什么是蛋白质(proteins)？

在了解蛋白质单体之前，让我们先看看蛋白质是什么。蛋白质是自然界中的聚合物，在生命过程中起着至关重要的作用。蛋白质占细胞干重的50%以上，并且比任何其他生物分子都有大量的存在。因此，它们与其他主要的生物分子类型有很大的不同，包括脂质、碳水化合物和核酸。最重要的是，蛋白质由于其结构、功能、理化性质、改性及其应用而成为生物分子研究最为广泛的领域，尤其是在基因工程、生态友好材料、基于可再生资源的新型复合材料等最先进的领域。蛋白质作为生物分子，在生物系统中起着许多主要作用，包括酶催化（通过酶）、防御（通过免疫球蛋白、毒素和细胞表面抗原）、运输（通过循环转运器）、支持（由纤维）、运动（通过形成肌肉纤维，如胶原蛋白、角蛋白和纤维蛋白），调节（通过渗透蛋白、基因调节器和激素）和储存（通过离子结合）。蛋白质是动物、植物和微生物如病毒和细菌等重要的可再生资源。一些重要的植物性蛋白质包括玉米醇溶蛋白、大豆蛋白和小麦蛋白。酪蛋白和丝素是动物体内发现的一些蛋白质。主要细菌蛋白的例子包括乳酸脱氢酶、糜蛋白酶和富马酸酶。

蛋白质是由大量的单体单元连接而成的。蛋白质含有一种或多种多肽。每一条多肽链都是由大量的氨基酸通过肽键连接而成。编码这种特殊蛋白质的基因决定了氨基酸的序列。一旦一条多肽链形成，它就会折叠起来形成一个特定的三维结构，这是该特定多肽链所特有的。多肽链的构象主要由氨基酸序列和聚合物链各部分之间的多重弱相互作用决定。这些微弱的相互作用可以通过加热或添加一种最终改变多肽3-D结构构象的化学物质来破坏。这种破坏过程被称为蛋白质变性。变性最终会停止蛋白质的功能活动。因此，蛋白质的结构对于维持它们的功能是非常重要的。

蛋白质结构

蛋白质的结构可以从四个层次来讨论；一级、二级、三级和四级。蛋白质的一级结构是其氨基酸序列。二级结构有两种类型；α-螺旋和β-床单。蛋白质的三级结构由三维结构决定，三维结构可以是球状的，也可以是纤维状的。三级结构更为复杂和紧凑。蛋白质的四级结构要复杂得多，因为它的折叠程度更高。大多数具有四级结构的蛋白质含有亚单位，这些亚单位通过非契约键结合在一起。例如，血红蛋白有四个亚单位。

什么是蛋白质的单体(the monomers of proteins)？

单体是聚合物的主要功能和结构单元。它们是聚合物的组成部分。蛋白质的单体是氨基酸。大量的氨基酸分子通过肽键连接在一起形成多肽链。两个或更多的多肽链连接在一起形成大的蛋白质。氨基酸序列决定蛋白质的结构和功能。

General structure of an Amino acid

在生物系统中，有20种不同的氨基酸以不同的顺序排列形成所有的蛋白质。氨基酸序列是蛋白质的一级结构。当考虑氨基酸分子的化学式时，它包含三个基团；氨基（-NH2）、羧酸基（-COOH）和侧链（R基），这是每个氨基酸特有的。最简单的氨基酸含有一个氢原子作为R基团称为甘氨酸。

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Image Courtesy:

“Protein primary structure” By National Human Genome Research Institute –（公共领域）viaComm*** Wikimedia

“AminoAcid ball” By GYassineMrabetTalk–使用inkscape创建。–自己的作品（公共领域）通过Comm*** Wikimedia