诺丁汉大学蛋白质的结构、功能分析

蛋白质是细胞 DNA 信息解码过程的最终产物。作为细胞的 "工作母机"，蛋白质是细胞的结构和运动元素，是生物体内几乎所有生化反应的催化剂。这一系列令人难以置信的功能源于一个令人吃惊的简单代码，它定义了一套极其多样化的结构。

事实上，细胞 DNA 中的每个基因都包含一个独特蛋白质结构的代码。这些蛋白质不仅由不同的氨基酸序列组装而成，还通过不同的键连接在一起，并折叠成各种三维结构。折叠形式或构象直接取决于蛋白质的线性氨基酸序列。

一、蛋白质结构

1.蛋白质的基本结构

蛋白质由一长串氨基酸组成。即使单体氨基酸的数量有限(人体中通常只有 20 种氨基酸)，它们也可以以多种不同的方式排列，从而改变蛋白质的三维结构和功能。蛋白质的简单序列称为一级结构。

2.蛋白质的二级结构

蛋白质的二级结构取决于蛋白质链局部之间的相互作用，这种相互作用会影响蛋白质的折叠和三维形状。改变二级结构的主要因素有两个：

α-螺旋： 骨架中的 N-H 基团与前一个氨基酸的 4 个残基的 C=O 基团形成氢键。

B 螺旋片： 一条链骨架上的 N-H 基团与相邻完全延伸链骨架上的 C=O 基团形成氢键。

每种蛋白质还可以与各种功能基团相关联，如醇、羧胺、羧酸、硫酯、硫醇和其他碱性基团。这些功能基团也会影响蛋白质的折叠，从而影响其在体内的功能。

3.三级结构

蛋白质的三级结构是指二级相互作用后的整体三维形状。这包括极性、非极性、酸性和碱性 R 基团对蛋白质的影响。

4.蛋白质的四元结构

蛋白质的四元结构是指具有多个亚基的蛋白质中亚基的方向和排列。它仅适用于具有多条多肽链的蛋白质。蛋白质根据聚合物中氨基酸的序列折叠成特定的形状，蛋白质的功能与由此形成的三维结构直接相关。

蛋白质之间或与体内其他大分子之间也会相互作用，形成复杂的聚集体。在这些聚集体中，蛋白质可以发挥单个蛋白质不可能发挥的功能，如 DNA 复制和细胞信号传导。

蛋白质的性质也千差万别。例如，有些蛋白质非常坚硬，而有些则具有一定的柔韧性。这些特性也取决于蛋白质的功能。例如，刚性较强的蛋白质可能在细胞骨架或结缔组织结构中发挥作用。另一方面，具有一定柔韧性的蛋白质可以充当铰链、弹簧或杠杆，支持其他蛋白质的功能。

二、蛋白质的功能

蛋白质在许多关键的生物过程和功能中发挥着重要作用。它们种类繁多，在人体内发挥着多种不同的功能，具体如下：

a.充当催化剂;

b.运输其他分子;

c.储存其他分子;

d.提供机械支持;

e.提供免疫防御;

f.产生运动;

g.传递神经冲动;

h.控制细胞生长和分化。

蛋白质结构对其功能的影响程度可以从蛋白质结构变化的影响中看出来。对蛋白质任何结构层次的任何改变，包括蛋白质折叠和形状的微小变化，都会使蛋白质失去功能。

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