蛋白质相关

1. 蛋白质

蛋白质是细胞里干活的主力分子。它由 20 种氨基酸（amino acid）连成。

你可以把它想成一条项链：

• 氨基酸就是珠子，一共 20 种款式
• 珠子首尾相连，连成长链，这条链叫多肽（polypeptide）
• 每种珠子都有一个共同的“骨架”部分（用来连接），和一个各不相同的小尾巴，叫侧链（side chain）

2. 氨基酸

一个氨基酸的通用分子式

$$H_{2}N\text{-}CH(R)\text{-}COOH$$

左边 H₂N– 是氨基（amino group），右边 –COOH 是羧基（carboxyl group），中间那个碳叫 α 碳（Cα），它一共接四样东西——一个 H、一个 R（侧链）、一个氨基、一个羧基。

细胞里的水环境 pH 约 7，它会变成两性离子（zwitterion）：

$$H_3{N}^{+}\text{-}CH(R)\text{-}CO{O}^{-}$$

氨基抢了个质子（带正电），羧基丢了个质子（带负电）。整分子净电荷为零，但两端带电——这也是为什么侧链带电会那么重要。

20 种氨基酸，R 不同，其余部分一字不差。这就是“20 种珠子共用同一个接口”的准确含义。

串起来：一次脱水缩合

两个氨基酸连成肽键（peptide bond），化学本质是丢掉一个水分子：

$$H_{2}N\text{-}CH(R_1)\text{-}COOH+H_{2}N\text{-}CH(R_2)\text{-}COOH\to H_{2}N\text{-}CH(R_1)\text{-}CO\text{-}NH\text{-}CH(R_2)\text{-}COOH+H_{2}O$$

新出现的那个 –CO–NH– 就是肽键。有四点需要记住的：

1. 每连一颗珠子丢一个水。n 颗珠子 → n−1 个肽键（多条链要分开算）。
2. 丢完水后剩下的部分叫残基（residue）。“胰岛素 51 个残基”说的就是这 51 个已经不是完整氨基酸，而是各丢了一个水的残部。
3. 链有两个不同的头：一头是自由的 –NH₃⁺（N 端），一头是自由的 –COO⁻（C 端）。所以序列有方向，“第 1 位”永远指 N 端那颗。
4. 在细胞里这一步不会自发发生，需要活化氨基酸（aminoacyl-tRNA）+ 核糖体催化 + 消耗能量。“脱水缩合”是化学本质，不是细胞的实操方式。

3. 蛋白质构象（conformation）是什么

构象说的不是氨基酸这颗珠子自己会变造型——氨基酸本身是块刚性小积木，形状基本不变。真正在变的是珠子之间的接头：接头转了多少度，后面整条链的位置就跟着变。

就像手臂：手掌的结构你改不了，但肩、肘、腕三个关节各转多少度，手能到的地方完全不一样。“氨基酸有几种姿态”问的其实是——这些关节一共有多少种转法。

链上的关节：哪些能转，哪些被锁死

这是最反直觉的一点：蛋白质链并不是每根键都能转。

连两颗珠子的那根键叫肽键。它因为共振有约 40% 的双键性质，那一段被锁死在一个平面内，只能整体翻个面，不能自由扭，所以不算自由度。

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