结构生物化学/酶催化机制/蛋白质功能

蛋白质是生物体中重要的生物大分子，因为它们在结构上具有重要意义。因此，它们可以在各种生物过程中发挥至关重要的作用。蛋白质结构可以在几个不同的层次上进行描述。蛋白质的一级结构是指多肽链中氨基酸的顺序。不同的氨基酸含有不同的官能团。蛋白质的二级结构涉及多肽链折叠成规则重复的结构，例如α-螺旋和β-折叠。蛋白质的三级结构给出了单个亚基多肽链的整体结构排列。蛋白质的四级结构是指几个亚基多肽链的排列和相互作用以形成蛋白质分子。蛋白质的结构多样性和复杂性使其能够执行多种功能。蛋白质是由许多氨基酸通过相邻氨基酸的羧基和氨基之间的肽键连接而成的。这使得蛋白质形成长链。已知一些蛋白质单独起作用；然而，许多蛋白质协同作用形成复合物（例如：核糖体、脂类、核酸等）。这创造了细胞的机能，以及整个生物体的机能。蛋白质的主要功能取决于构成蛋白质的氨基酸以及它的折叠方式。

下面列出了一些这些功能：\

抗体是参与免疫反应的蛋白质，它们通过防御身体免受抗原（外来入侵者）的攻击。抗体通过血流传播，并被免疫系统用来识别和防御细菌、病毒和其他外来入侵者。某些抗体通过使抗原固定来破坏抗原，以便白细胞可以破坏抗原。抗体由 2 条重链和 2 条轻链组成。两条链通过二硫键连接。存在一个可变区和一个恒定区。可变区是抗原结合的区域。由于它的可变性，不同的抗原可以结合到这些区域。

收缩蛋白是参与运动的蛋白质。它们包括肌球蛋白和肌动蛋白，它们参与肌肉收缩和运动。肌动蛋白丝是网络的主要组成部分。其他收缩蛋白与这些丝相互作用以创造结构刚性和运动。收缩蛋白的结构和功能是横纹肌，并且有很好的特征；因此，它们为非肌细胞提供了一个很好的例子。此外，各种细胞中收缩蛋白的相互作用可能是独特的。研究肌肉以外的细胞中的收缩蛋白具有明显的困难。例如，这些蛋白质的浓度低于肌肉，而且只有少数细胞类型可以获得用于研究，其数量与肌肉相当。此外，蛋白水解和其他不利因素在非肌细胞中可能更严重。另一个例子可能是收缩蛋白的组织在非肌细胞中难以定义。然而，收缩蛋白的普遍存在及其相互作用的重要性预示着其在生理学和医学方面越来越重要。

结构蛋白通常是纤维状和细长的蛋白质。它们是自然界中最丰富的蛋白质类。它们的主要功能是提供机械支撑。结构蛋白的例子包括角蛋白、胶原蛋白和弹性蛋白。角蛋白存在于毛发、羽毛、角、蹄和喙中。胶原蛋白和弹性蛋白存在于结缔组织中，例如肌腱和韧带。胶原蛋白被认为是最丰富的哺乳动物蛋白。结构蛋白如胶原蛋白、纤连蛋白和层粘连蛋白在细胞培养应用中用作附着因子。Sigma 提供最全面的结构蛋白集合，用于细胞外基质和细胞骨架研究，以及用于细胞培养和材料科学应用的工具。

酶是调节生化过程的蛋白质。它们通常被称为催化剂，因为它们的功能是降低反应的活化能，从而提高反应速率。从本质上讲，酶能够做到这一点，因为它们可以稳定过渡态。乳糖酶和胃蛋白酶是酶的例子。乳糖酶参与乳糖的分解，乳糖存在于牛奶中。另一方面，胃蛋白酶有助于分解食物中的蛋白质。酶是生物催化剂或辅助剂。酶由各种类型的蛋白质组成，它们可以驱动特定作用或营养素所需的化学反应。在酶的帮助下发生转化的化学物质称为底物。在没有酶的情况下，这些化学物质被称为反应物。

激素蛋白是作为信号蛋白的蛋白质，它们有助于调节体内的生物活动。胰岛素、催产素和生长激素是激素蛋白的例子。胰岛素通过控制血糖浓度参与调节葡萄糖代谢。催产素负责在女性分娩期间刺激子宫收缩。最后，生长激素刺激肌肉细胞中的蛋白质合成。

储存蛋白是作为氨基酸或特定配体（如生物学上重要的金属离子）储存的蛋白质。它们包括卵白蛋白和酪蛋白。前者存在于蛋清中，而后者存在于牛奶中。另一个例子是肌红蛋白，它起着组织中氧气的储存作用。

转运蛋白是负责将分子从一个地方移动到另一个地方的蛋白质。例如，蛋白质血红蛋白负责血液中氧气的运输。另一个例子是细胞色素，它们充当电子传递链中的电子载体蛋白。

膜蛋白是存在于生物膜中的蛋白质。它们可以是外周的或整合的。它们可以充当生物标志物或离子和小分子的调节通道。