一分钟告诉你 什么是蛋白质结构

作为生命基石的蛋白质，其实没有那么神秘。

蛋白质作为支撑整个生命世界的四大基础物质之一（另外三个是核酸、糖类还有脂质），是我们身体里绝大多数生命活动的具体执行者。

蛋白质是由二十几种基本氨基酸组成的。我们可以把每一种氨基酸想象成一颗美丽的珍珠，不同的蛋白质会按照不同的顺序将这些珍珠串成一条珍珠项链。不同种类的珍珠有自己的脾气和特点，所以靠的比较近的那些珍珠，会按照它们的本性聚拢或者疏远，从而形成一些特殊的局部小结构。

而所有这些局部小结构通过互相吸引、彼此排斥之后，会最终调整坍缩到一个在能量上相对稳定的状态。这时候它呈现出来的就会是这根珍珠项链、也就是这个蛋白质应该有的样子。

刚刚我们讲的这个过程，有个很专业的名字叫做“蛋白质折叠”（protein folding）。关于它还有一个非常有名的理论，叫做安芬森法则（Anfinsen's Dogma）。20世纪50年代末，美国生物化学家克里斯琴··安芬森（Christian Boehmer Anfinsen，1916 - 1995）提出假说，认为蛋白质的氨基酸序列包含了其天然结构的全部信息。这里的核心是“全部”，也就是说，单纯由氨基酸序列就能完全决定蛋白质的天然结构，与历史无关。这是为什么呢？因为蛋白质的天然结构就是它能量（专业说法是“自由能”）最低的状态，即热力学最稳态。

如何证明这个假说呢？安芬森通过实验证明，天然结构被破坏的蛋白质，不需要外部能量输入又会自发变成天然结构。他因此获得了1972年的诺贝尔化学奖，他的假说也升格成为生物化学领域的重要法则之一。

但是，单一蛋白质的折叠还不算完，当很多功能相关的蛋白质分别完成折叠之后，还可以进一步组装在一起，形成更加复杂的生物大分子机器。这些生物大分子机器可以像我们熟悉的宏观世界里的那些机器一样，帮助生物体完成更加复杂的生命活动。

所以说蛋白质的折叠决定了它的结构，而它的结构决定了它的功能。我们只要搞清楚蛋白质的结构，是不是就可以知道每一个生命过程是怎么运作的？疾病和衰老又是怎么发生的？