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蛋白质

蛋白质是组成人体一切细胞、组织的重要成分。机体所有重要的组成部分都需要有蛋白质的参与。一般说,蛋白质约占人体全部质量的18%,最重要的还是其与生命现象有关。

蛋白质(protein)是生命的物质基础,是有机大分子,是构成细胞的基本有机物,是生命活动的主要承担者。没有蛋白质就没有生命。氨基酸是蛋白质的基本组成单位。它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。蛋白质占人体重量的16%~20%,即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质9.6~12kg。人体内蛋白质的种类很多,性质、功能各异,但都是由20多种氨基酸(Amino acid)按不同比例组合而成的,并在体内不断进行代谢与更新。

中文名称:蛋白质

英文名:(protein)

组成:20多种氨基酸

旧称:“朊(ruǎn)”

结构:“一级-四级

形成方式:脱水缩合

组成特点

蛋白质是由C()、H()、O()、N(氮)组成,一般蛋白质可能还会含有P()、S()、Fe()、Zn(锌)、Cu()、B(硼)、Mn(锰)、I()、Mo(钼)等。

这些元素在蛋白质中的组成百分比约为:碳50% 氢7% 氧23% 16% 硫0~3% 其他微量

1、一切蛋白质都含N元素,且各种蛋白质的含量很接近,平均为16%;

2、蛋白质系数:任何生物样品中每1g元N的存在,就表示大约有100/16=6.25g蛋白质的存在, 6.25常称为蛋白质常数

蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物高分子。蛋白质分子上氨基酸的序列和由此形成的立体结构构成了蛋白质结构的多样性。蛋白质具有一级、二级、三级、四级结构,蛋白质分子的结构决定了它的功能。

一级结构:蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序,以及二硫键的位置。

二级结构:蛋白质分子局区域内,多肽链沿一定方向盘绕和折叠。[1]

种类

动物蛋白:是蛋白质的主要来源,如肉类及禽蛋类等,这些食物在提供蛋白质的同时也会使我们食入饱和脂肪胆固醇等对身体不利的成分。因此选用瘦肉、鱼、去皮鸡肉和蛋清最佳,它们称为“优质蛋白”。

植物蛋白:是蛋白质的另一来源,主要存在于豆类食物中,植物蛋白含饱和脂肪及胆固醇都很低,同时含有大量膳食纤维,而且物美价廉,适合糖尿病病友食用。[2]

作用

1、蛋白质是构成组织和细胞的重要成分,如肌肉、骨骼及内脏主要由蛋白质组成。一切细胞的原生质都以蛋白质为主,动物的细胞膜及细胞间质也主要由蛋白质组成。

2、用于更新和修补组织细胞。

3、参与物质代谢及生理功能的调控。

4、氧化供能。1克蛋白质在体内氧化供能约1.67×104焦耳

5、其他功能。如多功能血浆蛋白质的生理功能。

组成蛋白质的氨基酸有20余种,体内只能合成一部分,其余则须由食物蛋白质供给。体内不能合成或合成速度太慢的氨基酸都必须由食物蛋白质供给,故又称为“必需氨基酸”。体内能自己合成的氨基酸则不必由食物蛋白质供给的又称为“非必需氨基酸”。

在体内合成蛋白质的许多氨基酸中,有8种必需氨基酸须食物供给,即赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸。食物中含有的必需氨基酸越多,其营养价值越高。动物蛋白如肉类、蛋、乳均含8种必需氨基酸,又称优质蛋白;植物蛋白如豆类蛋白质所含的必需氨基酸是不全的。但若把玉米、小米及大豆三种植物蛋白质混合组成的面食,其营养价值则明显提高。这种把几种营养价值较低的蛋白质,混合后使其营养价值提高的作用又称为不同蛋白质的互补作用。[3]

食物来源

牲畜的奶:如牛奶、羊奶、马奶等。

畜肉:如牛、羊、猪肉等;禽肉,如鸡、鸭、鹅、鹌鹑、鸵鸟以及鱼、虾、蟹等。

蛋类:如鸡蛋、鸭蛋、鹌鹑蛋等。

大豆类:包括黄豆、大青豆和黑豆等,其中以黄豆的营养价值最高,它是婴幼儿食品中优质的蛋白质来源。

此外像芝麻瓜子核桃、杏仁、松子等干果类的蛋白质的含量均较高。由于各种食物中氨基酸的含量、所含氨基酸的种类各异,且其他营养素(脂肪、糖、矿物质、维生素等)含量也不相同,因此,给婴儿添加辅食时,以上食品都是可供选择的,还可以根据当地的特产,因地制宜地为小儿提供蛋白质高的食物。[4]

缺乏症

蛋白质缺乏在成人和儿童中都有发生,但处于生长阶段的儿童更为敏感。蛋白质的缺乏常见症状是代谢率下降,对疾病抵抗力减退,易患病,远期效果是器官的损害,常见的是儿童的生长发育迟缓、营养不良、体质量下降、淡漠、易激怒、贫血以及干瘦病或水肿,并因为易感染而继发疾病。蛋白质的缺乏,往往又与能量的缺乏共同存在即蛋白质—热能营养不良,分为两种,一种指热能摄入基本满足而蛋白质严重不足的营养性疾病,称加西卡病。另一种即为“消瘦”,指蛋白质和热能摄入均严重不足的营养性疾病。[5]

预测蛋白质结构的重要性

蛋白质是一种复杂的大分子聚合物,在生物中起到了生命活动承担者的重要作用,例如肌肉收缩的几乎每一种生命活动都可以归因于蛋白质的作用和变化。每种蛋白质的功能都由其独特的空间结构而决定。在生物体中,不同氨基酸经过脱水缩合形成肽链,而多条肽链经过在空间中的盘区和折叠后形成复杂的空间结构。然而,由于我们的DNA中只包含氨基酸残基的序列信息,因此通过基因信息根本无法构建蛋白质的3D模型,这就是所谓的“蛋白质折叠问题”。当蛋白质越大,其结构就越复杂,预测和构建蛋白质的空间结构就更加困难。如果想要列举出所有氨基酸排列组成蛋白质的可能性,这项任务所需要的时间甚至要长过我们所处宇宙已经存在的时间。

如今世界上许多严重的疾病都被认为是由错误折叠的蛋白质而引起的,如阿尔兹海默症帕金森和囊性纤维化等。因而能够预测蛋白质的结构不仅有助于科学家们理解这种物质在人体的基本作用,更能够帮助医学界发展出对于上述疾病的新型诊疗方法,这对全人类都是一项有益的事业。

不仅如此,了解蛋白质的空间结构甚至也能够解决环境问题。通过理解蛋白质的折叠,科学家们能够研究出更加高效的生物降解酶,而这种酶则能够用更加环保的方式降解塑料石油一类的污染物以达到保护环境的目的。而科学家们现在已经开始改造细菌使其能够分泌降解废物的生物降解酶。[6]

參考來源

  1. 蛋白质结构与功能的关系,快资讯网,2019-10-31
  2. 蛋白质对人体的作用,39健康网,2007-08-13
  3. 蛋白质对人体的作用,39健康网,2007-08-13
  4. 蛋白质,美食天下网
  5. 蛋白质,美食天下网
  6. AI在生物界的突破应用,搜狐网,2018-12-07