傅胖中的小窩
本網頁為教育用途,請勿做分享以及商業行為。
Home
課程學習
生命的特性 教學目標
觀念迷思
1-1 生命現象
1-2 細胞的化學組成
1-3 細胞的結構
1-4 細胞的生理
1-5 細胞的能量
探討活動1-1 生物細胞的觀察
補充資料
組織化的結構
新陳代謝
生長
感應
運動
生殖
DNA 與基因
水的重要性
無機鹽
醣類
蛋白質
脂質
核酸
細胞的發現與細胞學說
細胞壁
細胞膜
細胞核
細胞質
內質網
高基氏體
溶 體
液 泡
粒線體
葉綠體
核糖體
中心粒與中心體
細胞膜的運輸
被動運輸
主動運輸
滲透與膨壓
酵 素
ATP
光合作用與光合色素
光反應
碳反應
有氧呼吸
發酵作用
原核細胞與真核細胞
相關影片
牛刀小試
蛋白質
1.
蛋白質是構成原生質的主要有機物,約占總乾重的一半以上,其對生物體的重要性可由所擔任的功能得知(表
1
-
2
),其中最重要的為催化蛋白(酵素或酶)。
2.
蛋白質的種類依其外觀或溶解度可分為球狀蛋白(
globular protein
)、纖維蛋白(
f ibrous protein
)與膜蛋白(
membrane protein
)〔
Tobin & Dusheck, 1998
〕。大部分功能性的蛋白(如催化蛋白與調節管制蛋白)外觀為球狀(圖
1
-
12(a)
),因此球狀蛋白的研究備受矚目。纖維蛋白的形狀多為絲狀或長條狀(圖
1
-
12(b)
),在生物體多擔任結構、支撐或保護的角色,如皮膚、韌帶或軟骨所含的膠原蛋白(
collagen
),頭髮的角蛋白(α
-keratin
)與蠶絲所含的絲蛋白(
fibroin
)等。膠原蛋白由纖維母細胞製造並分泌,存於真皮層,可撐起皮膚組織的架構,使皮膚看起來豐潤,柔軟有彈性,是近年來膠原蛋白稱霸美容保養品界的主要原因。膜蛋白的水溶性極差,大多數為球狀構造,有些鑲嵌於細胞膜中形成通道,控制物質的進出;有些附著於膜上,參與外界訊號的傳遞(如
G
蛋白;
G protein
)或能量的生成(如細胞色素
c
)等功能。
3. 蛋白質的組成單位主要有 20 種胺基酸。胺基酸的基本構造是一個 α-碳原子上接有一個胺基(-NH2)、一個羧基(-COOH)、一個氫原子與側鏈(以 R 代表)(參見課本 P.11 圖 1-4),其中側鏈的構造決定胺基酸的種類與特性,有的帶電荷、有的不帶電荷但具有極性(親水的)、有的則為非極性(疏水的)。
4. 當多個胺基酸相連形成蛋白質時,一胺基酸的羧基和另一胺基酸的胺基經脫水形成肽鍵(peptide bond)後連接成多肽(polypeptide)(圖 1-13)。組成的胺基酸種類、數目及排列順序決定蛋白質的種類,不同的蛋白質有不同的生物功能。
5. 蛋白質可由一條或多條多肽構成,其結構依序分為四級(圖 1-14)〔Branden & Tooze, 1999〕。蛋白質的一級結構(primary structure)是(各)多肽中胺基酸的組成與排列次序,由細胞的 DNA 決定,為蛋白質形成特定立體構形與功能的基礎〔Mathews, Holde & Ahern, 2000〕。蛋白質的二級結構(secondary structure)是多肽中肽鍵與胜鍵之間因氫鍵作用,而形成 α-螺旋(α-helix)或 β-褶片(β-sheet)等規則性的特殊結構,近年位於多肽轉折處的不規則構造如 β-轉折(β-turn)亦被歸入此類。蛋白質的三級結構(tertiary structure)指已具有二級構造的多肽因組成胺基酸的側鏈間產生交互作用,使得多肽進而摺疊扭轉成特有的球狀立體構形(如肌紅蛋白)。蛋白質的四級結構(quaternary structure)是指當蛋白質行使生物功能時,需由兩條或兩條以上的多肽(稱為次單元;subunit)組成時,各次單元間的立體關係(如血紅素、抗體)。
6.
近年更有超分子結構(
supramolecular organization
)一詞出現,描述多種不同的蛋白質在細胞內執行特定功能時,必須產生交互作用時的實際結構狀態,如核糖體、複製體(
replisome
)、凋亡體(
apoptosome
)與蛋白酶體(
proteasome
)等。〔
Lodish et al., 2004
〕
7.
維持蛋白質特有結構的作用力中,除了一級結構的肽鍵與三、四級結構中的雙硫鍵為共價鍵外,其餘都是較弱的非共價作用力,如氫鍵、離子鍵、凡得瓦力與疏水作用等(圖
1
-
15
),因此大部分的蛋白質只能在溫和的環境中,表現正常的生物功能。當環境的溫度或
pH
值改變過於激烈時,蛋白質會因維持結構的作用力受破壞而失去特有的構形與活性(圖
1
-
16
),發生蛋白質的「變性」(
denaturation
)。