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蛋白質(生命的物質基礎)

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系在一起的物質。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,并在體內不斷進行代謝與更新。

蛋白質是由氨基酸以“脫水縮合”的方式組成的多肽鏈經過盤曲折疊形成的具有一定空間結構的物質。

蛋白質中一定含有碳、氫、氧、氮元素。

蛋白質是由α氨基酸按一定順序結合形成一條多肽鏈,再由一條或一條以上的多肽鏈按照其特定方式結合而成的高分子化合物。蛋白質就是構成人體組織器官的支架和主要物質,在人體生命活動中,起著重要作用,可以說沒有蛋白質就沒有生命活動的存在。每天的飲食中蛋白質主要存在于瘦肉、蛋類、豆類及魚類中。

男性缺失蛋白質比女性缺失蛋白質更需要重視,男士一旦缺失蛋白質,會導致男性精子質量下降,精子活力降低以及精子不液化造成男性不育。

蛋白質是一種復雜的有機化合物,舊稱“(ruǎn)”。氨基酸是組成蛋白質的基本單位,氨基酸通過脫水縮合連成肽鏈。蛋白質是由一條或多條多肽鏈組成的生物大分子,每一條多肽鏈有二十至數百個氨基酸殘基(-R)不等;各種氨基酸殘基按一定的順序排列。蛋白質的氨基酸序列是由對應基因所編碼。除了遺傳密碼所編碼的20種基本氨基酸,在蛋白質中,某些氨基酸殘基還可以被翻譯后修飾而發生化學結構的變化,從而對蛋白質進行激活或調控。多個蛋白質可以一起,往往是通過結合在一起形成穩定的蛋白質復合物,折疊或螺旋構成一定的空間結構,從而發揮某一特定功能。合成多肽的細胞器是細胞質中糙面型內質網上的核糖體。蛋白質的不同在于其氨基酸的種類、數目、排列順序和肽鏈空間結構的不同。

食入的蛋白質在體內經過消化被水解成氨基酸被吸收后,合成人體所需蛋白質,同時新的蛋白質又在不斷代謝與分解,時刻處于動態平衡中。因此,食物蛋白質的質和量、各種氨基酸的比例,關系到人體蛋白質合成的量,尤其是青少年的生長發育、孕產婦的優生優育、老年人的健康長壽,都與膳食中蛋白質的量有著密切的關系。蛋白質又分為完全蛋白質和不完全蛋白質。富含必需氨基酸,品質優良的蛋白質統稱完全蛋白質,如奶、蛋、魚、肉類等屬于完全蛋白質,植物中的大豆亦含有完全蛋白質。缺乏必需氨基酸或者含量很少的蛋白質稱不完全蛋白質,如谷、麥類、玉米所含的蛋白質和動物皮骨中的明膠等。

由m個氨基酸,n條肽鏈組成的蛋白質分子,至少含有n個COOH,至少含有n個NH2,肽鍵m-n個,O原子m+n個。

設氨基酸的平均相對分子質量為a,蛋白質的相對分子質量=ma-18(m-n)

基因中的核苷酸 6

信使RNA中的核苷酸 3

蛋白質中氨基酸 1

蛋白質是由C(碳)、H(氫)、O(氧)、N(氮)組成,一般蛋白質可能還會含有P(磷)、S(硫)、Fe(鐵)、Zn(鋅)、Cu(銅)、B(硼)、Mn(錳)、I(碘)、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% 氮16% 硫0~3% 其他微量。

(1)一切蛋白質都含氮元素,且各種蛋白質的含氮量很接近,平均為16%

(2)蛋白質系數:任何生物樣品中每1g元氮的存在,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(primary structure):氨基酸殘基在蛋白質肽鏈中的排列順序稱為蛋白質的一級結構,每種蛋白質都有唯一而確切的氨基酸序列。

二級結構(secondary structure):蛋白質分子中肽鏈并非直鏈狀,而是按一定的規律卷曲(如α-螺旋結構)或折疊(如β-折疊結構)形成特定的空間結構,這是蛋白質的二級結構。蛋白質的二級結構主要依靠肽鏈中氨基酸殘基亞氨基(NH)上的氫原子和羰基上的氧原子之間形成的氫鍵而實現的。

三級結構(tertiary structure):在二級結構的基礎上,肽鏈還按照一定的空間結構進一步形成更復雜的三級結構。肌紅蛋白,血紅蛋白等正是通過這種結構使其表面的空穴恰好容納一個血紅素分子。

四級結構(quaternary structure):具有三級結構的多肽鏈按一定空間排列方式結合在一起形成的聚集體結構稱為蛋白質的四級結構。如血紅蛋白由4個具有三級結構的多肽鏈構成,其中兩個是α-鏈,另兩個是β-鏈,其四級結構近似橢球形狀。

連接方法

用約20種氨基酸作原料,在細胞質中的核糖體上,將氨基酸分子互相連接成肽鏈。一個氨基酸分子的氨基和另一個氨基酸分子的羧基,脫去一分子水而連接起來,這種結合方式叫做脫水縮合。通過縮合反應,在羧基和氨基之間形成的連接兩個氨基酸分子的那個鍵叫做肽鍵。由肽鍵連接形成的化合物稱為肽。

分別向甲乙兩支試管加入3毫升蛋清稀釋液和清水,再依次向兩支試管中加入雙縮脲試劑A液和B液。觀察甲乙兩試管中溶液發生的顏色變化。上述的演示實驗結果表明,雙縮脲試劑與蛋白質呈現紫色反應。

2000年,中國營養學會重新修訂了推薦的膳食營養素攝入量,新修訂的蛋白質推薦攝入量如下:

中國居民膳食蛋白質的推薦攝入量

年齡(歲)

蛋白質RNI/(g/d)

年齡(歲)

蛋白質RNI/(g/d)

0~

1.5~3g/(kgd)

14~

65

60

0.5~

1.5~3g/(kgd)

18~

1~

35

35

體力活動

2~

40

40

55

45

3~

45

45

60

50

4~

50

50

70

60

5~

55

55

孕婦

6~

55

55

早期

+8

7~

60

60

中期

+18

8~

65

65

晚期

+23

9~

65

65

乳母

+23

10~

70

65

老年

75

69

11~

75

75

按15%蛋白質/總熱量計

● RNI(推薦攝入量):是指可以滿足某一特定性別、年齡及生理狀況群體中絕大多數個體(97%~98%)的需要量的攝入水平。長期攝入RNI水平,可以滿足機體對該營養素的需要,維持組織中適當的營養素儲備,保持健康。

蛋白質在胃液消化酶的作用下,初步水解,在小腸中完成整個消化吸收過程。氨基酸的吸收通過小腸黏膜細胞,是由主動運轉系統進行,分別轉運中性、酸性和堿性氨基酸。在腸內被消化吸收的蛋白質,不僅來自于食物,也有腸黏膜細胞脫落和消化液的分泌等,每天有70g左右蛋白質進入消化系統,其中大部分被消化和重吸收。未被吸收的蛋白質由糞便排出體外。

表現

蛋白質如果攝取過量的話也會在體內轉化成脂肪,造成脂肪堆積。

腎臟要排泄進食的蛋白質,當分解蛋白質時會產生大量的氮素這樣會增加腎臟的負擔。蛋白質,尤其是動物性蛋白攝入過多,對人體同樣有害。首先過多的動物蛋白質的攝入,就必然攝入較多的動物脂肪和膽固醇。其次蛋白質過多本身也會產生有害影響。正常情況下,所以必須將過多的蛋白質脫氨分解,氮則由尿排出體外,這加重了代謝負擔,而且,這一過程需要大量水分,從而加重了腎臟的負荷,若腎功能本來不好,則危害就更大。過多的動物蛋白攝入,也造成含硫氨基酸攝入過多,這樣可加速骨骼中鈣質的丟失,易產生骨質疏松。

危害

1、蛋白質如果攝取過量的話也會在體內轉化成脂肪,造成脂肪堆積。

2、一旦蛋白質在體內轉化為脂肪,血液的酸性就會提高,這樣就會消耗大量的鈣質,結果儲存在骨骼當中的鈣質就被消耗了,使骨質變脆。

3、腎臟要排泄進食的蛋白質,當分解蛋白質時會產生大量的氮素這樣會增加腎臟的負擔。

蛋白質缺乏在成人和兒童中都有發生,但處于生長階段的兒童更為敏感。蛋白質的缺乏常見癥狀是代謝率下降,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、貧血以及干瘦病或水腫,并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。

1、蛋白質是建造和修復身體的重要原料,人體的發育以及受損細胞的修復和更新,都離不開蛋白質。

2、蛋白質也能被分解為人體的生命活動提供能量。

蛋白質是由α-氨基酸通過肽鍵構成的高分子化合物,在蛋白質分子中存在著氨基和羧基,因此跟氨基酸相似,蛋白質也是兩性物質。

蛋白質在酸、堿或酶的作用下發生水解反應,經過多肽,最后得到多種α-氨基酸。

蛋白質水解時,應找準結構中鍵的“斷裂點”,水解時肽鍵部分或全部斷裂。

有些蛋白質能夠溶解在水里(例如雞蛋白能溶解在水里)形成溶液。

蛋白質的分子直徑達到了膠體微粒的大小(10-9~10-7m)時,所以蛋白質具有膠體的性質。

原因:加入高濃度的中性鹽、加入有機溶劑、加入重金屬、加入生物堿或酸類、熱變性

少量的鹽(如硫酸銨、硫酸鈉等)能促進蛋白質的溶解。如果向蛋白質水溶液中加入濃的無機鹽溶液,可使蛋白質的溶解度降低,而從溶液中析出,這種作用叫做鹽析.

這樣鹽析出的蛋白質仍舊可以溶解在水中,而不影響原來蛋白質的性質,因此鹽析是個可逆過程.利用這個性質,采用分段鹽析方法可以分離提純蛋白質.

在熱、酸、堿、重金屬鹽、紫外線等作作用下,蛋白質會發生性質上的改變而凝結起來.這種凝結是不可逆的,不能再使它們恢復成原來的蛋白質.蛋白質的這種變化叫做變性.蛋白質變性之后,紫外吸收,化學活性以及粘度都會上升,變得容易水解,但溶解度會下降。

蛋白質變性后,就失去了原有的可溶性,也就失去了它們生理上的作用.因此蛋白質的變性凝固是個不可逆過程.

造成蛋白質變性的原因

物理因素包括:加熱、加壓、攪拌、振蕩、紫外線照射、X射線、超聲波等:

化學因素包括:強酸、強堿、重金屬鹽、三氯乙酸、乙醇、丙酮等。

蛋白質可以跟許多試劑發生顏色反應。

例如在雞蛋白溶液中滴入濃硝酸,則雞蛋白溶液呈黃色.這是由于蛋白質(含苯環結構)與濃硝酸發生了顏色反應的緣故.還可以用雙縮脲試劑對其進行檢驗,該試劑遇蛋白質生成紫色絡合物。

蛋白質在灼燒分解時,可以產生一種燒焦羽毛的特殊氣味。利用這一性質可以鑒別蛋白質。

對蛋白質折疊機理的研究,對保留蛋白質活性,維持蛋白質穩定性和包涵體蛋白質折疊復性都具有重要的意義(21)。早在上世紀30年代,我國生化界先驅吳憲教授就對蛋白質的變性作用進行了闡釋(8),30年后,Anfinsen通過對核糖核酸酶A的經典研究表明去折疊的蛋白質在體外可以自發的進行再折疊,僅僅是序列本身已經包括了蛋白質正確折疊的所有信息(9,10),并提出蛋白質折疊的熱力學假說,為此Anfinsen獲得1972年諾貝爾化學獎。這一理論有兩個關鍵點:1蛋白質的狀態處于去折疊和天然構象的平衡中;2 天然構象的蛋白質處于熱力學最低的能量狀態。盡管蛋白質的氨基酸序列在蛋白質的正確折疊中起著核心的作用,各種各樣的因素,包括信號序列,輔助因子,分子伴侶,環境條件,均會影響蛋白質的折疊,新生蛋白質折疊并組裝成有功能的蛋白質,并非都是自發的,在多數情況下是需要其它蛋白質的幫助,已經鑒定了許多參與蛋白質折疊的折疊酶和分子伴侶(3,16,86),蛋白質“自發折疊”的經典概念發生了轉變和更新,但這并不與折疊的熱力學假說相矛盾,而是在動力學上完善了熱力學觀點。在蛋白質的折疊過程中,有許多作用力參與,包括一些構象的空間阻礙,范德華力,氫鍵的相互作用,疏水效應,離子相互作用,多肽和周圍溶劑相互作用產生的熵驅動的折疊(12,52),但對于蛋白質獲得天然結構這一復雜過程的特異性,我們還知之甚少,許多實驗和理論的工作都在加深我們對折疊的認識,但是問題仍然沒有解決。

在折疊的機制研究上早期的理論認為,折疊是從變性狀態通過中間狀態到天然狀態的一個逐步的過程,并對折疊中間體進行了深入研究,認為折疊是在熱力學驅動下按單一的途徑進行的。后來的研究表明折疊過程存在實驗可測的多種中間體,折疊通過有限的路徑進行。新的理論強調在折疊的初始階段存在多樣性,蛋白質通過許多的途徑進入折疊漏斗(folding funnel),從而折疊在整體上被描述成一個漏斗樣的圖像,折疊的動力學過程被認為是部分折疊的蛋白質整體上的進行性裝配,并且伴隨有自由能和熵的變化,蛋白質最終尋找到自己的正確的折疊結構,這一理論稱為能量圖景(energy landscape),如圖3所示,漏斗下方的凹凸反映蛋白質構象瞬間進入局部自由能最小區域(13,14)。

圖3:能量圖景(The energy landscape)的示意圖,高度代表能量尺度,寬度代表構象尺度,在漏斗(funnel)的下方存在別的低能量狀態,共存的不同能量狀態的蛋白質種類也降到最小(14)。

這一理論認為結構同源的蛋白質可以通過不同的折疊途徑形成相似的天然構象,人酸性成纖維生長因子(hFGF-1)和蠑螈酸性成纖維生長因子(nFGF-1)氨基酸序列具有約80%同源性,并且具有結構同源性(12個β折疊反向平行排列形成β折疊桶),在鹽酸胍誘導去折疊的過程中,hFGF-1可以監測到具有熔球體樣的折疊中間體,而nFGF-1經由兩態(天然狀態到變性狀態)去折疊,沒有檢測到中間體的存在,折疊的動力學研究也表明兩種蛋白采用不同的折疊機制(38)。對于同一蛋白質,采用的滲透壓調節劑(osmolytes)不同,蛋白質折疊的途徑也不相同,說明不同的滲透壓調節劑對蛋白質的穩定效應不同(11)。這兩個例子都說明折疊機制的復雜性,也與上面所介紹的理論相吻合。

蛋白質是一切生命的物質基礎,是機體細胞的重要組成部分,是人體組織更新和修補的主要原料。人體的每個組織:毛發、皮膚、肌肉、骨骼、內臟、大腦、血液、神經、內分泌等都是由蛋白質組成,所以說飲食造就人本身。蛋白質對人的生長發育非常重要。

比如大腦發育的特點是一次性完成細胞增殖,人的大腦細胞的增長有二個高峰期。第一個是胎兒三個月的時候;第二個是出生后到一歲,特別是0---6個月的嬰兒是大腦細胞猛烈增長的時期。到一歲大腦細胞增殖基本完成,其數量已達成人的9/10。所以0到1歲兒童對蛋白質的攝入要求很有特色,對兒童的智力發展尤關重要。

人的身體由百兆億個細胞組成,細胞可以說是生命的最小單位,它們處于永不停息的衰老、死亡、新生的新陳代謝過程中。例如年輕人的表皮28天更新一次,而胃黏膜兩三天就要全部更新。所以一個人如果蛋白質的攝入、吸收、利用都很好,那么皮膚就是光澤而又有彈性的。反之,人則經常處于亞健康狀態。組織受損后,包括外傷,不能得到及時和高質量的修補,便會加速肌體衰退。

維持肌體正常的新陳代謝和各類物質在體內的輸送。載體蛋白對維持人體的正常生命活動是至關重要的。可以在體內運載各種物質。比如血紅蛋白輸送氧(紅血球更新速率250萬/秒)、脂蛋白輸送脂肪、細胞膜上的受體還有轉運蛋白等。維持與構成

維持機體內的滲透壓的平衡:白蛋白。維持體液的酸堿平衡。構成神經遞質乙酰膽堿、五羥色氨等。維持神經系統的正常功能:味覺、視覺和記憶。

有白細胞、淋巴細胞、巨噬細胞、抗體(免疫球蛋白)、補體、干擾素等。七天更新一次。當蛋白質充足時,這個部隊就很強,在需要時,數小時內可以增加100倍。

構成人體必需的催化和調節功能的各種酶。我們身體有數千種酶,每一種只能參與一種生化反應。人體細胞里每分鐘要進行一百多次生化反應。酶有促進食物的消化、吸收、利用的作用。相應的酶充足,反應就會順利、快捷的進行,我們就會精力充沛,不易生病。否則,反應就變慢或者被阻斷。

具有調節體內各器官的生理活性。胰島素是由51個氨基酸分子合成。生長激素是由191個氨基酸分子合成(與生長素無關)。

占身體蛋白質的1/3,生成結締組織,構成身體骨架。如骨骼、血管、韌帶等,決定了皮膚的彈性,保護大腦(在大腦腦細胞中,很大一部分是膠原細胞,并且形成血腦屏障保護大腦)

提供生命活動的能量。

蛋白質是荷蘭科學家格利特馬爾德在1838年發現的。他觀察到有生命的東西離開了蛋白質就不能生存。蛋白質是生物體內一種極重要的高分子有機物,占人體干重的54%。蛋白質主要由氨基酸組成,因氨基酸的組合排列不同而組成各種類型的蛋白質。人體中估計有10萬種以上的蛋白質。生命是物質運動的高級形式,這種運動方式是通過蛋白質來實現的,所以蛋白質有極其重要的生物學意義。人體的生長、發育、運動、遺傳、繁殖等一切生命活動都離不開蛋白質。生命運動需要蛋白質,也離不開蛋白質。

人體內的一些生理活性物質如胺類、神經遞質、多肽類激素、抗體、酶、核蛋白以及細胞膜上、血液中起“載體”作用的蛋白都離不開蛋白質,它對調節生理功能,維持新陳代謝起著極其重要的作用。人體運動系統中肌肉的成分以及肌肉在收縮、作功、完成動作過程中的代謝無不與蛋白質有關,離開了蛋白質,體育鍛煉就無從談起。

在生物學中,蛋白質被解釋為是由氨基酸借肽鍵聯接起來形成的多肽,然后由多肽連接起來形成的物質。通俗易懂些說,它就是構成人體組織器官的支架和主要物質。蛋白質缺乏:成年人:肌肉消瘦、肌體免疫力下降、貧血,嚴重者將產生水腫。未成年人:生長發育停滯、貧血、智力發育差,視覺差。蛋白質過量:蛋白質在體內不能貯存,多了肌體無法吸收,過量攝入蛋白質,將會因代謝障礙產生蛋白質中毒甚至于死亡。

食物蛋白質的營養價值取決于所含氨基酸的種類和數量,所以在營養上尚可根據食物蛋白質的氨基酸組成,分為完全蛋白質、半完全蛋白質和不完全蛋白質三類。

完全蛋白所含必需氨基酸種類齊全、數量充足、比例適當,不但能維持成人的健康,并能促進兒童生長發育,如乳類中的酪蛋白、乳白蛋白,蛋類中的卵白蛋白、卵磷蛋白,肉類中的白蛋白、肌蛋白,大豆中的大豆蛋白,小麥中的麥谷蛋白,玉米中的谷蛋白等。

半完全蛋白所含必需氨基酸種類齊全,但有的氨基酸數量不足,比例不適當,可以維持生命,但不能促進生長發育,如小麥中的麥膠蛋白等。

不完全蛋白質所含必需氨基酸種類不全,既不能維持生命,也不能促進生長發育,如玉米中的玉米膠蛋白,動物結締組織和肉皮中的膠質蛋白,豌豆中的豆球蛋白等。

必需氨基酸

食物中的蛋白質必須經過腸胃道消化,分解成氨基酸才能被人體吸收利用,人體對蛋白質的需要實際就是對氨基酸的需要。吸收后的氨基酸只有在數量和種類上都能滿足人體需要身體才能利用它們合成自身的蛋白質。營養學上將氨基酸分為必需氨基酸和非必需氨基酸兩類。

必需氨基酸指的是人體自身不能合成或合成速度不能滿足人體需要,必須從食物中攝取的氨基酸。對成人來說,這類氨基酸有8種,包括賴氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、色氨酸、苯丙氨酸。對嬰兒來說,有9種,多一種組氨酸。

非必需氨基酸

非必需氨基酸并不是說人體不需要這些氨基酸,而是說人體可以自身合成或由其它氨基酸轉化而得到,不一定非從食物直接攝取不可。這類氨基酸包括甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、天冬氨酸、谷氨酸(及其胺)、脯氨酸、精氨酸、組氨酸、酪氨酸、胱氨酸。

有些非必需氨基酸如胱氨酸和酪氨酸如果供給充裕還可以節省必需氨基酸中蛋氨酸和苯丙氨酸的需要量。

營養學上根據食物蛋白質所含氨基酸的種類和數量將食物蛋白質分三類:1、完全蛋白質這是一類優質蛋白質。它們所含的必需氨基酸種類齊全,數量充足,彼此比例適當。這一類蛋白質不但可以維持人體健康,還可以促進生長發育。2、半完全蛋白質這類蛋白質所含氨基酸雖然種類齊全,但其中某些氨基酸的數量不能滿足人體的需要。它們可以維持生命,但不能促進生長發育。3、不完全蛋白質這類蛋白質不能提供人體所需的全部必需氨基酸,單純靠它們既不能促進生長發育,也不能維持生命。

根據蛋白質分子的外形,可以將其分作3類

1.球狀蛋白質分子形狀接近球形,水溶性較好,種類很多,可行使多種多樣的生物學功能。

2.纖維狀蛋白質分子外形呈棒狀或纖維狀,大多數不溶于水,是生物體重要的結構成分,或對生物體起保護作用。

3.膜蛋白質一般折疊成近球形,插入生物膜,也有一些通過非共價鍵或共價鍵結合在生物膜的表面。生物膜的多數功能是通過膜蛋白實現的。

纖維蛋白(fibrous protein):一類主要的不溶于水的蛋白質,通常都含有呈現相同二級結構的多肽鏈許多纖維蛋白結合緊密,并為單個細胞或整個生物體提供機械強度,起著保護或結構上的作用。

球蛋白(globular protein):緊湊的,近似球形的,含有折疊緊密的多肽鏈的一類蛋白質,許多都溶于水。典形的球蛋白含有能特異的識別其它化合物的凹陷或裂隙部位。

角蛋白(keratin):由處于α-螺旋或β-折疊構象的平行的多肽鏈組成不溶于水的起著保護或結構作用蛋白質。

膠原(蛋白)(collagen):是動物結締組織最豐富的一種蛋白質,它是由原膠原蛋白分子組成。原膠原蛋白是一種具有右手超螺旋結構的蛋白。每個原膠原分子都是由3條特殊的左手螺旋(螺距0.95nm,每一圈含有3.3個殘基)的多肽鏈右手旋轉形成的。

伴娘蛋白(chaperone):與一種新合成的多肽鏈形成復合物并協助它正確折疊成具有生物功能構向的蛋白質。伴娘蛋白可以防止不正確折疊中間體的形成和沒有組裝的蛋白亞基的不正確聚集,協助多肽鏈跨膜轉運以及大的多亞基蛋白質的組裝和解體。

肌紅蛋白(myoglobin):是由一條肽鏈和一個血紅素輔基組成的結合蛋白,是肌肉內儲存氧的蛋白質,它的氧飽和曲線為雙曲線型。

血紅蛋白(hemoglobin):是由含有血紅素輔基的4個亞基組成的結合蛋白。血紅蛋白負責將氧由肺運輸到外周組織,它的氧飽和曲線為S型。

蛋白質變性(denaturation):生物大分子的天然構象遭到破壞導致其生物活性喪失的現象。蛋白質在受到光照,熱,有機溶劑以及一些變性劑的作用時,次級鍵受到破壞,導致天然構象的破壞,使蛋白質的生物活性喪失。

復性(renaturation):在一定的條件下,變性的生物大分子恢復成具有生物活性的天然構象的現象。

別構效應(allosteric effect):又稱為變構效應,是寡聚蛋白與配基結合改變蛋白質的構象,導致蛋白質生物活性改變的現象。

幫助癌細胞的蛋白質的結構

當癌細胞快速增生時,它們好像需要一種名為survivin的蛋白質的幫助。據一些研究人員報道,survivin蛋白出人意料地以成雙配對的形式結合在一起這一發現很有可能為抗癌藥物的設計提供了新的鍥機。

為了搞清survivin蛋白到底起什么作用,美國加利福尼亞州的結構生物學家Joseph Noel和同事們率先認真觀察了它的三維結構。他們將X射線照射在該蛋白質的晶體上,并測量了X射線的偏轉角度,這可以讓研究人員計算出蛋白質中每個原子所處的位置。他們得到的結果指出,survivin蛋白形成一種結和,這是其它凋亡抑制物不形成的。這幾位研究人員在7月份出版的《自然結構生物學》雜志中報告,survivin分子的一部分出人意料地與另一個survivin分子的相應部分連結在一起,形成了一個被稱為二聚物(dimer)的蛋白質對。研究人員推測這些survivin蛋白的二聚物可能在細胞分裂時維持關鍵的分子結構。如果這種蛋白質必須成雙配對后才能發揮作用,那么用一種小分子把它們分開也許能對付癌癥。

生物化學家Guy Salvesen說,掌握了survivin蛋白的結構“并沒有澄清它是怎樣防止細胞自殺的疑點”。但是他說,這些蛋白質配對的事實確實讓人驚奇,“你幾乎很難找到不重要的二聚作用區域”。他也同意兩個蛋白質的接觸面將是抗癌癥藥物集中對付的良好靶標。

蛋白質的主要來源是肉、蛋、奶、和豆類食品,一般而言,來自于動物的蛋白質有較高的品質,含有充足的必需氨基酸。必需氨基酸約有8種,無法由人體自行合成,必須由食物中攝取,若是體內有一種必需氨基酸存量不足,就無法合成充分的蛋白質供給身體各組織使用,其他過剩的蛋白質也會被身體代謝而浪費掉,所以確保足夠的必需氨基酸攝取是很重要的。植物性蛋白質通常會有1-2種必需氨基酸含量不足,所以素食者需要攝取多樣化的食物,從各種組合中獲得足夠的必需氨基酸。一塊像撲克牌大小的煮熟的肉約含有30-35公克的蛋白質,一大杯牛奶約有8-10公克,半杯的各式豆類約含有6-8公克。所以一天吃一塊像撲克牌大小的肉,喝兩大杯牛奶,一些豆子,加上少量來自于蔬菜水果和飯,就可得到大約60-70公克的蛋白質,足夠一個體重60公斤的長跑選手所需。若是你的需求量比較大,可以多喝一杯牛奶,或是酌量多吃些肉類,就可獲得充分的蛋白質。

蛋白質食物是人體重要的營養物質,保證優質蛋白質的補給是關系到身體健康的重要問題,怎樣選用蛋白質才既經濟又能保證營養呢?

首先,要保證有足夠數量和質量的蛋白質食物.根據營養學家研究,一個成年人每天通過新陳代謝大約要更新300g以上蛋白質,其中3/4來源于機體代謝中產生的氨基酸,這些氨基酸的再利用大大減少了需補給蛋白質的數量.一般地講,一個成年人每天攝入60g~80g蛋白質,基本上已能滿足需要.

其次,各種食物合理搭配是一種既經濟實惠,又能有效提高蛋白質營養價值的有效方法.每天食用的蛋白質最好有三分之一來自動物蛋白質,三分之二來源于植物蛋白質.我國人民有食用混合食品的習慣,把幾種營養價值較低的蛋白質混合食用,其中的氨基酸相互補充,可以顯著提高營養價值.例如,谷類蛋白質含賴氨酸較少,而含蛋氨酸較多.豆類蛋白質含賴氨酸較多,而含蛋氨酸較少.這兩類蛋白質混合食用時,必需氨基酸相互補充,接近人體需要,營養價值大為提高.

第三,每餐食物都要有一定質和量的蛋白質.人體沒有為蛋白質設立儲存倉庫,如果一次食用過量的蛋白質,勢必造成浪費.相反如食物中蛋白質不足時,青少年發育不良,成年人會感到乏力,體重下降,抗病力減弱.

第四,食用蛋白質要以足夠的熱量供應為前提.如果熱量供應不足,肌體將消耗食物中的蛋白質來作能源。每克蛋白質在體內氧化時提供的熱量是18kJ,與葡萄糖相當。用蛋白質作能源是一種浪費,是大材小用。

攝入的蛋白質有可能會過量,保持健康所需的蛋白質含量因人而異。

普通健康成年男性或女性每公斤(2.2 磅)體重大約需要0.8 克蛋白質。

延長壽命

據國外媒體11日報道,一項開創性研究可能成為老年人長壽和保持健康的關鍵。美國研究人員發現一種名為SIRT1的蛋白質。它不僅可以延長老鼠壽命,還能推遲和健康有關的發病年齡。另外,它還改善老鼠的總體健康,降低膽固醇水平,甚至預防糖尿病。研究人員表示,雖然這項研究是在老鼠身上進行的,但它有朝一日最終會應用到人類身上。

由美國國家衛生研究院國家衰老研究所的拉斐爾-德卡布博士率領的科研組檢測了激活SIRT1的小分子SIRT1720對老鼠健康和壽命產生的影響。德卡布表示:“我們首次驗證了人造SIRT1活化劑不僅延長以標準食物為食的老鼠的壽命,還改善它們的健康跨度。這說明我們可能研發出減輕和年齡有關的新陳代謝疾病以及慢性疾負擔的分子。”這些研究人員還發現,SRT1720使老鼠的平均壽命延長8.8%。

SRT1720補充劑還降低體重和體脂百分比,改善老鼠一生的肌肉功能和運動協調能力。

科學家發現,SRT1720補充劑降低總膽固醇和有助于抵抗心臟病的低密度脂蛋白膽固醇的水平,改善可能幫助預防糖尿病的胰島素敏感性。

SIRT1和它的姊妹蛋白質SIRT2在大量物種的新陳代謝中扮演著重要角色為科學家所知。它們還和DNA修復以及基因調節有關,可能幫助預防糖尿病、心臟病和癌癥。老鼠在6個月大和其他生命階段被提供這種補充劑和標準飲食。但專家警告,這項研究還處在一個非常早期的階段,還沒有對人進行相關試驗。

1982 美國人S. B. Prusiner發現蛋白質因子Prion,更新了醫學感染的概念,于1997年獲諾貝爾生理醫學獎。

20世紀最驚人的發現之一就是許多蛋白質的活性狀態和失活狀態可以互相轉化,在一個精確控制的溶液條件下(例如通過透析除去導致失活的化學物質),失活的蛋白質可以轉變為活性形式。如何使蛋白質恢復到它們的活性狀態使生物化學的一個主要研究領域,稱為蛋白質折疊學。

蛋白質的合成是通過細胞中的酶的作用將DNA中所隱藏的信息轉錄到mRNA中,再由tRNA按密碼子-反密碼子配對的原則,將相應氨基酸運到核糖體中,按照mRNA的編碼按順序排列成串,形成多肽鏈,再進行折疊和扭曲成蛋白質。蛋白質為生命的基礎大分子。可視為生命體的磚塊。

通過基因工程,研究者可以改變序列并由此改變蛋白質的結構,靶物質,調控敏感性和其他屬性。不同蛋白質的基因序列可以拼接到一起,產生兩種蛋白屬性的“荒誕”的蛋白質,這種熔補形式成為細胞生物學家改變或探測細胞功能的一個主要工具。另外,蛋白質研究領域的另一個嘗試是創造一種具有全新屬性或功能的蛋白質,這個領域被稱為蛋白質工程。

含蛋白質多的食物包括: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、鴕鳥等;蛋類,如雞蛋、鴨蛋、鵪鶉蛋等及魚、蝦、蟹等;還有大豆類,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、松子等干果類的蛋白質的含量均較高。由于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。

蛋白質食品價格均較昂貴,家長可以利用幾種廉價的食物混合在一起,提高蛋白質在身體里的利用率,例如,單純食用玉米的生物價值為60%、小麥為67%、黃豆為64%,若把這三種食物,按比例混合后食用,則蛋白質的利用率可達77%。生物體內普遍存在的一種主要由氨基酸組成的生物大分子。它與核酸 同為生物體最基本的物質,擔負著生命活動過程的各種極其重要的功能。蛋白質的基本結構單元是氨基酸,在蛋白質中出現的氨基酸共有20種。氨基酸以肽鍵相互連接,形成肽鏈。

簡史1820年H.布拉孔諾發現甘氨酸和亮氨酸,這是最初被鑒定為蛋白質成分的氨基酸,以后又陸續發現了其他的氨基酸。到19世紀末已經搞清蛋白質主要是由一類相當簡單的有機分子氨基酸所組成。1902年E.菲舍爾和F.霍夫邁斯特各自獨立地闡明了在蛋白質分子中將氨基酸連接在一起的化學鍵是肽鍵;1907年E.菲舍爾又成功地用化學方法連接了18個氨基酸首次合成了多肽,從而建立了作為蛋白質化學結構基礎的多肽理論。對蛋白質精確的三維結構知識主要來自對蛋白質晶體的X射線衍射分析,1960 年J.C.肯德魯首次應用X射線衍射分析技術測定了肌紅蛋白的晶體結構,這是第一個被闡明了三維結構的蛋白質。中國科學工作者在1965年用化學合成法全合成了結晶牛胰島素,首次實現了蛋白質的人工合成;在1969~1973年期間,先后在2.5埃和1.8埃分辨率水平測定了豬胰島素的晶體結構,這是中國闡明的第一個蛋白質的三維結構。

蛋白質分子在受到外界的一些物理和化學因素的影響后,分子的肽鏈雖不裂解,但其天然的立體結構遭致改變和破壞,從而導致蛋白質生物活性的喪失和其他的物理、化學性質的變化,這一現象稱為蛋白質的變性。早在1931年中國生物化學家吳憲就首次提出了正確的變性作用理論。引起蛋白質變性的主要因素有:①溫度。②酸堿度。③有機溶劑。④脲和鹽酸胍。這是應用最廣泛的蛋白質變性試劑。⑤去垢劑和芳香環化合物。

蛋白質的變性常伴隨有下列現象:①生物活性的喪失。這是蛋白質變性的最主要特征。②化學性質的改變。③物理性質的改變。在變性因素去除以后,變性的蛋白質分子又可重新回復到變性前的天然的構象,這一現象稱為蛋白質的復性。蛋白質的復性有完全復性、基本復性或部分復性。只有少數蛋白質在嚴重變性以后,能夠完全復性。蛋白質變性和復性的研究,對了解體內體外的蛋白質分子的折疊過程十分重要。主要通過蛋白質的變性和復性的研究,肯定了蛋白質折疊的自發性,證實了蛋白質分子的特征三維結構僅僅決定于它的氨基酸序列。活性蛋白質分子在生物體內剛合成時,常常不呈現活性,即不具有這一蛋白質的特定的生物功能。要使蛋白質呈現其生物活性,一個非常普遍的現象是,蛋白質分子的肽鏈在一些生化過程中必須按特定的方式斷裂。蛋白質的激活是生物的一種調控方式,這類現象在各種重要的生命活動中廣泛存在。

很多蛋白質由亞基組成,這類蛋白質在完成其生物功能時,在效率和反應速度的調節方面,很大程度上依賴于亞基之間的相互關系。亞基參與蛋白質功能的調節是一個相當普遍的現象,特別在調節酶的催化功能方面。有些酶存在和活性部位不重疊的別構部位,別構部位和別構配體相結合后,引起酶分子立體結構的變化,從而導致活性部位立體結構的改變,這種改變可能增進,也可能鈍化酶的催化能力。這樣的酶稱為別構酶。已知的別構酶在結構上都有兩個或兩個以上的亞基。

蛋白質在生物體中有多種功能。

催化功能 有催化功能的蛋白質稱酶,生物體新陳代謝的全部化學反應都是由酶催化來完成的。

運動功能從最低等的細菌鞭毛運動到高等動物的肌肉收縮都是通過蛋白質實現的。肌肉的松弛與收縮主要是由以肌球蛋白為主要成分的粗絲以及以肌動蛋白為主要成分的細絲相互滑動來完成的。

運輸功能在生命活動過程中,許多小分子及離子的運輸是由各種專一的蛋白質來完成的。例如在血液中血漿白蛋白運送小分子、紅細胞中的血紅蛋白運送氧氣和二氧化碳等。

機械支持和保護功能高等動物的具有機械支持功能的組織如骨、結締組織以及具有覆蓋保護功能的毛發、皮膚、指甲等組織主要是由膠原、角蛋白、彈性蛋白等組成。

免疫和防御功能生物體為了維持自身的生存,擁有多種類型的防御手段,其中不少是靠蛋白質來執行的 。例如抗體即是一類高度專一的蛋白質,它能識別和結合侵入生物體的外來物質,如異體蛋白質、病毒和細菌等,取消其有害作用。

調節功能在維持生物體正常的生命活動中,代謝機能的調節,生長發育和分化的控制,生殖機能的調節以及物種的延續等各種過程中,多肽和蛋白質激素起著極為重要的作用。此外,尚有接受和傳遞調節信息的蛋白質,如各種激素的受體蛋白等。

發展 蛋白質作為生命活動中起重要作用的生物大分子,與一切揭開生命奧秘的重大研究課題都有密切的關系。蛋白質是人類和其他動物的主要食物成分,高蛋白膳食是人民生活水平提高的重要標志之一。許多純的蛋白質制劑也是有效的藥物,例如胰島素、人丙種球蛋白和一些酶制劑等。在臨床檢驗方面,測定有關酶的活力和某些蛋白質的變化可以作為一些疾病臨床診斷的指標,例如乳酸脫氫酶同工酶的鑒定可以用作心肌梗塞的指標,甲胎蛋白的升高可以作為早期肝癌病變的指標等。在工業生產上,某些蛋白質是食品工業及輕工業的重要原料,如羊毛和蠶絲都是蛋白質,皮革是經過處理的膠原蛋白。在制革、制藥、繅絲等工業部門應用各種酶制劑后,可以提高生產效率和產品質量。蛋白質在農業、畜牧業、水產養殖業方面的重要性,也是顯而易見的。

蛋白質可作為一種試劑用于篩選能夠促進或抑制本發明蛋白質活性的化合物或其鹽。進而,這種化合物或其鹽以及抑制本發明蛋白質活性的中和抗體可用作治療或預防支氣管哮喘、慢性阻塞性肺部疾病等的藥物。

蛋白質在細胞和生物體的生命活動過程中,起著十分重要的作用。生物的結構和形狀都與蛋白質有關。蛋白質還參與基因表達的調節,以及細胞中氧化還原、電子傳遞、神經傳遞乃至學習和記憶等多種生命活動過程。在細胞和生物體內各種生物化學反應中起催化作用的酶主要也是蛋白質。許多重要的激素,如胰島素和胸腺激素等也都是蛋白質。此外,多種蛋白質,如植物種子(豆、花生、小麥等)中的蛋白質和動物蛋白、奶酪等都是供生物營養生長之用的蛋白質。有些蛋白質如蛇毒、蜂毒等是動物攻防的武器。

蛋白質占人體的20 %,占身體比例最大。膽汁,尿液除外,都是蛋白質合成的。只有蛋白質充足,才能代謝正常。就像蓋房子,構建身體的原材料最主要的是蛋白質。

1.蛋白質是構建新組織的基礎材料,是酶,激素合成的原料,;維持鉀鈉平衡;消除水腫。

2.是合成抗體的成分:白細胞,T淋巴細胞,干擾素等,提高免疫力。

3.提供一部分能量。

4.調低血壓,緩沖貧血,是紅細胞的載體。

5.形成人體的膠原蛋白。眼球玻璃體,視紫質都有膠原蛋白。

7.大腦細胞分裂的動力源是蛋白質;腦脊液是蛋白質合成的;記憶力下降

8.性功能障礙

9.肝臟:造血功能;合成激素,酶;解毒。缺乏蛋白質,肝細胞不健康。有一副好肝臟,人健康就有保障。

10.心臟---泵器官。缺乏蛋白質會出現手腳冰涼;缺氧;心肌缺氧造成心力衰竭----死亡。

11.脾胃:每天都要消化食物,消化酶是蛋白質合成的。缺乏會造成胃動力不夠,消化不良,打嗝。胃潰瘍,胃炎;胃酸過多,刺激潰瘍面你會感覺到疼,蛋白質唯一具有修復再造細胞的功能。消化壁上有韌帶,缺乏蛋白質會松弛,內臟下垂,子宮下垂臟器移位。

12.四肢:人老先老腿,缺乏蛋白質肌肉萎縮;骨頭的韌性減低,易骨折

13.抗體會減少,易感冒,發燒。

在18世紀,安東尼奧弗朗索瓦(Antoine Fourcroy)和其他一些研究者發現蛋白質是一類獨特的生物分子,他們發現用酸處理一些分子能夠使其凝結或絮凝。當時他們注意到的例子有來自蛋清、血液、血清白蛋白、纖維素和小麥面筋里的蛋白質。荷蘭化學家格利特馬爾德(Gerhardus Johannes Mulder)對一般的蛋白質進行元素分析發現幾乎所有的蛋白質都有相同的實驗公式。用“蛋白質”這一名詞來描述這類分子是由Mulder的合作者永斯貝采利烏斯于1838年提出。Mulder隨后鑒定出蛋白質的降解產物,并發現其中含有為氨基酸的亮氨酸,并且得到它(非常接近正確值)的分子量為131Da。

對于早期的生物化學家來說,研究蛋白質的困難在于難以純化大量的蛋白質以用于研究。因此,早期的研究工作集中于能夠容易地純化的蛋白質,如血液、蛋清、各種毒素中的蛋白質以及消化性和代謝酶(獲取自屠宰場)。1950年代后期,Armour Hot Dog Co.公司純化了一公斤純的牛胰腺中的核糖核酸酶A,并免費提供給全世界科學家使用。科學家可以從生物公司購買越來越多的各類純蛋白質。

著名化學家萊納斯鮑林成功地預測了基于氫鍵的規則蛋白質二級結構,而這一構想最早是由威廉阿斯特伯里于1933年提出。隨后,Walter Kauzman在總結自己對變性的研究成果和之前Kaj Linderstrom-Lang的研究工作的基礎上,提出了蛋白質折疊是由疏水相互作用所介導的。1949年,弗雷德里克桑格首次正確地測定了胰島素的氨基酸序列,并驗證了蛋白質是由氨基酸所形成的線性(不具有分叉或其他形式)多聚體。原子分辨率的蛋白質結構首先在1960年代通過X射線晶體學獲得解析;到了1980年代,NMR也被應用于蛋白質結構的解析,冷凍電子顯微學被廣泛用于對于超大分子復合體的結構進行解析。截至到2008年2月,蛋白質數據庫中已存有接近50,000個原子分辨率的蛋白質及其相關復合物的三維結構的坐標。[4]

蛋白質是被研究得最多的一類生物分子,對它們的研究包括“體內”(in vivo)和“體外”(in vitro)。體外研究多應用于純化后的蛋白質,將它們置于可控制的環境中,以期獲得它們的功能信息;例如,酶動力學相關的研究可以揭示酶催化反應的化學機制和與不同底物分子之間的相對親和力。而體內研究實驗著重于蛋白質在細胞或者整個組織中的活性作用,從而可以了解蛋白質發揮功能的場所和相應的調節機制。

當癌細胞快速增生時,需要一種名為survivin的蛋白質的幫助。這種蛋白質由凋亡抑制基因Survivin編碼合成在癌細胞中含量很豐富,但在正常細胞中卻幾乎不存在。癌細胞與survivin蛋白的這種依賴性使得survivin自然成為制造新抗癌藥物的靶標,但是在怎樣對付survivin蛋白這個問題上卻仍有一些未解之謎。

Survivin蛋白屬于一類防止細胞自我破壞(即凋亡)的蛋白質。這類蛋白質主要通過抑制凋亡酶(caspases)的作用來阻礙其把細胞送上自殺的道路。以前一直沒有科學家觀察到survivin蛋白與凋亡酶之間的相互作用。也有其它跡象表明survivin蛋白扮演著另一個不同的角色在細胞分裂后幫助把細胞拉開。

生物化學家GuySalvesen掌握了survivin蛋白的結構“并沒有澄清它是怎樣防止細胞自殺的疑點”。這些蛋白質配對的事實確實讓人驚奇,幾乎很難找到不重要的二聚作用區域。兩個蛋白質的接觸面將是抗癌癥藥物集中對付的良好靶標。

在1996年前提到蛋白質組學(Proteomics),恐怕知之者甚少,而在略知一二者中,部分人還抱有懷疑態度。但是,2001年的Science雜志已把蛋白質組學列為六大研究熱點之一,其“熱度”僅次于干細胞研究,名列第二。蛋白質組學的受關注程度如今已令人刮目相看。

1.蛋白質組學研究的研究意義和背景

隨著人類基因組計劃的實施和推進,生命科學研究已進入了后基因組時代。在這個時代,生命科學的主要研究對象是功能基因組學,包括結構基因組研究和蛋白質組研究等。盡管已有多個物種的基因組被測序,但在這些基因組中通常有一半以上基因的功能是未知的。功能基因組中所采用的策略,如基因芯片、基因表達序列分析(Serial analysis of gene expression, SAGE)等,都是從細胞中mRNA的角度來考慮的,其前提是細胞中mRNA的水平反映了蛋白質表達的水平。但事實并不完全如此,從DNA mRNA 蛋白質,存在三個層次的調控,即轉錄水平調控(Transcriptional control ),翻譯水平調控(Translational control),翻譯后水平調控(Post-translational control )。從mRNA角度考慮,實際上僅包括了轉錄水平調控,并不能全面代表蛋白質表達水平。實驗也證明,組織中mRNA豐度與蛋白質豐度的相關性并不好,尤其對于低豐度蛋白質來說,相關性更差。更重要的是,蛋白質復雜的翻譯后修飾、蛋白質的亞細胞定位或遷移、蛋白質-蛋白質相互作用等則幾乎無法從mRNA水平來判斷。毋庸置疑,蛋白質是生理功能的執行者,是生命現象的直接體現者,對蛋白質結構和功能的研究將直接闡明生命在生理或病理條件下的變化機制。蛋白質本身的存在形式和活動規律,如翻譯后修飾、蛋白質間相互作用以及蛋白質構象等問題,仍依賴于直接對蛋白質的研究來解決。雖然蛋白質的可變性和多樣性等特殊性質導致了蛋白質研究技術遠遠比核酸技術要復雜和困難得多,但正是這些特性參與和影響著整個生命過程。

2.蛋白質組學研究的策略和范圍

蛋白質組學一經出現,就有兩種研究策略。一種可稱為“竭澤法”,即采用高通量的蛋白質組研究技術分析生物體內盡可能多乃至接近所有的蛋白質,這種觀點從大規模、系統性的角度來看待蛋白質組學,也更符合蛋白質組學的本質。但是,由于蛋白質表達隨空間和時間不斷變化,要分析生物體內所有的蛋白質是一個難以實現的目標。另一種策略可稱為“功能法”,即研究不同時期細胞蛋白質組成的變化,如蛋白質在不同環境下的差異表達,以發現有差異的蛋白質種類為主要目標。這種觀點更傾向于把蛋白質組學作為研究生命現象的手段和方法。

早期蛋白質組學的研究范圍主要是指蛋白質的表達模式(Expression profile),隨著學科的發展,蛋白質組學的研究范圍也在不斷完善和擴充。蛋白質翻譯后修飾研究已成為蛋白質組研究中的重要部分和巨大挑戰。蛋白質-蛋白質相互作用的研究也已被納入蛋白質組學的研究范疇。而蛋白質高級結構的解析即傳統的結構生物學,雖也有人試圖將其納入蛋白質組學研究范圍,但仍獨樹一幟。

3.蛋白質組學研究技術

可以說,蛋白質組學的發展既是技術所推動的也是受技術限制的。蛋白質組學研究成功與否,很大程度上取決于其技術方法水平的高低。蛋白質研究技術遠比基因技術復雜和困難。不僅氨基酸殘基種類遠多于核苷酸殘基(20/ 4), 而且蛋白質有著復雜的翻譯后修飾,如磷酸化和糖基化等,給分離和分析蛋白質帶來很多困難。此外,通過表達載體進行蛋白質的體外擴增和純化也并非易事,從而難以制備大量的蛋白質。蛋白質組學的興起對技術有了新的需求和挑戰。蛋白質組的研究實質上是在細胞水平上對蛋白質進行大規模的平行分離和分析,往往要同時處理成千上萬種蛋白質。因此,發展高通量、高靈敏度、高準確性的研究技術平臺是相當一段時間內蛋白質組學研究中的主要任務。在國際蛋白質組研究技術平臺的技術基礎和發展趨勢有以下幾個方面:

3.2 蛋白質組研究中的樣品分離和分析

利用蛋白質的等電點和分子量通過雙向凝膠電泳的方法將各種蛋白質區分開來是一種很有效的手段。它在蛋白質組分離技術中起到了關鍵作用。如何提高雙向凝膠電泳的分離容量、靈敏度和分辨率以及對蛋白質差異表達的準確檢測是雙向凝膠電泳技術發展的關鍵問題。國外的主要趨勢有第一維電泳采用窄pH梯度膠分離以及開發與雙向凝膠泳相結合的高靈敏度蛋白質染色技術,如新型的熒光染色技術。

質譜技術是目前蛋白質組研究中發展最快,也最具活力和潛力的技術。它通過測定蛋白質的質量來判別蛋白質的種類。當前蛋白質組研究的核心技術就是雙向凝膠電泳-質譜技術,即通過雙向凝膠電泳將蛋白質分離,然后利用質譜對蛋白質逐一進行鑒定。對于蛋白質鑒定而言,高通量、高靈敏度和高精度是三個關鍵指標。一般的質譜技術難以將三者合一,而發展的質譜技術可以同時達到以上三個要求,從而實現對蛋白質準確和大規模的鑒定。

蛋白質的含氮量比較恒定,平均約為16%。

據報道,第二次世界大戰期間,日本動物性食品供應不足,每人每年只平均供應2千克肉,12.5千克奶和奶制品,2.5千克蛋。當時12歲學生平均身高只有137.8厘米。戰后,日本經濟發展迅速,人民生活改善,動物性食品增多,每人每年食用肉達13千克,奶及奶制品25千克,蛋類15千克。1970年調查,12歲少年(少年食品)的身高已達147.1厘米,平均增高9.3厘米。從這個例子可以看出蛋白質(蛋白質食品)食物對少年兒童(兒童食品)增高所起的作用。

蛋白質是構成一切生命的主要化合物,是生命的物質基礎和第一要素,在營養素中占首要地位。少年兒童及嬰幼兒增高離不開蛋白質。人體的骨骼等組織是由蛋白質組成的。在體內新陳代謝的全部化學反應過程中,離不開酶的催化作用,而所有的酶均由蛋白質構成。對青少年增高起作用的各種激素,也都是蛋白質及其衍生物。此外,參與骨細胞分化、骨的形成、骨的再建和更新等過程的骨礦化結合素、骨鈣素、堿性磷酸酶、人骨特異生長因子等物質,也均為蛋白質所構成。所以,蛋白質是人體生長發育中最重要的化合物 ,是增高的重要原料。

嬰幼兒(嬰幼兒食品)、少年兒童生長發育所必需的脂溶性維生素(維生素食品)、鐵(鐵食品)、鈣、磷等無機鹽及部分微量元素(微量元素食品),在蛋白質食物中也同時可以獲得。所以,有些兒童少年只喜歡吃素食(素食食品),怕吃雞、魚、肉、蛋等葷菜,或是在家長的催督下才勉強吃一點,這種做法是不可取的,必然會導致因蛋白質缺乏而影響身高。

正確的膳食原則是食物要多樣,粗細要搭配,堅持以糧、豆、菜為主,適當增加肉、魚、蛋、奶的量,以補充身體發育的充足營養,保證身高增加的原料,促進個子長高。

蛋白質的蛋白質食物來源可分為植物性蛋白質和動物性蛋白質兩大類。植物蛋白質中,谷類含蛋白質10%左右,蛋白質含量不算高,但由于是人們的主食,所以仍然是膳食蛋白質的主要來源。豆類含有豐富的蛋白質,特別是大豆含蛋白質高達36%~40%,氨基酸組成也比較合理,在體內的利用率較高,是植物蛋白質中非常好的蛋白質來源。

蛋類含蛋白質11%~14%,是優質蛋白質的重要來源。奶類(牛奶)一般含蛋白質3.0%~3.5%,是嬰幼兒蛋白質的最佳來源。蛋白質由氨基酸構成,在人體必需的22種氨基酸中,有9種氨基酸(氨基酸食品)是人體不能合成或合成量不足的,必須通過飲食才能獲得。

肉類包括禽、畜和魚的肌肉。新鮮肌肉含蛋白質15%~22%,肌肉蛋白質營養價值優于植物蛋白質,是人體蛋白質的重要來源。

蛋白質的主要來源,分為動物性蛋白質、植物性蛋白質。一般來說,動物蛋白質的營養價值比植物蛋白質高。以每500克所含的蛋白質計算,含蛋白質豐富的食品有:

①肉食類:豬肉84.5克,牛肉100.5克,豬肝100.5克;

②蛋類:雞蛋63.5克,鴨蛋63克;

③魚蝦類:鯉魚88克,草魚83克,海蝦80克;

④米面類:小麥粉60.5克,大麥50克,玉米42.5克;

⑤豆類:綠豆11克,赤小豆108.5克,黑豆249克;

⑥蔬萊類:黃花菜70克,海帶41克。大豆蛋白質的營養較好,與動物蛋白都是優質蛋白質。

蛋白質的需要量,因健康狀態、年齡、體重等各種因素也會有所不同。身材越高大或年齡越小的人,需要的蛋白質越多。

以下數字是不同年齡的人所需蛋白質的指數:

年齡13 46 710 1114 15 18 19以上

指數1.80 1.49 1.21 0.990.880.79

其計算方法為:

先找出自己的年齡段指數;再用此指數乘以自己體重(公斤);所得的答案就是您一天所需要的蛋白質克數。

例如:體重50公斤,年齡33歲,其指數是0.79。

0.79×50=39.5克。這就是一天所需要的蛋白質的量。

平均一天之中蛋白質的需要量最少約是45克,也就是一餐大約15克。注意,早餐必須攝取充分的蛋白質。

適用于所有需要補充蛋白質的人群。孕婦和哺乳期婦女、工作壓力大的都市白領、經常熬夜工作、年長的父母、生長發育期的少年兒童、手術康復者、高血壓。

對于分娩后蛋白質的攝入要注意三點:

第一,蛋白質的攝入量要足夠,因為新媽媽哺乳需要攝入充足的蛋白質

第二,蛋白質應該是優質的,一般來說,魚蝦類蛋白質比肉類要好,肉類白肉比紅肉好。盡量不要吃可能有激素人工喂養動物的肉類,而應吃天然的食品

第三,蛋白質攝入要均衡,不要只選擇一種食物吃。

產后營養方面應該遵循的這樣幾條原則:每天營養攝入足夠熱量;葷素搭配好;各類魚、肉、蛋、禽蛋白質要均衡;為了增加乳汁量,可適量增加湯類(魚湯、肉湯)的攝入。少數人乳汁量不夠,下奶比較慢,為了有助于下奶,可喝一些加有中藥成分的湯類。這有助于母親身體的恢復調理(子宮收縮、惡露排出),下奶通暢,并可補充營養。

健身鍛煉期間,人體對蛋白質的需求比其他階段要旺盛得多。糧食類蛋白質含有的賴氨酸較少,如果將其與大豆、肉食、蛋類等含有較多賴氨酸的食物搭配食用,就會相互提高幾者間的營養價值。再比如,大豆中含有的蛋氨酸很低,而玉米中蛋氨酸卻很高,如果兩者之間組合一下,就會產生互補,提高營養價值。

通過上面的實例,在健身鍛煉期間調整我們以往的飲食結構,實現食物多樣化,粗糧細糧均衡搭配,動物蛋白合理分配到每一餐,適量攝取豆制品,可以很好地提高我們每一餐的營養價值。在這一情況下進行健身鍛煉,最終表現出來的結果是健身效果明顯提高。

1,在網絡語言中,蛋白質代表著笨蛋、白癡、神經質的意思

蛋:笨蛋

白:白癡

質 :神經質/弱智

2,“蛋白質”女孩就是單身的白領物質女孩,她們在大都市人數眾多,吸引著眼球。

有人這樣形容“蛋白質”女孩的生活:白日天使,夜晚魔鬼。你能有多少種想象,她們就能給你多少種可能。她們擠公共汽車、不斷的讀書、努力工作、鍛煉身體;她們扇男人耳光子、適當逞強、適度撒驕、不刻薄自己,她們泡網、泡吧、泡書、泡音樂、泡男人……

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