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蛋白质的种类
http://www.cnmsjk.org 2015年3月4日 阅读次数:1585
蛋白质是荷兰科学家格利特·马尔德在1838年发现的(图1)。他观察到有生命的东西离开了蛋白质就不能生存。在生命活动的过程中,蛋白质通过不断地合成与分解,在机体的生长、发育、繁殖、遗传及损伤组织的修复中发挥重要作用,因此没有蛋白质就没有生命。
蛋白质是一种生物大分子,是由氨基酸以肽键的方式连接而成。这种以特定氨基酸及特定排列顺序连接而成的多肽链称为蛋白质的一级结构(图2);多肽链经卷曲折叠形成特定的三维空间结构,为蛋白质的二级结构和三级结构(图3);多条多肽链通过氢键、离子键连接而成的特定空间构象,称为蛋白质的四级结构,其中每条肽链称为一个亚基。蛋白质的一级结构是其生物学活性和特异空间结构的基础,蛋白质的空间结构是产生生物学活性的关键,一旦空间结构被破坏生物学活性就会降低甚至丧失。目前已公认的由遗传密码编码,构成蛋白质的氨基酸有20种,由它们排列组合形成的蛋白质的种类很多,迄今为止没有一个理想的分类方法。下面将目前蛋白质的分类作一介绍。
一、根据蛋白质来源
蛋白质可分为动物蛋白与植物蛋白。
1、 动物蛋白  是指来源于动物的蛋白质。如肉类及禽蛋类等,动物蛋白质含饱和脂肪及胆固醇都较高。
2、 植物蛋白  是指来源于植物的蛋白质。主要存在于豆类食物中,吸收率和利用率不如动物蛋白。
二、根据蛋白质结构
蛋白质可分为单体蛋白、寡聚蛋白、多聚蛋白。
1、 单体蛋白质  蛋白质由一条肽链构成,最高结构为三级结构。包括由二硫键连接的几条肽链形成的蛋白质,其最高结构也是三级。多数蛋白水解酶的底物是单体蛋白质。
2、 寡聚蛋白质  包含2个或2个以上三级结构的亚基。可以是相同亚基的聚合,也可以是不同亚基的聚合,如血红蛋白为四聚体,由2个α亚基和2个β亚基聚合而成。
3、 多聚蛋白质  由数十个亚基以上,甚至数百个亚基聚合而成的超级多聚体蛋白,如病毒外壳蛋白。
三、根据蛋白质化学组成
蛋白质分为单纯蛋白质与结合蛋白质。
(一)单纯蛋白质  是指蛋白质分子中只含氨基酸形成的多肽链,不含其它成分。自然界中的许多蛋白质属于此类。单纯蛋白质又可根据理化性质及来源分为:
1、清蛋白: 又称白蛋白,其理化性质是分子量较低,溶于水、稀碱及稀酸溶液中,不被50%饱和度的硫酸铵溶液沉淀。此类蛋白广泛存在于哺乳动物、细菌、霉菌和植物中。卵白蛋白、乳白蛋白、豆白蛋白和血清白蛋白等都属此类蛋白。
2、球蛋白:其理化性质是可被50%饱和度的硫酸铵溶液沉淀,分为优球蛋白和拟球蛋白两类。不溶于水而溶于稀盐溶液的称优球蛋白;溶于水的称拟球蛋白;普遍存在于生物体内,如血清球蛋白、肌球蛋白和植物种子球蛋白等。
3、谷蛋白:其理化性质是不溶于水、醇及中性盐溶液,但易溶于稀碱或稀酸,如米谷蛋白和麦谷蛋白等。
4、醇溶谷蛋白:其理化性质是不溶于水及无水乙醇,但溶于70%-80%乙醇中,其特点是脯氨酸和酰胺较多,非极性侧链原较极性侧链多,主要存在于植物种子中,如玉米醇溶谷蛋白、麦醇溶谷蛋白等。
5、组蛋白:其理化性质是溶于水及稀酸,但为稀氨水所沉淀,分子中组氨酸、氨酸较多,分子呈碱性,如小牛胸腺组蛋白等。
6、精蛋白:其理化性质是溶于水及稀酸,但溶于氨水,分子中碱性氨基酸特别多,因此呈碱性,如鲑精蛋白等。
7、硬蛋白:其理化性质是不溶于水、稀碱及稀酸溶液,这类蛋白是动物体内作为结缔及保护功能的蛋白质,如角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白等
(二)结合蛋白质  是单纯蛋白质和其他非蛋白化合物结合而成,其他非蛋白化合物通常称为辅基。按其辅基的不同结合蛋白可分为:
1、核蛋白:辅基是核酸,如脱氧核糖核蛋白、核糖体、烟草花叶病毒等。
2、脂蛋白:辅基是脂类,包括磷脂、固醇和中性脂等,如血中的各类脂蛋白(乳糜微粒、低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白、高密度脂蛋白)、卵黄球蛋白等。
3、糖蛋白和粘蛋白:辅基是半乳糖、甘露糖、己糖胺、己糖醛酸、唾液酸、硫酸或磷酸等,如卵清蛋白、粘蛋白、血型糖蛋白、免疫球蛋白等。
4、磷蛋白:辅基是磷酸,磷酸基通过脂键与蛋白质中的丝氨酸或苏氨酸残基相连形成,如酪蛋白、卵黄磷蛋白、胃蛋白酶等。
5、金属蛋白:辅基为金属离子,铁蛋白血红蛋白、肌红蛋白含铁、铜蓝蛋白含铜、乙醇脱氢酶含锌,黄嘌呤氧化酶含钼和铁等。
6、黄素蛋白:辅基是黄素腺嘌呤二核苷酸,如琥珀酸脱氢酶、D—氨基酸氧化酶等。
四、 根据蛋白质形状
可将蛋白质分球状蛋白质和纤维状蛋白质两大类。以蛋白质的长轴与短轴之比为标准,比值大于5的为纤维状蛋白质;小于5的为球状蛋白质。
(一)纤维蛋白类  是一类分子外形呈棒状或纤维状,含有呈现相同二级结构的多肽链,大多数不溶于水,许多纤维蛋白结合紧密,为单个细胞或整个生物体提供机械强度,起着保护或结构上的作用,多为结构蛋白。包括纤维蛋白、胶原蛋白、角蛋白。
(二)球状蛋白类  是一类分子形状接近球形,含有折叠紧密的多肽链,典形的球蛋白含有能特异的识别其它化合物的凹陷或裂隙部位,水溶性较好,种类很多,可行使多种多样的生物学功能。多为功能蛋白。包括清蛋白、球蛋白(注意球蛋白不等于球状蛋白质)。
五、根据蛋白质的营养价值
人体对蛋白质的需要不仅取决于蛋白质的含量,而且还取决于蛋白质中所含必需氨基酸的种类及比例。所谓必需氨基酸是指体内不能合成或合成速度太慢,必须由食物蛋白质供给的氨基酸,在合成蛋白质的20种氨基酸中有8种氨基酸属于必需氨基酸,它们是赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸。食物中含有的必需氨基酸越多,其营养价值越高。因此,营养学上根据食物蛋白质所含必需氨基酸的种类和数量将食物蛋白质分三类:
1、 完全蛋白质  它们所含的必需氨基酸种类齐全,数量充足,比例适当。这一类蛋白质不但可以维持人体健康,还可以促进生长发育,是一类优质蛋白质。奶、蛋、鱼、肉中的蛋白质都属于完全蛋白质。
2、 半完全蛋白质  这类蛋白质所含氨基酸虽然种类齐全,但其中某些氨基酸的数量不能满足人体的需要,这类氨基酸叫做限制氨基酸,如,谷类蛋白质中所含氨基酸种类虽然齐全,但赖氨酸含量较少,不能满足人体的需要,所以,它是半完全蛋白质,而其中的赖氨酸则为限制氨基酸。这类蛋白质可以维持生命,但不能促进生长发育。
3、 不完全蛋白质  这类蛋白质不能提供人体所需的全部必需氨基酸,单纯靠它们既不能促进生长发育,也不能维持生命。例如,肉皮中的胶原蛋白、植物蛋白如豆类蛋白质所含的必需氨基酸是不全的,它们都属于不完全蛋白质。
营养学提倡把几种营养价值较低的蛋白质,混合后使其营养价值提高的作用称为不同蛋白质的互补作用。如植物性食物中,米、面粉所含蛋白质缺少赖氨酸,豆类蛋白质则缺少蛋氨酸和胱氨酸,将其混合可互相取长补短,大大提高混合蛋白质的利用率,若再适量补充优质动物性蛋白质,可大大提高膳食中蛋白质的营养价值。
六、根据蛋白质的功能
根据蛋白质的主要功能可将蛋白质分为活性蛋白和非活性蛋白两大类。
(一) 活性蛋白质  实现生命活动的蛋白质,即功能蛋白,包括各种酶、蛋白质激素、运输和储存蛋白质、运动蛋白质、受体蛋白质、膜蛋白质、肌红蛋白、血红蛋白等。
(二) 非活性蛋白质  对机体起保护或结构上的作用的蛋白质,即结构蛋白,包括角蛋白、胶原蛋白等。
不同种类的蛋白质由于其结构和理化性质的不同,在其消化和吸收方面都表现出较大的差异,如清蛋白(白蛋白),由于属于单纯蛋白质,且溶于水、稀碱及稀酸溶液,因此在胃酸的作用下更易消化和吸收,人乳中白蛋白的含量较丰富,是婴幼儿最理想的食品;牛奶中含乳清蛋白为0.7%,将乳清蛋白浓缩制成浓缩乳清蛋白(WPC),再将浓缩乳清蛋白分离提纯制成分离乳清蛋白(WPI),血清中白蛋白含量占其总蛋白量的50%以上,具有维持血液正常渗透压、运输、解毒和抗休克等作用,也是组织修复再生的必要成分。而酪蛋白为结合蛋白质,分子量较大,在胃酸作用下易发生凝固,形成较大的凝乳块,而难于消化和吸收。酪蛋白广泛分布在天然乳类中特别是牛奶中,婴幼儿对酪蛋白的分解能力很弱小,如果酪蛋白摄入过多,会造成消化不良。
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