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タンパク質の働きは私たちの生活の身近なところで見ることができます。
いくつか簡単にご紹介しましょう。
ヒト由来還元型ヘモグロビン（HumanDeoxyhemoglobin）
ヘム（白：炭素，青：窒素，赤：酸素，茶：鉄）
ヒトを含む全ての脊椎動物や一部の動物の血液中には赤血球という重要な成分があります。
ヘモグロビンは、その赤血球の中にあるタンパク質で、肺から全身へと酸素を運搬する役割を担っています。
ヘモグロビンは、赤色素であるヘムという化合物をもっているため赤色を帯びておりヒトの血が赤いのはこのためです。
ヘムの中心部分には鉄原子があり、それが酸素分子と結合します。
ヘモグロビン分子は、αサブユニット（*1）とβサブユニットと呼ばれる2種類のサブユニットが構成単位で、αとβそれぞれが２つずつで合計4個から成る四量体構造（α2β2）をしています。4個のサブユニットのヘム鉄原子に一つずつ酸素分子が結合します。
ヘモグロビンの最大の特徴は、サブユニットに酸素が結合すれば、他のサブユニットにも酸素が結合しやすくなることです（逆に一つのサブユニットから酸素が解離すれば、他のサブユニットの酸素も解離しやすくなる）。これをタンパク質の「協同性」と言います。
この性質によって、多量の酸素が溶け込んでいる肺では酸素と結合しやすく、逆に酸素を必要としている細胞では酸素と解離しやすくなっています。
実際にはもっと巧妙な仕組みを持っているので、興味のある方は、「ボーア効果」、「BPG」、「ミオグロビン」というキーワードを「ヘモグロビン」と組み合わせて調べてみてください。
エビ・カニなどの節足動物、貝やイカ・タコなどの軟体動物の多くはヘモグロビンではなくヘモシアニンを持っています。
ヘモシアニンは鉄の代わりに銅を使って酸素を運搬しており、血の色は青色をしています。
（*1）単位構造が集まって形成された複合体または多量体の単位構造に相当する部分のこと
ルシフェラーゼ（Luciferase）
ルシフェリン（Luciferin）
（灰：炭素、青：窒素、赤：酸素、黄色：硫黄）
ホタルの発光は、ルシフェラーゼと呼ばれる酵素が関わる、いわゆる生物発光という現象です。
発光反応の基質（*1）であるルシフェリンがATP（アデノシン―三リン酸（*2））と反応し、ルシフェリルAMP中間体を経て、オキシルシフェリンが生成します。生成したオキシルシフェリンはエネルギーの高い状態（励起状態）にあり、これが安定な状態（基底状態）へと移動する際に、余分なエネルギーが放出されます。これが私たちには黄緑色のホタルの発光として見えているのです。
また、ルシフェラーゼを構成するアミノ酸の一部を他のアミノ酸へ置き換えると、発光色が別の色へ変化することがわかっています。
より詳しく知りたい方は、「ATP」、「励起状態」、「基底状態」というキーワードを「ルシフェラーゼ」と組み合わせて調べてみてください。
（*1）酵素によって化学反応を受ける（反応速度が速まる）物質
（*2）生体内に広く分布し、エネルギーの放出、貯蔵を担う物質。「生体のエネルギー通貨」と呼ばれる。
コラーゲン（Collagen）
ヒドロキシプロリン（左）とプロリン（右）
コラーゲンは骨、軟骨、腱、靭帯、真皮（表皮の内側にある組織）などを構成するタンパク質の一つで、様々な組織の弾力性や強度を保つのに役立っています。タンパク質を構成するアミノ酸はおよそ20種ありますが、コラーゲンのアミノ酸組成はグリシンが1/3を占め、次いでプロリンが21%、アラニンが11％とかなり偏っています。
またプロリンの一部が修飾（*1）され、ヒドロキシプロリンという特殊なアミノ酸に変換されていることも特徴です。ゼリーの原料などとして用いられているゼラチンはコラーゲンを高温で変性（*2）させたものです。
（*1）タンパク質に含まれる官能基（化学的な性質・機能を与えるグループのこと）に別の官能基を付加したり、構造を変換するなどして化学的に変化させること
（*2）タンパク質の構造が壊れて元に戻らない状態のこと
ノーウォークウイルスの殻構造（Norwalk virus capsid）
殻構造の最小単位
食中毒の原因として広く知られ一般にノロウイルスと呼ばれているのはカリシウイルス科ノロウイルス属に属するウイルスです。ただし、正確にはノロウイルスという種は存在せず、正式な呼称はノーウォークウイルスといいます。
ウイルスは細胞を持ちませんが、タンパク質で出来た殻（カプシド）の中に独自の遺伝子を持っており、他の生物の細胞を利用して増殖します。
ウイルスの起源には諸説ありますが、生物が持つトランスポゾンを起源とする説が有力です。生物の細胞内にはゲノム（*1）上の遺伝子位置が変わってしまう「動く遺伝子」があり、これをトランスポゾンといいます。最初のトランスポゾンはとうもろこしで発見され、とうもろこしのゲノムの約80％が、ヒトでは約40%がトランスポゾンまたはそれから派生した配列であると考えられています。
（*1）ある生物の持つ全ての核酸（DNAやRNA）上の遺伝情報
アルカリプロテアーゼ（Alkaline Protease）
洗濯用洗剤に配合されている酵素として最も代表的なものがアルカリプロテアーゼです。衣類の汚れには主に油分、タンパク質が含まれています。まずアルカリ溶液中では油分が一種の石鹸に変化するので、油汚れが落ちやすくなります。一方、タンパク質による汚れを落とすために登場したのがアルカリプロテアーゼです。プロテアーゼとはタンパク質を分解する酵素のことで、その中でもアルカリ溶液中であっても高い酵素活性（*1）を保持しているもののことを特にアルカリプロテアーゼと呼びます。アルカリ溶液の油分に対する力と、アルカリプロテアーゼのタンパク質に対する力を組み合わることで、洗剤は衣類の汚れを落としています。
（*1）酵素の示す触媒作用の強さのこと
シクロオキシゲナーゼ2（Cyclooxygenase-2）
イブプロフェン（Ibuprofen）
シクロオキシゲナーゼは、細胞膜（*1）由来のアラキドン酸から、プロスタグランジンという物質を生成するのに関わるタンパク質です。プロスタグランジンには多くの種類がありますが、その一部は発熱や痛みを増強させる作用を持ちます。解熱鎮痛剤に含まれるイブプロフェンはシクロオキシゲナーゼのアラキドン酸結合部位と同じ位置に結合して占有してしまうことで、アラキドン酸との結合を阻害します。その結果、プロスタグランジンの生成が抑制され、発熱や痛みが治まるというのが痛み止めの仕組みです。
（*1）細胞の内外を隔てる生体膜
図. イブプロフェンの作用
リボソーム（ribosome）
リボソームは、50種類以上のタンパク質と少なくとも3種類のRNAから成る巨大分子です。あらゆる生物の細胞内に存在し、mRNAの情報に従い、タンパク質を合成しています（これを翻訳過程といいます）。平均的な翻訳速度は細菌で毎秒20アミノ酸（60塩基分）程度ですが、ヒトなどの真核生物では毎秒2～4アミノ酸（6～12塩基分）程度です。
また、細胞本体が持つものとは別に、細胞内小器官であるミトコンドリアは独自のリボソームを持っています。面白いことに、ミトコンドリアのリボソームは真核生物のものよりも細菌のものによく似ています。様々な研究の結果から、私たちの遠い祖先である真核生物が細菌を取り込んで共生したことのなごりが今のミトコンドリアであるという考え方が一般的です。
これまでに説明したルシフェラーゼ、アルカリプロテアーゼ、シクロオキシゲナーゼ2は生体触媒である酵素です。リボソームも反応だけを考えれば酵素なのですが、リボソームの反応の中心部はタンパク質ではなくRNAで出来ています。実は、RNAの中にも触媒活性を持つものがあります。これらはRNA（ribonucleic acid）と英語で酵素を表す「enzyme」を組み合わせてリボザイム（ribozyme）と呼ばれています。
遺伝情報を持つDNAにはタンパク質の設計図が書き込まれていますが、このDNAの複製にはタンパク質が必須です。生命の起源を考えた場合に、タマゴとニワトリの関係のように、どちらが先に誕生したのか、という疑問が生まれますが、実は現在でもその疑問に対する答えは出ておらず、いろいろな仮説が存在します。その中でも最も有力視されているのが「RNAワールド仮説」と呼ばれるものです。触媒活性を持つRNAであるリボザイムの発見が契機となり、生体触媒となりうる分子がタンパク質だけではないことが明らかとなったことで、RNAワールドの存在が生命誕生と深く関わっていると考えられるようになりました。一方、その考えに反論する声も未だ小さくなく、最初の生物は火星から運ばれてきたという説もあります。いずれにしても、決着が着くのにはもう少し時間がかかりそうです。
ただし、これらの議論は、「生命とは何か」、「生物とは何か」、を考える上で非常に有益な情報を与えてくれます。現在のところ、生物の定義は便宜的に、細胞を構成単位とし、代謝・増殖できるもの、ということになっていますが、私たちは地球でこれまで見つかった生物のことしか知りません。 NASAのチーフサイエンティストであるエレン・ストファンは、2015年4月に行われたパネルディスカッションで、「10年以内に地球外生命体の有力な兆候がつかめるだろう。20～30年以内には確実な証拠が得られると思う」と発表しました。近い将来、地球外生命体が見つかったときには、生物の定義が大きく書き換えられてしまうかもしれませんね。
生物の起源についてより詳しく知りたい人は、下記のページが非常に参考になります。
生物の起源～細胞生命の起源～