北京
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蛋白质
蛋白质是生命活动的主要参与者。在细胞中，蛋白质发挥着多种功能：它可以作为酶来催化各种生物化学反应，也可以作为通道或转运蛋白帮助细胞进行物质交换，还可以作为细胞骨架为细胞结构提供支撑。可见，蛋白质在细胞内扮演着非常重要的角色。
蛋白质的重要性决定了它的“生”与“死”都是细胞不可或缺的生理过程。在细胞中，蛋白质是由核糖体根据编码它们的信使RNA序列合成的。组成蛋白质的基本单位是氨基酸，每个氨基酸都由三个碱基组成的密码子来编码。
例如，赖氨酸的密码子可以是三个腺嘌呤，用缩写表示就是AAA。 不过，蛋白质并不只是氨基酸序列的线性连接，它们还会经历折叠过程，形成具有复杂结构和功能的三维最终产物。 人体是一个动态系统，细胞中总有一些蛋白质处于被降解的过程，即“死去”的过程。 被降解的蛋白质会变为其基本组成单位——氨基酸，随后，这些氨基酸会被重新使用，再次合成新的蛋白质。
为什么蛋白质一定要经历“生死轮回”呢？合成一个蛋白质后，就让细胞“用一辈子”，不是更好吗？比如，只要细胞活着就一直用这个蛋白质，如果细胞分裂成两个，蛋白质的浓度降低了一半，就合成新的蛋白质来补充这个缺口。显然，这种方法更节约能量，为什么要将合成好的蛋白质又降解掉呢？
蛋白质必须经历“生死轮回”，其实背后有多种原因。首先，蛋白质有一定的“使用寿命”，例如，在细胞中，蛋白质可能会经历氧化或其他化学反应，导致其氨基酸侧链受损。其次，蛋白质虽然经过折叠形成特定的三维结构（即构象），但其构象并非一成不变。然而，构象发生改变的蛋白质可能不具备正常功能，甚至会发生聚集，导致细胞损伤。总之，随着时间的流逝，蛋白质可能会出现问题，因此细胞必须适时降解它们，以便合成新的蛋白质。
细胞要降解蛋白质的另一个原因是，有些蛋白质的功能是暂时的。比如，细胞目前的生长阶段需要合成某种化学物质，所以需要一种酶（一种特殊的蛋白质）来负责这一化学物质的合成；一旦该生长阶段结束，细胞就不再需要这种酶，它就会被降解掉。此外，有些蛋白质被降解还与细胞增殖调控密切相关——机体会通过降解蛋白质防止细胞过度增殖。
因此，细胞通过不断降解蛋白质，同时合成新的蛋白质，一方面能保证蛋白质都处在“保质期”内，另一方面可以时刻维持当前所需的蛋白质种类。尽管这种做法看起来很浪费，但实际上是维持蛋白质动态平衡的有效手段。
本文节选自《百科知识》2024.01B
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