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蛋白质及其生物学功能

发布时间:2017年09月14日来源:中国科普博览


蛋白质是由许多不同α-氨基酸(20种)按一定序列通过酰胺键(肽键)缩合而成的、具有稳定构象并具有一定生物功能的生物大分子。

蛋白质的化学元素组成

蛋白质(protein)是由氨基酸为单位组成的一类重要的生物大分子,是生命的物质基础,在细胞中含量最丰富、功能最多。机体内蛋白质约占细胞干重的70%以上,蛋白质几乎参与了生命活动的全部过程。

蛋白质是大分子化合物,相对分子质量(Mr)一般上万,结构十分复杂,但都是由碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)五种元素组成,其组成比例分别是:碳C(50%~55%);氢H(6%~8%);氧O(19%~24%);氮N(13%~19%);硫S(0.3%~5%),有些蛋白质分子中还含有少量Fe、P、Zn、Mn、Cu、I等元素,而其中氮的含量相对恒定,占13%~19%,平均为16%,因此通过样品中含氮量的测定,乘以6.25,即可推算出其中蛋白质的含量。

蛋白质的生物学功能        

生命活动中的大部分功能都是通过蛋白质执行完成的。根据蛋白质的功能特点,可见其大致分为以下几类:
   酶类是具有催化作用的一类蛋白质。种类繁多。生物体内的一切化学反应,几乎都是在酶(enzyme)催化下进行的。没有酶,就没有新陈代谢,也就没有生命。
   激素蛋白类 对人和动物体内某些物质的代谢过程,具有重要的调节作用,从而保证机体的正常生理活动。例如:胰岛素能够调节人和高等动物细胞内的葡萄糖代谢过程。缺乏胰岛素,就会产生糖尿病,危及生命。
   运输蛋白类 专门运输新陈代谢所需要的各种小分子、离子以及电子,还有分子从细胞膜的一边转运到另一边的 transporter。例如:人和动物红细胞中的血红蛋白能够将氧气从肺部运送到组织细胞,供生物氧化使用。煤气中毒的实质是:煤气中的一氧化碳与血红蛋白相结合,使其失去了运输氧气的能力,从而危及生命。小肠吸收营养,细胞分泌激素,胃酸分泌,细胞维持内外不同的离子浓度,都需要这些转移蛋白质。
   运动蛋白类 能使细胞或生物体发生运动。例如:人和动物的运动靠肌肉收缩来实现。肌球蛋白和肌动蛋白是参与肌肉收缩的主要成分。
   防御蛋白类 能抵御细菌、病毒等异物对机体的侵害,保护机体。例如:抗体能与细菌,病毒选择性地结合,补体则杀死细菌、病毒;干扰素能杀死病毒;凝血酶和血纤维蛋白原参与血液凝固,防止大量血液从伤口流出。
   受体蛋白类 存在于细胞的各个部分,在细胞之间化学信息的传递过程中起重要的作用。例如:细胞膜上的膜受体能选择性地接受相应的激素或神经递质,向靶细胞内传递信息。
   生长、分化的调控蛋白类 对细胞的生长,分化、基因表达起调节作用。例如:组蛋白、阻遏蛋白、表皮生长因子、调控基因表达的转录因子等。
   营养和贮存蛋白类 能贮存氨基酸等,作为人和动物的营养物;为胚胎发育提供营养。例如:卵白中的卵清蛋白、乳汁中的酪蛋白,小麦种子中的醇溶蛋白等。
  结构蛋白类 是不溶性纤维蛋白质,具有强大的抗拉作用,作为机体的结构成分。对机体起支持作用。例如:存在于皮,软骨和肌腱中的胶原蛋白,羊毛、头发,羽毛,甲、蹄中的α-角蛋白,昆虫外壳中的硬蛋白。蚕丝中的丝心蛋白。韧带中的弹性蛋白等。