域。
超二級(jí)結(jié)構(gòu)（super-secondary structure）是指相鄰的若干而二級(jí)結(jié)構(gòu)（通常是α螺旋和β轉(zhuǎn)角）彼此相互作用形成有規(guī)律的二級(jí)結(jié)構(gòu)的組合，作為構(gòu)成三級(jí)結(jié)構(gòu)的元件。
結(jié)構(gòu)域（structual domain）是指二級(jí)結(jié)構(gòu)或超二級(jí)結(jié)構(gòu)組成的三級(jí)結(jié)構(gòu)的局部折疊區(qū)域。
三級(jí)結(jié)構(gòu)絕大部分可以歸類于這四類：全α結(jié)構(gòu)、全β結(jié)構(gòu)、αβ混合結(jié)構(gòu)和富含金屬或二硫鍵的結(jié)構(gòu)。
四級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈之間的相互作用。
[編輯]性質(zhì)
蛋白質(zhì)通常被分為可溶性，纖維狀或膜結(jié)合蛋白（參看整合膜蛋白）。幾乎所有的生物催化劑，即酶，都是蛋白質(zhì)（20世紀(jì)晚期，人們發(fā)現(xiàn)某種RNA序列也具有催化活性）。與膜結(jié)合的轉(zhuǎn)運(yùn)結(jié)構(gòu)和離子通道，可以將底物從一個(gè)位置轉(zhuǎn)移到另一個(gè)位置而不改變它們；受體，通常也不改變它們的底物，僅僅是改變自身的形狀與底物結(jié)合；以及抗體，看來似乎只有結(jié)合功能；這些都是蛋白質(zhì)。最后，構(gòu)成細(xì)胞骨架和動(dòng)物大部分結(jié)構(gòu)的纖維物質(zhì)也是蛋白質(zhì)：膠原和角蛋白組成了皮膚，毛發(fā)和軟骨；肌肉大部分也是由蛋白質(zhì)組成。
蛋白質(zhì)對(duì)于它周圍的環(huán)境十分挑剔。它們僅在一個(gè)很小的pH范圍內(nèi)并且含有少量電解質(zhì)的溶液中保持他們的活性或天然狀態(tài)，許多蛋白質(zhì)不能存在于蒸餾水中。蛋白質(zhì)失去了它的天然狀態(tài)就稱為變性。變性的蛋白質(zhì)通常除了隨機(jī)卷曲以外沒有其他的二級(jí)結(jié)構(gòu)。處于天然狀態(tài)的蛋白質(zhì)通常都是折疊的。
蛋白質(zhì)的功能多種多樣：
- 催化。蛋白質(zhì)的一個(gè)重要功能就是作為生物催化劑，酶。
- 調(diào)劑。一些蛋白質(zhì)對(duì)生物體內(nèi)的新陳代謝具有調(diào)劑作用，例如，胰島素。
- 運(yùn)輸。一些蛋白質(zhì)具有運(yùn)輸代謝物質(zhì)的作用，例如，離子通道,血紅素。
- 儲(chǔ)存。種子中的大量蛋白質(zhì)，就是用來萌發(fā)時(shí)的儲(chǔ)備。
- 運(yùn)動(dòng)。例如肌蛋白。
- 結(jié)構(gòu)。比如毛發(fā)，等等。
- 其他，比如防御，進(jìn)攻等等。例如人類的免疫過程中有大量蛋白質(zhì)參與。
[編輯]相關(guān)學(xué)科
20世紀(jì)最驚人的發(fā)現(xiàn)之一就是許多蛋白質(zhì)的活性狀態(tài)和失活狀態(tài)可以互相轉(zhuǎn)化，在一個(gè)精確控制的溶液條件下（例如通過透析除去導(dǎo)致失活的化學(xué)物質(zhì)），失活的蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚孕问健Ｈ绾问沟鞍踪|(zhì)恢復(fù)到它們的活性狀態(tài)使生物化學(xué)的一個(gè)主要研究領(lǐng)域，稱為蛋白質(zhì)折疊學(xué)。
蛋白質(zhì)的合成是通過細(xì)胞中的酶的作用將DNA中所隱藏的信息轉(zhuǎn)錄到mRNA中，再由tRNA按密碼子-反密碼子配對(duì)的原則，將相應(yīng)氨基酸運(yùn)到核糖體中，按照mRNA的編碼按順序排列成串，形成多肽鏈，再進(jìn)行折疊和扭曲成蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)為生命的基礎(chǔ)大分子。可視為生命體的磚塊。
通過基因工程，研究者可以改變序列并由此改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，靶物質(zhì)，調(diào)控敏感性和其他屬性。不同蛋白質(zhì)的基因序列可以拼接到一起，產(chǎn)生兩種蛋白屬性的“荒誕”的蛋白質(zhì)，這種熔補(bǔ)形式成為細(xì)胞生物學(xué)家改變或探測(cè)細(xì)胞功能的一個(gè)主要工具。另外，蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域的另一個(gè)嘗試是創(chuàng)造一種具有全新屬性或功能的蛋白質(zhì)，這個(gè)領(lǐng)域被稱為蛋白質(zhì)工程。
[編輯]營(yíng)養(yǎng)作用
蛋白質(zhì)可以用來產(chǎn)生能量，但是它們必須首先被轉(zhuǎn)化成為一些普通的代謝媒介。這個(gè)過程需要脫氨，一種毒性非常大的物質(zhì)。氨在肝臟中被轉(zhuǎn)化為尿素，毒性減弱，被排入尿中。另一些動(dòng)物將尿素轉(zhuǎn)化為尿酸。
蛋白質(zhì)是動(dòng)物膳食的必需成份，對(duì)成長(zhǎng)和組織發(fā)育至關(guān)重要，它可從肉類、魚、雞蛋、牛奶和豆類食品中攝取。
蛋白質(zhì)缺乏通常涉及營(yíng)養(yǎng)學(xué)，尤其是第三世界國(guó)家人民的饑餓和營(yíng)養(yǎng)不良。甚至在發(fā)達(dá)國(guó)家例如美國(guó)，這也是一個(gè)被忽視的健康因素。因?yàn)樯鐣?huì)的壓力造成減肥時(shí)，食物嚴(yán)重依賴于碳水化合物，缺少必需氨基酸。蛋白質(zhì)缺乏可以致病，例如疲勞，胰島素耐受，脫發(fā)，頭發(fā)掉色（應(yīng)當(dāng)是黑發(fā)的變?yōu)榧t色），肌肉重量減輕（蛋白質(zhì)可以修復(fù)肌肉組織），體溫低，激素失調(diào)。嚴(yán)重的蛋白質(zhì)缺乏將會(huì)致命。
蛋白質(zhì)過多也會(huì)造成問題，例如馬由于腳的問題翻倒[來源請(qǐng)求]。
通常造成對(duì)某種食物過敏以及過敏反應(yīng)的元兇是蛋白質(zhì)。因?yàn)槊糠N蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)都略有不同，某些蛋白質(zhì)會(huì)引起一些免疫系統(tǒng)的反應(yīng)，而其他一些十分安全。許多人都對(duì)花生中的某種蛋白質(zhì)，或者貝類或其他海鮮的蛋白質(zhì)過敏，但是很少有人對(duì)所有這三種都過敏。
[編輯]人體所需蛋白質(zhì)之來源
肉類：動(dòng)物肌肉及結(jié)締組織 (例如，肌腱、筋、軟骨等) 富含蛋白質(zhì)。
魚類。
豆類：大豆之蛋白質(zhì)含量達(dá)35％～45％，較其他豆類（如紅豆、綠豆等）多，且為主要農(nóng)產(chǎn)品之一，所以大豆及其製品（如豆腐、丹貝等）為素食者主要蛋白質(zhì)來源之一。
榖類：小麥含有豐富蛋白質(zhì)（麵筋），且為主要農(nóng)產(chǎn)品之一，所以小麥及其製品，為素食者主要蛋白質(zhì)來源之一。
乳及乳製品。
蛋。
蕈類。
其他食物：大多數(shù)食品中皆含有含量不等之蛋白質(zhì)。