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畜牧人
標(biāo)題: 蛋白質(zhì)的組成、性質(zhì)分類 [打印本頁] 作者: dqy_dqy 時(shí)間: 2009-8-26 14:09標(biāo)題: 蛋白質(zhì)的組成、性質(zhì)分類蛋白質(zhì)的組成、性質(zhì)分類、生理作用、消化吸收
( 一 ) 組成蛋白質(zhì)的元素 蛋白質(zhì)的主要組成元素是碳、氫、氧、氮，大多數(shù)的蛋白質(zhì)還含有硫，少數(shù)含有磷、鐵、銅和碘等元素。比較典型的蛋白質(zhì)元素組成（％）如下 :
碳 51.0-55.0 氮 15.5-18.0 氫 6.5-7.3 硫 0.5-2.0 氧 21.5-23.5 磷 0-1.5
各種蛋白質(zhì)的含氮量雖不完全相等， 但差異不大。一般蛋白質(zhì)的含氮量按 16% 計(jì)。動(dòng)物組織和飼料中真蛋白質(zhì)含氮量的測(cè)定比較困難， 通常只測(cè)定其中的總含氮量，并以粗蛋白表示。
( 二 ) 氨基酸 蛋白質(zhì)是氨基酸的聚合物。由于構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的數(shù)量、種類和排列順序不同而形成了各種各樣的蛋白質(zhì)。因此可以說蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)實(shí)際上是氨基酸的營(yíng)養(yǎng)。目前，各種生物體中發(fā)現(xiàn)的氨基酸已有 180 多種，但常見的構(gòu)成動(dòng)植物體蛋白質(zhì)的氨基酸只有 20 種。幾種動(dòng)物產(chǎn)品和飼料氨基酸含量見表 1 。植物能合成自己全部的氨基酸，動(dòng)物蛋白雖然含有與植物蛋白同樣的氨基酸， 但動(dòng)物不能全部自己合成。 氨基酸的通式可表示為一個(gè)短鏈羧酸的 α - 碳原子上結(jié)合一個(gè)氨基，即 R—CH—COOH ，通常根據(jù)氨基酸所含 R 基團(tuán)的種類以及氨基、羧基的數(shù)目，按酸堿性進(jìn)行分類。 R 基團(tuán)無環(huán)狀結(jié)構(gòu)，一般稱脂肪族氨基酸，其中有分枝的稱為支鏈氨基酸，如纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸。
氨基酸有 L 型和 D 型兩種構(gòu)型。除蛋氨酸外， L 型的氨基酸生物學(xué)效價(jià)比 D 型高，而且大多數(shù) D 型氨基酸不能被動(dòng)物利用或利用率很低。天然飼料中僅含易被利用的 L 型氨基酸。微生物能合成 L 型和 D 型兩種氨基酸。化學(xué)合成的氨基酸多為Ｄ、Ｌ型混合物。
表 1 幾種蛋白質(zhì)的氨基酸含量 (%)
氨基酸
酪蛋白
卵蛋白
牛肉
鱈魚粉
大豆蛋白
蠶豆蛋白
小麥蛋白
丙氨酸（ Ala ）
3.0
6.7
5.0
7.5
精氨酸（ Arg ）
1.1
5.7
7.2
6.7
6.5
6.0
5.0
天門冬氨酸（ Asp ）
7.1
9.3
6.1
8.6
半胱氨酸 (Cysteine)
1.3
1.5
胱氨酸（ Cys ）
0.3
0.5
1.1
1.0
谷氨酸（ Glu ）
22.4
16.5
15.6
13.4
甘氨酸（ Gly ）
2.7
3.0
5.1
12.5
組氨酸（ His ）
3.1
2.4
2.9
1.8
2.3
2.9
1.9
異亮氨酸（ Ile ）
6.1
7.0
6.3
4.1
12.4
13.5
9.5
亮氨酸（ Leu ）
9.2
9.2
7.7
6.7
賴氨酸（ Lys ）
8.2
6.3
8.2
6.9
6.3
6.0
2.1
蛋氨酸（ Met ）
2.8
5.2
2.2
2.8
1.5
0.8
1.3
苯丙氨酸（ Phe ）
5.0
7.7
5.0
3.4
9.4*
7.0*
7.5*
脯氨酸（ Pro ）
11.3
3.6
6.0
6.8
絲氨酸（ Ser ）
6.3
8.1
5.5
5.6
4.2
2.6
2.9
蘇氨酸（ Thr ）
4.9
4.0
5.0
4.2
1.3
0.9
1.2
色氨酸（ Trp ）
1.2
1.2
1.1
1.0
酪氨酸（ Tyr ）
6.3
3.7
4.4
2.8
纈氨酸（ Val ）
7.2
7.0
5.0
4.8
4.7
5.1
4.0
加上酪氨酸。 引自 Kirchgessner,M. （ 1987 ） p.66
蛋白質(zhì)的性質(zhì)和分類
( 一 ) 蛋白質(zhì)的性質(zhì) 蛋白質(zhì)憑借游離的氨基和羧基而具有兩性特征，在等電點(diǎn)易生成沉淀。不同的蛋白質(zhì)等電點(diǎn)不同，該特性常用作蛋白質(zhì)的分離提純。生成的沉淀按其有機(jī)結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，通過 pH 的細(xì)微變化可復(fù)溶。蛋白質(zhì)的兩性特征使其成為很好的緩沖劑，并且由于其分子量大和離解度低，在維持蛋白質(zhì)溶液形成的滲透壓中也起著重要作用。這種緩沖和滲透作用對(duì)于維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定和平衡具有非常重要的意義。 在紫外線照射、加熱煮沸以及用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬鹽或有機(jī)溶劑處理蛋白質(zhì)時(shí)，可使其若干理化和生物學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性。酶的滅活，食物蛋白經(jīng)烹調(diào)加工有助于消化等，就是利用了這一特性。 ( 二 ) 蛋白質(zhì)的分類 簡(jiǎn)單的化學(xué)方法難于區(qū)分?jǐn)?shù)量龐雜、特性各異的這類大分子化合物。通常按照其結(jié)構(gòu)、形態(tài)和物理特性進(jìn)行分類。不同分類間往往也有交錯(cuò)重迭的情況。一般可分為纖維蛋白、球狀蛋白和結(jié)合蛋白三大類。 1. 纖維蛋白 包括膠原蛋白、彈性蛋白和角蛋白。 (1) 膠原蛋白 膠原蛋白是軟骨和結(jié)締組織的主要蛋白質(zhì)，一般占哺乳動(dòng)物體蛋白總量的 30% 左右。膠原蛋白不溶于水，對(duì)動(dòng)物消化酶有抗性， 但在水或稀酸、稀堿中煮沸，易變成可溶的、易消化的白明膠。膠原蛋白含有大量的羥脯氨酸和少量羥賴氨酸， 缺乏半胱氨酸、胱氨酸和色氨酸。 (2) 彈性蛋白 彈性蛋白是彈性組織，如腱和動(dòng)脈的蛋白質(zhì)。彈性蛋白不能轉(zhuǎn)變成白明膠。 (3) 角蛋白 角蛋白是羽毛、毛發(fā)、爪、喙、蹄、角以及腦灰質(zhì)、脊髓和視網(wǎng)膜神經(jīng)的蛋白質(zhì)。它們不易溶解和消化，含較多的胱氨酸 (14-15%) 。粉碎的羽毛和豬毛，在 15-20 磅蒸氣壓力下加熱處理一小時(shí)，其消化率可提高到 70-80% ，胱氨酸含量則減少 5-6% 。 2. 球狀蛋白 (1) 清蛋白 主要有卵清蛋白、血清清蛋白、豆清蛋白、乳清蛋白等，溶于水，加熱凝固?！?/font> (2) 球蛋白 球蛋白可用 5-10% 的 NaCl 溶液從動(dòng)、植物組織中提取；其不溶或微溶于水，可溶于中性鹽的稀溶液中，加熱凝固。血清球蛋白、血漿纖維蛋白原、肌漿蛋白、豌豆的豆球蛋白等都屬于此類蛋白。 (3) 谷蛋白 麥谷蛋白、玉米谷蛋白、大米的米精蛋白屬此類蛋白。不溶于水或中性溶液，而溶于稀酸或稀堿。 (4) 醇溶蛋白 玉米醇溶蛋白、小麥和黑麥的麥醇溶蛋白、大麥的大麥醇溶蛋白屬此類蛋白。不溶于水、無水乙醇或中性溶液，而溶于 70-80% 的乙醇。 (5) 組蛋白 屬堿性蛋白，溶于水。組蛋白含堿性氨基酸特別多。大多數(shù)組蛋白在活細(xì)胞中與核酸結(jié)合，如血紅蛋白的珠蛋白和鯖魚精子中的鯖組蛋白。 (6) 魚精蛋白 魚精蛋白是低分子蛋白，含堿性氨基酸多，溶于水。例如鮭魚精子中的鮭精蛋白、鱘魚的鱘精蛋白、鯡魚的鯡精蛋白等。魚精蛋白在魚的精子細(xì)胞中與核酸結(jié)合。 球蛋白比纖維蛋白易于消化，從營(yíng)養(yǎng)學(xué)的角度看，氨基酸含量和比例也較纖維蛋白更理想。 3. 結(jié)合蛋白 結(jié)合蛋白是蛋白部分再結(jié)合一個(gè)非氨基酸的基團(tuán) ( 輔基 ) 。如核蛋白 ( 脫氧核糖核蛋白、核糖體 ) ，磷蛋白 ( 酪蛋白、胃蛋白酶 ) ，金屬蛋白 ( 細(xì)胞色素氧化酶、銅藍(lán)蛋白、黃嘌呤氧化酶 ) ，脂蛋白 ( 卵黃球蛋白、血中 β1- 脂蛋白 ) ，色蛋白 ( 血紅蛋白、細(xì)胞色素 C 、黃素蛋白、視網(wǎng)膜中與視紫質(zhì)結(jié)合的水溶性蛋白 ) 及糖蛋白 (γ 球蛋白、半乳糖蛋白、甘露糖蛋白、氨基糖蛋白 ) 。
蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)生理作用
“ 蛋白質(zhì) ” 一詞，源于希臘字 “Proteios” ，其意是 “ 最初的 ” 、 “ 第一重要的 ” ；蛋白質(zhì)是細(xì)胞的重要組成成份，在生命過程中起著重要的作用 , 涉及動(dòng)物代謝的大部分與生命攸關(guān)的化學(xué)反應(yīng)。不同種類動(dòng)物都有自己特定的、多種不同的蛋白質(zhì)。在器官、體液和其它組織中，沒有兩種蛋白質(zhì)的生理功能是完全一樣的。這些差異是由于組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類、數(shù)量和結(jié)合方式不同的必然結(jié)果。 動(dòng)物在組織器官的生長(zhǎng)和更新過程中，必須從食物中不斷獲取蛋白質(zhì)等含氮物質(zhì)。因此，把食物中的含氮化合物轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)體蛋白質(zhì)是一個(gè)重要的營(yíng)養(yǎng)過程。 蛋白質(zhì)在動(dòng)物的生命活動(dòng)中的重要營(yíng)養(yǎng)作用： ( 一 ) 蛋白質(zhì)是構(gòu)建機(jī)體組織細(xì)胞的主要原料 動(dòng)物的肌肉、神經(jīng)、結(jié)締組織、腺體、精液、皮膚、血液、毛發(fā)、角、喙等都以蛋白質(zhì)為主要成份，起著傳導(dǎo)、運(yùn)輸、支持、保護(hù)、連接、運(yùn)動(dòng)等多種功能。肌肉、肝、脾等組織器官的干物質(zhì)含蛋白質(zhì) 80% 以上。蛋白質(zhì)也是乳、蛋、毛的主要組成成份。除反芻動(dòng)物外，食物蛋白質(zhì)幾乎是唯一可用以形成動(dòng)物體蛋白質(zhì)的氮來源。 ( 二 ) 蛋白質(zhì)是機(jī)體內(nèi)功能物質(zhì)的主要成份 在動(dòng)物的生命和代謝活動(dòng)中起催化作用的酶、某些起調(diào)節(jié)作用的激素、具有免疫和防御機(jī)能的抗體（免疫球蛋白）都是以蛋白質(zhì)為主要成分。另外，蛋白質(zhì)對(duì)維持體內(nèi)的滲透壓和水分的正常分布，也起著重要的作用。 ( 三 ) 蛋白質(zhì)是組織更新、修補(bǔ)的主要原料 在動(dòng)物的新陳代謝過程中， 組織和器官的蛋白質(zhì)的更新、損傷組織的修補(bǔ)都需要蛋白質(zhì)。據(jù)同位素測(cè)定， 全身蛋白質(zhì) 6-7 個(gè)月可更新一半。 ( 四 ) 蛋白質(zhì)可供能和轉(zhuǎn)化為糖、脂肪 在機(jī)體能量供應(yīng)不足時(shí)，蛋白質(zhì)也可分解供能，維持機(jī)體的代謝活動(dòng)。當(dāng)攝入蛋白質(zhì)過多或氨基酸不平衡時(shí)，多余的部分也可能轉(zhuǎn)化成糖、脂肪或分解產(chǎn)熱。正常條件下，魚等水生動(dòng)物體內(nèi)亦有相當(dāng)數(shù)量的蛋白質(zhì)參與供能作用。
非反芻動(dòng)物蛋白質(zhì)的消化吸收
( 一 ) 消化吸收 非反芻動(dòng)物蛋白質(zhì)的消化起始于胃。首先鹽酸使之變性， 蛋白質(zhì)立體的三維結(jié)構(gòu)被分解，肽鍵暴露；接著在胃蛋白酶、十二指腸胰蛋白酶和糜蛋白酶等內(nèi)切酶的作用下，蛋白質(zhì)分子降解為含氨基酸數(shù)目不等的各種多肽。隨后在小腸中，多肽經(jīng)胰腺分泌的羧基肽酶和氨基肽酶等外切酶的作用，進(jìn)一步降解為游離氨基酸 ( 占食入蛋白質(zhì)的 60% 以上 ) 和寡肽。 2—3 個(gè)肽鍵的寡肽能被腸粘膜直接吸收或經(jīng)二肽酶等水解為氨基酸后被吸收。這類酶的作用需要 Mg2+ 、 Zn2+ 、 Mn2+ 等金屬離子參與。 吸收主要在小腸上 2/3 的部位進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)證明，各種氨基酸的吸收速度是不同的。部分氨基酸吸收速度的順序：半胱氨酸 > 蛋氨酸 > 色氨酸 > 亮氨酸 > 苯丙氨酸 > 賴氨酸 ≈ 丙氨酸 > 絲氨酸 > 天門冬氨酸 > 谷 氨酸。被吸收的氨基酸主要經(jīng)門脈運(yùn)送到肝臟，只有少量的氨基酸經(jīng)淋巴系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)。但新生的哺乳動(dòng)物，在出生后 24-36 小時(shí)內(nèi)，能直接吸收免疫球蛋白。因此，給新生幼畜及時(shí)吃上初乳，可保證獲得足夠的抗體，對(duì)幼畜的健康非常重要。 ( 二 ) 影響蛋白質(zhì)消化吸收的因素 動(dòng)物的種類和年齡、飼料組成及抗?fàn)I養(yǎng)因子、飼料加工貯存中的熱損害等均是影響蛋白質(zhì)消化吸收的因素。 1. 動(dòng)物因素 (1) 動(dòng)物種類 對(duì)同一種飼料蛋白質(zhì)的消化吸收，不同的動(dòng)物之間存在著一定的差異，這是由于不同種類動(dòng)物各自消化生理特點(diǎn)的不同所致。 (2) 年齡 隨著動(dòng)物年齡的增加，其消化道功能不斷完善，對(duì)食入蛋白的消化率也相應(yīng)提高。例如，仔豬胃內(nèi)鹽酸、胃蛋白酶及胰蛋白酶的分泌， 2-3 月齡才能達(dá)到成年豬的水平。 2. 飼糧因素 飼糧中的纖維水平、蛋白酶抑制劑等均影響蛋白質(zhì)的消化、吸收。 (1) 纖維水平 纖維物質(zhì)對(duì)飼糧蛋白質(zhì)的消化、吸收都有阻礙作用，隨著纖維水平的增加，蛋白質(zhì)在消化道中的排空速度也增加，這無疑降低了其被酶作用的時(shí)間以及被腸道吸收的機(jī)率。有研究表明，飼糧粗纖維含量在 2-20% 范圍內(nèi)，每增加 1 個(gè)百分點(diǎn)，粗蛋白的消化率降低 1.4 個(gè)百分點(diǎn)。 (2) 蛋白酶抑制因子 一些飼料，尤其是未經(jīng)處理或熱處理不夠的大豆及其餅粕和其它豆科籽實(shí)，含有多種蛋白酶抑制因子，其中最主要的是胰蛋白酶抑制劑。胰蛋白酶抑制劑能降低胰蛋白酶的活性，從而降低蛋白質(zhì)的消化率，并引起胰腺腫大。蛋白酶抑制因子對(duì)熱敏感，適當(dāng)?shù)臒崽幚?/font> ( 蒸、煮、炒或膨化 ) 可使這些因子失活。但初乳中的抗胰蛋白酶因子卻是一個(gè)例外，它可保護(hù)免疫球蛋白免遭分解，使其以完整的大分子形式被吸收。 3. 熱損害 對(duì)大豆等飼料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，能消除其中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，也能使蛋白質(zhì)初步變性，有利于消化吸收。但溫度過高或時(shí)間過長(zhǎng)，則有損蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其原因是發(fā)生了一種美拉德反應(yīng) (Maillard 反應(yīng) ) 。在這個(gè)反應(yīng)中，肽鏈上的某些游離氨基，特別是賴氨酸的 ε －氨基，與還原糖 ( 葡萄糖、乳糖 ) 的醛基發(fā)生反應(yīng)，生成一種棕褐色的氨基 - 糖復(fù)合物 , 使胰蛋白酶不能切斷與還原糖結(jié)合的氨基酸相應(yīng)肽鍵，導(dǎo)致賴氨酸等不能被動(dòng)物消化、吸收。 蛋白質(zhì)、氨基酸的代謝
一、一般代謝
( 一 ) 氨基酸的代謝 經(jīng)腸道吸收的氨基酸在體內(nèi)可用于蛋白質(zhì)的合成，包括體蛋白和產(chǎn)品蛋白分解供能或轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)。在氨基酸的代謝中主要有轉(zhuǎn)氨基、脫氨基及脫羧基反應(yīng)。參與轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)的酶主要有谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶、 α - 酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶、谷氨酸丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶 (GDT) 和谷氨酸草酰乙酸轉(zhuǎn)氨酶 (GOT) ；參與脫氨基反應(yīng)的主要是 L- 谷氨酸脫氫酶；氨基酸脫羧酶 也有多種，且大多數(shù)氨基酸脫羧酶的輔酶是磷酸吡哆醛。通過上述代謝反應(yīng)使氨基酸轉(zhuǎn)變成酮酸、氨、胺化物和非必需氨基酸。酮酸可用于合成葡萄糖和脂肪， 也可進(jìn)入三羧酸循環(huán)氧化供能。氨可在肝臟中形成尿素或尿酸。胺則可用于核蛋白體、激素及輔酶的合成。
腸道吸收的氨基酸，有一半左右是機(jī)體進(jìn)入腸道的內(nèi)源物含氮物質(zhì)的消化產(chǎn)物。吸收的氨基酸、體蛋白質(zhì)降解和體內(nèi)合成的氨基酸均可用于蛋白質(zhì)的合成。圖 1 是體內(nèi)氨基酸代謝的示意圖。體內(nèi)的氨基酸庫匯合了來自各方面的氨基酸，氨基酸不斷地進(jìn)入也不斷輸出。
―→
←→ 體蛋白的合成和分解
―→ 特殊化合物的合成 （嘌呤、卟啉、激素等）
―→ 產(chǎn)品物質(zhì)合成 （奶、蛋、毛）
←→ 氨基酸的分解和合成（轉(zhuǎn)化為碳水化合物和脂類物質(zhì)，進(jìn)入尿素循環(huán)）
圖 1 機(jī)體氨基酸的代謝
蛋白質(zhì)的生物合成可以如下描述 : 以攜帶細(xì)胞核內(nèi) DNA 遺傳
信息 的 mRNA 為模板，以 tRNA 為運(yùn)載工具，在核糖體內(nèi)，按 mRNA 特定的核苷酸序列 ( 遺傳密碼 ) 將各種氨基酸連接形成多肽鏈的過程。肽鏈的形成包括活化、起始、延長(zhǎng)和終止幾個(gè)階段。新合成的多肽鏈多數(shù)沒有生物活性，需經(jīng)一定的加工修飾，才能成為各種各樣有生物活性的蛋白質(zhì)分子。體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成受多種因素調(diào)控。各組織蛋白質(zhì)的氨基酸比例不同，既是這種調(diào)控的結(jié)果，也是生物進(jìn)化過程中各組織、器官分工合作的體現(xiàn)。
二、蛋白質(zhì)代謝的動(dòng)態(tài)平衡
蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)受年齡的影響，隨著年齡的增長(zhǎng)，單位體重蛋白質(zhì)的周轉(zhuǎn)率降低。機(jī)體每日被更新的蛋白質(zhì)占總合成量的 60% 。
蛋白質(zhì)的合成、分解也受激素的調(diào)控。胰島素和生長(zhǎng)激素促進(jìn)氨基酸的攝入和蛋白質(zhì)的合成，兒茶酚胺、胰高血糖素和糖皮質(zhì)激素基本上是促進(jìn)蛋白質(zhì)的分解。
作者: 高俊 時(shí)間: 2009-8-27 11:06作者: dqy_dqy 時(shí)間: 2009-8-28 14:31作者: 徐運(yùn)杰2008 時(shí)間: 2009-11-20 14:09作者: pzlzj 時(shí)間: 2009-11-20 15:14作者: yuanfang 時(shí)間: 2009-11-22 15:19作者: tom147145111 時(shí)間: 2009-11-22 16:48
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