Protein

Minh họa cấu trúc 3D của protein [[myoglobin]] cho thấy cấu trúc bậc 2 của xoắn alpha (màu ngọc lam). Đây là protein đầu tiên được phân giải cấu trúc bằng kỹ thuật [[tinh thể học tia X]]. Về phía bên phải tâm giữa các sợi xoắn có một nhóm ngoại (prosthetic group) gọi là [[hem|nhóm hem]] (màu xám) liên kết với một phân tử oxy (đỏ).
Protein (phát âm tiếng Anh: , phát âm tiếng Việt: "prô-tê-in", còn gọi là chất đạm) là phân tử sinh học, hay đại phân tử, gồm nhiều amino acid liên kết lại với nhau. Protein thực hiện rất nhiều chức năng bên trong tế bào, bao gồm các phản ứng trao đổi chất có xúc tác, sao chép DNA, đáp ứng lại kích thích, và vận chuyển phân tử từ một vị trí đến vị trí khác. Các protein khác nhau chủ yếu ở trình tự của các amino acid cấu thành (trình tự này lại được quy định bởi trình tự nucleotide của các gene quy định tương ứng) và ở kết quả của giai đoạn cuộn gập protein ("protein folding") thành những cấu trúc 3 chiều xác định lên chức năng của nó.

Một mạch thẳng các nhóm amino acid liên kết với nhau gọi là chuỗi polypeptide. Protein chứa ít nhất một chuỗi dài polypeptide. Các chuỗi polypeptide ngắn, chứa ít hơn 20-30 nhóm amin, hiếm khi được coi như là protein và thường được gọi là peptide, hoặc thỉnh thoảng là oligopeptide. Từng nhóm amino acid được liên kết với nhau bởi liên kết peptide. Trình tự của amino acid trong một protein được xác định bằng trình tự của một gene theo bảng mã di truyền. Trong tự nhiên, nhìn chung là có 20 amino acid tham gia tạo nên protein; tuy nhiên, ở một số sinh vật nhất định, mã di truyền của chúng có thể bao gồm selenocysteine và trong một số Cổ khuẩn là pyrrolysine. Ngay sau khi tổng hợp hoặc thậm chí trong quá trình tổng hợp, các nhóm amin trong một protein thường bị thay đổi tính chất hóa học bởi quá trình sửa đổi sau dịch mã ("post-translational modification"), làm biến đổi tính chất hóa học và vật lý, sự gập xoắn, tính ổn định, hoạt tính và cuối cùng là chức năng của protein. Một số protein còn có nhóm phi-peptide gắn thêm vào, gọi là nhóm ngoại lai ("prosthetic group") hay đồng yếu tố ("cofactor"). Protein cũng làm việc với nhau để có được một chức năng chuyên biệt, và chúng thường phối hợp để tạo thành dạng phức hệ protein ổn định.

Sau khi được sinh ra, các protein chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian nhất định trước khi bị phân giải và được tái sinh bởi bộ máy của tế bào thông qua quá trình quay vòng protein ("protein turnover"). Vòng đời của một protein được đo bằng chu kỳ bán rã và nằm trong một khoảng giá trị rất lớn. Thời gian tồn tại của protein có thể có giá trị từ vài phút cho đến hàng năm với thời gian sống trung bình khoảng 1–2 ngày trong tế bào động vật. Các protein không bình thường hoặc gập xoắn bị lỗi thường được phân giải nhanh hơn, có thể là do chúng bị đánh dấu để phá hủy hoặc trở nên không ổn định.

Giống như những đại phân tử sinh học khác như polysaccharide và nucleic acid, protein là thành phần thiết yếu của cơ thể sinh vật và tham gia vào mọi quá trình bên trong tế bào. Nhiều protein là những enzyme làm chất xúc tác cho các phản ứng hóa sinh và cần thiết cho trao đổi chất. Protein cũng có chức năng làm cấu trúc hoặc vận động, như actin và myosin ở cơ và protein trong bộ xương tế bào, tạo nên hệ thống các khung đỡ giúp duy trì hình dáng nhất định của tế bào. Các protein khác tham gia vào tín hiệu tế bào, đáp ứng miễn dịch, kết dính tế bào, và chu kỳ tế bào. Ở động vật, protein cần thiết phải có trong bữa ăn để cung cấp các amino acid thiết yếu mà không thể tổng hợp. Quá trình tiêu hóa "bẻ gãy" các protein để sử dụng trong trao đổi chất.

Protein có thể được tinh sạch từ các thành phần khác nhau của tế bào sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau như kỹ thuật siêu ly tâm ("ultracentrifugation"), kết tủa, điện di, và sắc ký; sự phát triển của kỹ thuật di truyền đã đem lại một số phương pháp để tinh sạch protein. Các phương pháp thường gặp để nghiên cứu cấu trúc và chức năng của protein bao gồm kỹ thuật hóa mô miễn dịch ("immunohistochemistry"), gây đột biến định hướng điểm ("site-directed mutagenesis"), tinh thể học tia X, cộng hưởng từ hạt nhân và khối phổ kế.