蛋白質

蛋白質是一種複雜的有機大分子化合物。根據元素分析，除了有碳、氫、氧、氮，通常還有少量的硫。部分蛋白質還含有其他一些元素，主要是磷、鐵、銅、碘、鋅和鉬等等。這些元素在蛋白質組成中占的比例是：碳約占50%、氫約占7%、氧約占23%、氮約占16%、硫約占0−3%。蛋白質是生物體最基本的組成部分之一，參與了基本所有的生命活動進程，因此也是生命科學的主要研究對象之一。隨著生物物理、生物化學等學科的不斷發展，越來越多的蛋白質結構和功能獲得了鑑定。

結構

蛋白質是由二十多種胺基酸通過肽鍵有序連接而形成的多肽鏈。蛋白質的基本單位是胺基酸，胺基酸的氨基和羧基縮合失水後形成肽鍵，由三個或三個以上胺基酸殘基組成的肽稱為多肽形成多肽鏈。

蛋白質的分子結構可劃分為四級：

• 一級結構：組成多肽鏈的線性胺基酸序列。
• 二級結構：依靠不同肽鍵的C=O和N-H基團間的氫鍵形成的穩定結構。
• 三級結構：由一條多肽鏈的不同胺基酸側鏈間的相互作用形成的穩定結構。
• 四級結構：由不同多肽鏈亞基間相互作用形成具有功能的蛋白質分子。

一級結構依靠轉錄過程中形成的共價鍵維持。通過蛋白質摺疊形成高一級結構。特定的多肽鏈可能有多於一個的穩定構型，每種構型都有自己特定的生物活性，其中只有一種具有天然活性。

二級結構包括α螺旋、3₁₀螺旋、π螺旋、β摺疊、轉角和無規則捲曲。

如果進一步細分，二級結構和三級結構之間還包括超二級結構和結構域。

超二級結構（super-secondary structure）是指相鄰的若干而二級結構（通常是α螺旋和β轉角）彼此相互作用形成有規律的二級結構的組合，作為構成三級結構的元件。

結構域（structual domain）是指二級結構或超二級結構組成的三級結構的局部摺疊區域。

三級結構絕大部分可以歸類於這四類：全α結構、全β結構、αβ混合結構和富含金屬或二硫鍵的結構。

四級結構指多肽鏈之間的相互作用。

性質

蛋白質通常被分為可溶性，纖維狀或膜結合蛋白（參看整合膜蛋白）。幾乎所有的生物催化劑，即酶，都是蛋白質（20世紀晚期，人們發現某種RNA序列也具有催化活性）。與膜結合的轉運結構和離子通道，可以將底物從一個位置轉移到另一個位置而不改變它們；受體，通常也不改變它們的底物，僅僅是改變自身的形狀與底物結合；以及抗體，看來似乎只有結合功能；這些都是蛋白質。最後，構成細胞骨架和動物大部分結構的纖維物質也是蛋白質：膠原和角蛋白組成了皮膚，毛髮和軟骨；肌肉大部分也是由蛋白質組成。

蛋白質對於它周圍的環境十分挑剔。它們僅在一個很小的pH範圍內並且含有少量電解質的溶液中保持他們的活性或天然狀態，許多蛋白質不能存在於蒸餾水中。蛋白質失去了它的天然狀態就稱為變性。變性的蛋白質通常除了隨機捲曲以外沒有其他的二級結構。處於天然狀態的蛋白質通常都是摺疊的。

功能

蛋白質的功能多種多樣：

• 催化。蛋白質的一個重要功能就是作為生物催化劑，酶。
• 調劑。一些蛋白質對生物體內的新陳代謝具有調劑作用，例如，胰島素。
• 運輸。一些蛋白質具有運輸代謝物質的作用，例如，離子通道,血紅素。
• 儲存。種子中的大量蛋白質，就是用來萌發時的儲備。
• 運動。例如肌蛋白。
• 結構。比如毛髮，等等。
• 其他，比如防禦，進攻等等。例如人類的免疫過程中有大量蛋白質參與。

相關學科

20世紀最驚人的發現之一就是許多蛋白質的活性狀態和失活狀態可以互相轉化，在一個精確控制的溶液條件下（例如通過透析除去導致失活的化學物質），失活的蛋白質可以轉變為活性形式。如何使蛋白質恢復到它們的活性狀態使生物化學的一個主要研究領域，稱為蛋白質摺疊學。

蛋白質的合成是通過細胞中的酶的作用將DNA中所隱藏的信息轉錄到mRNA中，再由tRNA按密碼子-反密碼子配對的原則，將相應胺基酸運到核糖體中，按照mRNA的編碼按順序排列成串，形成多肽鏈，再進行摺疊和扭曲成蛋白質。蛋白質為生命的基礎大分子。可視為生命體的磚塊。

通過基因工程，研究者可以改變序列並由此改變蛋白質的結構，靶物質，調控敏感性和其他屬性。不同蛋白質的基因序列可以拼接到一起，產生兩種蛋白屬性的「荒誕」的蛋白質，這種熔補形式成為細胞生物學家改變或探測細胞功能的一個主要工具。另外，蛋白質研究領域的另一個嘗試是創造一種具有全新屬性或功能的蛋白質，這個領域被稱為蛋白質工程。

營養作用

蛋白質可以用來產生能量，但是它們必須首先被轉化成為一些普通的代謝媒介。這個過程需要脫氨，一種毒性非常大的物質。氨在肝臟中被轉化為尿素，毒性減弱，被排入尿中。另一些動物將尿素轉化為尿酸。

蛋白質是動物膳食的必需成份，對成長和組織發育至關重要，它可從肉類、魚、雞蛋、牛奶和豆類食品中攝取。

蛋白質缺乏通常涉及營養學，尤其是第三世界國家人民的飢餓和營養不良。甚至在已開發國家例如美國，這也是一個被忽視的健康因素。因為社會的壓力造成減肥時，食物嚴重依賴於碳水化合物，缺少必需胺基酸。蛋白質缺乏可以致病，例如疲勞，胰島素耐受，脫髮，頭髮掉色（應當是黑髮的變為紅色），肌肉重量減輕（蛋白質可以修復肌肉組織），體溫低，激素失調。嚴重的蛋白質缺乏將會致命。

蛋白質過多也會造成問題，例如Template:Fact。

通常造成對某種食物過敏以及過敏反應的元兇是蛋白質。因為每種蛋白質的結構都略有不同，某些蛋白質會引起一些免疫系統的反應，而其他一些十分安全。許多人都對花生中的某種蛋白質，或者貝類或其他海鮮的蛋白質過敏，但是很少有人對所有這三種都過敏。

人體所需蛋白質之來源

肉類：動物肌肉及結締組織 (例如，肌腱、筋、軟骨等) 富含蛋白質。

魚類。

豆類：大豆之蛋白質含量達35％～45％，較其他豆類（如紅豆、綠豆等）多，且為主要農產品之一，所以大豆及其製品（如豆腐、丹貝等）為素食者主要蛋白質來源之一。

榖類：小麥含有豐富蛋白質（麵筋），且為主要農產品之一，所以小麥及其製品，為素食者主要蛋白質來源之一。

乳及乳製品。

蛋。

蕈類。

其他食物：大多數食品中皆含有含量不等之蛋白質。