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科普 | 什麼是蛋白質?

ABOUT PROTEIN

蛋白質在整個生物界扮演著無數的角色,有些將營養輸送到全身,有些幫助化學反應以更快的速度發生,另一些則構建了構成生物的結構。儘管功能如此廣泛,但所有蛋白質都是由21種氨基酸所組成。

氨基酸是由碳、氧、氮和氫原子所組成,部分會含有硫原子。

硒半胱氨酸是唯一含有硒原子的標準氨基酸。

這些原子形成氨基、羧基和側鏈,它們都與中心碳原子相連。側鏈決定了氨基酸的性質,不同氨基酸之間唯一不同的部分。

疏水性氨基酸具有富碳側鏈,不能很好地與水相互作用。極性、親水性氨基酸與水相互作用良好。帶電荷的氨基酸,與帶相反電荷的氨基酸或分子,進行相互作用。

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蛋白質的一級結構是DNA所包含的氨基酸的線性序列。蛋白質中的氨基酸是由肽鍵連線起來的肽鍵把一個氨基酸的氨基和和另一個氨基酸的羰基連線起來。每次肽鍵形成時,都會 釋放一個水分子。

這個碳、氮和氧原子相連的系列,是蛋白質的主幹。

蛋白質鏈通常摺疊成兩種二級結構——α 螺旋和β摺疊。

α 螺旋是一種右旋螺旋,由鄰近氨基酸的氨基、和羰基之間的氫鍵穩定。當氫鍵使兩條或兩條以上的相鄰氨基酸鏈穩定時就形成了β摺疊。

蛋白質的三級結構是蛋白質鏈的三維形狀。這種形狀是由組成鏈的氨基酸的特性所決定的。許多蛋白質形成球形,疏水側鏈被包裹在內部,遠離周圍的水分子。

膜結合蛋白的外表面聚集了疏水性氨基酸。疏水側鏈可以與膜中的脂質相互作用。

帶電荷的氨基酸允許蛋白質與互補電荷的分子相互作用

許多蛋白質的功能取決於它們的三維形狀,例如血紅蛋白形成一個口袋來容納亞鐵血紅蛋白、亞鐵血紅蛋白是一個小分子,它的中心有一個鐵原子與氧結合。

兩個或多個肽鏈可以聚在一起形成一個具有多個亞基的功能分子,血紅蛋白的四個亞單位相互協作,因此複合物可以更容易地從肺部吸收氧氣並在體內釋放。

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蛋白質的不同視覺表徵可以為我們提供蛋白質結構和功能的視覺線索。

這張空間填充圖顯示了構成這種蛋白質的所有原子。這種表現形式,叫做色帶或卡通圖,顯示蛋白質主幹的組織,並突出的α螺旋。

這個表面圖顯示了蛋白質上可以接近水分子的區域。

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大多數蛋白質比光的波長還要小。舉個例子,血紅蛋白分子的大小約為6。5奈米。血紅蛋白在紅細胞中濃度很高。一個典型的紅細胞含有大約2。8億個血紅蛋白分子。

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蛋白質的三維形狀決定了它們的功能。

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