元素百科资讯频道:本文是介绍蛋白质的文章。蛋白质的功能和蛋白质对人体的重要性。
蛋白质的功能
蛋白质是细胞中的主要功能分子。除了特定类别的RNA,大多数的其他生物分子都需要蛋白质来调控。蛋白质也是细胞中含量最为丰富的分子之一;例如,蛋白质占大肠杆菌细胞干重的一半,而其他大分子如DNA和RNA则只分别占3%和20%。在一个特定细胞或细胞类型中表达的所有蛋白被称为对应细胞的蛋白质组。
蛋白质能够在细胞中发挥多种多样的功能,涵盖了细胞生命活动的各个方面:发挥催化作用的酶;参与生物体内的新陈代谢的调剂作用,如胰岛素;一些蛋白质具有运输代谢物质的作用,如离子泵和血红蛋白;发挥储存作用,如植物种子中的大量蛋白质,就是用来萌发时的储备;许多结构蛋白被用于细胞骨架等的形成,如肌球蛋白;还有免疫、细胞分化、细胞凋亡等过程中都有大量蛋白质参与。
蛋白质功能发挥的关键在于能够特异性地并且以不同的亲和力与其他各类分子,包括蛋白质分子结合。蛋白质结合其他分子的区域被称为结合位点,而结合位点常常是从蛋白质分子表面下陷的一个“口袋”;而结合能力与蛋白质的三级结构密切相关,因为结构决定了结合位点的形状和化学性质(即结合位点周围的氨基酸残基的侧链的化学性质)。蛋白质结合的紧密性和特异性可以非常高;例如,核糖核酸酶抑制蛋白可以与人的血管促生蛋白angiogenin以亚飞摩尔(sub-femtomolar,即<10-15 M)量级的解离常数进行结合,[17]但却完全不结合(解离常数>1 M)angiogenin在两栖动物中的同源蛋白抗肿瘤核糖核酸酶(onconase)。非常微小的化学结构变化,如在结合位点的某一残基侧链上添加一个甲基基团,有时就可以几乎完全破坏结合;例如,氨酰tRNA合成酶可以分辨侧链结构非常类似的缬氨酸和异亮氨酸,而这两种氨基酸的差别就在于异亮氨酸的侧链多出一个甲基。相同的蛋白质分子结合在一起就可形成同源寡聚体或多聚体,有些多聚体可以形成纤维;而这些形成纤维的蛋白质往往是结构蛋白,它们在单体状态下是球蛋白,通过自结合来形成刚性的纤维。蛋白-蛋白相互作用可以调控酶的活性和细胞周期中的各种进程,并可以使大型的蛋白质复合物得以形成,这样可以将参与同一生物学功能的分子结合到一起,从而提高其工作效率;而结合所诱导的蛋白构象变化对于复杂的信号传导网络的构建也是必不可少的。还有一些蛋白质(如膜蛋白)可以结合或者插入到细胞膜中。
蛋白质对人体的重要性
蛋白质的消化与吸收
营养素中如无机质以及维他命类在体类可以直接被吸收,但如蛋白质、糖质等分子较大的营养素,则没办法通过肠壁和细胞膜,因此有必要先将之分解变化,才可被吸收,以供身体所需。
食物进入口中先被咀嚼磨碎,到胃中再由消化酵素胃朊酶使蛋白质分解为更小的份子。此时蛋白质的大部分会被分解成为氨基酸,而被吸收至小肠中,这是由于肠粘膜以及胰脏所分泌的消化酵素(肽酶、胰朊酶等)的作用。小肠未能吸收的蛋白质转到大肠中时,由肠内的细菌再予分解。这些分解物中有时会产生对身体有害的物质,例如由腐败菌而产生的胺等,所幸肠内还有一种众所周知的乳酸菌,能对腐败菌发挥有效的抑制作用。
不断交替的蛋白质组织
我们所摄取的蛋白质被消化后,会变成各种氨基酸,然后在体内各部转变成血、骨、肉、神经、内脏各器官、皮肤、指甲以及毛发等细胞。
每天消耗的蛋白质量大约是体重每一公斤为0.35公克。其中自尿中排去0.2公克,次为大便中0.075公克,皮肤0.06公克,其他(如汗…等)0.015公克。
由此可知,我们即使不进食,蛋白质也会变成氮自大小便中与肠内的细菌一起排出体外,这是因为我们身体里面的蛋白质一刻不停的在进行着新旧交替的工作。
平均而言,身体全部蛋白质的半数进行交替大约需时二百天,但身体各部组织的交替日数则不小同。胃及肠消化器官的内壁大约是一天,血液、肝脏、皮肤为十~十五日,肌肉大约为一百八十天,其它的组织蛋白质大约是八十天。
蛋白质与人体组织
在人体组织中,肌肉以及皮肤所需要的蛋白质最多,肌肉大约18%~20%是蛋白质。而肌肉又是人体蛋白质的最大储藏库。皮肤组织大约14%是蛋白质。当皮肤受到轻度灼伤时,患部会变硬,数日后会剥落,而在表皮最下部的基底细胞生成新的蛋白质。在正常的情况下,表皮大约四个星期就会产生一次新生组织,而旧的表皮则以污垢的形态脱落。所以手术前后有充足的蛋白质,可提高手术的安全性及促进伤口愈合。
对蛋白质的需求量次于肌肉以及皮肤的是肝脏。在内脏中体积最大的肝脏,不但有解毒的功能,还有大量的代谢作用,经常有大量的蛋白质被酵素以及荷尔蒙分解及合成。若蛋白质来源匮乏时,肝脏就会耗用储存在肌肉中的蛋白质,这也就是手脚变瘦的原因之一。而肝病患者,采高蛋白饮食,可促进肝脏细胞组织的回复与再生。
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