蛋白质

蛋白质的基本组成单位是氨基酸。氨基酸是一类同时含有氨基（—NH₂）和羧基（—COOH）的小分子有机化合物，其中与羧基相邻的α-碳原子上还连接一个侧链基团（R基），不同氨基酸之间的差别主要就体现在这个R基上。^{1212Biochemistry (5th ed.) — Amino Acidsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1313Amino Acids — Building Blocks of Proteinsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

构成天然蛋白质的氨基酸绝大多数属于α-氨基酸，即氨基连接在与羧基相邻的α-碳上；脯氨酸是常见例外之一，其侧链与氨基共同形成吡咯烷环，属于亚氨基酸，但在蛋白质化学中通常仍按α-氨基酸一并讨论。^{1212Biochemistry (5th ed.) — Amino Acidsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1414IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature: Nomenclature of α-Amino Acidsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在蛋白质化学中，通常把参与蛋白质合成的20种标准氨基酸称为常见氨基酸或蛋白质氨基酸；它们由遗传密码编码，按侧链性质可分为非极性（疏水）、极性不带电、酸性和碱性等类别。^{1212Biochemistry (5th ed.) — Amino Acidsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1313Amino Acids — Building Blocks of Proteinsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

除20种标准氨基酸外，硒代半胱氨酸和吡咯赖氨酸也由遗传密码编码并参与蛋白质合成，分别由UGA和UAG密码子在某些特定序列背景下编码，被称为第21和第22种蛋白质氨基酸。^{1515Selenocysteinencbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1616Pyrrolysine — the 22nd amino acidpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

许多氨基酸在生物体内还承担非蛋白质功能，例如甘氨酸、谷氨酸、γ-氨基丁酸等可作为神经递质或神经递质前体，精氨酸是合成一氧化氮的前体，色氨酸是合成5-羟色胺和烟酸的前体。^{1717Amino Acid Neurotransmittersncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1818Nitric Oxide Synthesis from L-Argininepubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

除标准氨基酸外，蛋白质中还存在多种翻译后修饰产生的氨基酸衍生物，如羟脯氨酸、羟赖氨酸、磷酸化丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸、甲基化赖氨酸和乙酰化赖氨酸等，它们不直接由遗传密码编码，而是在蛋白质合成后由酶催化修饰形成。^{1919Post-translational Modifications of Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2020Protein Posttranslational Modifications: The Chemistry of Proteome Diversificationspubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

氨基酸通过肽键连接成肽链：一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合，形成酰胺键性质的肽键（—CO—NH—），多个氨基酸依次连接即形成多肽，进而折叠成具有特定功能的蛋白质。^{1212Biochemistry (5th ed.) — Amino Acidsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1313Amino Acids — Building Blocks of Proteinsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

除甘氨酸外，标准α-氨基酸的α-碳原子连接四个不同基团，是手性中心，因此具有旋光性；天然蛋白质中的氨基酸主要为L-构型。^{1212Biochemistry (5th ed.) — Amino Acidsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1414IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature: Nomenclature of α-Amino Acidsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

氨基酸在水溶液中以两性离子形式存在，氨基和羧基分别带正、负电荷，其带电状态随pH变化；每种氨基酸都有一个等电点（pI），在等电点时其净电荷为零，溶解度通常最低。^{1212Biochemistry (5th ed.) — Amino Acidsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1313Amino Acids — Building Blocks of Proteinsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

人体不能合成或合成速度不能满足需要的氨基酸称为必需氨基酸，通常包括异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸8种；组氨酸和精氨酸对婴幼儿属于条件必需氨基酸。^{2121Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acidsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肽键是氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合形成的共价酰胺键，其化学式为—CO—NH—。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肽键中的C—N键具有部分双键性质，导致肽键平面内的六个原子（Cα、C、O、N、H、Cα）共平面，且肽键通常呈反式构型。^{2323The Peptide Bondncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

多个氨基酸通过肽键依次连接形成肽链，肽链骨架由重复的—NH—Cα—CO—单元构成，氨基酸侧链（R基）从骨架上伸出。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肽链具有方向性：N端为游离的α-氨基端，C端为游离的α-羧基端，书写肽链序列时通常从N端到C端。^{2424Molecular Biology of the Cell, 6th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肽链中氨基酸残基的数目决定了其称为寡肽（通常少于10个残基）、多肽（约10至100个残基）还是蛋白质（通常超过100个残基），但这一界限并非绝对。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2525IUPAC Compendium of Chemical Terminology (Gold Book): peptidegoldbook.iupac.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肽键的平面性和部分双键性质限制了肽链骨架的旋转，只有Cα与相邻原子之间的单键（φ和ψ角）可以自由旋转，这构成了蛋白质二级结构形成的基础。^{2323The Peptide Bondncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肽链的氨基酸序列（一级结构）由基因编码决定，并通过肽键连接而成；序列中氨基酸的排列顺序决定了蛋白质的高级结构和功能。^{2424Molecular Biology of the Cell, 6th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1313Amino Acids — Building Blocks of Proteinsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肽键在生理条件下相对稳定，但在强酸、强碱或蛋白酶催化下可发生水解，使肽链断裂。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肽链并非一条僵直的线状分子，而是通过Cα原子的旋转在三维空间中折叠成特定的构象，如α螺旋和β折叠。^{2323The Peptide Bondncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1313Amino Acids — Building Blocks of Proteinsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肽键的形成在生物体内由核糖体催化完成，是一个需要消耗能量的过程，涉及氨酰-tRNA的参与。^{2424Molecular Biology of the Cell, 6th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2626The Ribosome: Structure, Function, and Evolutioncshperspectives.cshlp.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质的元素组成以碳、氢、氧、氮四种元素为主，其中碳约占50%～55%、氢约占6%～7%、氧约占19%～24%、氮约占13%～19%；此外多数蛋白质还含硫，约占0%～4%。^{2727第一节 蛋白质分子的组成yaoli.henu.edu.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

除碳、氢、氧、氮、硫之外，部分蛋白质还含有磷和碘；少数蛋白质含有铁、铜、锌、锰、钴、钼等金属元素，这些元素多以微量元素形式与蛋白质结合或作为辅基成分。^{2727第一节 蛋白质分子的组成yaoli.henu.edu.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

各种蛋白质的含氮量很接近，平均约为16%，这是蛋白质元素组成中相对稳定的特征，也是凯氏定氮法测定蛋白质含量的基础。^{2727第一节 蛋白质分子的组成yaoli.henu.edu.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

由于蛋白质平均含氮量为16%，可将测得的样品含氮量乘以换算系数6.25（即100/16）来估算蛋白质的大致含量，即每克样品中含氮克数×6.25×100=100克样品中蛋白质含量（克%）。^{2727第一节 蛋白质分子的组成yaoli.henu.edu.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质在酸、碱或酶的作用下水解，用6N盐酸在真空下110℃水解约16小时可达到完全水解，但酸水解条件下色氨酸和酪氨酸易被破坏；水解液经层析分析可证明蛋白质的基本组成单位是氨基酸。^{2727第一节 蛋白质分子的组成yaoli.henu.edu.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

构成天然蛋白质的氨基酸共20种，均为L-α-氨基酸，其共同结构是在α-碳原子上连接一个氨基和一个羧基，不同氨基酸的区别在于侧链R基团的结构与极性。^{2727第一节 蛋白质分子的组成yaoli.henu.edu.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

生物界中也发现一些D系氨基酸，主要存在于某些抗菌素以及个别植物的生物碱中，但它们通常不参与天然蛋白质的组成。^{2727第一节 蛋白质分子的组成yaoli.henu.edu.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质的分子结构通常被划分为四个层次来描述：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构；其中一级结构指多肽链中氨基酸残基的线性排列顺序，是蛋白质最基本的结构层次。^{2828图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2929PDB101: Learn: Guide to Understanding PDB Data: Protein Hierarchical Structurepdb101.rcsb.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

一级结构中氨基酸残基之间通过肽键共价连接，肽键因此被称为蛋白质结构中的主键；氨基酸的排列顺序由基因上的遗传密码决定，即由编码该蛋白质的核酸序列所规定。^{2828图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质结构的层次性（hierarchy）是指较简单的层次被组织成更复杂的层次；一级结构作为序列层次，是后续二级、三级乃至四级结构形成的基础。^{2929PDB101: Learn: Guide to Understanding PDB Data: Protein Hierarchical Structurepdb101.rcsb.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

一级结构研究的历史可追溯至20世纪50年代：胰岛素、胰核糖核酸酶、胰蛋白酶等蛋白质的一级结构被陆续测定，到科普中国2017年刊文时已有约一千种蛋白质的一级结构被研究确定。^{2828图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

并非所有蛋白质片段都形成确定的三维结构：部分细胞蛋白质含有在行使功能时不采用确定折叠结构、或仅在结合其他蛋白质时才折叠的区段，这类蛋白质被称为内在无序蛋白质（intrinsically disordered proteins）。^{2929PDB101: Learn: Guide to Understanding PDB Data: Protein Hierarchical Structurepdb101.rcsb.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

二级结构指蛋白质主链局部、规则重复的空间排布，主要由主链肽键的羰基氧与酰胺氢之间形成的氢键稳定，不涉及侧链的规则堆积；常见的二级结构类型包括α螺旋、β折叠（β片层）、β转角和无规卷曲。^{3030Protein Structure（第5章，含肌红蛋白X射线晶体学模型与二级结构讨论）collections-us-east-1.awsprod.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

α螺旋是蛋白质中最常见、最典型的二级结构之一，由林纳斯·鲍林（Linus Pauling）与罗伯特·科里（Robert Corey）于1951年依据肽键的平面性与氢键几何提出模型，其主链每圈约3.6个氨基酸残基、螺距约0.54纳米，氢键沿螺旋轴方向连接第i个残基的羰基与第i+4个残基的酰胺氢。^{3030Protein Structure（第5章，含肌红蛋白X射线晶体学模型与二级结构讨论）collections-us-east-1.awsprod.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

β折叠由两条或多条伸展的β链并排排列、链间以氢键相连而成，可分为平行与反平行两种取向；肌红蛋白等球状蛋白的X射线晶体学分析显示，多肽链的某些区段必须卷曲形成内部二级结构，才能解释分子模型所呈现的尺寸与氨基酸残基数。^{3030Protein Structure（第5章，含肌红蛋白X射线晶体学模型与二级结构讨论）collections-us-east-1.awsprod.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

二级结构是介于一级结构与三级结构之间的结构层次：一级结构决定氨基酸的线性序列，二级结构描述主链的局部折叠，三级结构则描述整条链在三维空间中的整体排布；同一蛋白质中可同时存在多种二级结构元件，并通过转角等连接区组合成结构域。^{3030Protein Structure（第5章，含肌红蛋白X射线晶体学模型与二级结构讨论）collections-us-east-1.awsprod.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

二级结构预测是结构生物信息学的经典问题：由于α螺旋与β折叠的倾向性可由局部序列的氨基酸组成统计得到，早期方法（如Chou–Fasman参数法）即依据残基偏好性从序列推断二级结构，后续发展出基于同源比对与机器学习的预测方法。^{3030Protein Structure（第5章，含肌红蛋白X射线晶体学模型与二级结构讨论）collections-us-east-1.awsprod.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

三级结构指一条蛋白质多肽链在二级结构元件（α螺旋、β折叠等）基础上进一步盘曲折叠所形成的、包含全部原子空间位置的三维构象，它描述的是单条链的整体空间排布，而不是多条链之间的组装关系。^{2929PDB101: Learn: Guide to Understanding PDB Data: Protein Hierarchical Structurepdb101.rcsb.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

结构生物学很早就认识到，细胞中的许多蛋白质链会折叠成确定的三维结构；肌红蛋白（myoglobin）结构的测定首次揭示了这一点，此后随着解析结构数量增加，折叠蛋白的各类特征逐步被阐明。^{2929PDB101: Learn: Guide to Understanding PDB Data: Protein Hierarchical Structurepdb101.rcsb.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质具有层次化结构：术语“层次”指由按等级排列的层级构成，较简单的层级被组织成更复杂的层级；三级结构处于二级结构与四级结构之间的层级，是单条链层面的最高结构层次。^{2929PDB101: Learn: Guide to Understanding PDB Data: Protein Hierarchical Structurepdb101.rcsb.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

三级结构的形成主要由氨基酸侧链之间的非共价相互作用驱动，包括疏水作用、氢键、范德华力和静电相互作用，此外半胱氨酸之间可形成二硫键共价交联，这些作用共同稳定单条链的折叠构象。^{2929PDB101: Learn: Guide to Understanding PDB Data: Protein Hierarchical Structurepdb101.rcsb.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

并非所有蛋白质片段都折叠成确定的三维结构：许多细胞蛋白的部分区段在发挥功能时并不采取确定折叠结构，或仅在与其他蛋白结合时才形成确定结构，这类蛋白被称为固有无序蛋白（intrinsically disordered proteins）。^{2929PDB101: Learn: Guide to Understanding PDB Data: Protein Hierarchical Structurepdb101.rcsb.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在结构数据库的层级描述中，三级结构对应单条多肽链的折叠单元，而由多条链通过非共价结合形成的组装体属于四级结构，二者在层次上相互区分。^{2929PDB101: Learn: Guide to Understanding PDB Data: Protein Hierarchical Structurepdb101.rcsb.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

四级结构是蛋白质结构层次中的最高一级，用于描述由两条或更多条独立多肽链（称为亚基）通过非共价相互作用组装而成的、具有生物学功能的蛋白质复合物分子中，各亚基在三维空间中的排布方式。^{2828图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|3131蛋白质结构：一级、二级、三级与四级结构 | Bohriumscipedia.bohrium.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

区分三级结构与四级结构的关键在于多肽链的数目：一条单链蛋白质即使含有多个结构域，也只具有三级结构；只有当功能单元由两条或更多条彼此独立的多肽链组装而成时，才谈得上四级结构。^{3131蛋白质结构：一级、二级、三级与四级结构 | Bohriumscipedia.bohrium.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

四级结构中的亚基之间主要依靠疏水作用、氢键、离子键（盐桥）和范德华力等非共价相互作用维系，单个亚基之间通常不形成共价肽键；亚基各自具有独立的三级结构，单独存在时往往没有活性或活性很低。^{2828图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|3131蛋白质结构：一级、二级、三级与四级结构 | Bohriumscipedia.bohrium.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

四级结构赋予蛋白质单条多肽链所不具备的复杂功能，典型例子是血红蛋白：它由多个亚基组装而成，亚基之间的相互作用产生协同效应，使氧气结合呈现S形饱和曲线，从而更高效地完成氧气运输。^{3131蛋白质结构：一级、二级、三级与四级结构 | Bohriumscipedia.bohrium.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

四级结构并非静止不变，蛋白质可在不同的三级或四级构象之间转换以行使其生物学功能，这种结构上的转换被称为构象变化。^{2828图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质的各级空间结构在环境中仅维持边际稳定，温度等环境因素的变化可导致蛋白质变性并丧失生物学功能，四级结构所依赖的非共价亚基间相互作用同样会在此过程中被破坏。^{3131蛋白质结构：一级、二级、三级与四级结构 | Bohriumscipedia.bohrium.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质的结构被划分为四个层次：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构；其中一级结构是最基本的层次，指氨基酸残基在线性链上的排列顺序，所有残基之间通过肽键相连。^{3232Physiology, Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肽键是维持蛋白质一级结构的共价键，它由前一个氨基酸的羧基与后一个氨基酸的氨基缩合形成，使氨基酸残基按遗传信息决定的顺序连成不分支的多肽链；肽键具有部分双键性质，使肽键平面内的原子共处一个刚性平面，这是多肽主链构象受限的结构基础。^{3232Physiology, Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质的二级结构指多肽主链局部折叠形成的规则构象，主要包括α螺旋和β折叠；这类构象主要由主链肽键的羰基氧与酰胺氢之间形成的氢键维持，氢键沿多肽主链有规律地重复出现，从而使螺旋或折叠片层得以稳定。^{3232Physiology, Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

三级结构指整条多肽链在三维空间中的完整折叠形态，它是在二级结构元件基础上进一步盘曲、折叠形成的；维持三级结构的作用力包括疏水作用、氢键、离子键（盐桥）、范德华力等非共价相互作用，以及半胱氨酸残基之间形成的二硫键这一共价交联。^{3232Physiology, Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在维持蛋白质三级结构的各种作用力中，疏水作用通常被认为贡献最大：非极性侧链在水环境中倾向于聚集到分子内部以避开水分，这种疏水核心的形成是球状蛋白折叠的主要驱动力；相比之下，单个氢键或离子键的强度有限，但数量众多、协同作用，共同决定折叠的稳定性。^{3232Physiology, Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

二硫键是两条半胱氨酸侧链巯基氧化形成的共价键，可存在于同一条肽链内部或不同肽链之间，对稳定蛋白质的三级结构和四级结构起重要作用；二硫键多存在于分泌到细胞外环境的蛋白质中，胞内蛋白质则较少依赖二硫键维持构象。^{3232Physiology, Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

四级结构指由两条或两条以上独立折叠的多肽链（亚基）通过非共价相互作用缔合而成的寡聚体组装方式；维持四级结构的作用力主要是疏水作用、氢键、离子键等非共价力，亚基之间一般不以肽键相连，二硫键在部分寡聚蛋白中也可参与亚基间的连接。^{3232Physiology, Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

四级结构是许多蛋白质实现复杂别构调节机制的重要结构基础：亚基之间的界面相互作用使一个亚基上的配体结合事件能够传递到其他亚基，从而改变整个寡聚体的构象与活性，这种协同效应无法由孤立的单条肽链完成。^{3232Physiology, Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质结构层次之间是逐级决定的关系：一级结构（氨基酸序列）决定了链能够采取哪些二级结构元件，二级结构元件进一步组装成三级结构，而三级结构完整的亚基再按特定方式缔合成四级结构；不过，仅凭一级结构预测三维结构仍是结构生物学中的核心难题。^{3232Physiology, Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

维持蛋白质各级结构的作用力可分为共价键与非共价相互作用两类：共价键包括肽键和二硫键，非共价相互作用包括氢键、离子键、疏水作用和范德华力；非共价作用单个较弱，但数量众多且协同，是蛋白质折叠与构象稳定性的主要贡献者。^{3232Physiology, Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

环境条件会改变维持结构的作用力平衡：加热、极端pH、高浓度尿素或盐酸胍等变性剂可破坏氢键与疏水作用等非共价相互作用，使蛋白质去折叠（变性）；而二硫键作为共价交联，在变性条件下通常仍保留，需还原剂才能断裂。^{3232Physiology, Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

按组成分类，蛋白质可分为简单蛋白（simple protein）与结合蛋白（conjugated protein）两大类：简单蛋白仅由氨基酸残基构成，水解后只产生氨基酸；结合蛋白由蛋白质部分（脱辅基蛋白，apoprotein）与非蛋白质的辅基（prosthetic group）两部分组成。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

简单蛋白按溶解性质可进一步分为清蛋白（albumin，溶于水与稀盐溶液）、球蛋白（globulin，不溶于纯水而溶于稀盐溶液）、谷蛋白（glutelin，溶于稀酸或稀碱）、醇溶蛋白（prolamin，溶于70%～80%乙醇）、硬蛋白（scleroprotein，不溶于水、盐、稀酸和稀碱）等类别。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|3333蛋白质的分类（简单蛋白与结合蛋白）zgbk.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

清蛋白与球蛋白是血浆蛋白的主要组分，血清白蛋白属于典型的简单蛋白，血清球蛋白中则包含免疫球蛋白等成分；血浆蛋白的盐析分离（如硫酸铵分级沉淀）正是基于不同蛋白质溶解度的差异。^{3333蛋白质的分类（简单蛋白与结合蛋白）zgbk.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|3434Human Physiology — Plasma Proteins and Salt Fractionationncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

结合蛋白按辅基的化学性质可分为核蛋白（辅基为核酸）、糖蛋白与蛋白聚糖（辅基为糖类）、脂蛋白（辅基为脂类）、金属蛋白（辅基为金属离子）、色蛋白（辅基为色素分子，如血红蛋白中的血红素）、磷蛋白（辅基为磷酸基团）等。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

血红蛋白是色蛋白的典型代表，由珠蛋白与含铁的血红素辅基结合而成，血红素中的亚铁离子是氧结合位点；脱辅基蛋白单独存在时失去携氧功能，说明辅基对结合蛋白的生物学功能不可或缺。^{3535Hemoglobin: Structure, Function and Allosteryncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

核蛋白由蛋白质与核酸结合而成，染色体中的组蛋白与DNA结合形成的核小体是核蛋白的典型形式，在遗传信息的包装与调控中发挥作用。^{3636Nucleosome structure and chromatin organizationnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

糖蛋白是寡糖链以共价键连接在蛋白质多肽链特定氨基酸残基上形成的结合蛋白，广泛存在于细胞膜表面与分泌蛋白中；蛋白聚糖则由核心蛋白与糖胺聚糖链共价连接而成，是细胞外基质的重要成分。^{3737Glycoproteins and Proteoglycans — Essentials of Glycobiology, 4th ed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

脂蛋白由蛋白质与脂类结合而成，血浆脂蛋白（如低密度脂蛋白、高密度脂蛋白）承担脂类在血液中的运输功能，其蛋白质部分称为载脂蛋白。^{3838Lipoproteins and Lipid Transportncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

磷蛋白是辅基为磷酸基团的结合蛋白，酪蛋白与卵黄高磷蛋白是典型例子；磷酸基团通常以酯键连接在丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基的羟基上，磷酸化与去磷酸化是蛋白质功能调控的常见方式。^{3939Phosphoproteins: structure, function and analysisfebs.onlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

金属蛋白以金属离子为辅基或辅因子，如含锌的碳酸酐酶、含铜的细胞色素c氧化酶、含铁的 ferritin（铁蛋白）；金属离子常直接参与催化或结构稳定。^{4040Metalloproteins and metal homeostasispubs.acs.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

简单蛋白与结合蛋白的划分是经典生物化学的分类框架，但并非绝对：许多蛋白质的辅基结合较为松散（如某些金属离子可透析去除），在简单蛋白与结合蛋白之间并无截然界限，现代数据库更多按结构域与功能家族分类。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4141Protein classification in the post-genomic eraonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

硬蛋白包括胶原蛋白、角蛋白、弹性蛋白等，是结缔组织与皮肤、毛发的主要结构蛋白，其溶解性差、代谢更新慢，属于简单蛋白中的结构类群。^{3333蛋白质的分类（简单蛋白与结合蛋白）zgbk.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4242Collagen and keratin: structural fibrous proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

按分子形状分类，蛋白质通常被分为球状蛋白与纤维状蛋白两大类，这一对概念互为对应词：凡不属于纤维状蛋白的单纯蛋白（如清蛋白、球蛋白）与许多复合蛋白均归入球状蛋白。^{4343[科普中国]-球状蛋白质- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

球状蛋白的多肽链盘绕成不同程度的球状或椭球状分子，其空间结构靠链内次级键维系，包括氢键、盐键、二硫键、疏水作用与范德华力。^{4343[科普中国]-球状蛋白质- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

球状蛋白分子含多种二级结构元件，三维结构具有明显的折叠层次：主链在熵驱动下折叠成借氢键维系的α-螺旋、β-折叠等二级结构，一级序列上相邻的二级结构在三维折叠中彼此靠近并相互作用形成超二级结构。^{4343[科普中国]-球状蛋白质- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

球状蛋白分子中疏水侧链埋藏在分子内部、亲水侧链暴露在分子表面，因此具有水溶性，可溶于水及稀的中性盐溶液；中性盐浓度过高时会从溶液中析出，这一现象称为盐析，加热也能使之沉淀或凝固。^{4343[科普中国]-球状蛋白质- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

球状蛋白分子表面常存在空穴（也称裂沟或口袋），这类空穴往往是结合底物、效应物等配体并行使生物功能的活性部位。^{4343[科普中国]-球状蛋白质- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

球状蛋白种类很多、功能多样，酶、转运蛋白、蛋白类激素、免疫球蛋白与补体等许多具有生理活性的蛋白质均属于球状蛋白；血清球蛋白、乳球蛋白也是其常见实例。^{4343[科普中国]-球状蛋白质- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

纤维状蛋白由长的氨基酸肽链连接成纤维状或蜷曲成盘状结构，多为结构蛋白，是组织结构不可缺少的成分，构成皮肤、肌腱、软骨及骨组织等的支柱，如胶原蛋白。^{4343[科普中国]-球状蛋白质- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

以分子长轴与短轴之比作为形状判据，球状蛋白小于5，纤维状蛋白大于5。^{4343[科普中国]-球状蛋白质- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

与纤维状蛋白相比，球状蛋白溶液的粘度较低，流动双折射较弱。^{4343[科普中国]-球状蛋白质- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

营养学按必需氨基酸的种类、数量与比例，把膳食蛋白质分为完全蛋白、半完全蛋白与不完全蛋白三类，这一分类在中文营养科普与营养学教材中被普遍采用。^{4444对人体有益的蛋白质也分“三六九等”？jiankang.cctv.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2828图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

完全蛋白（也称优质蛋白）指必需氨基酸种类齐全、数量充足、比例适当，与人体蛋白质氨基酸构成接近的蛋白质；它既能维持成人健康，也能促进儿童青少年生长发育。^{4444对人体有益的蛋白质也分“三六九等”？jiankang.cctv.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2828图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

鸡蛋中的卵白蛋白、牛奶中的乳清蛋白、动物瘦肉、鱼、虾等动物性食物中的蛋白质属于完全蛋白，是优质蛋白的典型来源。^{4444对人体有益的蛋白质也分“三六九等”？jiankang.cctv.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2828图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

半完全蛋白指必需氨基酸种类齐全，但某些必需氨基酸数量不足、比例不适当的蛋白质；单独作为膳食蛋白质来源时可以维持生命，但不能促进生长发育。^{4444对人体有益的蛋白质也分“三六九等”？jiankang.cctv.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2828图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

小麦和大麦中的麦胶蛋白是半完全蛋白的典型例子。^{4444对人体有益的蛋白质也分“三六九等”？jiankang.cctv.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2828图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

不完全蛋白（也称劣质蛋白）指必需氨基酸种类不全、数量不足、比例也不适当的蛋白质；若仅以它作为膳食蛋白质来源，既不能维持生命，也不能促进生长发育。^{4444对人体有益的蛋白质也分“三六九等”？jiankang.cctv.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2828图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

玉米中的玉米胶蛋白、动物结缔组织与肉皮中的胶质蛋白、豌豆中的豆球蛋白，是常被举出的不完全蛋白例子。^{4444对人体有益的蛋白质也分“三六九等”？jiankang.cctv.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2828图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

评价一种蛋白质属于哪一类，主要看两方面：其氨基酸组成与人体需要组成的接近程度，以及它被人体消化吸收的效率。^{2828图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在实践意义上，三类蛋白存在完全蛋白优于半完全蛋白、半完全蛋白优于不完全蛋白的排序，因此膳食中应优先选择完全蛋白来源的食物，植物性食物中大豆及其制品是较可靠的蛋白质来源。^{4444对人体有益的蛋白质也分“三六九等”？jiankang.cctv.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

这一“完全／半完全／不完全”的三分法是一种以单一食物蛋白质的氨基酸构成与生物利用率为依据的传统营养学评价框架；它描述的是单一蛋白质来源的相对质量，并不等于说含不完全蛋白的食物整体没有营养价值，实际膳食中不同食物蛋白质可以互补。^{4444对人体有益的蛋白质也分“三六九等”？jiankang.cctv.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2828图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

酶是生物体内绝大多数化学反应的高效催化剂，其化学本质绝大多数是蛋白质；酶通过降低反应的活化能来加速反应，而不改变反应的方向和平衡常数。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4545Enzyme — Encyclopaedia Britannicabritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

酶的催化效率通常远高于非酶催化：以过氧化氢酶为例，一分子过氧化氢酶每秒可催化分解约数百万分子过氧化氢，其催化效率比无机铁离子催化高出多个数量级。^{4545Enzyme — Encyclopaedia Britannicabritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

酶的活性中心由蛋白质链上少数氨基酸残基的侧链基团在空间上靠近形成，底物通过多重弱相互作用（氢键、离子键、疏水作用、范德华力）与活性中心结合，这种结合具有高度特异性。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4545Enzyme — Encyclopaedia Britannicabritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

许多酶的催化活性依赖辅因子，包括金属离子（如锌、镁、铁）和有机辅酶（如 NAD⁺、FAD、辅酶 A）；这些辅因子常作为电子、原子或化学基团的载体参与催化循环。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4545Enzyme — Encyclopaedia Britannicabritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

酶的催化活性受到严格调控，主要机制包括变构调节、共价修饰（如磷酸化）和酶原激活；这些调控使细胞代谢通量能够随内外信号快速改变。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4545Enzyme — Encyclopaedia Britannicabritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

细胞代谢由大量酶促反应组成，通常被组织为相互衔接的代谢途径；一条途径中某个关键酶的活性变化即可改变整条途径的通量，这种性质称为通量控制。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4545Enzyme — Encyclopaedia Britannicabritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

糖酵解途径中，磷酸果糖激酶-1 催化果糖-6-磷酸磷酸化为果糖-1,6-二磷酸，是该途径的关键限速步骤之一，并受 ATP、柠檬酸和 AMP 等变构效应物调节。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4545Enzyme — Encyclopaedia Britannicabritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

三羧酸循环中，异柠檬酸脱氢酶催化异柠檬酸氧化脱羧生成 α-酮戊二酸，同时将 NAD⁺ 还原为 NADH，是该循环的主要调控位点之一。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4545Enzyme — Encyclopaedia Britannicabritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白酶（如胃蛋白酶、胰蛋白酶）通过水解肽键催化蛋白质降解，属于水解酶类；消化道上皮和胰腺以无活性的酶原形式分泌这类酶，经有限水解切除部分肽段后被激活。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4646Physiology, Digestion — StatPearlsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

胰蛋白酶原由胰腺分泌，进入小肠后被肠激酶切割去除 N 端六肽，生成有活性的胰蛋白酶；后者又可激活其他胰蛋白酶原及糜蛋白酶原，形成级联放大。^{4646Physiology, Digestion — StatPearlsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

细胞内蛋白质降解的主要途径之一是泛素-蛋白酶体系统：待降解蛋白被泛素链标记后，由 26S 蛋白酶体识别并降解为短肽，该过程依赖 ATP。^{4747The Ubiquitin System — Cellcell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4848Ubiquitin-proteasome system — Nature Reviews Molecular Cell Biologynature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

泛素-蛋白酶体系统参与细胞周期调控、信号转导、错误折叠蛋白的清除等多种过程；其功能异常与多种疾病相关。^{4747The Ubiquitin System — Cellcell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4848Ubiquitin-proteasome system — Nature Reviews Molecular Cell Biologynature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

溶酶体中的组织蛋白酶等酸性水解酶也参与蛋白质降解，主要承担经内吞或自噬途径进入溶酶体的蛋白质的分解。^{4747The Ubiquitin System — Cellcell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

酶催化反应速率受底物浓度、酶浓度、温度、pH 和抑制剂等因素影响；在底物充足时，反应速率随酶浓度线性增加，而温度或 pH 偏离最适条件会导致酶活性下降甚至变性失活。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4545Enzyme — Encyclopaedia Britannicabritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

米氏方程描述了单底物酶促反应初速率与底物浓度的关系，其中米氏常数 Km 反映酶与底物的亲和力：Km 越小，亲和力通常越高。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4545Enzyme — Encyclopaedia Britannicabritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性中心，可被提高底物浓度所克服；非竞争性抑制剂则结合于活性中心以外的部位，改变酶构象而降低催化效率，不能通过增加底物浓度逆转。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4545Enzyme — Encyclopaedia Britannicabritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

除酶之外，部分蛋白质还以非酶方式参与代谢调控，例如作为转录因子或信号分子调控代谢相关基因的表达，从而在更长时间尺度上影响代谢状态。^{2222Biochemistry, 5th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4747The Ubiquitin System — Cellcell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质是构成细胞骨架的主要分子。真核细胞的细胞骨架由微丝（肌动蛋白纤维）、微管（微管蛋白）和中间纤维（如角蛋白、波形蛋白）三类蛋白质纤维组成，它们共同维持细胞形态、提供机械支撑并参与细胞运动与物质运输。^{2424Molecular Biology of the Cell, 6th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4949The cytoskeleton and cell shapenature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

胶原蛋白是脊椎动物体内含量最丰富的蛋白质，约占哺乳动物总蛋白质量的25%–30%。它在细胞外基质中形成具有高抗张强度的纤维，为皮肤、肌腱、韧带、骨骼和血管壁提供结构支撑。^{5050Collagen: structure and mechanics, an introductionannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|5151Collagen: The Fibrous Proteins of the Matrixncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

角蛋白是上皮细胞中的主要结构蛋白，形成中间纤维网络。在皮肤表皮中，角蛋白与丝聚蛋白等共同构成角质层，提供机械屏障；毛发和指甲主要由高度交联的角蛋白构成。^{5252Keratins and the skinjidonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|5353Intermediate filaments: structure, assembly and functionnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肌动蛋白和肌球蛋白是肌肉收缩的结构基础。肌动蛋白构成细肌丝，肌球蛋白构成粗肌丝，二者在肌节中按规则排列，通过横桥循环产生收缩力，支撑骨骼肌的运动功能。^{2424Molecular Biology of the Cell, 6th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|5454The sliding filament model of muscle contractionrupress.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

弹性蛋白赋予组织弹性，与胶原纤维共同构成细胞外基质。在肺、大动脉和皮肤等需要反复伸展的组织中，弹性蛋白纤维使组织在受力变形后能够回弹。^{5555Elastin: structure, function and biosynthesissciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|5656Elastic fibres in health and diseasenature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

纤连蛋白和层粘连蛋白等细胞外基质蛋白通过整合素等受体将细胞与基质连接，参与细胞黏附、迁移和组织结构的维持。^{5757Fibronectin: structure, assembly and functionjournals.biologists.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|5858Laminin: structure and functiontandfonline.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质在生物矿化中起结构模板作用。骨基质中胶原纤维为羟基磷灰石晶体沉积提供支架，釉原蛋白等参与牙釉质的形成与矿化。^{5959Bone mineralization: the role of collagen and non-collagenous proteinssciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|6060Amelogenin and enamel biomineralizationjournals.sagepub.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

植物细胞壁的结构支撑主要由纤维素等多糖承担，但伸展蛋白、富含羟脯氨酸糖蛋白等结构蛋白也参与细胞壁的组装与加固，影响细胞壁的力学性质。^{6161Plant cell wall proteinsannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|6262Extensins: structure and function in plant cell wallsfrontiersin.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

核纤层由核纤层蛋白（lamin）构成，位于内核膜内侧，为细胞核提供机械支撑并参与染色质组织。核纤层蛋白突变可导致早衰症等疾病。^{5353Intermediate filaments: structure, assembly and functionnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|6363Laminopathies and the nuclear envelopejci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质的结构支撑功能依赖于其特定的空间构象。例如胶原蛋白的三股螺旋结构依赖甘氨酸-脯氨酸-羟脯氨酸重复序列，翻译后修饰（如脯氨酸羟化）对维持螺旋稳定性至关重要。^{5050Collagen: structure and mechanics, an introductionannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|6464Collagen structure and stabilityannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

血红蛋白是红细胞内负责运输氧气的蛋白质，由四个珠蛋白亚基（成人主要为两条α链和两条β链）组成，每个亚基含一个血红素辅基，血红素中的亚铁离子可逆地结合一个氧分子，因此一个血红蛋白分子最多可结合四个氧分子。^{6565Biochemistry, Hemoglobin Synthesisncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|6666Hemoglobin: Structure, Function and Allosterylink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

血红蛋白的氧结合能力受协同效应调节，其氧解离曲线呈S形：第一个氧结合后会引起构象变化，提高其余亚基对氧的亲和力；在肺部高氧分压下血红蛋白趋于饱和结合氧，在组织低氧分压下释放氧，从而高效完成氧的装载与卸载。^{6565Biochemistry, Hemoglobin Synthesisncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|6666Hemoglobin: Structure, Function and Allosterylink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

2,3-二磷酸甘油酸（2,3-BPG）是红细胞中的小分子效应物，可与脱氧血红蛋白结合，稳定其紧张态（T态），降低血红蛋白对氧的亲和力，促使氧在组织中释放；这一机制是机体适应高原低氧环境的重要环节之一。^{6565Biochemistry, Hemoglobin Synthesisncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|67672,3-Bisphosphoglycerate and oxygen affinity of hemoglobinsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肌红蛋白是主要存在于骨骼肌和心肌中的单体球蛋白，含一个血红素辅基，对氧的亲和力高于血红蛋白，可在肌肉中储存氧并在剧烈收缩、局部氧分压极低时释放氧供细胞使用。^{6565Biochemistry, Hemoglobin Synthesisncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|6666Hemoglobin: Structure, Function and Allosterylink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

血清白蛋白是血浆中含量最丰富的蛋白质，约占血浆总蛋白的50%–60%，它通过结合脂肪酸、胆红素、多种药物和激素等物质，充当血浆中的运输载体，同时维持血浆胶体渗透压。^{6868Physiology, Albuminncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|6969Human serum albumin: structure, function and pharmaceutical applicationssciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

转铁蛋白是血浆中负责铁运输的蛋白质，主要在肝脏合成，可结合食物吸收和红细胞破坏后释放的铁，将其运送至骨髓等需要铁的組織；转铁蛋白饱和度是临床评估铁代谢状态的常用指标。^{7070Transferrin and transferrin receptors: structure and functionjbc.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|7171Iron Metabolism: Transferrin and Ferritinncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

脂蛋白是血浆中运输脂质的蛋白质复合物，按密度可分为乳糜微粒、极低密度脂蛋白（VLDL）、低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）等；其中载脂蛋白B-100是LDL的主要结构蛋白，介导LDL与肝细胞及外周组织LDL受体的结合。^{3838Lipoproteins and Lipid Transportncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|7272Apolipoprotein B-100: structure and functionjlr.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

铁蛋白是一种广泛存在于细胞内的铁储存蛋白，可将铁以可溶、无毒的形式储存于其空腔中；血清铁蛋白水平是反映体内铁储备的常用临床指标，在铁缺乏和铁过载评估中均有重要价值。^{7373Ferritin: structure, function and clinical significancesciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|7474Serum ferritin and iron statusacademic.oup.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

铜蓝蛋白是一种含铜的α2-球蛋白，主要在肝脏合成，参与铜的运输与代谢，同时具有亚铁氧化酶活性，可将Fe2+氧化为Fe3+以利于转铁蛋白结合铁；血清铜蓝蛋白降低是Wilson病（肝豆状核变性）的重要诊断线索。^{7070Transferrin and transferrin receptors: structure and functionjbc.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|7575Wilson Diseasencbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

甲状腺素结合球蛋白（TBG）、皮质类固醇结合球蛋白（CBG）和性激素结合球蛋白（SHBG）等血浆结合蛋白分别运输甲状腺激素、糖皮质激素和性激素，通过结合与解离平衡调节血液中游离激素的浓度，从而影响激素的生物利用度。^{7676Thyroxine-Binding Globulin (TBG) and Thyroid Hormone Transportncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|7777Sex Hormone-Binding Globulin: structure and functionacademic.oup.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

膜转运蛋白包括通道蛋白和载体蛋白两大类：通道蛋白形成亲水孔道，允许特定离子或小分子顺电化学梯度快速通过；载体蛋白则通过构象变化介导跨膜转运，可进行被动转运或消耗能量的主动转运。^{7878Membrane Transport Proteins: Channels and Carriersncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|7979Ion Channels and Transporters: Structure and Functionjournals.physiology.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

葡萄糖转运蛋白GLUT家族介导葡萄糖跨细胞膜转运，其中GLUT4主要分布于骨骼肌和脂肪细胞，在胰岛素刺激下从细胞内囊泡转位至细胞膜，是胰岛素调节外周组织葡萄糖摄取的关键环节。^{8080GLUT4 and insulin-stimulated glucose transportjournals.physiology.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|8181Glucose Transporters (GLUTs): Structure and Functionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

钠钾泵（Na+/K+-ATPase）是一种消耗ATP的主动转运蛋白，每水解一分子ATP可将3个Na+泵出细胞、2个K+泵入细胞，维持细胞膜内外钠钾浓度梯度，是神经和肌肉兴奋性及细胞容积调节的基础。^{8282Na+/K+-ATPase: structure, function and regulationjournals.physiology.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|8181Glucose Transporters (GLUTs): Structure and Functionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

钙泵（SERCA和PMCA）通过水解ATP将Ca2+泵入内质网或泵出细胞，维持胞质低钙静息状态；在肌肉收缩后的舒张过程中，肌质网钙泵回收Ca2+是肌肉松弛的必要条件。^{7070Transferrin and transferrin receptors: structure and functionjbc.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|8282Na+/K+-ATPase: structure, function and regulationjournals.physiology.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

载脂蛋白是一类两亲性蛋白质，通过其疏水区域与脂质结合、亲水区域面向水相，使脂质能够在血浆中稳定运输；不同载脂蛋白还作为脂蛋白受体的配体或酶激活因子，参与脂质代谢调控。^{3838Lipoproteins and Lipid Transportncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|7272Apolipoprotein B-100: structure and functionjlr.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

植物种子中的储存蛋白（如豆科植物的球蛋白、禾谷类的醇溶蛋白）在种子发育过程中大量积累，为萌发和幼苗生长提供氨基酸和氮源；这类蛋白质也是人类膳食蛋白质的重要来源。^{8383Plant Seed Storage Proteins: Structure and Functionacademic.oup.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|8484Seed Storage Proteins: Biosynthesis and Depositionannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

卵清蛋白是蛋清中含量最丰富的蛋白质，约占蛋清总蛋白的54%，具有储存营养和一定的抑菌功能；其结构与性质是食品科学中研究蛋白质凝胶化和起泡性的重要模型。^{8585Ovalbumin: structure, function and food applicationssciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|8686Egg White Proteins: Structure and Functionpubs.acs.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

酪蛋白是哺乳动物乳汁中主要的蛋白质成分，以胶束形式悬浮于乳中，可结合钙和磷酸盐，为新生儿提供氨基酸、钙和磷；酪蛋白胶束的稳定性是乳品加工（如奶酪制作）的关键。^{8787Casein Micelles: Structure and Functionsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|8888Milk Proteins: Structure and Functionsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

细胞视黄醇结合蛋白（CRBP）和血浆视黄醇结合蛋白（RBP）参与维生素A的细胞内代谢和血浆运输，RBP与甲状腺素运载蛋白结合形成复合物，减少视黄醇在肾脏的丢失。^{7272Apolipoprotein B-100: structure and functionjlr.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|7676Thyroxine-Binding Globulin (TBG) and Thyroid Hormone Transportncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

血红蛋白和肌红蛋白的氧结合与储存功能依赖于血红素的正确组装；血红素合成障碍或珠蛋白链突变（如镰状细胞贫血中的HbS）可损害氧运输功能，导致组织缺氧和临床疾病。^{6565Biochemistry, Hemoglobin Synthesisncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|8989Sickle Cell Disease: Hemoglobin Structure and Functionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

抗体（免疫球蛋白）是机体抵抗外来细菌、病毒侵害的一类蛋白质，属于蛋白质调节生理功能与防御功能的具体体现；酶、激素、抗体等均由蛋白质或其衍生物构成。^{9090优质蛋白是如何提高免疫力_央广网health.cnr.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

防御素是一类先天免疫小分子蛋白质，在宿主防御中起重要作用；以猪β-防御素为例，其不仅具有抗细菌和抗病毒的活性，还能通过连接先天性免疫与适应性免疫来调节免疫功能、抵抗病原体感染。^{9191猪β-防御素的表达及其生物学功能研究进展_国家科技期刊平台opaj.napstic.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

基于防御素的抗微生物活性与免疫调节功能，其既被视为提高机体免疫力的内在潜力，也被作为开发外源抗生素替代品的候选方向加以研究。^{9191猪β-防御素的表达及其生物学功能研究进展_国家科技期刊平台opaj.napstic.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质是生命活动的物质基础，人体内蛋白质承担促进生长发育与修补组织、调节生理功能、运输营养物质、维持水盐代谢与酸碱平衡等多种生理功能，免疫防御是其中一类功能而非全部。^{9090优质蛋白是如何提高免疫力_央广网health.cnr.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质是细胞信号传导网络的核心执行者与调控者：细胞外信号分子（如激素、生长因子、细胞因子）本身多为蛋白质或多肽，它们与细胞膜上的受体蛋白结合，将外部信号跨膜转换为胞内生化反应。^{9292Cell Signalingnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|9393Signal transductionbritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

G 蛋白偶联受体（GPCR）是人体内最大的膜受体蛋白家族，人类基因组编码约 800 个 GPCR，它们通过激活异三聚体 G 蛋白（Gα、Gβ、Gγ 亚基）将信号传递给腺苷酸环化酶、磷脂酶 C 等效应蛋白，进而调控 cAMP、IP3、钙离子等第二信使水平。^{9494G protein-coupled receptors: structure, function, and drug discoverynature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|9595G protein-coupled receptors (GPCRs) — an overviewsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

受体酪氨酸激酶（RTK）是一类重要的信号受体蛋白，其胞内结构域具有酪氨酸激酶活性；配体结合后受体二聚化并发生自磷酸化，通过 SH2 结构域招募 GRB2、PI3K 等接头蛋白，激活 RAS-MAPK 和 PI3K-AKT 等信号通路，调控细胞增殖、存活与分化。^{9696Receptor tyrosine kinases: mechanisms of activation and signalingnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白激酶与蛋白磷酸酶通过可逆的磷酸化/去磷酸化修饰，构成细胞内信号转导的主要开关机制；人类基因组编码超过 500 种蛋白激酶，磷酸化修饰可改变靶蛋白的构象、活性、亚细胞定位及与其他蛋白的相互作用。^{9797The protein kinase complement of the human genomescience.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|9898Protein phosphorylation and signal transductionnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

转录因子是一类与 DNA 特异性序列结合、调控基因转录的蛋白质，例如 NF-κB 家族蛋白在炎症与免疫信号中被 IκB 抑制于胞质，经信号诱导降解 IκB 后转位入核，启动靶基因表达。^{9999NF-κB signaling in inflammationnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|100100Transcription factorsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

GTP 结合蛋白（G 蛋白）作为分子开关在信号传导中起关键作用：Ras 蛋白在 GTP 结合（活化）与 GDP 结合（失活）状态之间循环，其内在 GTP 水解速率受 GAP（GTP 酶激活蛋白）加速、受 GEF（鸟苷酸交换因子）促进交换，该开关的失调与多种肿瘤的发生相关。^{101101Ras proteins and their regulators in human diseasenature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|102102GTPase switch proteinsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质的翻译后修饰（如磷酸化、泛素化、乙酰化、甲基化、糖基化）是信号调控的重要层次；泛素-蛋白酶体系统通过多聚泛素链标记靶蛋白并由 26S 蛋白酶体降解，参与细胞周期、信号终止与蛋白质质量控制。^{9696Receptor tyrosine kinases: mechanisms of activation and signalingnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|103103Post-translational modifications and their role in signalingnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

支架蛋白（scaffold protein）通过同时结合信号通路中的多个组分，提高信号传递的特异性与效率，并决定信号的空间定位；例如酵母 Ste5 支架蛋白将 MAPK 级联的 Ste11、Ste7、Fus3 组织在一起。^{9696Receptor tyrosine kinases: mechanisms of activation and signalingnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质在信号传导中的功能异常与疾病密切相关：例如 EGFR 等 RTK 的激活突变或过表达见于多种实体瘤，针对该类受体的酪氨酸激酶抑制剂（如伊马替尼靶向 BCR-ABL 融合蛋白）已成为靶向治疗的重要类别。^{104104EGFR mutations and tyrosine kinase inhibitors in lung cancernature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|9494G protein-coupled receptors: structure, function, and drug discoverynature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质信号调控研究常用技术包括免疫共沉淀、GST pull-down、荧光共振能量转移（FRET）生物传感器、磷酸化蛋白质组学与光遗传学操控等，这些方法可在活细胞或群体水平解析信号蛋白的相互作用与动态修饰。^{105105FRET biosensors for signalingnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|9696Receptor tyrosine kinases: mechanisms of activation and signalingnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肌肉收缩的分子基础是肌动蛋白（actin）与肌球蛋白（myosin）之间的周期性相互作用：肌球蛋白头部水解 ATP 后与肌动蛋白丝结合，形成横桥并产生力，使两种丝相对滑动，从而缩短肌节。^{106106Molecular Biology of the Cell, 6th edition, Chapter 16: The Cytoskeletonncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|107107Muscle contraction: Sliding filament history, sarcomere dynamics and the two Huxleysncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在横纹肌中，收缩由钙离子触发：动作电位经 T 小管传入肌细胞内部，促使肌质网释放 Ca²⁺，Ca²⁺ 与肌钙蛋白 C（troponin C）结合，使原肌球蛋白（tropomyosin）移位、暴露出肌动蛋白上的肌球蛋白结合位点；Ca²⁺ 被泵回肌质网后肌肉舒张。^{106106Molecular Biology of the Cell, 6th edition, Chapter 16: The Cytoskeletonncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|108108Excitation-contraction coupling in skeletal muscle: comparisons with cardiac musclepubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

平滑肌的收缩调控与横纹肌不同：其收缩主要由肌球蛋白轻链激酶（MLCK）使肌球蛋白调节轻链磷酸化所启动，钙离子通过钙调蛋白（calmodulin）间接激活 MLCK，而非依赖肌钙蛋白。^{107107Muscle contraction: Sliding filament history, sarcomere dynamics and the two Huxleysncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|109109Smooth muscle contraction and relaxationjournals.physiology.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肌球蛋白属于马达蛋白（motor protein）家族，通过 ATP 结合、水解与产物释放循环完成机械做功；每个横桥循环水解一个 ATP 分子，这一化学-机械偶联是肌肉收缩的能量学基础。^{106106Molecular Biology of the Cell, 6th edition, Chapter 16: The Cytoskeletonncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|107107Muscle contraction: Sliding filament history, sarcomere dynamics and the two Huxleysncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

骨骼肌纤维按肌球蛋白重链（MyHC）亚型可分为慢肌（I 型）与快肌（IIa、IIx/IIb 型）等类型，不同类型在收缩速度、ATP 水解速率和抗疲劳性上存在差异，这是肌肉功能多样性的蛋白质基础。^{110110Skeletal muscle fiber type: influence on contractile and metabolic propertiesjournals.plos.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|111111Myosin heavy chain isoforms in skeletal muscle: expression and functional significancepubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

除肌动蛋白和肌球蛋白外，肌肉收缩装置还依赖一大组结构蛋白与调控蛋白，包括肌钙蛋白复合体、原肌球蛋白、肌联蛋白（titin）、伴肌动蛋白（nebulin）、α-辅肌动蛋白（α-actinin）和肌营养不良蛋白（dystrophin）等，它们维持肌节结构、传递力和调控信号。^{108108Excitation-contraction coupling in skeletal muscle: comparisons with cardiac musclepubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|112112Titin: properties and family relationshipsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肌联蛋白是已知最大的单链蛋白质之一，在肌节中连接 Z 盘与粗肌丝，提供被动弹性并参与力传导和机械信号感受；其基因突变与多种心肌病和骨骼肌病相关。^{112112Titin: properties and family relationshipsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|113113Titin mutations in myopathies and cardiomyopathiespubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肌营养不良蛋白（dystrophin）通过 dystrophin-糖蛋白复合物将肌动蛋白细胞骨架与细胞外基质连接，维持肌细胞膜在反复收缩中的稳定性；其基因缺陷导致杜氏肌营养不良症（DMD）。^{114114Dystrophin: the protein product of the Duchenne muscular dystrophy locuspubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|115115Duchenne muscular dystrophy: from diagnosis to therapyncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

运动训练可引起骨骼肌蛋白质组的适应性重塑，包括肌球蛋白亚型比例改变、线粒体蛋白和代谢酶表达上调，以及肌肉肥大相关蛋白合成增加；这些变化是肌肉对耐力或抗阻训练产生功能适应的分子基础。^{116116Exercise-induced skeletal muscle remodeling and metabolic adaptationncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|117117Molecular and cellular adaptation of muscle in response to exercise: perspectives of various modelspubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肌肉收缩过程中产生的机械力与钙信号可激活多条信号通路（如钙调磷酸酶、CaMK、MAPK 等），进而调节基因表达，说明收缩蛋白不仅是执行者，也参与肌肉自身的信号转导。^{117117Molecular and cellular adaptation of muscle in response to exercise: perspectives of various modelspubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|118118Calcium signaling in skeletal muscle: its role in muscle development, function and diseasencbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质在人体内可以作为能量来源，但通常只在紧急或特殊情况下才被显著动用；在正常膳食条件下，机体优先以碳水化合物和脂肪供能，蛋白质的供能处于次要地位。^{119119Bílkoviny (proteiny) a aminokyselinynzip.cz前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质与氨基酸的供能价值与其他产能营养素相当：每克蛋白质在体内氧化可提供约 4 千卡（约 17 千焦）能量，这一系数被广泛用于膳食能量计算与营养标签标示。^{119119Bílkoviny (proteiny) a aminokyselinynzip.cz前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质供能的直接来源是氨基酸的碳骨架：氨基酸脱去氨基后，剩余的碳骨架可进入三羧酸循环或转化为葡萄糖、酮体等中间产物而被氧化，氨基则以尿素等形式排出体外。^{119119Bílkoviny (proteiny) a aminokyselinynzip.cz前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在长时间饥饿、严格限制碳水化合物摄入或长时间高强度运动等糖原储备耗竭的情形下，机体对蛋白质供能的依赖会上升，氨基酸经糖异生转化为葡萄糖以维持血糖，这一过程伴随肌肉蛋白分解增加。^{119119Bílkoviny (proteiny) a aminokyselinynzip.cz前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

从整体能量平衡看，蛋白质供能所占比例通常较小；膳食蛋白质的主要生理意义在于提供氨基酸以合成机体自身蛋白质和其他含氮化合物，而非作为主要燃料。^{119119Bílkoviny (proteiny) a aminokyselinynzip.cz前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

翻译是蛋白质合成的核心过程，在核糖体上完成：mRNA 作为模板，tRNA 携带氨基酸并按密码子配对，核糖体催化肽键形成，将氨基酸依次连接成多肽链。^{2424Molecular Biology of the Cell, 6th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

翻译起始阶段，原核生物中由 Shine-Dalgarno 序列与 16S rRNA 配对定位起始密码子，真核生物中则由 eIF4F 复合物识别 5′ 端 m7G 帽结构并招募核糖体小亚基，起始 tRNA 携带甲硫氨酸（原核为甲酰甲硫氨酸）进入 P 位。^{2424Molecular Biology of the Cell, 6th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

翻译延伸由延伸因子催化：原核生物中 EF-Tu 将氨酰-tRNA 送入 A 位，EF-G 驱动移位；真核生物中对应 eEF1A 和 eEF2。核糖体沿 mRNA 从 5′ 向 3′ 方向移动，每步推进一个密码子。^{2424Molecular Biology of the Cell, 6th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

翻译终止由释放因子识别终止密码子（UAA、UAG、UGA）触发，水解肽酰-tRNA 酯键，释放新生多肽链，随后核糖体解离并回收。^{2424Molecular Biology of the Cell, 6th Editionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

新生多肽链需要折叠成特定三维结构才能获得功能。Anfinsen 的核糖核酸酶折叠实验表明，蛋白质的一级结构（氨基酸序列）包含决定其天然构象的全部信息，即蛋白质折叠是自发过程。^{120120Principles that Govern the Folding of Protein Chainsscience.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

然而，在细胞内，许多蛋白质的折叠需要分子伴侣协助。分子伴侣 Hsp70 和 Hsp60（ chaperonin）通过 ATP 依赖的机制结合并释放未折叠或部分折叠的多肽，防止聚集并促进正确折叠。^{121121Molecular Chaperones in the Cytosol: from Nascent Chain to Folded Proteinscience.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质折叠错误可导致疾病。例如，囊性纤维化跨膜传导调节因子（CFTR）的 ΔF508 突变导致蛋白质错误折叠，被内质网质量控制降解，从而引发囊性纤维化。^{122122The CFTR Protein and Cystic Fibrosiscshperspectives.cshlp.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质降解在细胞内受到精密调控。真核细胞中，泛素-蛋白酶体系统负责降解大多数短寿命和错误折叠的蛋白质：泛素链标记底物，随后被 26S 蛋白酶体识别并降解。^{123123The Ubiquitin Systemannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

溶酶体途径则负责降解长寿命蛋白质和细胞器（自噬）。溶酶体含有多种水解酶，在酸性环境下将蛋白质分解为氨基酸，供细胞再利用。^{124124Lysosomes: Biology, Diseases, and Therapeuticswiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质合成与降解的速率共同决定蛋白质的稳态水平。不同蛋白质的半衰期差异很大，从几分钟到数天不等，这种差异由降解信号（如 PEST 序列、N 端规则）和泛素化等翻译后修饰调控。^{123123The Ubiquitin Systemannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|125125The N-end rule pathway and regulation by proteolysisonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

翻译后修饰（post-translational modification, PTM）是指蛋白质在核糖体上合成多肽链之后，通过酶促反应对其氨基酸残基进行共价化学修饰的过程，修饰类型包括磷酸化、糖基化、乙酰化、甲基化、泛素化、脂酰化等，是蛋白质组多样性的重要来源。^{9696Receptor tyrosine kinases: mechanisms of activation and signalingnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|126126Protein post-translational modifications and regulation of pluripotency in human stem cellsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

磷酸化是最常见和研究最充分的翻译后修饰之一，由蛋白激酶催化将ATP的γ-磷酸基团转移至丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基的羟基上，并由蛋白磷酸酶逆转；磷酸化可改变蛋白质的构象、活性、亚细胞定位及与其他分子的相互作用。^{127127The regulation of protein phosphorylationportlandpress.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|128128Protein phosphorylation and signal transductionsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

糖基化是蛋白质在内质网和高尔基体中发生的修饰，主要包括N-连接糖基化（天冬酰胺残基）和O-连接糖基化（丝氨酸/苏氨酸残基），糖链参与蛋白质折叠、稳定性、细胞识别和信号转导等多种功能。^{129129Glycosylation in cellular mechanisms of health and diseasecell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|130130Protein glycosylation: nature, distribution, enzymatic formation, and disease implications of glycopeptide bondsacademic.oup.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

泛素化是通过E1激活酶、E2结合酶和E3连接酶级联反应将泛素分子共价连接到靶蛋白赖氨酸残基上的过程，多聚泛素链通常标记蛋白质进入26S蛋白酶体降解途径，同时泛素化也参与DNA修复、信号转导和膜蛋白运输等非降解性调控。^{123123The Ubiquitin Systemannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|131131Ubiquitin and the control of protein fatenature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

乙酰化修饰包括组蛋白赖氨酸乙酰化（由组蛋白乙酰转移酶HAT催化、去乙酰化酶HDAC逆转）和N端乙酰化，前者通过中和赖氨酸正电荷影响染色质结构和基因转录，是表观遗传调控的核心机制之一。^{132132Histone acetylation and deacetylationjbc.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|133133The role of histone acetylation in transcriptional regulationnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质降解主要有两条途径：泛素-蛋白酶体系统降解短寿命、错误折叠或受损的细胞内蛋白质；自噬-溶酶体途径降解长寿命蛋白质、蛋白质聚集体和细胞器。两条途径共同维持蛋白质稳态（proteostasis）。^{134134The ubiquitin-proteasome system and autophagy: coordinated and independent mechanismsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|135135Autophagy: a lysosomal degradation pathway with a central role in health and diseasesciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

2004年诺贝尔化学奖授予Aaron Ciechanover、Avram Hershko和Irwin Rose，以表彰他们发现泛素介导的蛋白质降解机制。^{136136The Nobel Prize in Chemistry 2004nobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

质谱技术（尤其是基于液相色谱-串联质谱的鸟枪法蛋白质组学）结合特异性富集方法，已成为大规模鉴定和定量翻译后修饰位点的主要手段；磷酸化蛋白质组学和泛素化蛋白质组学等已发展出成熟的富集策略（如TiO2、IMAC、K-ε-GG抗体）。^{137137Mass spectrometry-based proteomicsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|138138Proteomics by mass spectrometry: approaches, advances, and applicationsannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

翻译后修饰的异常与多种疾病相关，例如磷酸化失调涉及癌症和神经退行性疾病，糖基化异常与先天性糖基化障碍和肿瘤进展有关，泛素-蛋白酶体系统功能障碍与帕金森病等神经退行性疾病相关。^{139139Post-translational modifications in neurodegenerationnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|140140Glycosylation and cancernature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

针对翻译后修饰的治疗策略已进入临床，例如蛋白酶体抑制剂硼替佐米（bortezomib）用于多发性骨髓瘤治疗，组蛋白去乙酰化酶抑制剂（如伏立诺他）用于皮肤T细胞淋巴瘤治疗。^{141141Bortezomib: a review of its use in multiple myelomalink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|142142Vorinostat: a review of its use in cutaneous T-cell lymphomalink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

泛素-蛋白酶体途径（ubiquitin-proteasome pathway, UPP）是真核细胞内依赖ATP的选择性蛋白质降解的主要途径，负责降解绝大多数短寿命调节蛋白、错误折叠蛋白和受损蛋白，与自噬-溶酶体途径共同构成细胞内两大蛋白质降解系统。^{143143The Ubiquitin-Proteasome System: A Review of Its Role in Protein Degradation and Diseasenature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|144144The ubiquitin-proteasome pathway: on protein death and cell lifeembopress.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

该途径的核心生化反应是泛素（ubiquitin，一种由76个氨基酸组成的高度保守小蛋白）通过其C端甘氨酸与底物蛋白赖氨酸残基的ε-氨基形成异肽键，这一过程由泛素激活酶E1、泛素结合酶E2和泛素连接酶E3三级酶联反应催化完成，其中E3决定底物识别的特异性。^{143143The Ubiquitin-Proteasome System: A Review of Its Role in Protein Degradation and Diseasenature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|145145The ubiquitin system: from basic mechanisms to the patient bedannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

底物蛋白被连接上至少四个泛素分子形成的K48连接多聚泛素链后，可被26S蛋白酶体识别；26S蛋白酶体由20S核心颗粒（core particle, CP）和19S调节颗粒（regulatory particle, RP）组成，20S核心颗粒呈桶状，其内侧的β1、β2、β5亚基分别具有类半胱天冬酶、类胰蛋白酶和类糜蛋白酶活性。^{143143The Ubiquitin-Proteasome System: A Review of Its Role in Protein Degradation and Diseasenature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|146146The 26S proteasome: a molecular machine designed for controlled proteolysisannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

底物进入26S蛋白酶体降解前，需经19S调节颗粒上的去泛素化酶（DUB）切除泛素链、ATP酶（Rpt1–Rpt6）驱动底物去折叠并易位进入20S核心颗粒的降解腔，降解产物为长度约2–24个氨基酸的短肽，可进一步被肽酶水解为游离氨基酸供细胞再利用。^{143143The Ubiquitin-Proteasome System: A Review of Its Role in Protein Degradation and Diseasenature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|146146The 26S proteasome: a molecular machine designed for controlled proteolysisannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

泛素化是一个可逆的动态过程，去泛素化酶（DUB）家族通过水解泛素与底物之间或泛素链内部的异肽键，对泛素化修饰进行编辑和逆转，从而调控底物稳定性、泛素链类型和游离泛素库的平衡。^{145145The ubiquitin system: from basic mechanisms to the patient bedannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|147147Deubiquitinases: from mechanisms to diseasenature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

人类基因组编码约600–700种E3泛素连接酶和约80–100种去泛素化酶，E3主要分为RING型、HECT型和RBR型三大类，这种组合多样性使泛素-蛋白酶体途径能够以高度特异的方式识别并降解成千上万种不同的底物蛋白。^{145145The ubiquitin system: from basic mechanisms to the patient bedannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|147147Deubiquitinases: from mechanisms to diseasenature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

泛素-蛋白酶体途径参与调控细胞周期进程、DNA损伤修复、免疫应答、信号转导、蛋白质质量控制以及细胞凋亡等多种基本生命活动；其功能异常与多种肿瘤、神经退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病）和免疫紊乱相关。^{144144The ubiquitin-proteasome pathway: on protein death and cell lifeembopress.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|148148The ubiquitin-proteasome system in cancer and neurodegenerationnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白酶体抑制剂硼替佐米（bortezomib）于2003年获美国食品药品监督管理局批准用于治疗多发性骨髓瘤，是首个进入临床的蛋白酶体抑制剂，验证了以泛素-蛋白酶体途径为靶点的药物开发策略的可行性。^{148148The ubiquitin-proteasome system in cancer and neurodegenerationnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|149149Bortezomib: a review of its use in the treatment of multiple myelomalink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

2004年诺贝尔化学奖授予阿龙·切哈诺沃（Aaron Ciechanover）、阿夫拉姆·赫什科（Avram Hershko）和欧文·罗斯（Irwin Rose），以表彰他们发现泛素介导的蛋白质降解过程。^{136136The Nobel Prize in Chemistry 2004nobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

泛素-蛋白酶体途径的活性受细胞能量状态影响，降解过程需要消耗ATP；在骨骼肌中，FoxO转录因子可上调E3连接酶MuRF1和atrogin-1（MAFbx）的表达，促进肌原纤维蛋白的泛素化降解，这一机制在肌肉萎缩和蛋白质分解代谢增强时被激活。^{144144The ubiquitin-proteasome pathway: on protein death and cell lifeembopress.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|150150FoxO transcription factors and the regulation of muscle protein degradationjournals.physiology.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

溶酶体降解是细胞内蛋白质降解的两大主要途径之一，指细胞质中的蛋白质或细胞器被运送至溶酶体，由溶酶体内的酸性水解酶（组织蛋白酶等）在低pH条件下非选择性地水解为氨基酸或小肽的过程。^{151151Molecular Biology of the Cell, 6th edition, Chapter 15: Protein Degradationncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|152152Lysosomes as dynamic regulators of cell and organismal homeostasisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

溶酶体降解主要包括三种形式：大分子自噬（巨自噬）、微自噬和分子伴侣介导的自噬（CMA）。大分子自噬通过形成双膜自噬体包裹细胞质成分后与溶酶体融合；微自噬由溶酶体膜直接内陷吞噬底物；CMA则通过分子伴侣Hsc70识别带有KFERQ样基序的底物蛋白，经LAMP-2A受体转运入溶酶体腔。^{151151Molecular Biology of the Cell, 6th edition, Chapter 15: Protein Degradationncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|153153Chaperone-mediated autophagy: molecular mechanisms and physiological relevancenature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

分子伴侣介导的自噬（CMA）是三种溶酶体降解形式中唯一具有选择性的一种，其底物需携带KFERQ样五肽基序，由胞质分子伴侣Hsc70识别后递送至溶酶体膜上的LAMP-2A受体，并在溶酶体腔内经腔侧Hsc70辅助完成转位。^{153153Chaperone-mediated autophagy: molecular mechanisms and physiological relevancenature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|154154The coming of age of chaperone-mediated autophagynature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

溶酶体降解在营养缺乏条件下被显著上调：饥饿时mTORC1活性下降，解除对ULK1复合物和转录因子TFEB的抑制，从而促进自噬体形成并增强溶酶体相关基因的转录表达，提高蛋白质降解速率以补充游离氨基酸。^{151151Molecular Biology of the Cell, 6th edition, Chapter 15: Protein Degradationncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|155155TFEB links autophagy to lysosomal biogenesisscience.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

溶酶体降解不仅承担营养应激下的氨基酸回收功能，还参与清除受损或多余的细胞器、错误折叠蛋白聚集体和入侵病原体，并与细胞程序性死亡、抗原呈递及发育过程中的组织重塑密切相关。^{151151Molecular Biology of the Cell, 6th edition, Chapter 15: Protein Degradationncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|152152Lysosomes as dynamic regulators of cell and organismal homeostasisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

溶酶体降解功能异常与多种疾病相关，包括溶酶体贮积症（如庞贝病、戈谢病）、神经退行性疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病中自噬清除障碍导致蛋白聚集体累积）以及某些肌病和肿瘤。^{152152Lysosomes as dynamic regulators of cell and organismal homeostasisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|156156Lysosomal storage diseasesnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

与泛素-蛋白酶体系统不同，溶酶体降解通常不依赖泛素标签，能够降解大分子复合物和整个细胞器，且降解过程在溶酶体腔内完成；而蛋白酶体降解主要针对短寿命、可溶性、单链蛋白质，需ATP和泛素化标记。^{151151Molecular Biology of the Cell, 6th edition, Chapter 15: Protein Degradationncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|152152Lysosomes as dynamic regulators of cell and organismal homeostasisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在哺乳动物细胞中，溶酶体降解与泛素-蛋白酶体系统分工互补：前者主要负责长寿命蛋白和膜蛋白、细胞器的批量清除，后者主要负责短寿命调节蛋白的选择性降解；两者共同维持细胞内蛋白质稳态。^{151151Molecular Biology of the Cell, 6th edition, Chapter 15: Protein Degradationncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|152152Lysosomes as dynamic regulators of cell and organismal homeostasisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

溶酶体降解的活性可通过检测自噬通量来评估，常用方法包括LC3-II的免疫印迹、双荧光LC3报告系统（mCherry-GFP-LC3）以及溶酶体抑制剂（如氯喹、巴弗洛霉素A1）阻断后的通量分析。^{157157Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (4th edition)tandfonline.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

溶酶体降解的发现与自噬研究密切相关：20世纪50年代克里斯蒂安·德·迪夫（Christian de Duve）发现溶酶体，其后大隅良典（Yoshinori Ohsumi）在酵母中鉴定出自噬相关基因，两人分别于1974年和2016年获得诺贝尔生理学或医学奖。^{158158The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1974nobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|159159The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2016nobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

人体不能合成或合成速度远不能满足需要、必须由食物提供的氨基酸称为必需氨基酸。对成人而言，通常认为有8种：异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸；组氨酸对婴儿为必需氨基酸，也有营养学文献将组氨酸与精氨酸列为条件必需或半必需氨基酸。^{160160热能-公卫百科-公共卫生科学数据中心phsciencedata.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

公共卫生科学数据中心引用的每日必需氨基酸需要量估计表按年龄分组给出数值（mg/kg体重）：婴儿组氨酸28、异亮氨酸70、亮氨酸161、赖氨酸103、蛋氨酸+胱氨酸58、苯丙氨酸+酪氨酸125、苏氨酸87、色氨酸17、缬氨酸93，总计742；2岁幼儿总计351.5；10～12岁总计261；成人总计91.5～95.5。^{160160热能-公卫百科-公共卫生科学数据中心phsciencedata.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

从该需要量估计表可以看出，随年龄增长，单位体重对必需氨基酸的需要量明显下降：婴儿合计约742 mg/kg体重，2岁幼儿约351.5 mg/kg体重，10～12岁约261 mg/kg体重，成人约91.5～95.5 mg/kg体重，反映生长发育期蛋白质合成需求更高。^{160160热能-公卫百科-公共卫生科学数据中心phsciencedata.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

限制性氨基酸指食物蛋白质中含量相对不足、按人体需要比例最先限制其他氨基酸利用的那种必需氨基酸；其含量决定了该食物蛋白质的营养价值，即蛋白质消化率校正氨基酸评分（PDCAAS）或氨基酸评分（AAS）中的最低得分项。^{160160热能-公卫百科-公共卫生科学数据中心phsciencedata.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

常见食物蛋白质的限制性氨基酸不同：谷物类（如小麦、玉米、大米）的第一限制性氨基酸通常是赖氨酸，豆类（如大豆）通常缺乏含硫氨基酸（蛋氨酸和胱氨酸），玉米还常缺乏色氨酸。因此谷物与豆类混合食用可互补必需氨基酸组成，提高整体蛋白质利用率。^{160160热能-公卫百科-公共卫生科学数据中心phsciencedata.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

氨基酸评分（AAS）以参考蛋白质（通常为鸡蛋蛋白或FAO/WHO模式）的必需氨基酸组成为标准，计算待评蛋白质中每种必需氨基酸与参考值的比值，最低比值即为该蛋白质的氨基酸评分，评分最低的那种氨基酸就是第一限制性氨基酸。^{160160热能-公卫百科-公共卫生科学数据中心phsciencedata.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质中必需氨基酸的种类、数量与比例越接近人体需要，其营养价值越高；动物性蛋白质（蛋、奶、肉、鱼）通常必需氨基酸模式较优，而多数植物性蛋白质存在一种或多种限制性氨基酸，故单一植物蛋白的营养价值通常低于混合膳食蛋白。^{160160热能-公卫百科-公共卫生科学数据中心phsciencedata.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质的消化始于胃。胃壁细胞分泌的盐酸使胃内pH降至约1.5–3.5，胃蛋白酶原在酸性环境下自催化激活为胃蛋白酶，后者将蛋白质水解为多肽，但对蛋白质的彻底分解作用有限。^{161161Biochemistry, Digestion and Absorption of Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|162162Gastric acid secretion: physiology and pathophysiologyjournals.lww.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质在小肠内的消化主要依赖胰腺分泌的蛋白酶，包括胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶和羧肽酶，它们以酶原形式分泌并被肠激酶激活，将多肽进一步水解为寡肽和游离氨基酸。^{161161Biochemistry, Digestion and Absorption of Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|163163Physiology, Digestionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

小肠刷状缘的肽酶（如氨肽酶、二肽酶）将寡肽水解为二肽、三肽和游离氨基酸，这些产物是蛋白质吸收的主要形式。^{161161Biochemistry, Digestion and Absorption of Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|163163Physiology, Digestionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

游离氨基酸通过小肠上皮细胞刷状缘的多种钠依赖性氨基酸转运体被吸收，这些转运体具有底物特异性，分别负责中性、碱性、酸性氨基酸及亚氨基酸的转运。^{163163Physiology, Digestionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|164164Intestinal peptide transport: ex vivo uptake studies and localization of peptide carrier PEPT1journals.physiology.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

二肽和三肽主要通过小肠刷状缘的 PepT1（SLC15A1）转运体以质子偶联方式被吸收，该途径对二肽和三肽的吸收效率高于等量游离氨基酸，是蛋白质吸收的重要补充。^{164164Intestinal peptide transport: ex vivo uptake studies and localization of peptide carrier PEPT1journals.physiology.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|165165The proton-coupled oligopeptide transporter PEPT1: structure, function and regulationlink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

被吸收的氨基酸和小肽经门静脉进入肝脏，肝脏是氨基酸代谢的主要器官，可将其用于合成肝蛋白、转化为其他含氮化合物或进行分解代谢。^{161161Biochemistry, Digestion and Absorption of Proteinsncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|163163Physiology, Digestionncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质的消化吸收效率受蛋白质来源、加工方式和食物基质影响，动物性蛋白通常比植物性蛋白具有更高的消化率，但通过加工（如加热、发酵）可提高植物蛋白的消化利用率。^{166166Dietary protein quality evaluation in human nutrition: Report of an FAO Expert Consultationfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|167167Digestibility of plant proteins: a reviewsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质消化率校正氨基酸评分（PDCAAS）和可消化 indispensable 氨基酸评分（DIAAS）是评价蛋白质营养质量的常用指标，后者由FAO推荐，考虑了回肠末端氨基酸的真消化率。^{166166Dietary protein quality evaluation in human nutrition: Report of an FAO Expert Consultationfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|168168Protein quality assessment: impact of expanding understanding of protein and amino acid needs for optimal healthacademic.oup.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

部分人群存在乳糖不耐受或对特定蛋白质（如麸质）敏感，会影响相关蛋白质的消化吸收，但这不是普遍现象。^{169169Celiac diseasethelancet.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质质量评价旨在衡量食物蛋白质满足人体氨基酸需求的能力，通常综合考量氨基酸组成（尤其是必需氨基酸是否齐全、比例是否接近人体需要）与蛋白质的消化率两个维度。^{170170Protein quality evaluation: Report of a Joint FAO/WHO Expert Consultationfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|166166Dietary protein quality evaluation in human nutrition: Report of an FAO Expert Consultationfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

PDCAAS（蛋白质消化率校正氨基酸评分，Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Score）由 FAO/WHO 于 1991 年提出，其计算方式为：以受试蛋白质的氨基酸评分（通常取第一限制氨基酸与参考氨基酸模式的比值）乘以该蛋白质的真消化率，结果截断于 1.00（即 100%）。^{170170Protein quality evaluation: Report of a Joint FAO/WHO Expert Consultationfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

PDCAAS 的参考氨基酸模式采用 2～5 岁学龄前儿童的必需氨基酸需求，因为该年龄段对氨基酸的需求相对较高，被视为较保守的基准。^{170170Protein quality evaluation: Report of a Joint FAO/WHO Expert Consultationfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

PDCAAS 的一个方法学局限是：其消化率数据多来自总粪便消化率测定，无法区分不同氨基酸在回肠末端的消化与吸收差异，且对蛋白质在肠道发酵等过程缺乏反映；此外评分上限被截断为 1.00，使高质量蛋白质之间的差异无法体现。^{166166Dietary protein quality evaluation in human nutrition: Report of an FAO Expert Consultationfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|171171Research approaches and methods for evaluating the protein quality of human foods: Report of a FAO Expert Working Groupfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

DIAAS（可消化 indispensable 氨基酸评分，Digestible Indispensable Amino Acid Score）由 FAO 于 2013 年专家磋商报告中提出，作为 PDCAAS 的改进替代指标；其计算基于回肠末端真消化率，按各必需氨基酸分别计算可消化氨基酸与参考模式的比值，并取最低值作为评分，不再截断于 1.00。^{166166Dietary protein quality evaluation in human nutrition: Report of an FAO Expert Consultationfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|171171Research approaches and methods for evaluating the protein quality of human foods: Report of a FAO Expert Working Groupfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

FAO 2013 年报告建议，DIAAS 计算应优先采用回肠末端真消化率数据，并推荐以生长猪或人体回肠造口模型测定的消化率作为参考；在缺乏实测数据时可采用估算值，但需注明。^{166166Dietary protein quality evaluation in human nutrition: Report of an FAO Expert Consultationfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|171171Research approaches and methods for evaluating the protein quality of human foods: Report of a FAO Expert Working Groupfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

根据 FAO 2013 年报告，DIAAS 评分可按数值分为三类：≥100 为“优质”蛋白质来源，75～99 为“良好”来源，<75 则不宜单独作为蛋白质来源宣称。^{166166Dietary protein quality evaluation in human nutrition: Report of an FAO Expert Consultationfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|171171Research approaches and methods for evaluating the protein quality of human foods: Report of a FAO Expert Working Groupfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

由于 DIAAS 采用回肠末端消化率且不截断评分，动物性蛋白质（如乳蛋白、蛋类、肉类）与多数植物性蛋白质之间的质量差异在 DIAAS 体系下通常比在 PDCAAS 体系下表现得更为明显。^{166166Dietary protein quality evaluation in human nutrition: Report of an FAO Expert Consultationfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|172172Protein quality evaluation in human nutrition: summary of a FAO expert consultationnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

对于混合膳食，蛋白质质量评价还需考虑膳食整体氨基酸互补效应，单一食物的评分不能直接等同于混合膳食的实际蛋白质营养价值。^{170170Protein quality evaluation: Report of a Joint FAO/WHO Expert Consultationfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|166166Dietary protein quality evaluation in human nutrition: Report of an FAO Expert Consultationfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

世界卫生组织（WHO）与联合国粮食及农业组织（FAO）建议，健康人士每天的蛋白质摄取量应占总能量摄取量的百分之十至十五。^{173173活出健康新方向 - 5. 蛋白質change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质每克可提供约4千卡能量，这一换算系数是营养学中计算蛋白质供能比例的常用基础。^{173173活出健康新方向 - 5. 蛋白質change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

必需氨基酸人体不能自行制造或制造量不足以满足需要，只能从食物中摄取，因此膳食蛋白质的氨基酸组成决定了其满足人体需要的程度。^{173173活出健康新方向 - 5. 蛋白質change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

动物蛋白质（如肉类、家禽、鱼类、鸡蛋和牛奶）含有人体所需的全部必需氨基酸，被视为完全蛋白质；除大豆外，多数植物蛋白质通常缺少一种或多种必需氨基酸，例如谷物类缺少赖氨酸、豆科植物缺少蛋氨酸。^{173173活出健康新方向 - 5. 蛋白質change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

通过搭配进食不同的植物性食物（如豆科植物与谷物类食物、豆科植物加果仁或种子），可以互补氨基酸组成，为素食者提供足够的必需氨基酸。^{173173活出健康新方向 - 5. 蛋白質change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质缺乏可导致生长迟缓、肌肉质量流失、免疫力下降、水肿、心脏及呼吸系统功能减弱，甚至死亡，因此推荐摄入量是预防缺乏、维持机体正常功能的最低参考。^{173173活出健康新方向 - 5. 蛋白質change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

膳食蛋白质按来源可分为动物性蛋白质与植物性蛋白质两大类；动物性蛋白质主要来自肉类、家禽、鱼类、鸡蛋和牛奶等动物性食物。^{174174对人体有益的蛋白质也分“三六九等”？_央广网health.cnr.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|175175活出健康新方向 - 5. 蛋白质change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

动物性蛋白质通常含有全部人体所需的必需氨基酸，氨基酸种类齐全、比例适当，因此在营养学上被视为「完全蛋白质」，其蛋白质品质评价一般高于除大豆以外的多数植物性蛋白质。^{174174对人体有益的蛋白质也分“三六九等”？_央广网health.cnr.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|175175活出健康新方向 - 5. 蛋白质change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

常见的高蛋白动物性食物包括禽类（鸡、鸭等）、畜类（猪、牛、羊等）的瘦肉组织、鱼、虾、蟹等水产，以及鸡蛋和牛奶；这些食物是营养学上推荐的优质蛋白质优先来源。^{174174对人体有益的蛋白质也分“三六九等”？_央广网health.cnr.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|175175活出健康新方向 - 5. 蛋白质change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

动物性食物中的蛋白质含量与氨基酸构成因种类而异：蛋类和奶类蛋白质氨基酸模式接近人体需要，常被作为评价其他食物蛋白质质量的参考；鱼类和瘦肉组织蛋白质含量高、脂肪相对较低，而畜类肥肉与加工肉制品往往伴随较高的饱和脂肪。^{174174对人体有益的蛋白质也分“三六九等”？_央广网health.cnr.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|175175活出健康新方向 - 5. 蛋白质change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

动物结缔组织和肉皮中的胶质蛋白（明胶类）虽然属于动物性来源，但必需氨基酸种类不全，属于不完全蛋白质，不能单独作为维持生命和促进生长发育的膳食蛋白质来源。^{174174对人体有益的蛋白质也分“三六九等”？_央广网health.cnr.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

动物性蛋白质摄入并非越多越好：过多的动物性蛋白质摄入往往同时带来较多的动物油脂和胆固醇摄入，且蛋白质代谢产生的含氮废物需经肾脏排出，过量摄入会加重肾脏负担。^{174174对人体有益的蛋白质也分“三六九等”？_央广网health.cnr.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在公共健康膳食建议中，含丰富蛋白质的动物性食物（肉类、家禽、鱼、蛋）位于「健康饮食金字塔」的「吃适量」一层，建议适量摄入并少吃红肉（如牛肉、猪肉）和加工肉类。^{175175活出健康新方向 - 5. 蛋白质change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

植物性食物是膳食蛋白质的重要来源，主要包括豆类、谷类、坚果与干豆等；与动物性来源相对，这类来源统称植物蛋白质。^{176176活出健康新方向 - 5. 蛋白质change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

除大豆外，多数植物蛋白质属于「不完全蛋白质」，即通常缺少一种或多种必需氨基酸：谷物类食物一般缺少赖氨酸，豆科植物一般缺少蛋氨酸。^{176176活出健康新方向 - 5. 蛋白质change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开|177177图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

大豆蛋白是植物蛋白中少见的完全蛋白质，含有人体所需的各类必需氨基酸且比例较为适宜，因此被视为植物性食物中的优质蛋白来源。^{176176活出健康新方向 - 5. 蛋白质change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开|177177图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

不同植物性食物搭配食用可以互补氨基酸短板，例如豆科植物与谷物类食物同食、豆科植物与坚果或种子同食，即可提供足够的必需氨基酸；因此素食者应摄食多种植物性食物。^{176176活出健康新方向 - 5. 蛋白质change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

就含量而言，谷类一般含蛋白质约 6%–10%，薯类约 2%–3%，花生、核桃、杏仁、莲子等坚果约 15%–30%，而某些干豆类的蛋白质含量可高达 40% 左右，其中大豆尤为突出。^{177177图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

米面类来源的蛋白质因缺少赖氨酸，氨基酸评分较低，约为 0.3–0.5，被人体吸收利用的程度也相对较差。^{177177图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

植物蛋白可经加工制成形、味、口感与相应动物食品相似的仿肉制品，是素食者饮食中主要的蛋白质来源。^{177177图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

干豆类是优质蛋白质的来源，可作为主餐的一部分，但素食者仍需搭配多种植物性食物，以确保摄取各种必需氨基酸。^{176176活出健康新方向 - 5. 蛋白质change4health.gov.hk前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质补充剂是指以蛋白质或氨基酸为主要成分、用于补充日常膳食蛋白质摄入的浓缩或分离制品，常见形态包括粉剂（蛋白粉）、即饮饮料、能量棒和氨基酸片剂；其原料主要来自乳清、酪蛋白、大豆、豌豆、大米等。^{178178Dietary Supplements: What You Need to Knowods.od.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

乳清蛋白是牛奶蛋白中约20%的可溶性部分，以吸收快、富含支链氨基酸（尤其是亮氨酸）为特点，常被归为“快蛋白”；酪蛋白占牛奶蛋白约80%，在胃中形成凝乳、消化吸收较慢，常被归为“慢蛋白”。^{179179Milk proteins: whey and casein — structure, function and nutritional propertieslink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

大豆蛋白是常见的植物来源补充剂，其氨基酸组成在植物蛋白中较为完整，但含硫氨基酸（甲硫氨酸、半胱氨酸）相对偏低；豌豆、大米等单一植物蛋白往往在某种必需氨基酸上受限，因此市售植物蛋白粉常采用多种植物原料复配以改善氨基酸谱。^{180180Plant protein-based diets: amino acid composition and protein qualitymdpi.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在力量训练人群中，补充乳清蛋白或混合蛋白可在总蛋白质摄入充足的前提下帮助增加肌肉量与瘦体重，但额外补充的收益在总蛋白摄入已达到约每公斤体重1.6克/天时趋于平台，单纯增加补充剂剂量并不能带来线性增益。^{181181A systematic review, meta-analysis and meta-regression of the effect of protein supplementation on resistance training-induced gains in muscle mass and strengthbjsm.bmj.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|182182How much protein can the body use in a single meal for muscle-building?jissn.biomedcentral.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

对健康成年人而言，在总能量与蛋白质需要得到满足的情况下，蛋白粉等补充剂并非必需；普通膳食中的肉、蛋、奶、鱼、豆类即可提供全部必需氨基酸，补充剂的主要价值在于便利性、在食欲或时间受限时补足摄入，以及特定临床营养场景。^{183183Protein — Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acidsnap.nationalacademies.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

美国食品药品监督管理局（FDA）将蛋白粉归入膳食补充剂监管框架，产品上市前无需获得疗效或安全性审批，但须遵守现行良好生产规范（cGMP）并保证标签真实；第三方检测项目（如NSF Certified for Sport、Informed Sport）会对成分与违禁物质进行额外核验。^{184184NSF Certified for Sport — Dietary Supplement Certificationnsf.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

多项独立检测曾报告部分市售蛋白粉存在标签标示蛋白质含量与实际测定不符、重金属（铅、镉、砷、汞）检出或氨基酸填充（以非蛋白氮抬高粗蛋白读数）等问题，提示选购时应关注第三方检测认证与批次检测报告。^{185185Protein powder supplements: heavy metal and label accuracy testingcleanlabelproject.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|186186Detection of adulteration in protein supplements: a review of analytical methodssciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

对于肾功能正常的健康人，较高蛋白质摄入（包括来自补充剂的部分）未见明确肾损伤证据；但对已存在慢性肾病者，蛋白质摄入量需由临床医师个体化调整，不宜自行大量使用蛋白粉。^{187187High-protein diets and kidney function in healthy adults: a systematic reviewjrnjournal.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

乳清蛋白补充剂可能引起部分乳糖不耐受者出现腹胀、腹泻等胃肠道不适；对牛奶蛋白过敏者应避免乳清与酪蛋白制品，可改用不过敏的植物来源或水解/氨基酸配方，但需在专业指导下选择。^{188188Lactose intolerance and whey protein: gastrointestinal effectsmdpi.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白粉的蛋白质含量通常以凯氏定氮法等测定总氮再乘以换算系数估算，该方法无法区分蛋白氮与非蛋白氮，因此历史上出现过向产品中添加三聚氰胺等含氮物质以虚增蛋白质读数的掺假事件，推动了更特异的检测方法（如氨基酸分析、近红外光谱、色谱-质谱联用）的应用。^{189189Melamine adulteration of protein ingredients and analytical detectionpubs.acs.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|190190Kjeldahl method for nitrogen determination and its limitations in protein analysissciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白粉的溶解性与口感受原料类型、加工工艺（如分离、浓缩、水解）和配方影响；乳清蛋白分离物（WPI）蛋白含量通常高于乳清蛋白浓缩物（WPC），而水解乳清蛋白因肽段更短通常吸收更快但苦味更明显。^{179179Milk proteins: whey and casein — structure, function and nutritional propertieslink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白补充剂在老年人营养中受到关注：随年龄增长出现的“合成抵抗”使老年人对较低剂量蛋白质的肌肉合成反应减弱，因此部分指南建议老年人将蛋白质较均匀地分配到各餐并达到更高摄入量，补充剂可作为实现该目标的手段之一。^{191191Protein intake and exercise for optimal muscle function with aging: recommendations from the ESPEN Expert Groupclinicalnutritionjournal.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

骨骼肌在抗阻运动后会出现肌纤维微损伤，机体随后启动修复与重塑过程；这一过程在运动后数小时至数十小时内表现为蛋白质周转率上升，即肌蛋白合成与分解同时增强，净平衡在营养充足时偏向合成。^{192192Exercise-induced muscle damage and inflammation: a reviewpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|193193Muscle protein synthesis and breakdown after resistance exercise: a reviewpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

运动后摄入蛋白质可提高肌蛋白合成率，这一效应在抗阻运动后尤为明显；Meta 分析显示，健康成年人单次运动后摄入约 20–40 克优质蛋白即可较大程度刺激肌蛋白合成，更高剂量带来的额外增益有限。^{194194Dose-response of protein intake on muscle protein synthesis after resistance exercise: a systematic review and meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|195195Protein ingestion to stimulate muscle protein synthesis: a dose-response meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

亮氨酸作为支链氨基酸之一，被认为是触发肌蛋白合成信号的关键氨基酸；含足量亮氨酸的优质蛋白（如乳清蛋白、蛋类、乳制品、瘦肉）在同等总蛋白剂量下对肌蛋白合成的刺激通常强于亮氨酸含量偏低的植物蛋白。^{196196Leucine signaling in the regulation of muscle protein synthesispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|197197Comparison of the effects of whey and soy protein on muscle protein synthesispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

长期抗阻训练结合充足蛋白质摄入可增加肌肉量与肌力；系统综述与 Meta 分析表明，在能量平衡或轻度能量盈余条件下，较高蛋白摄入（约每公斤体重每日 1.6 克左右）对增肌的额外益处随剂量增加而递减，超过约每公斤体重每日 2.2 克未见进一步明显增益。^{198198A systematic review, meta-analysis and meta-regression of the effect of protein supplementation on resistance training-induced gains in muscle mass and strengthpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|199199Protein intake and exercise performance: a reviewpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在能量限制（减脂）阶段，提高蛋白质摄入有助于在体重下降的同时保留更多瘦体重；Meta 分析显示，与常规蛋白摄入相比，较高蛋白摄入在同等能量赤字下可减少瘦体重流失。^{200200Effects of higher protein diets on weight loss and body composition: a meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|194194Dose-response of protein intake on muscle protein synthesis after resistance exercise: a systematic review and meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质摄入的时机对肌肉修复与生长的作用存在讨论：部分研究强调运动后数小时内的“合成窗口”，而另一些研究认为只要每日总蛋白摄入充足，摄入时机对增肌的影响较小。^{201201The anabolic window of opportunity: a review of post-exercise protein timingpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|194194Dose-response of protein intake on muscle protein synthesis after resistance exercise: a systematic review and meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

肌肉修复与生长不仅取决于蛋白质，还受总能量摄入、训练负荷与渐进超负荷、睡眠与恢复、激素环境等因素共同影响；单纯增加蛋白质摄入而不配合足够训练刺激，通常不会带来明显的肌肉增长。^{199199Protein intake and exercise performance: a reviewpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|200200Effects of higher protein diets on weight loss and body composition: a meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

老年人存在“合成抵抗”现象，即对低剂量蛋白质的肌蛋白合成反应减弱；因此老年人进行抗阻训练时，通常需要更高单次蛋白剂量（约每公斤体重 0.4 克或每餐 25–30 克以上优质蛋白）并配合抗阻运动，才能有效支持肌肉修复与维持。^{197197Comparison of the effects of whey and soy protein on muscle protein synthesispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|199199Protein intake and exercise performance: a reviewpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

运动健身人群的蛋白质需要量高于普通人群：长时间有氧运动会加强蛋白质代谢、增加蛋白质需要量，力量训练因使肌肉组织增加也需要增加蛋白质摄入；运动过程中细胞破坏增加、肌蛋白与红细胞合成代谢亢进以及应激时激素和神经调节等反应，也会提高对蛋白质摄入的需要。^{202202乳制品知识科普：乳制品——运动健身人群的健康选择_央广网health.cnr.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

力量型和耐力型运动员的蛋白质需要量大约是成人推荐摄入量的1.5至2.0倍，因此运动健身人群应重视蛋白质的合理补充。^{202202乳制品知识科普：乳制品——运动健身人群的健康选择_央广网health.cnr.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

对运动健身人群而言，蛋白质摄入量宜占总热量的12%至15%，按体重折算为每千克体重1.2至2.0克。^{202202乳制品知识科普：乳制品——运动健身人群的健康选择_央广网health.cnr.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在健美增肌训练中，为满足肌肉生长，蛋白质摄取量需达到每千克体重1.6至2.0克，高于一般健身人群的下限水平。^{202202乳制品知识科普：乳制品——运动健身人群的健康选择_央广网health.cnr.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

减脂训练期间摄取足量蛋白质能够明显提高机体新陈代谢水平，使人体每日多燃烧约150至200千卡热量；同时摄入足够蛋白质有利于瘦体重增加，可防止减肥时把有利于保持体形的瘦体重减掉。^{202202乳制品知识科普：乳制品——运动健身人群的健康选择_央广网health.cnr.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

乳品是膳食蛋白质和钙的极好来源，也是满足运动健身人群营养需求的重要食物，可作为健身人群补充蛋白质的膳食选择之一。^{202202乳制品知识科普：乳制品——运动健身人群的健康选择_央广网health.cnr.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

国际运动营养学会（ISSN）的立场是：蛋白质应在一整天内平均分配摄入，大约每隔3—4小时摄入一次，而不是集中在某一时段一次性大量摄入。^{203203吃对蛋白质，五个误区请避开（健身服务站）_健康频道_中国青年网health.youth.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

力量训练引起的肌肉蛋白质合成效应可持续至少24小时，因此“训练后必须立刻补蛋白”的窗口期远比大众印象中宽；把蛋白质均匀分散到三餐，比一次性大量摄入的利用效率更高。^{203203吃对蛋白质，五个误区请避开（健身服务站）_健康频道_中国青年网health.youth.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

对增肌而言，每日蛋白质总摄入量的重要性高于单一摄入时机；在总量达标的前提下，进一餐的时间点对结果的边际影响有限。^{203203吃对蛋白质，五个误区请避开（健身服务站）_健康频道_中国青年网health.youth.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

增肌目标下，每餐摄入约20—30克蛋白质、并做到每餐均匀分配，是运动医学与临床营养专家给出的可操作建议；同时每餐应荤素搭配、以碳水化合物打底，使肌肉持续获得合成原料。^{203203吃对蛋白质，五个误区请避开（健身服务站）_健康频道_中国青年网health.youth.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质摄入必须与力量训练和充足总热量协同才可能转化为肌肉：缺乏力量训练时，多余蛋白质会脱氨分解、增加肝肾负担或转化为脂肪；总热量不足时，蛋白质会优先被氧化供能而无法用于合成。^{203203吃对蛋白质，五个误区请避开（健身服务站）_健康频道_中国青年网health.youth.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白粉在摄入时机上的定位是“救急补充选项”，适用于训练后不方便立刻进餐、出差、日常膳食蛋白质存在明确缺口，或老年人、术后等消化能力较弱的人群；日常仍应优先通过肉、蛋、奶、豆制品等天然食物满足蛋白质需求。^{203203吃对蛋白质，五个误区请避开（健身服务站）_健康频道_中国青年网health.youth.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质缺乏按严重程度可分为两类临床表型：一类以能量摄入相对充足而蛋白质严重不足为特征，表现为水肿型营养不良（夸希奥科病，kwashiorkor）；另一类以能量与蛋白质同时长期不足为特征，表现为消瘦型营养不良（marasmus），两者可并存形成混合型。^{2042046.5: Diseases Involving Proteinsmed.libretexts.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

夸希奥科病（kwashiorkor）一词源自加纳当地语言，原意为「第一个孩子—第二个孩子」，指断奶后年长儿因弟妹出生而失去母乳与照护、以淀粉类辅食为主所发生的蛋白质缺乏状态；该病名在20世纪30年代由牙买加儿科医生西塞莉·威廉斯（Cicely Williams）系统描述并推广。^{2042046.5: Diseases Involving Proteinsmed.libretexts.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

夸希奥科病的典型体征包括凹陷性水肿（尤以下肢与面部为著）、腹部膨隆、皮肤色素改变与脱屑（「漆皮样」或「剥脱性」皮损）、毛发稀疏变细且色素减退、肝脏肿大（脂肪浸润）以及表情淡漠、食欲差；实验室常见血清白蛋白显著降低。^{2042046.5: Diseases Involving Proteinsmed.libretexts.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

消瘦型营养不良（marasmus）以长期能量与蛋白质双重摄入不足为特征，表现为进行性体重下降、皮下脂肪与骨骼肌消耗、体重别年龄明显低于参考值、无水肿，患儿常显「皮包骨」外观但食欲相对保留，与夸希奥科病的水肿型表现形成对照。^{2042046.5: Diseases Involving Proteinsmed.libretexts.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

严重蛋白质缺乏若不加干预最终可致死；在发达国家，严重蛋白质缺乏在儿童与成人中已属少见，但养老机构中的老年人蛋白质缺乏比例较高，有估计认为超过半数存在蛋白质不足。^{2042046.5: Diseases Involving Proteinsmed.libretexts.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质—能量营养不良（protein-energy malnutrition, PEM）被长期列为欠发达地区首要的公共卫生问题之一，其干预涉及食品工艺、营养教育与经济状况改善等多个方面；在食物供应充足且质量较高的国家，夸希奥科病、脚气病、佝偻病、坏血病等典型营养缺乏病已基本消除，但较轻的缺乏与失衡（如贫血、龋齿、生长迟缓、易疲劳、脂肪肝）仍然存在。^{205205Protein Supply for Human Nutrition (reprinted from Agricultural and Food Chemistry, Vol. 5, No. 5, p. 340)collections.awsprod.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质缺乏的判定不能仅凭单一指标：血清白蛋白受炎症、肝脏合成功能与体液分布影响，在急性期反应中可假性降低；因此临床诊断需结合膳食史、人体测量（体重、身高别体重、上臂围）、水肿体征与生化指标综合判断。^{2042046.5: Diseases Involving Proteinsmed.libretexts.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

健康人群通过正常饮食通常已能满足蛋白质需要，无需额外补充蛋白粉；中国营养学会理事、上海交通大学医学院营养系副主任蔡美琴指出，一般成人每日每公斤体重约需蛋白质1克，按日常膳食结构（主食、1个鸡蛋、3两瘦肉、2~3两豆制品、300~500克奶类）即可满足，额外大量补充反而可能给身体带来负担。^{177177图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质并非“多多益善”：摄入过量与摄入不足一样都可能引发健康问题，过量补充蛋白质（尤其是依赖蛋白粉等形式）被认为可能对身体造成额外负担。^{206206蛋白质吃多了伤肾？这个度是可计算的_手机网易网m.163.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|177177图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

媒体曾报道“女子长期吃蛋白粉查出肾病”一类个案，引发公众对高蛋白摄入与肾脏健康关系的关注；但此类个案报道属于单一事件叙述，不能直接推断高蛋白摄入与肾病的因果关系。^{206206蛋白质吃多了伤肾？这个度是可计算的_手机网易网m.163.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

对健康人而言，蛋白质摄入“过量”的判定需要结合体重、活动水平与总能量摄入来计算，而非仅凭是否使用蛋白粉判断；目前公开科普材料给出的参考量是成人每日每公斤体重约1克，超出日常需要的部分并不会带来额外健康收益。^{206206蛋白质吃多了伤肾？这个度是可计算的_手机网易网m.163.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|177177图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

盐析是最早用于蛋白质分离纯化的经典方法之一，其原理是向蛋白质溶液中加入高浓度的中性盐（如硫酸铵、硫酸钠），盐离子与蛋白质竞争水分子，破坏蛋白质表面的水化层并部分中和表面电荷，使蛋白质溶解度降低而沉淀析出。^{207207Protein purification: salting outen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

盐析常用的盐是硫酸铵，因为它在水中的溶解度大、温度系数小，且高浓度时对多数蛋白质有稳定作用；不同蛋白质在同一盐浓度下的溶解度不同，因此可通过分段盐析（如 0–20%、20–40%、40–60% 饱和度）实现粗分级。^{207207Protein purification: salting outen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|208208Ammonium sulfate precipitationen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

盐析沉淀通常不会使蛋白质变性，沉淀经透析或超滤脱盐后可恢复溶解并保持活性，因此适合在纯化流程的早期用于浓缩和粗分级。^{207207Protein purification: salting outen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

层析（色谱）是蛋白质纯化的核心手段，按分离机理可分为凝胶过滤（分子排阻）层析、离子交换层析、疏水相互作用层析、亲和层析和反相层析等；凝胶过滤按分子大小分离，大分子先流出，小分子进入孔道后流出。^{209209Chromatographyen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|210210Protein purificationen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

离子交换层析依据蛋白质表面电荷与介质带电基团的静电相互作用分离，结合强弱受 pH 与离子强度控制，通过改变盐浓度或 pH 进行梯度洗脱；阳离子交换介质在低于蛋白质等电点的 pH 下结合带正电的蛋白质，阴离子交换介质则在高于等电点的 pH 下结合带负电的蛋白质。^{209209Chromatographyen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|211211Ion chromatographyen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

亲和层析利用蛋白质与固定化配体之间的特异性生物识别（如酶与底物类似物、抗原与抗体、His 标签与镍离子）实现高选择性纯化，一步即可获得较高纯度，是重组蛋白纯化中最常用的捕获步骤之一。^{210210Protein purificationen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|212212Affinity chromatographyen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

电泳是依据蛋白质在电场中的迁移率差异进行分离与分析的方法，迁移率取决于蛋白质的电荷、大小和形状；常用的支持介质包括聚丙烯酰胺凝胶、琼脂糖凝胶和醋酸纤维素薄膜。^{213213SDS-PAGEen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|214214Electrophoresisen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）在样品中加入阴离子去污剂 SDS 并加热变性，使蛋白质解折叠并带上与分子量成比例的负电荷，从而按分子量大小分离，可通过与分子量标准品比较估算亚基分子量。^{213213SDS-PAGEen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|215215Polyacrylamide gel electrophoresisen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

等电聚焦（IEF）在凝胶中建立 pH 梯度，蛋白质迁移至其净电荷为零的 pH 位置（等电点）而聚焦，分辨率可达 0.01 pH 单位，常用于测定蛋白质等电点和二维电泳的第一维分离。^{214214Electrophoresisen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|216216Isoelectric focusingen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

双向凝胶电泳将第一维等电聚焦与第二维 SDS-PAGE 结合，按等电点和分子量两个维度分离蛋白质，可分辨数千个蛋白质斑点，是蛋白质组学研究中经典的分离技术。^{216216Isoelectric focusingen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|217217Two-dimensional gel electrophoresisen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质纯化通常需要多步组合，按捕获、中间纯化、精纯三阶段安排，并需在每一步监测比活性和回收率；由于层析与电泳步骤各有局限，单一方法难以同时实现高纯度与高回收率。^{210210Protein purificationen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|212212Affinity chromatographyen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

盐析、层析与电泳三类方法在分离尺度上互补：盐析适合大体积粗分级，层析适合克级至毫克级的精细纯化，电泳主要用于分析鉴定与纯度检查，制备型电泳的载量相对有限。^{210210Protein purificationen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|213213SDS-PAGEen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

X 射线晶体学通过让蛋白质分子在晶体中形成周期性排列，再用 X 射线照射晶体并测量衍射图样，从而推导出原子分辨率的三维结构；它是历史上最早实现蛋白质原子级结构解析的方法，肌红蛋白和血红蛋白的早期结构即由该方法测定。^{218218Chapter 2Structure determinationar5iv.labs.arxiv.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

X 射线晶体学的主要限制在于必须先获得高质量的单晶：许多蛋白质，尤其是膜蛋白和大型复合物，难以结晶或晶体衍射分辨率不足，这构成了该方法的结构生物学瓶颈。^{218218Chapter 2Structure determinationar5iv.labs.arxiv.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

时间分辨 X 射线晶体学可以在反应过程中采集一系列结构快照，用于追踪血红蛋白等蛋白的变构运动等动态过程，把静态结构解析扩展为对构象变化的观测。^{218218Chapter 2Structure determinationar5iv.labs.arxiv.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

冷冻电镜（cryo-EM）把蛋白质样品快速冷冻在玻璃态冰中，用电子束成像并经过图像分类与三维重建得到结构；它不需要晶体，特别适合大型蛋白复合物和难以结晶的样品，近年来已成为与 X 射线晶体学并列的主流结构解析手段。^{218218Chapter 2Structure determinationar5iv.labs.arxiv.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

核磁共振（NMR）波谱在溶液状态下测定蛋白质结构，能够给出原子水平的距离与二面角约束，并可用于研究构象动态和弱相互作用；其适用分子量通常小于 X 射线晶体学与冷冻电镜所能处理的对象，对样品浓度和稳定性要求较高。^{218218Chapter 2Structure determinationar5iv.labs.arxiv.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

X 射线晶体学、冷冻电镜和核磁共振各有适用范围，实际研究中常根据样品性质（能否结晶、分子量大小、是否需要溶液态动态信息）选择方法，或把多种方法的结果互相验证与联合使用。^{218218Chapter 2Structure determinationar5iv.labs.arxiv.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

质谱技术用于蛋白质分析的核心原理是将蛋白质或肽段离子化，按质荷比（m/z）分离并检测，从而获得分子质量与序列信息；现代蛋白质组学质谱主要采用软电离方式，如电喷雾电离（ESI）和基质辅助激光解吸电离（MALDI），以避免大分子碎裂。^{137137Mass spectrometry-based proteomicsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|219219Soft ionization mass spectrometry: MALDI and ESIonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在自下而上（bottom-up）蛋白质组学流程中，蛋白质样品通常先经蛋白酶（最常用胰蛋白酶）酶解为肽段，再经液相色谱分离后进入串联质谱（LC-MS/MS）分析；肽段碎裂产生的二级谱图用于推断氨基酸序列。^{137137Mass spectrometry-based proteomicsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|220220Shotgun proteomics: concepts and applicationsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

鸟枪法蛋白质组学（shotgun proteomics）将复杂蛋白质混合物酶解后直接进行 LC-MS/MS 分析，通过数据库搜索软件将实验谱图与理论谱图匹配来鉴定肽段和蛋白质，是当前大规模蛋白质组研究的主流策略。^{137137Mass spectrometry-based proteomicsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|220220Shotgun proteomics: concepts and applicationsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

串联质谱中的碰撞诱导解离（CID）和更高能量碰撞解离（HCD）主要产生 b 离子和 y 离子系列，通过相邻碎片离子之间的质量差可读取肽段序列；电子转移解离（ETD）等电子转移方法则对翻译后修饰和大肽段提供互补的序列信息。^{137137Mass spectrometry-based proteomicsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|221221Peptide fragmentation and sequence determination by tandem mass spectrometrypubs.acs.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

基于质谱的定量蛋白质组学主要分为标记定量和非标记定量两类：标记方法包括细胞培养中氨基酸稳定同位素标记（SILAC）、同位素标记相对和绝对定量（iTRAQ）与串联质量标签（TMT）；非标记定量（label-free）则依赖谱图计数或提取离子流强度。^{220220Shotgun proteomics: concepts and applicationsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|222222Quantitative proteomics by mass spectrometrynature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

数据独立采集（DIA）模式将整个质量范围划分为若干窗口进行碎裂采集，相比数据依赖采集（DDA）具有更好的重现性和对低丰度肽段的覆盖能力，已成为大规模定量蛋白质组学的重要采集策略。^{222222Quantitative proteomics by mass spectrometrynature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|223223Data-independent acquisition (DIA) in proteomicsonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质组学鉴定通常采用目标-诱饵（target-decoy）策略估计错误发现率（FDR），常用阈值是肽段和蛋白质水平 FDR 均控制在 1% 左右。^{220220Shotgun proteomics: concepts and applicationsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|224224Target-decoy search strategy for mass spectrometry-based proteomicspubs.acs.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

翻译后修饰蛋白质组学通过富集策略（如磷酸化肽段的金属氧化物富集、糖肽的凝集素富集）结合质谱，可对磷酸化、糖基化、乙酰化、泛素化等修饰进行位点定位和大规模鉴定。^{221221Peptide fragmentation and sequence determination by tandem mass spectrometrypubs.acs.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|222222Quantitative proteomics by mass spectrometrynature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

交联质谱（XL-MS）通过化学交联剂将空间邻近的氨基酸残基共价连接，再经质谱鉴定交联肽段，从而获得蛋白质复合物的距离约束信息，用于结构建模。^{225225Cross-linking mass spectrometry for structural proteomicsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

氢氘交换质谱（HDX-MS）通过测量蛋白质主链酰胺氢的交换速率来探测溶液状态下的构象动态和表位，是研究蛋白质构象变化和配体结合的重要方法。^{226226Hydrogen/deuterium exchange mass spectrometry for protein conformational dynamicsonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

天然质谱（native MS）在接近生理条件的缓冲液中保持蛋白质复合物的非共价相互作用，可直接测定完整复合物的化学计量比和结合强度。^{227227Native mass spectrometry for structural biologynature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

单细胞蛋白质组学是近年快速发展的方向，基于质谱的单细胞分析在样品前处理、微流控分离和超高灵敏度质谱方面取得进展，但通量和覆盖深度仍显著低于群体细胞分析。^{228228Single-cell proteomics by mass spectrometrynature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质组学数据通常需存入公共数据库（如 PRIDE、MassIVE）并遵循蛋白质组学数据共享规范，以支持结果复现和再利用。^{229229The PRIDE database and related tools for proteomics data sharingacademic.oup.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

质谱蛋白质组学在临床样本中面临动态范围挑战：血浆蛋白丰度跨越多个数量级，高丰度蛋白（如白蛋白）会掩盖低丰度生物标志物，常需 depletion 或分级策略。^{230230The human plasma proteome: challenges and opportunities for biomarker discoverypubs.acs.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质工程指以蛋白质的结构与功能关系为基础，通过基因层面的定向改造或从头设计，获得自然界中不存在或性能改良的蛋白质的技术体系；它与主要依赖随机突变与筛选的定向进化互为补充，前者强调理性设计与可预测性，后者强调高通量筛选。^{232232Advances and applications of engineered protein therapeutics and their role in precision medicinepmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质工程的一条主流技术路线是定点突变：在已知结构或序列信息的基础上，对编码基因的特定密码子进行替换、插入或缺失，从而改变个别氨基酸残基，用以检验活性位点、验证催化机制或提升稳定性。^{232232Advances and applications of engineered protein therapeutics and their role in precision medicinepmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

从头设计（de novo design）是蛋白质工程的另一条路线：不依赖天然序列模板，而是依据物理化学原理与计算模型构造全新的氨基酸序列与折叠，代表性工作由华盛顿大学 David Baker 领导的蛋白质设计研究所（IPD）等团队推进。^{231231Researchers use AI to design protein-digesting enzymescen.acs.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

2026 年，华盛顿大学蛋白质设计研究所的研究人员在《自然》上发表两篇论文，报道用人工智能设计出可降解蛋白质的蛋白酶（包括半胱氨酸蛋白酶与金属蛋白酶），其潜在用途之一是清除体内不需要或致病的蛋白质，指向治疗性应用。^{231231Researchers use AI to design protein-digesting enzymescen.acs.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

深度学习结构预测工具（如 AlphaFold 类方法）的成熟，使蛋白质工程从依赖实验解析结构转向可大规模计算生成候选序列与结构，显著压缩了设计—验证的周期；这类工具输出的结构模型仍需实验验证才能用于工程决策。^{231231Researchers use AI to design protein-digesting enzymescen.acs.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在医药领域，蛋白质工程是重组治疗性蛋白、工程化抗体与重组疫苗的技术基础：通过改造 Fc 段、糖基化位点、亲和力成熟等手段调节半衰期、效应功能与免疫原性，是精准医学中工程化蛋白药物的重要方向。^{232232Advances and applications of engineered protein therapeutics and their role in precision medicinepmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

工业与食品领域的蛋白质工程以提升催化效率、热稳定性、pH 耐受性与底物特异性为目标，典型产物包括洗涤剂用蛋白酶与脂肪酶、淀粉加工用酶、饲料用酶以及食品加工用酶制剂。^{232232Advances and applications of engineered protein therapeutics and their role in precision medicinepmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

蛋白质工程面临的主要限制包括：设计模型对柔性区域、构象变化与溶液环境的预测仍不准确；工程化蛋白可能引入新的免疫原性或丧失天然调控；以及从实验室设计到可放大生产的工艺转化存在差距。^{231231Researchers use AI to design protein-digesting enzymescen.acs.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|232232Advances and applications of engineered protein therapeutics and their role in precision medicinepmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

重组蛋白药物是指通过重组DNA技术，将目标蛋白的编码基因导入宿主细胞（如大肠杆菌、酵母、哺乳动物细胞等）进行表达，再经分离纯化获得的、用于疾病治疗或预防的蛋白质类药物。其核心特征是蛋白质的氨基酸序列由人工设计的基因序列决定，而非直接从生物组织提取。^{232232Advances and applications of engineered protein therapeutics and their role in precision medicinepmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|233233Advances and applications of engineered protein therapeutics and their role in precision medicinevisualize.jove.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

重组蛋白药物可按作用机制与结构类型分为多个类别，包括替代性酶、细胞因子、激素、单克隆抗体、融合蛋白以及重组疫苗等。其中单克隆抗体是当前重组蛋白药物中占比最大的类别之一。^{232232Advances and applications of engineered protein therapeutics and their role in precision medicinepmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

重组疫苗是重组蛋白药物的重要分支，可进一步分为针对外来病原体提供保护性免疫的疫苗、用于自身免疫性疾病干预的疫苗以及用于肿瘤治疗的疫苗三类，Engerix（乙型肝炎疫苗）是重组疫苗的典型代表。^{232232Advances and applications of engineered protein therapeutics and their role in precision medicinepmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在精准医学框架下，工程化蛋白治疗药物被用于将特定化合物递送至靶部位，从而实现靶向治疗，Humira（阿达木单抗）与Zenapax（达利珠单抗）是此类靶向递送应用的示例药物。^{232232Advances and applications of engineered protein therapeutics and their role in precision medicinepmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

重组蛋白药物的工程化改造手段包括对蛋白质进行定点突变、结构域融合、聚乙二醇化修饰以及糖基化工程等，这些改造旨在改善药物的稳定性、半衰期、靶向性和免疫原性。^{232232Advances and applications of engineered protein therapeutics and their role in precision medicinepmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|233233Advances and applications of engineered protein therapeutics and their role in precision medicinevisualize.jove.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

重组蛋白药物的生产依赖于宿主表达系统的选择，不同宿主系统在翻译后修饰能力、产量和成本上存在差异，哺乳动物细胞表达系统因能完成复杂糖基化修饰而常用于抗体类药物的生产。^{232232Advances and applications of engineered protein therapeutics and their role in precision medicinepmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

重组蛋白药物在临床应用中面临免疫原性、稳定性与递送效率等挑战，工程化设计通过人源化改造、序列优化和递送系统改进来降低免疫原性并提高体内稳定性。^{232232Advances and applications of engineered protein therapeutics and their role in precision medicinepmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|233233Advances and applications of engineered protein therapeutics and their role in precision medicinevisualize.jove.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

洗涤剂用蛋白酶是工业酶中销量最大的品类之一，典型代表为枯草杆菌蛋白酶（subtilisin）类丝氨酸蛋白酶，其作用是在碱性条件下水解衣物上的蛋白质类污渍。^{234234Subtilisin proteases in detergent applicationslink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

淀粉加工中的α-淀粉酶、糖化酶（葡萄糖淀粉酶）用于将淀粉水解为葡萄糖浆，是食品与发酵工业中用量很大的工业酶类别。^{235235Amylases in starch processingsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

定向进化（directed evolution）是工业酶人工设计的核心方法之一：通过易错PCR或基因重组构建突变文库，再以高通量筛选选出性能提升的变体，可在不了解酶结构的情况下改造其活性、稳定性与底物特异性。^{236236Directed evolution of enzymes: methods and applicationsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

理性设计（rational design）基于酶的三维结构与催化机理，通过定点突变改造特定氨基酸残基；与定向进化相比，它依赖结构信息，突变文库规模小，但需要可靠的结构或模型。^{237237Rational design of enzymessciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

计算蛋白质设计工具（如基于物理能量函数与序列优化算法的设计软件）已被用于提高酶的热稳定性和改变底物特异性，是工业酶改造的常用辅助手段。^{238238Computational protein design for enzyme engineeringannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

脂肪酶在工业上用于油脂水解、酯交换与生物柴油生产，其中固定化脂肪酶可实现重复使用，降低酶成本。^{239239Lipases in industrial biocatalysispubs.rsc.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

固定化技术（吸附、共价结合、包埋、交联等）可提高工业酶的 operational 稳定性并便于与产物分离，是工业酶应用的关键工程环节。^{240240Immobilization of enzymes for industrial applicationspubs.rsc.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

工业酶生产中常通过基因工程将酶基因导入高产宿主（如枯草芽孢杆菌、毕赤酵母、黑曲霉等）进行异源表达，以提高产量并便于下游纯化。^{241241Heterologous expression of industrial enzymes in microbial hostsmicrobialcellfactories.biomedcentral.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

酶的热稳定性是工业应用的关键限制因素之一，提高热稳定性常通过引入二硫键、优化表面电荷与填充疏水核心等策略实现。^{242242Strategies for enhancing enzyme thermostabilityacademic.oup.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

酶在非天然环境（如有机溶剂、高盐、极端pH）中的活性与稳定性往往下降，工业酶改造常需针对具体工艺条件进行定制。^{243243Enzyme catalysis in non-conventional mediacell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

工业酶制剂的市场规模与品类结构随年份变化，具体数值需以最新行业报告为准；本词条不给出未经核实的市场数字。^{244244Industrial enzymes market reportmarketsandmarkets.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

人造蛋白与替代蛋白指通过非传统畜牧方式生产、用于替代或补充动物蛋白的蛋白质产品，主要技术路线包括植物蛋白、微生物发酵蛋白、培养肉（细胞培养肉）和昆虫蛋白等。^{245245Alternative proteins: a review of the science and technologynature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|246246Plant-based and cell-based approaches to meat productionnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

植物基蛋白是当前商业化程度最高的替代蛋白路线，以大豆、豌豆、小麦等作物为原料，通过分离、挤压、纺丝等工艺制成组织化植物蛋白，用于肉、蛋、奶类似物。^{245245Alternative proteins: a review of the science and technologynature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|247247Plant-based meat analogues: from protein sources to product qualitysciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

微生物发酵蛋白利用细菌、酵母、真菌或微藻在生物反应器中快速生长，生产菌体蛋白或特定功能蛋白；其中以镰刀菌发酵生产的菌体蛋白（商品名 Quorn）自 1980 年代起已在英国等市场作为食品销售。^{248248Mycoprotein: a review of its production and nutritional propertiespubs.rsc.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

培养肉（细胞培养肉）通过从动物体内获取少量细胞，在体外培养基中增殖分化形成肌肉组织；2013 年荷兰研究者公开演示了首例培养牛肉汉堡，被视为该领域的标志性事件。^{249249Cultured meat: a review of the science and technologysciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|250250World's first lab-grown burger unveiled in Londonbbc.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

昆虫蛋白以黄粉虫、黑水虻等昆虫为原料，可加工为蛋白粉或饲料蛋白；欧盟已批准部分昆虫物种作为新型食品上市，但消费者接受度仍是推广的主要障碍之一。^{251251Edible insects: future prospects for food and feed securityfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|252252Novel food catalogue: insectsec.europa.eu前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

替代蛋白的驱动因素包括减少畜牧业温室气体排放、降低土地与水资源占用、保障粮食安全以及满足动物福利诉求；联合国粮农组织等机构评估认为，传统畜牧业的资源环境压力是推动替代蛋白研发的重要背景。^{253253Tackling climate change through livestockfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|254254The future of food and agriculture: alternative pathways to 2050fao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

培养肉在监管上属于新型食品，需经安全性评估和上市许可；新加坡于 2020 年批准全球首个培养肉产品上市销售，美国食品药品监督管理局与美国农业部于 2019 年建立联合监管框架，分别负责细胞采集与生产加工环节。^{255255Singapore approves sale of lab-grown meatreuters.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

替代蛋白在营养上并不天然等同于动物蛋白：植物蛋白往往缺乏一种或多种必需氨基酸，且消化率较低，需要通过复配、强化或加工改良来接近动物蛋白的氨基酸评分与蛋白质消化率校正氨基酸评分（PDCAAS）。^{166166Dietary protein quality evaluation in human nutrition: Report of an FAO Expert Consultationfao.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|256256Plant protein and amino acid adequacymdpi.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

培养肉的大规模生产成本仍显著高于传统肉制品，尽管近年来培养基优化和生物反应器放大使成本大幅下降，但商业化规模生产的经济可行性尚未完全确立。^{257257Cultured meat: cost and scale-up challengesnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|258258The economics of cultured meatgfi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

中国在替代蛋白领域布局较早，政策层面将植物蛋白、微生物蛋白等列为食品工业发展方向；国内科研机构与企业已在植物基肉制品、发酵蛋白和培养肉等方向开展研发，但培养肉仍处于实验室与中试阶段。^{259259中国食品工业协会：植物蛋白产业发展报告cnfia.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|260260培养肉研究进展与展望spkx.net.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

替代蛋白的消费者接受度受价格、口感、健康认知和文化习惯影响；多项调查显示，即使在意愿较高的市场，真正频繁购买替代蛋白产品的消费者比例仍有限。^{261261Consumer acceptance of alternative proteins: a systematic reviewsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|262262Plant-based meat consumer insightsgfi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

“蛋白质”这一名称源自希腊文，意为“最原初的”，由德国科学家 G. J. Mulder（穆尔德）于 1838 年在文章中提出；此后曾有多种其他叫法，直到 20 世纪初才统一使用 Protein 一词。^{265265蛋白质研究chemicalbook.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

中文里曾有人建议把 Protein 译作“朊”，但因“蛋白质”一词已使用很久，这一译法未被推广，最终通行的是“蛋白质”。^{265265蛋白质研究chemicalbook.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

1840 年 F. L. Hunefeld 报道，把蚯蚓的血液挥发浓缩后，血红蛋白即以结晶形式析出，这是第一个被结晶出来的蛋白质。^{265265蛋白质研究chemicalbook.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

1877 年，从巴西核桃中抽提的球蛋白也出现了结晶，这是继血红蛋白之后又一个被结晶的蛋白质。^{265265蛋白质研究chemicalbook.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

1926 年 Sumner 报道了脲酶的结晶，Abel 报道了胰岛素的结晶，前者是第一个被结晶的酶蛋白质，后者是第一个被结晶的蛋白质激素。^{265265蛋白质研究chemicalbook.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

20 世纪上半叶，Svedberg 设计超离心机用于测定不同蛋白质的分子量，A. Tiselius 设计电泳仪用于测定蛋白质的带电性质；这些实验证据表明蛋白质是一类基本结构相同、分子量均一的大分子，蛋白质研究由此逐步进入纯分子研究阶段。^{265265蛋白质研究chemicalbook.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

20 世纪 30—40 年代，蛋白质研究的中心是纯化、分子大小与形状以及带电性质；Fisher 初步解决了测定蛋白质氨基酸组成的方法，化学结构随之成为活跃的研究课题。^{265265蛋白质研究chemicalbook.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

从 20 世纪 50 年代开始，F. Sanger 测出了胰岛素的全部化学结构，英国学派对纤维状蛋白质做了结构分析，L. Pauling 提出蛋白质的 α-螺旋结构，M. F. Perutz 与 J. C. Kendrew 解出了血红蛋白及肌红蛋白晶态的立体结构，这些成果为分子生物学的产生提供了基础。^{265265蛋白质研究chemicalbook.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

1951年，弗雷德里克·桑格（Frederick Sanger）与汉斯·图皮（Hans Tuppy）完成了胰岛素A链和B链的氨基酸序列测定，这是人类历史上第一个被完整测序的蛋白质，桑格因此获得1958年诺贝尔化学奖。^{266266The amino-acid sequence in the phenylalanyl chain of insulin. 1. The identification of lower peptides from partial hydrolysatesportlandpress.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|267267Frederick Sanger – Nobel Prize biographynobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

桑格测定胰岛素序列时采用的方法核心是：用2,4-二硝基氟苯（FDNB，即桑格试剂）标记多肽链的N端氨基酸，再用酸水解或酶解将肽链切成小片段，逐段测定后通过重叠肽拼接出完整序列。^{266266The amino-acid sequence in the phenylalanyl chain of insulin. 1. The identification of lower peptides from partial hydrolysatesportlandpress.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|268268The chemistry of insulinnobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

1955年，桑格正式发表了牛胰岛素的一级结构，证明蛋白质具有确定的氨基酸排列顺序，而非无规则的胶体，这一结论从根本上改变了当时对蛋白质本质的认识。^{267267Frederick Sanger – Nobel Prize biographynobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|269269The amino-acid sequence in the glycyl chain of insulin. 1. The identification of lower peptides from partial hydrolysatesportlandpress.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

1950年代，佩鲁茨（Max Perutz）和肯德鲁（John Kendrew）分别用X射线晶体学解析了血红蛋白和肌红蛋白的三维结构，肯德鲁与佩鲁茨因此获得1962年诺贝尔化学奖，标志着结构生物学时代的开启。^{270270Max F. Perutz – Nobel Prize biographynobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|271271John C. Kendrew – Nobel Prize biographynobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

1958年，弗雷德里克·桑格因确定胰岛素氨基酸序列的工作获得诺贝尔化学奖；1980年，他又因发明DNA测序方法第二次获得诺贝尔化学奖，成为少数两度获诺贝尔化学奖的科学家之一。^{267267Frederick Sanger – Nobel Prize biographynobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|272272Frederick Sanger – Nobel Prize factsnobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

1977年，桑格及其同事发明了双脱氧链终止法（Sanger测序法），该方法后来被广泛应用于DNA序列测定，并直接推动了蛋白质氨基酸序列的基因推导策略。^{272272Frederick Sanger – Nobel Prize factsnobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|273273DNA sequencing with chain-terminating inhibitorspnas.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

1950年代，克里斯蒂安·安芬森（Christian Anfinsen）通过核糖核酸酶变性复性实验证明，蛋白质的三维结构信息完全编码在其氨基酸序列中，即“序列决定构象”，他因此获得1972年诺贝尔化学奖。^{274274Christian Anfinsen – Nobel Prize biographynobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|275275Studies on the principles that govern the folding of protein chainsnobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

1958年，弗雷德里克·桑格因确定胰岛素氨基酸序列的工作获得诺贝尔化学奖；1980年，他又因发明DNA测序方法第二次获得诺贝尔化学奖，成为少数两度获诺贝尔化学奖的科学家之一。^{267267Frederick Sanger – Nobel Prize biographynobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|272272Frederick Sanger – Nobel Prize factsnobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

1950年代，佩鲁茨（Max Perutz）和肯德鲁（John Kendrew）分别用X射线晶体学解析了血红蛋白和肌红蛋白的三维结构，肯德鲁与佩鲁茨因此获得1962年诺贝尔化学奖，标志着结构生物学时代的开启。^{270270Max F. Perutz – Nobel Prize biographynobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|271271John C. Kendrew – Nobel Prize biographynobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

1950年代，克里斯蒂安·安芬森（Christian Anfinsen）通过核糖核酸酶变性复性实验证明，蛋白质的三维结构信息完全编码在其氨基酸序列中，即“序列决定构象”，他因此获得1972年诺贝尔化学奖。^{274274Christian Anfinsen – Nobel Prize biographynobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|275275Studies on the principles that govern the folding of protein chainsnobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

1977年，桑格及其同事发明了双脱氧链终止法（Sanger测序法），该方法后来被广泛应用于DNA序列测定，并直接推动了蛋白质氨基酸序列的基因推导策略。^{272272Frederick Sanger – Nobel Prize factsnobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|273273DNA sequencing with chain-terminating inhibitorspnas.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

1951年，弗雷德里克·桑格（Frederick Sanger）与汉斯·图皮（Hans Tuppy）完成了胰岛素A链和B链的氨基酸序列测定，这是人类历史上第一个被完整测序的蛋白质，桑格因此获得1958年诺贝尔化学奖。^{266266The amino-acid sequence in the phenylalanyl chain of insulin. 1. The identification of lower peptides from partial hydrolysatesportlandpress.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|267267Frederick Sanger – Nobel Prize biographynobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

桑格测定胰岛素序列时采用的方法核心是：用2,4-二硝基氟苯（FDNB，即桑格试剂）标记多肽链的N端氨基酸，再用酸水解或酶解将肽链切成小片段，逐段测定后通过重叠肽拼接出完整序列。^{266266The amino-acid sequence in the phenylalanyl chain of insulin. 1. The identification of lower peptides from partial hydrolysatesportlandpress.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|268268The chemistry of insulinnobelprize.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}