提起蛋白质,人们常会联想起鸡蛋、牛奶、豆腐等,它们好像都是“弱不禁风”,“软绵绵”的样子。其实,自然界蛋白质并非都如此,大家看到的像锐利无比的虎爪、坚硬异常的牛角、披盔戴甲的龟壳,也都是蛋白质。人们把这一类十分坚硬,不溶于一般溶剂的蛋白质,称之为角蛋白。
在自然界中角蛋白有两大类,它们都是生物外胚层细胞或外胚层细胞所衍生出来的组织,好像一对兄弟那样。
虽然,这两种角蛋白来源基本相同,但是由于它们分子中所含氨基酸不同,而且氨基酸的立体排列不同,于是各自形成不同的特性。
在一角蛋白中,胱氨酸含量特别多,它的分子中有许多硫原子交联着,好像一座座用硫原子做的交联桥,如果某一角蛋白的这种交联桥愈多,其硬度就愈大,脆性也大增。实验证明,在一角蛋白中含胱氨酸达22甲就异常坚硬,脆性也加大,如犀牛的角,人类指甲等;胱氨酸含量降到10%~14%,就会光滑有韧性,如人类头发,野兽的毛;胱氨酸降到5甲以下,就会形成软性A角蛋白,如昆虫的卵壳。
在角蛋白中,几乎不含有硫原子的胱氨酸,因此,通常由其他氨基酸靠氢键方式,排列成折叠式结构,这样的分子层层相叠,也十分稳定,而且韧性特别好,例如蚕丝就是角蛋白中的一种,每根蚕丝以B-角蛋白为轴,周围以3~4层丝胶包围着,再集结成束状,所以也十分牢固,此外,常见的蛇鳞和鸟爪等也是由卜角蛋白结成的。
不同生物为什么会制造出形形色色不同的角蛋白?这个涉及生命的化学之谜,有待科学家去探索。