蛋白质是构成生物体的主要有机化合物

ByLUNGTakPing2005.09.30蛋白質是構成生物體的主要有機化合物。也是使生物體運作的主要物質。蛋白質是主要由氨基酸連結而組成。氨基酸氨基酸由碳，氫，氧，氮等四種化學元素組成。氨基酸的種類有無數種，但常見用於組成生物體的氨基酸卻只有二十種。其中兩種更含有硫。在結構上，造成生物體蛋白質的氨基酸都有一個共同的結構特點。就是在一個碳原子上，連結著四個不同的化學機能組(functioninggroup)。這四個化學基能組是：(1)有機酸的酸基(-COOH)；(2)氨基(-NH2)；(3)碳氫鍊(-R)(這部份可能含硫)；(4)氫(-H)或氫氧(-OH)。所以氨基酸的結構通式是：HROHNCCOHH氨基有機酸的酸基(連著酸基的碳原子又稱為碳原子，所以這氨基酸又稱為氨基酸。)不同的氨基酸就有不同的碳氫鍊。不同的碳氫鍊可以含有(1)不同的碳氫原子數量，(2)鍊狀結構或環狀結構，或(3)是否含硫。每一種氨基酸都有它自己獨特的酸鹼性，所以把它溶到水中，水溶液都有一個獨特的pH值，但它的分子亦可同時帶上正、負電。HR1OHR1OHNCCOHHN+CCO-OHH不帶電的分子帶正負電的分子氨基酸上電荷的轉移氨基酸分子可以和酸、鹼起化學作用，緩和因加入酸、鹼而引起酸鹼度的變化。所以氨基酸在體液中可作為緩衝劑(buffer)。HR1OHR1OHNCCOH+H+HN+CCOHOHHOH當氨基酸遇到強酸，它會吸收氫離子，使溶液的酸性減低。HR1OHR1OHNCCOH+OH-HNCCO-OHOH當氨基酸遇到強鹼，它會吸收氫氧離子，使溶液的鹼性減低。+H2O有些氨基酸是在身體內不能自己合成，但卻是合成身體重要蛋白質所必需的。這些氨基酸是必需要從食物中吸收的，所以它們就被稱為必需氨基酸(EssentialAminoAcids)。一些氨基酸是可以在身體內合成的，我們就不必一定要從食物中獲得。這些氨基酸，就被稱為非必需氨基酸(Non-essentialaminoacids)。氨基酸的連結氨基酸的連結，是由一個氨基酸氨基組的氫，與另一個氨基酸有機酸基的氫氧基，進行縮合反應(condensation)而成。HR1OHNCCOHOHHR2OHNCCOHOHHR1OHR2OHNCCNCCOHOHOH縮合反應(condensationreaction)胜[月太]鍵(peptidebond)縮出一個水分子氮端碳端氨基酸一氨基酸二由兩個氨基酸分子縮合而成的分子稱為二[月太](dipeptide)。由三個氨基酸分子縮合而成的分子稱為三[月太](tripeptide)。由多個氨基酸分子縮合而成的分子稱為多[月太](polypeptide)。蛋白質的結構蛋白質的立體結構(conformation)可分成四層。第一層結構(primarystructure)是指多[月太]上氨基酸的排列次序。這是由遺傳決定的。每一個蛋白質的氨基排列次序，都已經紀錄在遺傳物質(DNA)上。第二層結構(secondarystructure)這是指多[月太]鍊的自然彎曲或摺疊狀況，這狀況是由於氨基酸的形狀和連接狀況而引起的。多[月太]的第二層結構有兩種形式。甲種螺旋(αhelix)乙種摺疊面(βpleatedsheet)第三層結構(tertiarystructure)這是由甲種螺旋(αhelix)扭曲而成。在扭曲後，蛋白質就會成為球形，稱為球蛋白(globularprotein)。(如分子沒有扭曲成球形，它就可能成為線狀的纖維蛋白(fibrousproteins)。)第四層結構(quaternarystructure)一些較複雜的蛋白質分子可由多條的多[月太]組成。有時甚至會夾有非氨基酸的成份或是金屬離子等等。這些多[月太]鍊，非氨基酸部份及金屬離子間的結合狀況，就稱為這蛋白質分子的第四層結構(quaternarystructure)。如血紅蛋白(haemoglobin)的分子就由四個稱為血紅素(haem)的非氨基酸部份；兩條α多[月太]鍊(αchain)；兩條β多[月太]鍊(βchain)；及一個鐵離子所組成。一個血紅蛋白(haemoglobin)的結構。αglobinαglobinβglobinβglobinHaemgroupHaemgroupFe2+蛋白質的立體(三維)結構對它的功能很重要。它的正確立體結構，就是當它溶在水裏的時候所展示的立體結構。如蛋白質能展示這個立體結構，就被稱為原性蛋白(naturalprotein)。它就可以發揮正常的功能。如蛋白質不能展示出它的正常立體結構，這蛋白質就已經變性(denatured)，或被稱為變性蛋白(denaturedprotein)。變性蛋白(denaturedprotein)的性質將會與原性蛋白(naturalprotein)有不同，亦不一定可以履行原性蛋白的功能。使蛋白質變性的原因。(1)蛋白質被溶在水以外的溶劑中。不同的溶劑有不同的極性，對溶質有不同的牽引力。所以溶在其他溶劑中蛋白質的立體結構，會與溶於水中蛋白質的立體結構不一樣。(2)蛋白質在不合適酸鹼度的水溶液中。過多或過少的氫離子，都會使蛋白質分子不適當地扭曲。(3)水溶液中有重金屬離子的存在。重金屬離子可以吸引電子，使化學鍵扭曲，從而使蛋白質分子變形。(4)蛋白質曾經熱力處理。高溫可以打破蛋白質維持自然形狀的二硫鍵(disulphidebond)，使蛋白質凝固而變性(denatured)。蛋白質的功用。(1)蛋白質是製造生物體的主要材料，包括是製造細胞內所有胞器的主要材料，細胞間的填充材料，及身體，細胞附屬物的主要材料。(2)蛋白質是操作身體機能的物質。身體內所有的化學變化都需要用[酉每](enzyme)去促進，[酉每]的主要成份是蛋白質。所以蛋白質是操作身體的主要物質。(3)蛋白質可以調節身體機能。有些激素(hormones)是蛋白質的，所以蛋白質可以調節身體機能。(4)蛋白質可以供應能量。在身體極度缺乏能量時，蛋白質可以被用於放出能量，以救『燃眉之急』。蛋白質