第二节蛋白质

1第二节蛋白质生命是蛋白体的存在方式，这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断自我更新。恩格斯《反杜林论》1878蛋白质蛋白质是一切生命的物质基础，约占人体总重的20%，占总固体量的45%，是构成和制造肌肉、血液、皮肤、骨骼等多种身体组织的主要物质，没有蛋白质就没有生命。蛋白质在人体内是一个动态平衡状态。人体内的蛋白质每天都处在不断分解和合成之中，每天约有3%的蛋白质被更新，几乎一个月内全身的蛋白质就换新一遍。每天摄入的蛋白质又不能储存，所以每天供应足够的蛋白质是非常重要的。蛋白质是由碳、氢、氧、氮组成的含氮化合物，基本结构是氨基酸。构成人体的氨基酸有22种，其中有9种是人体自身不能合成的，必须从饮食中摄取，称为必需氨基酸。其它13种为非必需氨基酸。氨基酸的不同组合构成人体不同种类的蛋白质。蛋白质作为能量代谢时，因含氮元素而不能被完全氧化，会产生尿酸、肌酐、尿素等废物经肾脏排出体外。肾功能有病变者，控制蛋白质的摄入量。一、蛋白质的生物学功能1、催化作用几乎所有的酶都是蛋白质2、见图一、二3、见图三4、见图四、五6、调节作用：胰岛素、生长素、抗利尿素等、7、接受和传递信息的受体：如口腔中的味觉蛋白、视网膜中的视觉蛋白等8、控制细胞生长、分化：生长因子、阻遏蛋白9、毒蛋白：植物、微生物、昆虫所分泌10、许多蛋白在凝血作用、通透作用、营养作用、记忆活动等方面起重要作用。二．蛋白质的分类１．分类1）根据分子形状分：球状蛋白质、纤维状蛋白质。2）根据功能分：活性蛋白质、非活性蛋白质。3）根据组成分：简单蛋白质结合蛋白质：糖蛋白、磷蛋白、核蛋白、脂蛋白、色素蛋白、金属蛋白。4）根据溶解度分：清、球、谷、醇、精、组、硬。2．蛋白质的水解：蛋白质→蛋白胨→多肽→二肽→氨基酸2（1）酸水解:条件：5-10倍的20%的盐酸煮沸回流16-24小时，或加压于120℃水解2小时。优点：可蒸发除去盐酸，水解彻底，终产物为L-α-氨基酸，产物单一，无消旋现象。缺点：色氨酸破坏，并产生一种黑色的物质：腐黑质，水解液呈黑色。（2）碱水解:条件：4mol/LBa(OH)２或6mol/LNaOH煮沸6小时。优点：水解彻底，色氨酸不被破坏，水解夜清亮。缺点：产生消旋产物，破坏的氨基酸多，一般很少使用。（３）蛋白酶水解条件：蛋白酶如胰蛋白酶、糜蛋白酶，常温37-40℃，pH值5-8。优点：氨基酸不被破坏，不发生消旋现象。缺点：水解不完全，中间产物多。蛋白质酸碱水解常用于蛋白质的组成分析，而酶水解用于制备蛋白质水解产物。三蛋白质的分子组成（氨基酸的种类和性质）（一）蛋白质的元素组成：CHONS其它含量%:50-556-720-2315-170.3-3微量或无特点：N在各种蛋白质中的平均含量为16%即：每100克蛋白质含氮16，100/16=6.25克蛋白质含氮1克用定氮法可测定蛋白质含量（凯氏定氮法Kjadehl）：蛋白质含量(g)=蛋白质含氮量×6.25（二）蛋白质的基本单位—氨基酸氨基酸：是蛋白质的基本组成单位，是指含有氨基的羧酸（aminoacid,简写aa)。天然蛋白质由20种氨基酸组成。1.氨基酸的结构通式见图六、七2氨基酸的种类及结构见图8、9、10、11、12按R基的极性性质可以分成以下4组：图13构成人体蛋白质的氨基酸图14氨基酸的名称与符号图153几个常见的概念（1）氨基酸和肽蛋白质是由许多氨基酸以肽键连接在一起，由于氨基酸的种类、数量、排列次序和空间结构的千差万别，就构成了无数种功能各异的蛋白质。蛋白质被分解时的次级结构称肽，含10个以上氨基酸的肽称多肽，含3个或2个氨基酸分别称3肽和2肽。见图16、17蛋白质的一级结构：氨基酸在肽链中的排列顺序见图18、19（2）必需氨基酸：机体不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸。赖、色、苏、缬、甲硫、亮、异亮、苯丙（3）半必需氨基酸：又叫条件必需氨基酸半胱氨酸和酪氨酸在体内分别由蛋氨酸和苯丙氨酸转变而成，如果膳食中能直接提供3这两种氨基酸，则人体对蛋氨酸和苯丙氨酸的需要可分别减少30%和50%，故半胱氨酸和酪氨酸称为条件必需氨基酸或半必需氨基酸。人体可合成，但幼儿期合成速度不能满足需要。（4）非必需氨基酸：机体可自身合成的氨基酸。（5）限制氨基酸：食物蛋白质中一种或几种必需氨基酸相对含量较低，导致其它的必需氨基酸在体内不能被充分利用而浪费，造成其蛋白质营养价值降低，这些含量相对较低的必需氨基酸称限制氨基酸。其中含量最低的称第一限制氨基酸，余者以此类推。木桶原理：第一限制性氨基酸：在限制性氨基酸中，含量最低的氨基酸称为～，余者依次类推。大米和面粉：赖氨酸大豆：甲硫氨酸（6）氨基酸模式：指某种蛋白质中各种必需氨基酸（EAA)的构成比例。计算方法：是将该种蛋白质中的色氨酸含量定为l，分别计算出其它必需氨基酸与色氨酸的相应比值，这一系列的比值就是该种蛋白质氨基酸模式。见图20人体蛋白质以及食物蛋白质在必需氨基酸的种类和含量上存在着差异，在营养学上常用氨基酸模式来反应这种差异。当食物蛋白质氨基酸模式与人体蛋白质越接近时，必需氨基酸被机体利用的程度也越高，食物蛋白质的营养价值也相对越高。反之，食物蛋白质中限制氨基酸种类多时，其营养价值相对较低。（7）蛋白质互补作用：为了提高植物性蛋白质的营养价值，往往将两种或两种以上的食物混合食用，以相互补充其必需氨基酸不足，来提高膳食蛋白质的营养价值，不同食物间相互补充其必需氨基酸不足的作用，称为蛋白质互补作用。互补的原则为充分发挥食物蛋白质的互补作用，在调配膳食时，应遵循三个原则，即种属关系越远越好，种类越多越好，食用时间越近越好。（8）氮平衡：是反应机体摄入氮和排出氮的关系。其关系式：B=I-（U+F+S），B：氮平衡；I：摄入氮；U：尿蛋；F：粪蛋；S：皮肤等氮损失。(9)氨基酸池(aminoacidpool)：存在于人体各组织、器官和体液中的游离氨基酸，统称为氨基酸池。(10)必要的氮损失(obligatorynitrogenlosses)：机体每天由于皮肤、毛发和粘膜的脱落，妇女月经期的失血及肠道菌体死亡排出等损失约20g以上的蛋白质，这种氮排出是机体不可避免的氮消耗，称为必要的氮损失。见图21氮平衡(nitrogenbalance)：是反应机体摄入氮(食物蛋白质含氮量约为16%)和排出氮的关系。B＝I-(U+F+S)B：氮平衡；I：摄入氮；U：尿氮；F：粪氮；S：皮肤等氮损失。摄入氮和排出氮相等为零氮平衡(zeronitrogenbalance)；摄入氮多于排出氮为正氮平衡(positivenitrogenbalance)；摄入氮少于排出氮为负氮平衡(negativenitrogenbalance)。4零氮平衡：摄入氮=排出氮正氮平衡：摄入氮排出氮负氮平衡：摄入氮排出氮（11）优质蛋白(referenceprotein)：是指可用来测定其它蛋白质质量的标准蛋白。氨基酸模式与人体氨基酸模式相近的蛋白质，称为优质蛋白。（12）参考蛋白：其中鸡蛋的氨基酸模式与人体氨基酸模式最接近，此蛋白在比较蛋白质的营养价值时作为参考蛋白。四、蛋白质营养不良蛋白质的缺乏，往往与能量的缺乏共同存在，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，常见的有儿童生长发育迟缓、体重降低、淡漠、易激惹、贫血以及干瘦病或水肿，并因为易感染而继发疾病。蛋白质缺乏常有热能不足，故称蛋白质-热能营养不良。临床表现有水肿型和消瘦型两种。反映体内蛋白质营养水平的常用指标主要为血清白蛋白和血清运铁蛋白等。见图22人体蛋白质缺乏会出现那些表现？1．头发枯黄、断裂、指甲易裂、易断、生倒刺。2．肌肉松驰、缺乏弹性、皮肤粗糙、无光泽。3．低血压、贫血、手脚冰凉。4．抵抗力低、易感冒。5．胃肠功能差、消化不良。6．严重缺乏可导致水肿。7．消瘦、儿童体形矮小。8．易疲劳、活动能力不足。如果以上症状出现时，应及时就医。蛋白质缺乏症在我国已不多见，但2004年安徽省阜阳市发生了由于食用劣质奶粉导致的大批婴儿营养不良，并有12人死亡，其主要原因是蛋白质缺乏。五氨基酸的重要理化性质（一）一般物理性质：白色晶体或粉末，熔点较高（200-300℃），一般都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于丙酮，在稀酸或稀碱中溶解性好，水中溶解度各不同，取决于侧链。在紫外区有特征吸收的仅三个芳香族的氨基酸Trp、Tyr、Phe,利用这一特点，可以通过测定280nm处的紫外吸收值的方法对蛋白溶液进行定量。味感：无味、甜、苦、鲜、酸味旋光性：六蛋白质的食物来源蛋白质广泛的存在于各种动物性和植物性食品当中，但含量和质量是有所区别。各类食物中蛋白质含量的百分比例为：畜、禽、鱼10～20%鲜奶1.5～4%5奶粉25～27%蛋类12～14%大豆及豆类20～40%硬果类15～25%谷类6～10%薯类2～3%蔬菜、水果类1%由此看来，畜、禽、鱼、蛋类和粮谷、豆类食物的蛋白质含量较高，能够为人体提供数量充足的蛋白质，而薯类和蔬菜水果类的蛋白质含量较低，不适于作为人体蛋白质的良好来源。在以上来源中，动物性蛋白质质量好，在人体内利用率高，而植物性蛋白质利用率较低。但大豆蛋白质量好，利用率高。因此，应注意膳食中动物性食品及豆类食品与植物性食品的搭配，使不同食物中的蛋白质得到互相补充，以提高蛋白质的营养价值。注意蛋白质互补大力提倡我国各类人群增加牛奶和大豆及其制品的消费。为什么动物性蛋白质和大豆蛋白质的质量好？蛋白质的质量优劣取决于组成蛋白质的氨基酸模式如何。氨基酸是组成蛋白质的基本单位，共有20种，其中有8种在人体内不能合成，必须由食物供给，被称为必需氨基酸。某种蛋白质中不同必需氨基酸的构成比例就是这种蛋白质的氨基酸模式。如果食物蛋白质的氨基酸模式越接近人体蛋白质的氨基酸模式，则这种食物蛋白质在人体内被利用的程度就越高，其营养价值就越好。蛋、奶、肉、鱼和大豆蛋白质的氨基酸模式比较接近人体蛋白质的氨基酸模式，因此，这些食物蛋白质的质量优良。七食物蛋白质的营养评价（一）食物蛋白质含量食物中的总氮乘以蛋白质折算系数6.25，即得蛋白质含量。（二）食物蛋白质消化率反映食物蛋白质在消化道内被分解和吸收的程度。1蛋白质表观消化率不计内源粪氮的蛋白质消化率蛋白质表观消化率(%)＝（I-F）/I×100I:摄入氮；F:粪氮2蛋白质真消化率考虑粪代谢时的消化率蛋白质真消化率（％）＝I-(F-Fk)/I×100I：摄入氮；F：粪氮；Fk：粪代谢氮见图23（三）食物蛋白质的利用率指食物蛋白质被消化吸收后在体内被利用的程度。1蛋白质功效比值（PER）是指实验期内，动物平均每摄入1g蛋白质时所增加的体重克数。2生物价（BV）反映食物蛋白质消化吸收后，被机体利用的程度。BV越高，蛋白质的营养价值越高。见图24、25蛋白质摄入过多6摄入较多的动物脂肪和胆固醇加重了肾脏的负荷造成含硫氨基酸摄入过多,可加速骨骼中钙质的丢失，易产生骨质疏松(osteoporosis)。（四）氨基酸分（AAS)－蛋白质化学分（CS)见图26、27、28AAS的应用用于评价单一蛋白质和混合蛋白质的营养价值步骤：被测食物中的氨基酸与参考蛋白质的必需氨基酸进行比较，比值较低者，为限制氨基酸，其中的第一限制氨基酸与参考蛋白中相应氨基酸的比值乘以100即为该种蛋白质的氨基酸分。八蛋白质需要量及膳食参考摄入量人体每日需要摄入多少蛋白质？人体对蛋白质的需要量与性别、年龄、活动强度和生理状态有关。一般来说，男性多于女性；年少多于年长；强活动多于弱活动；孕妇乳母多于育龄妇女。●我国营养学会2000年制定的蛋白质参考摄入量为成人每天每公斤体重1.16克。如某人体重65公斤，则每天需摄入的蛋白质为1.16克×65公斤=75.4克。此数量的蛋白质大约可由摄入以下食物得到：大米或面粉400克（8两），畜、禽、鱼类100克（2两），蛋类50克（1两），豆类50克（1两），奶类100克（2两）。（一）蛋白质需要量1要因加算法基本原理：以补偿从尿、粪便、皮肤，以及其他方面不可避免或必要氮损失为基础，再加上诸多因素来确定蛋白