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❒ 蛋白質的功能
蛋白質是生物體內最重要的一種物質，不同的蛋白質構造不同，功能也不同，如＜表一＞所示。例如：酵素蛋白主要的功能是加快生物體內的生化反應速率，構造蛋白組成生物體的結締組織與頭髮皮膚，收縮蛋白組成生物體的肌肉，貯存蛋白儲存蛋白質與能量，運輸蛋白可以在血液裡運送養份與氧氣，免疫球蛋白(又稱為「抗體」)負責消滅入侵生物體的細菌與病毒等。

表一　生物體內蛋白質的種類與功能。
資料來源：陳明造、葉東柏，基礎生物化學，藝軒圖書出版社。＜我要買書＞

❒ 蛋白質的定義
蛋白質是由不同的胺基酸(一顆珠子)縮合聚合以後形成的聚合物(一串珠子)，由於胺基酸同時含有胺基(NH₂)與酸基(COOH)，可以同時提供氫原子(H)與氫氧原子(OH)，進行脫水(H₂O)而形成縮合聚合物，如＜圖一(a)＞所示，圖中的CONH稱為「胜肽鍵(Peptide bond)」。

蛋白質的化學結構如＜圖一(b)＞所示，中央下方的R1、R2、R3…分別代表任何數目的碳原子與氫原子，換句話說，蛋白質是由一連串不同的胺基酸排列組合而成，每一個位置都有20種可能的胺基酸(R1~R20)，所以總共有20×20×20…種排列組合，由於蛋白質總共有多少個胺基酸並不固定，所以總共可能有無限多種排列組合。

＜圖一(b)＞只畫出5個胺基酸做為代表，我習慣將胺基酸想像成一個雙手攤開的人，則蛋白質就好像是有許多人手牽著手排成一列，如＜圖一(c)＞所示，圖中最左邊的手代表胺，稱為「N端」，最右邊的手邊代表酸，稱為「H端」。雖然理論上胺基酸可能有無限多種排列組合，形成無限多種蛋白質，但是實際上科學家發現存在生物體內的蛋白質大約有100萬種，存在人體內的蛋白質大約有10萬種。

圖一　蛋白質的構造。

【實例】胜肽(Peptide)
我們常常聽到健康食品或化妝品提到「胜肽」，其實胜肽指的是小分子的蛋白質，也就是只有幾個胺基酸聚合而成的蛋白質，分子小代表人體容易吸收，因此被應用在健康食品或化妝品上，可以達到某些醫療保健功效。但是說穿了它就是一種蛋白質，許多廠商誇大它的功效，還故意用「胜肽」這種大家沒聽過的東西來行銷，消費者還以為買到了什麼神奇的東西，對於胜肽的功效還是要有完整的研究報告與醫學實驗才能確定。

❒ 蛋白質的一級結構
前面曾經提到過，生物體內所有的物質，原子組成相同但是立體結構不同的化合物具有完全不同的性質，換句話說，化合物的立體結構在生物科技裡是很重要的。
蛋白質的一級結構是指胺基酸的排列順序，在生物科技裡排列順序又稱為「序列(Sequence)」，也就是指「胺基酸是以什麼樣的順序排列形成蛋白質」。

【實例】核糖核酸酶A(RNase A)的一級結構
核糖核酸酶A是一種蛋白質，其胺基酸的序列如＜圖二＞所示，圖中使用一字符號，每一個英文字母代表一個胺基酸，總共有124個胺基酸組成。

圖二　蛋白質的一級結構。

❒ 蛋白質的二級結構
由於蛋白質是由胺基酸組成，胺基酸與胜肽鍵具有許多的氫原子(H)、氧原子(O)、氮原子(N)，所以很容易形成氫鍵(一種吸引力)，科學家發現這種吸引力會使蛋白質分子收縮起來，形成α螺旋或β褶板兩種「區域立體結構」，稱為「二級結構」。
➤α螺旋(α helix)：像彈簧一樣的構造，如＜圖三(a)＞所示。
➤β褶板(β strand)：像打褶平板的構造，如＜圖三(b)＞所示。

缺圖待補

圖三　蛋白質的二級結構。
資料來源：李權益，分子生物學，合記圖書出版社。＜我要買書＞

【實例】核糖核酸酶A(RNase A)的二級結構
核糖核酸酶A的胺基酸上的氫鍵造成a螺旋或b褶板兩種「區域立體結構」，例如：TAAAKFER－QHM這一段胺基酸形成α螺旋的構造，HVFTNVPK這一段胺基酸形成β褶板的構造，依此類推，如＜圖四＞所示。

圖四　核糖核酸酶A(RNase A)的二級結構。

❒ 蛋白質的三級結構
不只如此，由於蛋白質是由胺基酸組成，胺基酸與胜肽鍵具有許多氫鍵，除了會形成「區域立體結構」之外，不同的區域立體結構還會因為氫鍵而收縮起來，形成「實際存在於三度空間的立體結構」，稱為「三級結構」，每一個三級結構又稱為「亞單元」。科學家發現，溫度的高低會影響蛋白質的氫鍵，造成蛋白質的三級結構(立體結構)改變，例如：雞蛋的蛋白在室溫下是透明液體，可是將雞蛋放進水裡加熱到100°C，則蛋白質變成白色固體，其實蛋白質本身的胺基酸序列並沒有改變，只是三級結構(立體結構)改變而已。

動物或昆蟲分泌出來的毒液其實就是蛋白質，我們稱為「毒蛋白」，被毒蛇或蜈蚣咬傷會死亡是因為毒蛋白直接流入血管中，而血管裡並沒有可以分解蛋白質的胃蛋白酶，如果毒蛋白是流到胃裡，由於胃裡有許多胃蛋白酶可以分解蛋白質，所以對胃來說，某些毒蛋白可能不會傷害人體。有趣的是，不只溫度高低會影響蛋白質的氫鍵，某些化學藥品也會影響蛋白質的氫鍵，例如：市面上有人將蜈蚣丟到紹興酒內，則蜈蚣噴出的毒液立刻凝結成白色長條狀。

【實例】核糖核酸酶A(RNase A)的三級結構
核糖核酸酶A的α螺旋或β褶板兩種區域立體結構，還會因為氫鍵而收縮起來，形成「三級結構」，如＜圖五＞所示，看起來真是眼花撩亂吧！所以生物科技的原理其實真的有點複雜。值得注意的是，＜圖五＞的蛋白質是一種「酵素(酶)」，在這個蛋白質的上方有一個凹口，我們稱為「活性中心」，這個活性中心在生物體內進行生化反應時扮演非常重要的角色，將會在後面詳細介紹。

缺圖待補

圖五　酸酶A(RNase A)的三級結構。

資料來源：李權益，分子生物學，合記圖書出版社。＜我要買書＞

❒ 蛋白質的四級結構
科學家發現，某些具有完整功能的蛋白質通常包含好幾個「三級結構(亞單元)」，才能在生物體內產生某種特定的用途，例如：血紅蛋白主要的功能是輸送氧氣，每一組可以輸送氧氣的四級結構包括4個三級結構(亞單元)，將氧分子包圍起來，才能在體內輸送。其他的例子如＜表二＞所示，過氧化氫酶、乳酸去氫酶、澱粉酶(存在於口水中)、菸草鑲嵌病毒等都是由不同的三級結構(亞單元)組成四級結構才能具有完整的功能，表中的分子量愈大表示分子愈長。

表二　幾種常見的蛋白質四級結構。

資料來源：李權益，分子生物學，合記圖書出版社。＜我要買書＞

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