蛋白质

蛋白质是四种基本有机分子之一。当我在课堂上教蛋白质的时候孩子们会问我"蛋白质是做什么的?"实际上我解释起来容易多了，但是它们做不到，因为蛋白质在你的身体里有很多不同的用途。例如，它们形成了很多不同的结构。例如，一种叫做角蛋白的蛋白质构成了你的头发。一种叫做胶原蛋白的蛋白质构成了韧带、肌腱和嘴唇。

有很多不同的东西是由蛋白质组成的。抗体是免疫系统对抗外来入侵者的主要武器之一，它们是由蛋白质组成的。胰岛素之类的激素是由蛋白质组成的，而酶，细胞中的化学工质，也是蛋白质。所以它们几乎可以在细胞里做任何你想做的事情。

组成蛋白质的单体叫做氨基酸。它们连接在一起形成长链，称为多肽。这些氨基酸长链最终以非常复杂的方式折叠在一起，这种复杂的结构给科学家们带来了很长一段时间的问题。我们先来仔细看看什么是氨基酸。现在，所有的氨基酸在自然界中大约有二十种，它们有四个基本组成部分。中间的部分叫做碳它连着一个氢还有其他所有的基团。这个基团叫做氨基它是由一个氮和几个氢组成的。有些教科书根据PH值随意画出三个但我选择了两个。这里是羧基它赋予氨基酸酸性因为这个C双键OOH是羧酸。就像你们在化学里学过的所有酸一样，有时候氢会脱落，所以你偶尔会看到氧旁边写着一个负号。 Up here you see the R group. That doesn't mean that it's a pirate R. That instead is just a place holder used to represent the different side groups that give each amino acid its individual qualities. For example here we see the amino acid called alanine and you'll see that its R group is a methyl group, a carbon with three hydrogens attached to it while over here cysteine has the same amino, amino, carboxyl, carboxyl group but instead of the methyl group it's got a C, double H and then a sulphur over the hydrogen attached to it. That gives it very different chemical and structural properties than the methyl group here. Phenylalanine and glutamic acid also share very different qualities based on their R group.

当科学家第一次开始研究蛋白质时，蛋白质基本上会有这种结构，如果我解释，问你"快来给我描述一下"你会坐在那里说“什么!”它看起来就像一团乱麻"在某些方面，这就是蛋白质，混乱的团块。早期的科学家很难弄清楚。这就像你递给一个幼儿园小朋友一本大部头的小说，然后说:“那么，告诉我，《指环王》中贯穿的主题是什么?”他们会在失败中举手投降。因此，科学家们从最基本的层次开始他们提出了一种叫做“初级结构”的东西，然后一旦他们开始理解这一点，他们就开始研究二级结构和三级结构，即第三级结构。现在我们对蛋白质结构的理解越来越好，越来越有能力了。我们甚至学习了四元结构，也就是多种蛋白质如何协同工作。

让我们来看看这个YouTube视频，看看它是如何把所有这些不同的层次放在一起的。我要全屏显示。这里我们看到一堆氨基酸。现在它们结合在一起这就是氨基酸的顺序这就是一级结构。现在因为它们的R基团，它们开始相互作用所以我们的长链就会开始形成这些奇怪的弯曲的部分和弯曲的部分。现在科学家们不喜欢把这些东西叫做弯曲的部分和弯曲的部分所以他们把它们命名为阿尔法螺旋和贝塔折叠片。我先暂停一下视频给你们看一些模型。这里显示的是一个螺旋结构同样，它是一个长链的氨基酸连接在一起但是由于R基团和氨基酸链其他部分之间的氢键，它开始形成这个扭曲的结构。如果你曾经研究过DNA，你可能听说过螺旋，因为它有一个双股的扭曲形状，叫做双螺旋。

在视频中你们看到这些弯曲的部分是平行运行的。这就是所谓的“贝塔折纸”，这就是我们看到的。所以我们又有了一条长链但是由于碳的结构特性它被弯了起来形成了这种上上下下的薄片形状叫做折叠薄片。打褶的部分是指，像这样上下扣住，有点像裤子上的褶皱。所以这两种性质主要是由氨基酸链中不同R基团的氢键决定的。让我们重新开始这段视频看看我们如何利用这些小区域的结构，二级结构我们有各种各样的其他相互作用，更多的氢键和共价键在链的不同部分之间形成三维形状。现在，很多蛋白质都完成了但是有些蛋白质有额外的链连接在它们上面，以非常特定的方式被称为“四元”或结构的第四层，这就是蛋白质。