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蛋白質

蛋白質是組成人體一切細胞、組織的重要成分。機體所有重要的組成部分都需要有蛋白質的參與。一般說,蛋白質約占人體全部質量的18%,最重要的還是其與生命現象有關。

蛋白質(protein)是生命的物質基礎,是有機大分子,是構成細胞的基本有機物,是生命活動的主要承擔者。沒有蛋白質就沒有生命。氨基酸是蛋白質的基本組成單位。它是與生命及與各種形式的生命活動緊密聯繫在一起的物質。機體中的每一個細胞和所有重要組成部分都有蛋白質參與。蛋白質占人體重量的16%~20%,即一個60kg重的成年人其體內約有蛋白質9.6~12kg。人體內蛋白質的種類很多,性質、功能各異,但都是由20多種氨基酸(Amino acid)按不同比例組合而成的,並在體內不斷進行代謝與更新。

中文名稱:蛋白質

英文名:(protein)

組成:20多種氨基酸

舊稱:「朊(ruǎn)」

結構:「一級-四級

形成方式:脫水縮合

組成特點

蛋白質是由C()、H()、O()、N(氮)組成,一般蛋白質可能還會含有P()、S()、Fe()、Zn(鋅)、Cu()、B(硼)、Mn(錳)、I()、Mo(鉬)等。

這些元素在蛋白質中的組成百分比約為:碳50% 氫7% 氧23% 16% 硫0~3% 其他微量

1、一切蛋白質都含N元素,且各種蛋白質的含量很接近,平均為16%;

2、蛋白質係數:任何生物樣品中每1g元N的存在,就表示大約有100/16=6.25g蛋白質的存在, 6.25常稱為蛋白質常數

蛋白質是以氨基酸為基本單位構成的生物高分子。蛋白質分子上氨基酸的序列和由此形成的立體結構構成了蛋白質結構的多樣性。蛋白質具有一級、二級、三級、四級結構,蛋白質分子的結構決定了它的功能。

一級結構:蛋白質多肽鏈中氨基酸的排列順序,以及二硫鍵的位置。

二級結構:蛋白質分子局區域內,多肽鏈沿一定方向盤繞和摺疊。[1]

種類

動物蛋白:是蛋白質的主要來源,如肉類及禽蛋類等,這些食物在提供蛋白質的同時也會使我們食入飽和脂肪膽固醇等對身體不利的成分。因此選用瘦肉、魚、去皮雞肉和蛋清最佳,它們稱為「優質蛋白」。

植物蛋白:是蛋白質的另一來源,主要存在於豆類食物中,植物蛋白含飽和脂肪及膽固醇都很低,同時含有大量膳食纖維,而且物美價廉,適合糖尿病病友食用。[2]

作用

1、蛋白質是構成組織和細胞的重要成分,如肌肉、骨骼及內臟主要由蛋白質組成。一切細胞的原生質都以蛋白質為主,動物的細胞膜及細胞間質也主要由蛋白質組成。

2、用於更新和修補組織細胞。

3、參與物質代謝及生理功能的調控。

4、氧化供能。1克蛋白質在體內氧化供能約1.67×104焦耳

5、其他功能。如多功能血漿蛋白質的生理功能。

組成蛋白質的氨基酸有20餘種,體內只能合成一部分,其餘則須由食物蛋白質供給。體內不能合成或合成速度太慢的氨基酸都必須由食物蛋白質供給,故又稱為「必需氨基酸」。體內能自己合成的氨基酸則不必由食物蛋白質供給的又稱為「非必需氨基酸」。

在體內合成蛋白質的許多氨基酸中,有8種必需氨基酸須食物供給,即賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、亮氨酸、異亮氨酸及纈氨酸。食物中含有的必需氨基酸越多,其營養價值越高。動物蛋白如肉類、蛋、乳均含8種必需氨基酸,又稱優質蛋白;植物蛋白如豆類蛋白質所含的必需氨基酸是不全的。但若把玉米、小米及大豆三種植物蛋白質混合組成的麵食,其營養價值則明顯提高。這種把幾種營養價值較低的蛋白質,混合後使其營養價值提高的作用又稱為不同蛋白質的互補作用。[3]

食物來源

牲畜的奶:如牛奶、羊奶、馬奶等。

畜肉:如牛、羊、豬肉等;禽肉,如雞、鴨、鵝、鵪鶉、鴕鳥以及魚、蝦、蟹等。

蛋類:如雞蛋、鴨蛋、鵪鶉蛋等。

大豆類:包括黃豆、大青豆和黑豆等,其中以黃豆的營養價值最高,它是嬰幼兒食品中優質的蛋白質來源。

此外像芝麻瓜子核桃、杏仁、松子等乾果類的蛋白質的含量均較高。由於各種食物中氨基酸的含量、所含氨基酸的種類各異,且其他營養素(脂肪、糖、礦物質、維生素等)含量也不相同,因此,給嬰兒添加輔食時,以上食品都是可供選擇的,還可以根據當地的特產,因地制宜地為小兒提供蛋白質高的食物。[4]

缺乏症

蛋白質缺乏在成人和兒童中都有發生,但處於生長階段的兒童更為敏感。蛋白質的缺乏常見症狀是代謝率下降,對疾病抵抗力減退,易患病,遠期效果是器官的損害,常見的是兒童的生長發育遲緩、營養不良、體質量下降、淡漠、易激怒、貧血以及乾瘦病或水腫,並因為易感染而繼發疾病。蛋白質的缺乏,往往又與能量的缺乏共同存在即蛋白質—熱能營養不良,分為兩種,一種指熱能攝入基本滿足而蛋白質嚴重不足的營養性疾病,稱加西卡病。另一種即為「消瘦」,指蛋白質和熱能攝入均嚴重不足的營養性疾病。[5]

預測蛋白質結構的重要性

蛋白質是一種複雜的大分子聚合物,在生物中起到了生命活動承擔者的重要作用,例如肌肉收縮的幾乎每一種生命活動都可以歸因於蛋白質的作用和變化。每種蛋白質的功能都由其獨特的空間結構而決定。在生物體中,不同氨基酸經過脫水縮合形成肽鏈,而多條肽鏈經過在空間中的盤區和摺疊後形成複雜的空間結構。然而,由於我們的DNA中只包含氨基酸殘基的序列信息,因此通過基因信息根本無法構建蛋白質的3D模型,這就是所謂的「蛋白質摺疊問題」。當蛋白質越大,其結構就越複雜,預測和構建蛋白質的空間結構就更加困難。如果想要列舉出所有氨基酸排列組成蛋白質的可能性,這項任務所需要的時間甚至要長過我們所處宇宙已經存在的時間。

如今世界上許多嚴重的疾病都被認為是由錯誤摺疊的蛋白質而引起的,如阿爾茲海默症帕金森和囊性纖維化等。因而能夠預測蛋白質的結構不僅有助於科學家們理解這種物質在人體的基本作用,更能夠幫助醫學界發展出對於上述疾病的新型診療方法,這對全人類都是一項有益的事業。

不僅如此,了解蛋白質的空間結構甚至也能夠解決環境問題。通過理解蛋白質的摺疊,科學家們能夠研究出更加高效的生物降解酶,而這種酶則能夠用更加環保的方式降解塑料石油一類的污染物以達到保護環境的目的。而科學家們現在已經開始改造細菌使其能夠分泌降解廢物的生物降解酶。[6]

參考來源

  1. 蛋白質結構與功能的關係,快資訊網,2019-10-31
  2. 蛋白質對人體的作用,39健康網,2007-08-13
  3. 蛋白質對人體的作用,39健康網,2007-08-13
  4. 蛋白質,美食天下網
  5. 蛋白質,美食天下網
  6. AI在生物界的突破應用,搜狐網,2018-12-07