什么是蛋白质的组成、性质、分类及其与人体的关系?

如题所述

与其他生物分子一样,蛋白质是人类及所有动物赖以生存的营养要素。蛋白质是细胞组织的重要组成部分,是生命的物质基础,是人体内一些生理活动性物质(如酶、激素、抗体)的重要组成部分,是维持体液酸碱平衡和正常渗透压的重要物质。蛋白质占人体重量的16.3%,即一个60千克重的成年人其体内约有蛋白质9.8千克。

蛋白质是一种复杂的有机化合物,旧称“朊”。蛋白质是由氨基酸分子呈线性排列所形成,相邻氨基酸残基的羧基和氨基通过形成肽键连接在一起。蛋白质的氨基酸序列是由对应基因所编码。除了遗传密码所编码的20种“标准”氨基酸,在蛋白质中,某些氨基酸残基还可以被翻译后修饰而发生化学结构的变化,从而对蛋白质进行激活或调控。多个蛋白质可以在一起,往往是通过结合形成稳定的蛋白质复合物,发挥某一特定功能。

蛋白质四聚体(四级结构)

蛋白质主要由碳、氢、氧、氮四种化学元素组成,多数蛋白质还含有硫和磷,有些蛋白质还含有铁、铜、锰、锌等矿物质。蛋白质内4种主要化学元素的含量为:碳 15%~55%、氢67%、氧21%~23.5%、氮15%~18.6%。在人体内只有蛋白质含有氮元素,其他营养素不含氮。因此,氮成了测量体内蛋白质存在数量的标志。

蛋白质具有以下性质:

(1)溶解性:有些蛋白质和鸡蛋白能溶解在水里形成溶液。蛋白质分子的直径很大,达到了胶体微粒的大小,所以,蛋白质溶液具有胶体的性质。有的难溶于水(如丝、毛等)。

(2)水解:我们从食物摄取的蛋白质,在胃液中的胃蛋白酶和胰液中的胰蛋白酶作用下,经水解反应,生成氨基酸。氨基酸被人体吸收后,重新结合成人体所需的各种蛋白质。人体内各种组织的蛋白质也不断地被分解,最后主要生成尿素,排出体外。

(3)盐析:少量的盐(如硫酸铵、硫酸钠等)能促进蛋白质的溶解,但如向蛋白质溶液中加入浓的盐溶液,可使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出。这种作用叫做盐析。这样析出的蛋白质在继续加水时,仍能溶解,并不影响原来蛋白质的性质。采用多次盐析,可以分离和提纯蛋白质。

(4)变性:蛋白质受热、紫外线、X射线、强酸、强碱、重金属(如铅、铜、汞等)盐、一些有机物(甲醛、酒精、苯甲酸)等的作用会凝结。这种凝结是不可逆的,即凝结后不能在水中重新溶解,这种变化叫做变性。

蛋白质变性后,不仅丧失了原有的可溶性,同时也失去了生理活性。运用变性原理可以用于消毒,但也可能引起中毒。

(5)颜色反应:蛋白质可以跟许多试剂发生颜色反应。例如,有些蛋白质跟浓硝酸作用时呈黄色。有这种反应的蛋白质分子中一般有苯环存在。在使用浓硝酸时,不慎溅在皮肤上而使皮肤呈现黄色,就是由于浓硝酸和蛋白质发生了颜色反应的缘故。

(6)蛋白质的灼烧:蛋白质被灼烧时,产生具有烧焦羽毛的气味。

常见蛋白质有以下几种。

纤维蛋白(fibrous protein):一类主要的不溶于水的蛋白质,通常都含有呈现相同二级结构的多肽链许多纤维蛋白结合紧密,并为 单个细胞或整个生物体提供机械强度,起着保护或结构上的作用。

球蛋白(globular protein):紧凑的,近似球形的,含有折叠紧密的多肽链的一类蛋白质,许多都溶于水。典型的球蛋白含有能特异的识别其他化合物的凹陷或裂隙部位的功能。

角蛋白(keratin):由处于α-螺旋或β-折叠构象的平行的多肽链组成不溶于水的起着保护或结构作用蛋白质。

胶原(蛋白)(collagen):是动物结缔组织最丰富的一种蛋白质,它是由原胶原蛋白分子组成。原胶原蛋白是一种具有右手超螺旋结构的蛋白。每个原胶原分子都是由3条特殊的左手螺旋(螺距0.95纳米,每一圈含有3.3个残基)的多肽链右手旋转形成的。

肌红蛋白(myoglobin):是由一条肽链和一个血红素辅基组成的结合蛋白,是肌肉内储存氧的蛋白质,它的氧饱和曲线为双曲线型。

血红蛋白(hemoglobin): 是由含有血红素辅基的4个亚基组成的结合蛋白。血红蛋白负责将氧由肺运输到外周组织,它的氧饱和曲线为S型。

当饮食中蛋白质不足时,可引起儿童生长发育迟缓或体重减轻、肌肉萎缩;成人容易产生疲劳、贫血、创伤不易愈合、对传染病抵抗力下降和病后恢复缓慢等症状。严重缺乏时,还可导致营养不良性水肿。因此,保持健康所需的蛋白质含量要因人而异。普通健康成年男性或女性每千克(2.2 磅)体重大约需要 0.8 克蛋白质。 随着年龄的增长,合成新蛋白质的效率会降低,肌肉块(蛋白质组织)也会萎缩,而脂肪含量却保持不变甚至有所增加。这就是为什么在老年时期肌肉会看似“变成肥肉”。 婴幼儿、青少年、怀孕期间的妇女、伤员和运动员通常每日可能需要摄入更多蛋白质。

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