蛋白质也会玩“行为艺术”？( 二 ) _小知识

蛋白质为什么要练“瑜伽”，一个生物大分子为何如此重视“姿态”？蛋白质只有正确地折叠，才会具有正常的生理功能。一旦错误折叠，要么被降解掉，要么蛋白质活性丧失，有时会让人患病。困扰老年人的阿尔茨海默症，是因为蛋白质构象变化了；囊性纤维病变是蛋白质不能折叠；家族性高胆固醇症是蛋白质错误折叠；家族性淀粉样蛋白症，则是蛋白质沉淀……

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蛋白质的高级结构是由蛋白质的一级结构决定。有人将一级结构和蛋白质构象之间的这种关联，称之为“第二遗传密码”，蛋白质构象的重要性，由此可见一斑。

蛋白质氨基酸序列的突变，会让蛋白质的构象和功能发生很大的变化。例如镰刀形贫血病，即是一个氨基酸发生了突变。之后，两条血红蛋白链互相“锁”在一起，最终与其他血红蛋白链共同形成一个不溶的长柱形螺旋纤维束。于是红细胞被扭旋成了镰刀形，最终造成血液里的红细胞携氧能力下降，导致患者慢性溶血性贫血。这种基因突变造成蛋白质分子改变的疾病，称为“分子病” 。
蛋白质的“瑜伽”教练是谁？
蛋白质的折叠是随意的发生，还是有内在的机制？
有的时候，蛋白质折叠是自动的，不需要“瑜伽”教练，完全“自学成才” 。
一些小分子蛋白质在体外可逆的变性复性，就是一个证据。 “热力学假说”认为，在一定的环境下，如不同的溶液组分、pH值、温度和离子强度下，蛋白质中的多肽链会自动调整空间位置，犹如水往地低处走一样，让整个系统处于自由能最低的状态，这样蛋白质的结构最稳定，形成蛋白质的构象。
有的时候，蛋白质需要“瑜伽教练”辅导动作，这些“教练”叫做分子伴侣或者折叠酶。分子伴侣和折叠酶都是蛋白质，它们的作用是帮助其他蛋白质正确折叠，就像教练手把手地教你正确动作一样，在发挥作用时，和所要帮助的蛋白质结合，折叠完毕与其分离，不参与这些蛋白质的生理功能。

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正如行军作战要讲究排兵布阵，每场战斗的胜利，不能完全归功于单个士兵一样，蛋白质的生命功能也是“排兵布阵”的结果，所以每个蛋白质都要不辞劳苦地把做“瑜伽”，把氨基酸排兵布阵。

头发角蛋白含有大量的α-螺旋结构，头发有了弹性；蚕丝中有大量的β-螺旋，蚕丝柔软和易于伸展……相比于氨基酸序列信息，根据蛋白质的构象往往可以更准确地预测蛋白质的功能。活细胞中每种生理功能并非总是一直进行的，各种生理功能之间要随时间空间进行转换，因此要对这些功能的执行者蛋白质进行“开”和“关” 。蛋白质的构象并不是恒定的，会随着功能的开关而有所变化。
结构蛋白，像“钢筋”一样，多呈纤维状；酶是个“媒婆”，多呈球状，里面有个小空间，让即将反应的有机物质聚在一起，亲密地“谈谈恋爱”；在细胞上承担细胞内外物质运输的“膜蛋白”则把自己变成了一个交通繁忙的“隧道”……
从广场舞到拉丁舞通吃
假如你会跳拉丁舞，广场舞对你就不难。你的“瑜伽”教练会教你不同的动作的，同一种蛋白质也会在不同的构象中穿梭变换，这叫做“变构效应” 。
谁是变构这门功课的好学生？血红蛋白和肌红蛋白。这两种蛋白质的主要功能都是携带氧。血红蛋白在血液里，肌红蛋白在肌肉组织中。