蛋白质分类和功能

蛋白质是什么

蛋白质英文名称protein，是组成人体一切细胞、组织的重要成分。机体所有重要的组成部分都需要有蛋白质的参与。一般来说，蛋白质约占人体全部质量的18%，最重要的还是其与生命现象有关。蛋白质（protein）是生命的物质基础，是有机大分子，是构成细胞的基本有机物，是生命活动的主要承担者。没有蛋白质就没有生命。氨基酸是蛋白质的基本组成单位。

它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。蛋白质占人体重量的16%~20%，即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质9.6~12kg。人体内蛋白质的种类很多，性质、功能各异，但都是由20多种氨基酸（Amino acid）按不同比例组合而成的，并在体内不断进行代谢与更新。

蛋白质的组成结构

组成蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸通过脱水缩合连成肽链。蛋白质是由一条或多条多肽链组成的生物大分子，每一条多肽链有二十至数百个氨基酸残基（-R）不等；各种氨基酸残基按一定的顺序排列。蛋白质的氨基酸序列是由对应基因所编码。除了遗传密码所编码的20种基本氨基酸，在蛋白质中，某些氨基酸残基还可以被翻译后修饰而发生化学结构的变化，从而对蛋白质进行激活或调控。多个蛋白质可以一起，往往是通过结合在一起形成稳定的蛋白质复合物，折叠或螺旋构成一定的空间结构，从而发挥某一特定功能。合成多肽的细胞器是细胞质中糙面型内质网上的核糖体。蛋白质的不同在于其氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链空间结构的不同。

蛋白质是由C（碳）、H（氢）、O（氧）、N（氮）组成，一般蛋白质可能还会含有P（磷）、S（硫）、Fe（铁）、Zn（锌）、Cu（铜）、B（硼）、Mn(锰)、I（碘）、Mo（钼）等。

这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：碳50% 氢7% 氧23% 氮16% 硫0~3% 其他微量。

（1）一切蛋白质都含N元素，且各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%；

（2）蛋白质系数：任何生物样品中每1g元N的存在，就表示大约有100/16=6.25g蛋白质的存在， 6.25常称为蛋白质常数

蛋白质分类与功能

1、按来源分类

蛋白质按来源可以分为动物蛋白和植物蛋白，两者所含的氨基酸是不同的。动物性蛋白质主要为提取自牛奶的乳清蛋白，其所含必需氨基酸种类齐全，比例合理，但是含有胆固醇。植物性蛋白质主要来源于大豆的大豆蛋白，最多的优点就是不含胆固醇。

2、按组成成分分类

按照化学组成，蛋白质通常可以分为简单蛋白质、结合蛋白质和衍生蛋白质。简单蛋白质经水解得氨基酸和氨基酸衍生物；结合蛋白质经水解得氨基酸、非蛋白的辅基和其他（结合蛋白质的非氨基酸部分称为辅基）；蛋白质经变性作用和改性修饰得到衍生蛋白质。

3、按分子形状分类

根据分子形状的不同，可将蛋白质分为球状蛋白质和纤维状蛋白质两大类。以长轴和短轴之比为标准，球状蛋白质小于5，纤维状蛋白质大于5。纤维状蛋白多为结构蛋白，是组织结构不可缺少的蛋白质，由长的氨基酸肽链连接成为纤维状或蜷曲成盘状结构，成为各种组织的支柱，如皮肤、肌腱、软骨及骨组织中的胶原蛋白；球状蛋白的形状近似于球形或椭圆形。许多具有生理活性的蛋白质，如酶、转运蛋白、蛋白类激素与免疫球蛋白、补体等均属于球蛋白。

4、按结构分类

蛋白质按其结构可分为：单体蛋白、寡聚蛋白、多聚蛋白。

寡聚蛋白：

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。

多聚蛋白：

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。

单体蛋白：

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。多数水解酶为单体蛋白。

5、按功能分类

蛋白质按其功能分为活性蛋白质和非活性蛋白质两大类。

活性蛋白质有调节蛋白、收缩蛋白、抗体蛋白等。

非活性蛋白质有结构蛋白等。

结构蛋白：构成人体组织的蛋白质，如韧带、毛发、指甲和皮肤等。

调节蛋白：具有调控功能的蛋白质，如胰岛素，甲状腺素等。

收缩蛋白：参与收缩过程的蛋白质，如肌球蛋白，肌动蛋白等。

抗体蛋白：构成机体抗体的蛋白质，如免疫器蛋白。

6、按蛋白质的营养价值分类

食物蛋白质的营养价值取决于所含氨基酸的种类和数量，所以在营养上尚可根据食物蛋 白质的氨基酸组成，分为完全蛋白质、半完全蛋白质和不完全蛋白质三类。

蛋白质的功能

1、参与生物体结构的构建

它是构成细胞和生物体结构的重要物质,可以说蛋白质是构成细胞和生物体这座高楼大厦的砖瓦基石。例如，肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分主要就是结构蛋白。

2、参与生物体内物质运输

运输蛋白参与物质运输的功能，能使物质在细胞和生物体内自由、准确地转移。主要为各种载体、血红蛋白等。

3、生化反应催化剂

催化特定的生化反应，降低反应的活化能，使反应快速高效地进行。主要为各种酶类。

4、参与免疫应答反应

主要为各种抗体等。参与免疫应答反应，能使生物体有效地抵御有害生物或物质的入侵。

5、调节功能

调节蛋白：参与信息传递过程，能够精确地调节机体的生命活动。主要为胰岛素、甲状腺激素、生长激素、肾上腺皮质激素等。

蛋白质获取来源

能够提供蛋白质的食物是多方面的，如乳类中的酪蛋白、乳白蛋白，蛋类中的卵白蛋白、卵磷蛋白，肉类中的白蛋白、肌蛋白，大豆中的大豆蛋白, 小麦中的麦谷蛋白，玉米中的谷蛋白等。因此除了牛羊肉等肉类食品之外，蛋类和奶制品，包括大米、小麦等谷物，都是我们获取蛋白质的途径。由于每种食物的氨基酸组成不尽相同，为了使机体的必需氨基酸种类与数量比例适宜，我们提倡混合摄入多种多样的含蛋白食物，使食物中的蛋白质相互补充，提高膳食中蛋白质的生物价值。

食物中蛋白质的质量也是我们选择补充蛋白质的依据之一。食物中蛋白质的能被人体消化利用的难易程度因食物而异，比如燕麦中的蛋白质就比鸡蛋中的难以消化。总的来说，由于蛋白质的氨基酸组成与人体比较接近，动物蛋白中的氨基酸是最容易被消化吸收的，其利用率可以达到90%以上，豆科植物蛋白质其次(80%左右)，谷类和其他植物蛋白的吸收利用率较低。对于男性来讲，不论是保持健康维持身体能量还是满足健美增肌运动需求，动物类蛋白，如肉类、鱼类、蛋类、奶类，都是膳食中蛋白质最好的来源。

蛋白质变性

蛋白质变性原理生鸡蛋蛋清呈粘液状并且颜色透明，放在锅里煮后变成白色固态。为什么会这样呢，这是因为鸡蛋中的蛋白质发生了变性。蛋白质变性是指蛋白质分子中的酰氧原子核...[查看全部]

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蛋白质组学相关概念

蛋白质组学(Proteomics)又称蛋白质体学，概念最早在1994年由Marc Wikins首先提出。蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象，研究细胞、组织或生物体蛋白质组成及其变化规律的科学。

蛋白质组是指由一个基因组，或一个细胞、组织表达的所有蛋白质. 蛋白质组的概念与基因组的概念有许多差别，它随着组织、甚至环境状态的不同而改变。 在转录时，一个基因可以多种mRNA形式剪接，一个蛋白质组不是一个基因组的直接产物，蛋白质组中蛋白质的数目有时可以超过基因组的数目。 蛋白质组学处于早期“发育”状态，这个领域的专家否认它是单纯的方法学，就像基因组学一样，不是一个封闭的、概念化的稳定的知识体系，而是一个领域。

蛋白质组学研究内容

蛋白质组学集中于动态描述基因调节，对基因表达的蛋白质水平进行定量的测定，鉴定疾病、药物对生命过程的影响，以及解释基因表达调控的机制。作为一门科学，蛋白质组研究并非从零开始，它是已有20多年历史的蛋白质(多肽)谱和基因产物图谱技术的一种延伸. 多肽图谱依靠双向电泳和进一步的图象分析；而基因产物图谱依靠多种分离后的分析，如质谱技术、氨基酸组分分析等。

由于可变剪辑及RNA编辑的存在，许多基因可以表达出多种不同的蛋白质。因此，蛋白质组的复杂度要比基因组的复杂度高得多。

如果某物种的基因组全序列已经破译，并不代表该物种的蛋白质组也已破译。 具体分析某个基因的蛋白质产物要综合基因组水平、转录水平和翻译水平的修饰及调控来确定。

蛋白质组学研究内容主要有两方面，一是结构蛋白质组学，二是功能蛋白质组学。其研究前沿大致分为三个方面：

① 以重要生命过程或人类重大疾病为对象，进行重要生理病理体系或过程的局部蛋白质组或比较蛋白质组学。

② 针对有关基因组或转录组数据库的生物体或组织细胞，建立其蛋白质组或亚蛋白质组及其蛋白质组连锁群，即组成性蛋白质组学。

③ 通过多种先进技术研究蛋

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蛋白质工程介绍

作为一切生命活动存在的物质基础和唯一形式，蛋白质同时也是诊断疾病、治疗疾病的物质基础或药物。人类蛋白数量不仅远超过基因数量，而且由于蛋白质的可变性和多样性导致了蛋白质研究技术远比核酸技术要复杂和困难的多。因此人类蛋白质构成了后基因组时代最重要的研究内容，具有无限广阔的研究前景。虽然蛋白质具有许多各种各样的功能，然而生物体内存在的天然蛋白质，有的往往不尽人意，人们就想通过改造蛋白质来得到特定功能的蛋白质，于是蛋白质工程出现了。

蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上，融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。其内容主要有两个方面：根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质，这也是蛋白质工程最根本的目标之一。

蛋白质工程尚未有统一的定义。一般认为蛋白质工程就是通过基因重组技术改变或设计合成具有特定生物功能的蛋白质。实际上蛋白质工程包括蛋白质的分离纯化，蛋白质结构和功能的分析、设计和预测，通过基因重组或其它手段改造或创造蛋白质。从广义上来说，蛋白质工程是通过物理、化学、生物和基因重组等技术改造蛋白质或设计合成具有特定功能的新蛋白质。 

蛋白质工程与基因工程的区别

蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构与功能之间的关系，利用基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地改造天然的蛋白质，甚至创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。蛋白质工程自诞生之日起，就与基因工程密不可分。基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内，并在其中进行表达，它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质。

蛋白质工程则更进一步。它可以根据

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