Protein
Chức năng tế bào

Protein là diễn viên chính bên trong tế bào, thực hiện các nhiệm vụ xác định bởi thông tin mã hóa trong gene. Ngoại trừ đối với một số loại RNA nhất định, hầu hết các phân tử sinh học khác là những phân tử tương đối trơ với tác dụng của protein. Protein chiếm một nửa trọng lượng khô của tế bào vi khuẩn Escherichia coli, trong khi những đại phân tử khác như DNA và RNA chỉ chiếm tương ứng 3% và 20%. Tập hợp các protein biểu hiện trong một tế bào cụ thể hoặc một loại tế bào được gọi là hệ protein (proteome) hay bộ protein hoàn chỉnh.
Đặc trưng chính của protein mà cũng làm lên các chức năng đa dạng đó là khả năng của chúng liên kết một cách đặc hiệu và chặt với các phân tử khác. Vùng protein có tính năng liên kết với các phân tử khác được gọi là vùng liên kết (binding site) và thường là những khe rãnh (depression) hoặc "túi" ("pocket") trên bề mặt phân từ. Khả năng liên kết này được thực hiện trung gian thông qua bởi cấu trúc bậc ba của protein, mà xác định vị trí túi liên kết, và bởi các tính chất hóa học của các chuỗi nhánh bên amino acid xung quanh. Liên kết protein có thể rất đặc hiệu và cực kỳ chặt; ví dụ, protein ức chế ribonuclease (ribonuclease inhibitor protein) liên kết với protein angiogenein ở người với hằng số phân ly cỡ dưới femto mol (<10−15 M) nhưng không liên kết với protein onconase tương đồng ở động vật lưỡng cư (>1 M). Những sự thay đổi hóa học rất nhỏ như thêm vào một nhóm methyl ở phân tử liên kết đôi khi đủ làm gần như loại bỏ liên kết với protein; ví dụ, aminoacyl tRNA synthetase đặc hiệu với amino acid valine lại rất phân biệt với isoleucine mặc dù hai amino acid này có chuỗi bên rất tương đồng.
Protein có thể liên kết với các protein khác cũng như với các cơ chất tiểu phân tử (small-molecule substrate). Khi protein liên kết đặc hiệu với những bản sao khác của cùng phân tử, chúng có thể oligome hóa để tạo thành những sợi nhỏ; quá trình này thường xuất hiện ở những protein cấu trúc mà chứa những monome dạng cầu mà tự tổ chức thành những sợi vững chắc. Tương tác protein–protein cũng điều hòa các hoạt động do enzyme, điều khiển xúc tiến toàn bộ chu kỳ tế bào, và cho phép lắp ghép những phức hợp protein lớn mà chúng thực hiện những phản ứng liên quan mật thiết với nhau với một chức năng sinh học chung. Protein cũng có thể liên kết với, hay thậm chí tích hợp vào màng tế bào. Khả năng liên kết với các đối tác để cảm ứng sự thay đổi hình dáng trong các protein cho phép xây dựng lên một mạng lưới tín hiệu tế bào rộng lớn và phức tạp. Do tương tác giữa các protein là thuận nghịch, và phụ thuộc nhiều vào khả năng của các nhóm protein khác nhau để hình thành lên tổ hợp có khả năng thực hiện các chức năng riêng rẽ, lĩnh vực nghiên cứu tương tác giữa các protein đặc hiệu là chìa khóa nhằm hiểu biết những khía cạnh quan trọng của chức năng tế bào, và đi đến những tính chất giúp phân biệt giữa các loại tế bào đặc biệt.
| 0 | 1 | 2 |
| --- | --- | --- |

| Loại protein | Chức năng | Ví dụ |
| Cấu trúc | Cấu trúc, nâng đỡ | Collagene và elastin tạo nên cấu trúc sợi rất bền của mô liên kết, dây chằng, gân. Keratin tạo nên cấu trúc chắc của da, lông, móng. Protein tơ nhện, tơ tằm tạo nên độ bền vững của tơ nhện, vỏ kén. |
| Enzyme | Xúc tác sinh học: tăng tốc độ phản ứng, chọn lọc các phản ứng sinh hóa | Các enzyme thủy phân trong dạ dày phân giải thức ăn, enzyme amylase trong nước bọt phân giải tinh bột chín, enzyme pepsin phân giải protein, enzyme lipase phân giải lipid. |
| Hormone | Điều hòa các hoạt động sinh lý | Hormone insulin và glucagon do tế bào đảo tụy (beta cell) thuộc tuyến tụy tiết ra có tác dụng điều hòa hàm lượng đường glucose trong máu động vật có xương sống. |
| Vận chuyển | Vận chuyển các chất | Huyết sắc tố hemoglobin có chứa trong hồng cầu động vật có xương sống có vai trò vận chuyển oxy từ phổi theo máu đi nuôi các tế bào. |
| Vận động | Tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể | Actinin, myosin có vai trò vận động cơ. Tubulin có vai trò vận động lông, roi của các sinh vật đơn bào. |
| Bảo vệ | Bảo vệ cơ thể chống bệnh tật | Interferon chống virus. Kháng thể chống vi khuẩn gây bệnh. |
| Thụ quan | Cảm nhận, truyền tín hiệu, đáp ứng các kích thích của môi trường | Thụ quan màng của tế bào thần kinh khác tiết ra (chất trung gian thần kinh) và truyền tín hiệu. |
| Dự trữ | Dự trữ chất dinh dưỡng | Albumin lòng trắng trứng là nguồn cung cấp amino acid cho phôi phát triển. Casein trong sữa mẹ là nguồn cung cấp amino acid cho thai nhi. Trong hạt cây có chứa nguồn protein dự trữ cần thiết cho hạt nảy mầm. |