蛋白質是細胞運作的關鍵。它們催化反應、運輸分子、提供結構支撐、傳遞訊號並抵抗感染。蛋白質是由胺基酸連接而成的大分子。胺基酸的排列順序決定了蛋白質鏈的折疊方式，而折疊後的形狀則決定了蛋白質的功能。人類基因組中約有2萬個蛋白質編碼基因，但由於可變剪接和翻譯後修飾，實際產生的蛋白質數量遠不止於此。
蛋白質具有四個層次的結構。一級結構是胺基酸序列。二級結構是局部折疊成α螺旋和β折疊的結構。三級結構是單一多肽的整體三維形狀。四級結構是多個多肽排列成複合物的結構。氫鍵、二硫鍵、疏水相互作用和離子鍵共同維持這種形狀的穩定性。
蛋白質是蛋白質體學的研究對象，蛋白質體學是對蛋白質表現、修飾和相互作用進行大規模分析的學科。蛋白質被工業化生產用於治療用途，例如胰島素和單株抗體。人們透過基因工程改造蛋白質，以提高其穩定性和活性。藥物的作用標靶是蛋白質，它們可以阻斷或增強蛋白質的功能。
蛋白質錯誤折疊會導致阿茲海默症、帕金森氏症和囊性纖維化等疾病。了解蛋白質如何折疊和發揮功能是生物學面臨的重大挑戰之一。
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