2019-2020年高中生物 第二章 第二節(jié)《生命活動的主要承擔者 蛋白質》素材 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中生物 第二章 第二節(jié)《生命活動的主要承擔者 蛋白質》素材 新人教版必修1 蛋白質是一種復雜的有機化合物，舊稱“朊（ruǎn)”。組成蛋白質的基本單位是氨基酸，氨基酸通過脫水縮合形成肽鏈。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~數百個氨基酸殘基不等；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“標準”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(fā)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(wěn)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(fā)揮某一特定功能。產生蛋白質的細胞器是核糖體。 　　被食入的蛋白質在體內經過消化分解成氨基酸，吸收后在體內主要用于重新按一定比例組合成人體蛋白質，同時新的蛋白質又在不斷代謝與分解，時刻處于動態(tài)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(fā)育、孕產婦的優(yōu)生優(yōu)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。 　　蛋白質是以氨基酸為基本單位構成的生物大分子。一級結構：蛋白質多肽鏈中氨基酸的排列順序，以及二硫鍵的位置。二級結構：蛋白質分子局區(qū)域內，多肽鏈沿一定方向盤繞和折疊的方式。三級結構：蛋白質的二級結構基礎上借助各種次級鍵卷曲折疊成特定的球狀分子結構的空間構象。四級結構：多亞基蛋白質分子中各個具有三級結構的多肽鏈，以適當的方式聚合所形成的蛋白質的三維結構。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，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。 蛋白質的組成 　　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、S、Fe（鐵）、Zn（鋅）、Cu（銅）、B（硼peng）、Mn(錳)、I（碘）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 　　 蛋白質的性質 　　①具有兩性 　　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。 　?、诳砂l(fā)生水解反應 　　蛋白質在酸、堿或酶的作用下發(fā)生水解反應，經過多肽，最后得到多種α-氨基酸[1]。 　　蛋白質水解時，應找準結構中鍵的“斷裂點”，水解時肽鍵 　　如：蛋白質 　　nH2N—CH2—COOH 　　找到“斷裂點”就可以確定蛋白質水解的產物 　　例如某蛋白質水解 　　可得三種α-氨基酸，為H2N—CH2—COOH、 　　③溶水具有膠體的性質 　　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。具有膠體性質。 　　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。 　　④加入電解質可產生鹽析作用 　　少量的鹽（如硫酸銨、硫酸鈉等）能促進蛋白質的溶解，如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，采用鹽析方法可以分離提純蛋白質． 　?、莸鞍踪|的變性 　　在熱、酸、堿、重金屬鹽、紫外線等作作用下，蛋白質會發(fā)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、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。 　?、揞伾磻? 　　蛋白質可以跟許多試劑發(fā)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(huán)結構）與濃硝酸發(fā)生了顏色反應的緣故．還可以用雙縮脲試劑對其進行檢驗,該試劑遇蛋白質變紫. 　?、叩鞍踪|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． 蛋白質的折疊過程 　　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(wěn)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(fā)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(tài)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(tài)。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(huán)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(fā)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(fā)折疊”的經典概念發(fā)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(tài)通過中間狀態(tài)到天然狀態(tài)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(qū)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(tài)，共存的不同能量狀態(tài)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(jiān)測到具有熔球體樣的折疊中間體，而nFGF-1經由兩態(tài)（天然狀態(tài)到變性狀態(tài)）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(jié)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(jié)劑對蛋白質的穩(wěn)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。 蛋白質的生理功能 　　1、構造人的身體：蛋白質是一切生命的物質基礎，是肌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(fā)、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(fā)育非常重要。 　　 比如大腦發(fā)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(fā)展尤關重要。 　　2、修補人體組織：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(tài)。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。 　　3、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?？梢栽隗w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。 　　4、白蛋白：維持機體內的滲透壓的平衡及體液平衡。 　　5、維持體液的酸堿平衡。 　　6、免疫細胞和免疫蛋白：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。 　　7、構成人體必需的催化和調節(jié)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。 　　8、激素的主要原料。具有調節(jié)體內各器官的生理活性。胰島素是由51個氨基酸分子合成。生長素是由191個氨基酸分子合成。 　　9、構成神經遞質乙酰膽堿、五羥色氨等。維持神經系統(tǒng)的正常功能：味覺、視覺和記憶。 　　10、膠原蛋白：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） 　　11、提供生命活動的能量。 蛋白質和健康 　　蛋白質是荷蘭科學家格里特在1838年發(fā)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(fā)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。 　　 球狀蛋白質(三級結構) 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(jié)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(tǒng)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(lián)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，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。 蛋白質翻譯后轉運 　　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(fā)育停滯、貧血、智力發(fā)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。 必需氨基酸和非必需氨基酸 　　 纖維狀蛋白質(二級結構) 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(yǎng)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，組氨酸和精氨酸也是必需氨基酸。 　　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。這類氨基酸包括谷氨酸、丙氨酸、甘氨酸、天門冬氨酸、胱氨酸、脯氨酸、絲氨酸和酪氨酸等。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(jié)省必需氨基酸中蛋氨酸和苯丙氨酸的需要量。 蛋白質的分類 　　營養(yǎng)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(yōu)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(fā)育。奶、蛋、魚、肉中的蛋白質都屬于完全蛋白質。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(fā)育。例如，小麥中的麥膠蛋白便是半完全蛋白質，含賴氨酸很少。食物中所含與人體所需相比有差距的某一種或某幾種氨基酸叫做限制氨基酸。谷類蛋白質中賴氨酸含量多半較少，所以，它們的限制氨基酸是賴氨酸。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(fā)育，也不能維持生命。例如，肉皮中的膠原蛋白便是不完全蛋白質。 蛋白質的作用 　　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。生物的結構和性狀都與蛋白質有關。蛋白質還參與基因表達的調節(jié)，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(yǎng)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 %,占身體比例最大的。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。 　　6.調解酸堿度。經常吃肉的人呈酸性體質 。會出現頭沉---供血不足，吃充足的蛋白質，不讓糖分降低。 　　7.大腦細胞分裂的動力源是蛋白質；腦基液是蛋白質合成的；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(fā)燒。 常見蛋白質 　　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(xié)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(xié)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。 　　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 　　怎樣選擇蛋白質食物 　　蛋白質食物是人體重要的營養(yǎng)物質，保證優(yōu)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(yǎng)呢？ 　　首先，要保證有足夠數量和質量的蛋白質食物．根據營養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)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?zhèn)}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(fā)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． 　　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。這種蛋白質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。最近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(fā)現很有可能為抗癌藥物的設計提供了新的鍥機。 　　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。 　　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(fā)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(qū)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。 　　食用量 　　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。 　　隨著年齡的增長，合成新蛋白質的效率會降低，肌肉塊（蛋白質組織）也會萎縮，而脂肪含量卻保持不變甚至有所增加。 這就是為什么在老年時期肌肉看似會”變成肥肉“。 　　嬰幼兒、青少年、懷孕期間的婦女、傷員和運動員通常每日可能需要攝入更多蛋白質。 食物中的蛋白質 　　含蛋白質多的食物包括： 蛋白質 牲畜的奶，如牛奶、羊奶、馬奶等；畜肉，如牛、羊、豬、狗肉等；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(yǎng)價值最高，它是嬰幼兒食品中優(yōu)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(yǎng)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%。 蛋白質 　　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(fā)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(xù)發(fā)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。 　　活性 　　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(huán)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(fā)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(jié)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(jié)是一個相當普遍的現象，特別在調節(jié)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。 　　功能 　　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(fā)、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(zhí)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(jié)功能 在維持生物體正常的生命活動中，代謝機能的調節(jié)，生長發(fā)育和分化的控制，生殖機能的調節(jié)以及物種的延續(xù)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(jié)信息的蛋白質，如各種激素的受體蛋白等。 　　發(fā)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(yè)生產上，某些蛋白質是食品工業(yè)及輕工業(yè)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(yè)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(yè)、畜牧業(yè)、水產養(yǎng)殖業(yè)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(fā)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(fā)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。 朊病毒 　　蛋白質又叫作朊。有一種特別的蛋白質稱為朊病毒。朊病毒疾病（又稱可傳播性海綿狀腦?。┦且活愐鹑撕蛣游锷窠浗M織退化的疾病，包括人的克雅氏?。–JD）、震顫病以及動物的瘋牛病（又稱牛海綿狀腦病）等。人的朊病毒病已發(fā)現有4種：庫魯?。↘u-rmm）、克——雅氏綜合癥（CJD）、格斯特曼綜合癥（GSS）及致死性家庭性失眠癥（FFI）。 　　臨床變化都局限于人和動物的中樞神經系統(tǒng)。病理研究表明，隨著阮病毒的侵入、復制，在神經元樹突和細胞本身，尤其是小腦星狀細胞和樹枝狀細胞內發(fā)生進行性空泡化，星狀細胞膠質增生，灰質中出現海綿狀病變。朊病毒病屬慢病毒性感染，皆以潛伏期長，病程緩慢，進行性腦功能紊亂，無緩解康復，終至死亡為特征。 　　1.朊病毒的發(fā)現 　　早在300年前，人們已經注意到在綿羊和山羊身上患的“羊搔癢癥”。其癥狀表現為：喪失協(xié)調性、站立不穩(wěn)、煩躁不安、奇癢難熬，直至癱瘓死亡。20世紀60年代，英國生物學家阿爾卑斯用放射處理破壞DNA和RNA后，其組織仍具感染性，因而認為“羊搔癢癥”的致病因子并非核酸，而可能是蛋白質。由于這種推斷不符合當時的一般認識，也缺乏有力的實驗支持，因而沒有得到認同，甚至被視為異端邪說。1947年發(fā)現水貂腦軟化病，其癥狀與“羊搔癥癥”相似。以后又陸續(xù)發(fā)現了馬鹿和鹿的慢性消瘦病（萎縮?。?、貓的海綿狀腦病。最為震驚的當首推1996年春天“瘋牛病”在英國以至于全世界引起的一場空前的恐慌，甚至引發(fā)了政治與經濟的動蕩，一時間人們“談牛色變”。1997年，諾貝爾生理醫(yī)學獎授予了美國生物化學家斯坦利普魯辛納（Stanley B. Prusiner），因為他發(fā)現了一種新型的生物——朊病毒（Piron）。 　　2.朊病毒的性質與結構 　　期但利普魯辛納經過多年的研究，終于初步搞清了引起瘙癢病的病原體即阮病毒的一些特點。他發(fā)現阮病毒大小只有30一50納米，電鏡下見不到病毒粒子的結構；經負染后要見到聚集而成的棒狀體，其大小約為10～250 x 100～200納米。通過研究還發(fā)現，朊病毒對多種因素的滅活作用表現出驚人的抗性。對物理因素，如紫外線照射、電離輻射、超聲波以及80～100℃高溫，均有相當的耐受能力。對化學試劑與生化試劑，如甲醛、羥胺、核酸酶類等表現出強抗性。 對蛋白酶K、尿素、苯酚、氯仿等不具抗性。在生物學特性上，朊病毒能造成慢病毒性感染而不表現出免疫原性，巨噬細胞能降低甚至滅活朊病毒的感染性，但使用免疫學技術又不能檢測出有特異性抗體存在，不誘發(fā)干擾素的產生，也不受干擾素作用?？傮w上說，凡能使蛋白質消化、變性、修飾而失活的方法，均可能使朊病毒失活；凡能作用于核酸并使之失活的方法，均不能導致朊病毒失活。由此可見，朊病毒本質上是具有感染性的蛋白質。普魯辛納將此種蛋白質單體稱為朊病毒蛋白（PrP）。 　　3.朊病毒病 　　除上文提到的幾種由朊病毒引起的疾病均發(fā)生在動物身上外，人的朊病毒病已發(fā)現有4種：庫魯?。↘u-rmm）、克——雅氏綜合癥（CJD）、格斯特曼綜合癥（GSS）及致死性家庭性失眠癥（FFI）。臨床變化都局限于人和動物的中樞神經系統(tǒng)。病理研究表明，隨著阮病毒的侵入、復制，在神經元樹突和細胞本身，尤其是小腦星狀細胞和樹枝狀細胞內發(fā)生進行性空泡化，星狀細胞膠質增生，灰質中出現海綿狀病變。朊病毒病屬慢病毒性感染，皆以潛伏期長，病程緩慢，進行性腦功能紊亂，無緩解康復，終至死亡為特征。 　　對于人類而言，朊病毒病的傳染有兩種方式。其一為遺傳性的，即人家族性朊病毒傳染；其二為醫(yī)源性的，如角膜移植、腦電圖電極的植入、不慎使用污染的外科器械以及注射取自人垂體的生長激素等。至于人和動物問是否有傳染，目前尚無定論。但有消息說，英國已有兩位擁有“瘋牛病”牛的農場主死于克——雅氏綜合癥，預示著人和動物間有相互傳染的可能性，這有待于科學家的進一步研究證實。由于朊病毒病目前尚無有效的治療方法，因此只能積極預防。其方法主要有： 　　①消滅已知的感染牲口，對病人進行適當的隔離；②禁止食用污染的食物，對神經外科的操作及器械進行消毒要嚴格規(guī)范化，對角膜及硬腦膜的移植要排除供者患病的可能；③對有家庭性疾病的家屬更應注意防止 　　其接觸該病。 　　4.致病機制 　　1982年普魯宰納提出了朊病毒致病的“蛋白質構象致病假說”，以后魏斯曼等人對其逐步完善。其要點如下：①朊病毒蛋白有兩種構象：細胞型（正常型PrPc）和搔癢型（致病型PrPsc）。兩者的主要區(qū)別在于其空間構象上的差異。PrPc僅存在a螺旋，而PrPsc有多個β折疊存在，后者溶解度低，且抗蛋白酶解；②Prpsc可脅迫PrPc轉化為Prpsc，實現自我復制，并產生病理效應；③基因突變可導致細胞型PrPsc中的α螺旋結構不穩(wěn)定，至一定量時產生自發(fā)性轉化，β片層增加，最終變?yōu)镻rpsc型，并通過多米諾效應倍增致病。 　　5.研究進展及有待解決的問題 　　目前對朊病毒的研究側重兩個方面。其一，朊病病毒本身的分子結構、遺傳機制、增殖方式、傳遞的種間屏障、毒株的多樣性等；其二，骯病毒病的致病機理及治療方法等。其中對有些問題已有了實質性的進展。如測定了一些朊病毒蛋白分子結構，建立了分子模型；測定了PrP基因的結構及編碼蛋白的序列，并比較了人、倉鼠、小鼠、綿羊、牛、水貂之間PrP的同源性均高于80％；已測定的25種非人靈長類動物和人PrP序列的同源性為92.9％~99.6％；建立了朊病毒的疾病譜；1994年又發(fā)現了新型克一雅氏綜合癥（vCJD）；1997年WHO TSEs專家會議提出了各種人朊病毒的診斷標準，診斷方法也時有報道，如生物測定法、單克隆抗體法等；xx年2月，美國政府宣布，在用老鼠做實驗后發(fā)現，環(huán)四吡咯（cyclic tetrapyrrole）可用于治療和預防“瘋牛病”及相關疾病。 　　盡管朊病毒的研究取得了許多成績，但目前還有許多問題尚待解決。例如，朊病毒一個感染單位是許多PrPsc分子的聚合物還是若干個PrPsc分子混合物中為數不多的某種特殊分子；PrPc和PrPsc的精確結構及其在轉變中產生的結構變化；體外試驗產主的PrPc有無感染性；毒株多樣性形成的機制；PrP的生理機能；朊病毒進入腦的通路和其與腦病變的關系；朊病毒病的診斷標準、防治藥物、流行趨勢預測等。 　　6.朊病毒發(fā)現的意義 　　從理論上講，“中心 法則”認為DNA復制是“自我復制”，即DNA～DNA，而朊病毒蛋白是PrP→PrP，是為“自他復制”。這對遺傳學理論有一定的補充作用。但也有矛盾，即”DNA→蛋白質”與“蛋白質→蛋白質”之間的矛盾。對這一問題的研究會豐富生物學有關領域的內容；對病理學、分子生物學、分子病毒學、分子遺傳學等學科的發(fā)展至關重要，對探索生命起源與生命現象的本質有重要意義。從實踐上講，其對人畜健康；為揭示與癡呆有關的疾?。ㄈ缋夏晷园V呆癥、帕金森?。┑纳飳W機制、診斷與防治提供了信息，并為今后的藥物開發(fā)和新的治療方法的研究奠定了基礎。 　　蛋白質是構成生命的物質基礎。蛋白質的功能是構成機體細胞和組織，促進生長發(fā)育，參加機體物質代謝，形成抗體，增強免疫能力和供給熱能。每克蛋白質可提供16．75焦耳的熱能。 　　蛋白質供給量應根據不同年齡、生活及勞動環(huán)境而定。通常情況下，成人每日每公斤體重為0．8克—1克，如以攝入植物性 的不懈努力，終于完成了結晶牛胰島素的合成，標志著世界上第一個人工合成蛋白質的誕生。