[摘要] 蛋白質(zhì)在細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)過(guò)程中，起著十分重要的作用。從生物的構(gòu)成到生物的新陳代謝、遺傳都和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)。生物的結(jié)構(gòu)和性狀都與蛋白質(zhì)有關(guān)。因此，學(xué)好蛋白質(zhì)的構(gòu)成及作用，對(duì)學(xué)生學(xué)好高中生物至關(guān)重要。

[關(guān)鍵詞] 高中生物 蛋白質(zhì) 結(jié)構(gòu) 功能

蛋白質(zhì)在生物中有著很重要的作用，從生物的構(gòu)成到生物的新陳代謝、遺傳都和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)。因此，學(xué)好蛋白質(zhì)的構(gòu)成及作用，對(duì)高中生物的理解有著非常重要的作用。

蛋白質(zhì)在細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)過(guò)程中，起著十分重要的作用。生物的結(jié)構(gòu)和性狀都與蛋白質(zhì)有關(guān)。蛋白質(zhì)還參與基因表達(dá)的調(diào)節(jié)，以及細(xì)胞中氧化還原、電子傳遞、神經(jīng)傳遞乃至學(xué)習(xí)和記憶等多種生命活動(dòng)過(guò)程。在細(xì)胞和生物體內(nèi)各種生物化學(xué)反應(yīng)中起催化作用的酶主要也是蛋白質(zhì)。許多重要的激素，如胰島素和胸腺激素等也都是蛋白質(zhì)。此外，多種蛋白質(zhì)，如植物種子(豆、花生、小麥等)中的蛋白質(zhì)和動(dòng)物蛋白、奶酪等都是供生物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)之用的蛋白質(zhì)。有些蛋白質(zhì)如蛇毒、蜂毒等是動(dòng)物攻防的武器。

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其生物活性。蛋白質(zhì)的生物活性不僅決定于蛋白質(zhì)分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)，而且與其特定的空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。異常的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)很可能導(dǎo)致其生物活性的降低、喪失，甚至?xí)?dǎo)致疾病，瘋牛病，Alzheimer's癥等都是由于蛋白質(zhì)折疊異常引起的疾病。蛋白質(zhì)如何在細(xì)胞內(nèi)正確地折疊?為什么這個(gè)過(guò)程有時(shí)會(huì)失敗?過(guò)去40年間關(guān)于蛋白質(zhì)折疊過(guò)程的研究集中在當(dāng)變性劑被緩沖液稀釋后，變性的蛋白質(zhì)如何再重新折疊這一問(wèn)題上。但是這樣的體外研究與真正的細(xì)胞內(nèi)情況相去甚遠(yuǎn)。強(qiáng)調(diào)活體細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)正常折疊、異常折疊的研究，尤其是折疊催化劑、分子伴侶和大分子的參與是這一領(lǐng)域目前的研究熱點(diǎn)。在功能和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)上闡明關(guān)于蛋白質(zhì)折疊的過(guò)程，將對(duì)相關(guān)疾病的預(yù)防和治療有重要意義。

蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，在人體中有20種氨基酸，食物中的蛋白質(zhì)必須經(jīng)過(guò)腸胃道消化，分解成氨基酸才能被人體吸收利用，人體對(duì)蛋白質(zhì)的需要實(shí)際就是對(duì)氨基酸的需要。吸收后的氨基酸只有在數(shù)量和種類上都能滿足人體需要身體才能利用它們合成自身的蛋白質(zhì)。營(yíng)養(yǎng)學(xué)上將氨基酸分為必需氨基酸和非必需氨基酸兩類。

必需氨基酸指的是人體自身不能合成或合成速度不能滿足人體需要，必須從食物中攝取的氨基酸。對(duì)成人來(lái)說(shuō)，這類氨基酸有8種，包括賴氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、色氨酸和苯丙氨酸。對(duì)嬰兒來(lái)說(shuō)，組氨酸也是必需氨基酸。非必需氨基酸并不是說(shuō)人體不需要這些氨基酸，而是說(shuō)人體可以自身合成或由其它氨基酸轉(zhuǎn)化而得到，不一定非從食物直接攝取不可。這類氨基酸包括谷氨酸、丙氨酸、精氨酸、甘氨酸、天門冬氨酸、胱氨酸、脯氨酸、絲氨酸和酪氨酸等。有些非必需氨基酸如胱氨酸和酪氨酸如果供給充裕還可以節(jié)省必需氨基酸中蛋氨酸和苯丙氨酸的需要量。

蛋白質(zhì)分子中關(guān)鍵活性部位氨基酸殘基的改變，會(huì)影響其生理功能，甚至造成分子病(molecular disease)。例如，鐮狀細(xì)胞貧血，就是由于血紅蛋白分子中兩個(gè)β亞基第6位正常的谷氨酸變異成了纈氨酸，從酸性氨基酸換成了中性支鏈氨基酸，降低了血紅蛋白在紅細(xì)胞中的溶解度，使它在紅細(xì)胞中隨血流至氧分壓低的外周毛細(xì)血管時(shí)，容易凝聚并沉淀析出，從而造成紅細(xì)胞破裂溶血和運(yùn)氧功能的低下。另外，實(shí)驗(yàn)證明，若切除了促腎上腺皮質(zhì)激素或胰島素A鏈N端的部分氨基酸，它們的生物活性也會(huì)降低或喪失，可見(jiàn)關(guān)鍵部分氨基酸殘基對(duì)蛋白質(zhì)和多肽功能的重要作用。

另一方面，在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系中，一些非關(guān)鍵部位氨基酸殘基的改變或缺失，則不會(huì)影響蛋白質(zhì)的生物活性。例如，人、豬、牛、羊等哺乳動(dòng)物胰島素分子A鏈中8、9、10位和B鏈30位的氨基酸殘基各不相同，有種族差異，但這并不影響它們都具有降低生物體血糖濃度的共同生理功能。

蛋白質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)和其性質(zhì)及生理功能的關(guān)系也十分密切。不同的蛋白質(zhì)正因?yàn)榫哂胁煌目臻g結(jié)構(gòu)，因此，具有不同的理化性質(zhì)和生理功能。如指甲和毛發(fā)中的角蛋白，分子中含有大量的α-螺旋二級(jí)結(jié)構(gòu)。因此，性質(zhì)穩(wěn)定堅(jiān)韌又富有彈性，這是和角蛋白的保護(hù)功能分不開(kāi)的;事實(shí)上不同的酶，催化不同的底物起不同的反應(yīng)，表現(xiàn)出酶的特異性，也是和不同的酶具有各自不相同且獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)密切有關(guān)。

正是由于蛋白質(zhì)有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)決定了其在人體中的重要作用:

1.構(gòu)造人的身體

蛋白質(zhì)是一切生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，是肌體細(xì)胞的重要組成部分，是人體組織更新和修補(bǔ)的主要原料。人體的每個(gè)組織:毛發(fā)、皮膚、肌肉、骨骼、內(nèi)臟、大腦、血液、神經(jīng)、內(nèi)分泌等都是由蛋白質(zhì)組成，所以說(shuō)飲食造就人本身。

2.修補(bǔ)人體組織

人的身體由百兆億個(gè)細(xì)胞組成，細(xì)胞可以說(shuō)是生命的最小單位，它們處于永不停息的衰老、死亡、新生的新陳代謝過(guò)程中。例如，年輕人的表皮28天更新一次，而胃黏膜兩三天就要全部更新。所以，一個(gè)人如果蛋白質(zhì)的攝入、吸收、利用都很好，那么皮膚就是光澤而又有彈性的。反之，人則經(jīng)常處于亞健康狀態(tài)。組織受損后，包括外傷，不能得到及時(shí)和高質(zhì)量的修補(bǔ)，便會(huì)加速機(jī)體衰退。

3.維持肌體正常的新陳代謝和各類物質(zhì)在體內(nèi)的輸送

載體蛋白對(duì)維持人體的正常生命活動(dòng)是至關(guān)重要的，可以在體內(nèi)運(yùn)載各種物質(zhì)。比如，血紅蛋白輸送氧(紅血球更新速率250萬(wàn)/秒)、脂蛋白輸送脂肪、細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助物質(zhì)進(jìn)出等。

4.構(gòu)成人體必需的催化和調(diào)節(jié)功能的各種酶

我們身體有數(shù)千種酶，每一種只能參與一種生化反應(yīng)。人體細(xì)胞里每分鐘要進(jìn)行一百多次生化反應(yīng)。酶有促進(jìn)食物的消化、吸收、利用的作用。相應(yīng)的酶充足，反應(yīng)就會(huì)順利、快捷的進(jìn)行，我們就會(huì)精力充沛，不易生病。否則，反應(yīng)就變慢或者被阻斷。

總而言之，蛋白質(zhì)在生物體中有著不可替代的作用，我們應(yīng)該掌握其作用，對(duì)我們的學(xué)習(xí)生活和了解自己的身體都是非常重要的。