蛋白質的行為藝術
蛋白質是生命的物質基礎，在我們的身體中進行各種各樣的分工合作，承載著繁雜的生命活動。
可是你是否知道，蛋白質要想在身體內實現這些功能，還依賴於它所表演的行為藝術嗎？
蛋白質分子是微型的“瑜伽大師”
各種各樣的蛋白質在生命個體中是分工合作的。它們有的當“磚瓦”，構建生物體；有的“搞運輸”，自身作為載體運送其它物質；有的當“士兵”，與侵入的病原體作戰。
還有的開“生化工廠”，作為酶催化各種生化反應；有的是“管理者”，作為激素調節各種生理反應；有的當“緩衝區”，組成結締組織，讓身體富有彈性，並作為“外包裝”保護身體，如面板裡的膠原蛋白；有的則是“傳令兵”，在細胞間傳遞資訊。
可是這些功能可不是一蹴而就的，只有透過蛋白質的行為藝術才能實現。
蛋白質分子就是微型的“瑜伽大師”，它們婀娜的身姿要麼扭曲，要麼糾纏，如果不把身體舞成某個特定的姿態，就不能體現出這些生物活性。
很多有機大分子都是柔性的，可以透過扭曲摺疊及翻轉做出很多高難度動作，像極了“瑜伽”大師。
在生物化學上，這些“瑜伽”叫做蛋白質的摺疊，各類的摺疊在一起，組成蛋白質的空間構象。
對很多生物大分子來說，空間構象幾乎和結構具有同樣的重要性。
把肉和雞蛋煮熟，蛋白質的氨基酸序列沒有變，肽鏈沒有變，只是空間構象變化了，肉和蛋的性狀和口感變化了，這叫做蛋白質的“變性”，即空間構象的坍塌。
如果不幸被燒傷燙傷，皮肉雖然都在，卻再也無法承擔生理功能了。
蛋白質為什麼要練“瑜伽”呢？
一個生物大分子為何如此重視“姿態”呢？蛋白質只有正確地摺疊，才會具有正常的生理功能。
一旦錯誤摺疊，要麼被降解掉，要麼蛋白質活性喪失，甚至有時會讓人患病。
比如困擾老年人的阿爾茨海默症，就是因為蛋白質構象變化了；囊性纖維病變是蛋白質不能摺疊；家族性高膽固醇症是蛋白質錯誤摺疊造成的；家族性澱粉樣蛋白症，則是蛋白質沉澱產生的後果。
蛋白質的“瑜伽教練”是誰
蛋白質的摺疊是隨意發生，還是有內在的機制呢？
有的時候，蛋白質摺疊是自動的，不需要“瑜伽”教練，完全“自學成才”。
一些小分子蛋白質在體外可逆的變性復性，就是一個證據。
“熱力學假說”認為，在一定的環境下，如不同的溶液組分、pH值、溫度和離子強度下，蛋白質中的多肽鏈會自動調整空間位置，猶如水往低處走一樣，讓整個系統處於自由能最低的狀態，這樣蛋白質的結構最穩定，從而形成蛋白質的構象。
有的時候，蛋白質需要“瑜伽教練”輔導動作，這些“教練”叫做分子伴侶或者摺疊酶。
分子伴侶和摺疊酶都屬於蛋白質，它們的作用是幫助其他蛋白質正確摺疊。
就像一位優秀的瑜伽教練，手把手地教你正確的動作一樣，在發揮作用時，和所要幫助的蛋白質結合，摺疊完畢後立即與其分離，不去參與這些蛋白質的生理功能。
蛋白質如果一旦錯誤摺疊，舞姿出錯，那就會給生命機體帶去災難。
先讓我們來看看蛋白質的“建築結構”：氨基酸的序列叫做蛋白質的一級結構，肽鏈個體的“舞姿”是蛋白質的二級結構和三級結構；而肽鏈們的“集體舞”，就是蛋白質的獨特“舞姿”，這是四級結構。
因此，蛋白質的結構更像是一座堅固有序的“建築物”。
蛋白質的高階結構，是由蛋白質的一級結構決定。
有人將一級結構和蛋白質構象之間的這種關聯，稱之為“第二遺傳密碼”，蛋白質構象的重要性，由此可見一斑。
如果蛋白質氨基酸序列發生突變，就會導致蛋白質的構象和功能發生很大的變化。
例如鐮刀形貧血病，即是一個氨基酸發生了突變。
之後，兩條血紅蛋白鏈互相“鎖”在一起，最終與其他血紅蛋白鏈共同形成一個不同的長柱形螺旋纖維束。
於是紅細胞被扭旋成了鐮刀形，最終造成血液裡的紅細胞攜氧能力下降，導致患者慢性溶血性貧血。
這種基因突變造成蛋白質分子改變的疾病，稱為“分子病”。
從拉丁舞到廣場舞
假如你會跳拉丁舞，那麼廣場舞對你來說就不會太難。
就好像你的“瑜伽”教練會教你不同的動作一樣，同一種蛋白質也會在不同的構象中穿梭變換，揮灑出多樣的舞姿，這叫做“變構效應”。
到底誰是變構這門功課的好學生呢？
它們分別是血紅蛋白和肌紅蛋白。這兩種蛋白質的主要功能都是攜帶氧。
血紅蛋白在血液裡，肌紅蛋白則在肌肉組織中。
其實血紅蛋白就藏在紅細胞中。
不管氧的分子如何，肌紅蛋白總是與氧分子保持高親和性，親密地擁抱，從不“嫌棄”。血紅蛋白由於“變構效應”，卻表現大大的不同，對氧分子“嫌貧愛富”。
氧分壓低時，與氧的親和力降低，釋放出氧，傳遞給肌紅蛋白；氧分壓高時，血紅蛋白則多多益善，能攜帶多少氧分子就攜帶多少。
為什麼會這樣？
原來血紅蛋白的構象，隨著氧分壓的不同而有所變化。
人的血紅蛋白有4個亞基。
當氧分壓高時，一個亞基與氧結合後，會引起蛋白質構象的變化，讓其他亞基與氧更容易結合，結合速度更快。
而當氧分壓低時，一個亞基上的氧分子脫離後，會帶動更多的亞基解除氧分子，就像領頭羊帶著羊群一樣，這種現象叫做正協同性。
血紅蛋白和肌紅蛋白就這樣形成了一個將氧分子從肺部帶到組織肌肉中的有效機制。
蛋白質的行為藝術可謂是歎為觀止吧？
