蛋白質是由氨基酸組成的一類高分子有機化合物,是人體的必需營養素。蛋白質的英文是protein,源於希臘文的proteios,是“頭等重要”意思,表明蛋白質是生命活動中頭等重要的物質。蛋白質是細胞組分中含量最為豐富、功能最多的高分子物質,在生命活動中起著各種生命功能執行者的作用,幾乎沒有一種生命活動能離開蛋白質,所以沒有蛋白質就沒有生命。蛋白質是一切生命的物質基礎,這不僅是因為蛋白質是構成機體組織器官的基本成分,更重要的是蛋白質本身不斷地進行合成與分解。這種合成、分解的對立統一過程,推動生命活動,調節機體正常生理功能,保證機體的生長、發育、繁殖、遺傳及修補損傷的組織。根據現代的生物學觀點,蛋白質和核酸是生命的主要物質基礎。
人們對蛋白質重要性的認識經曆了一個漫長的曆程。1742年Beccari將麵粉團不斷用水洗去澱粉,分離出麵筋,實際上就是穀蛋白之一。1841年Liebig發表了分析蛋白質的文章。此後John Kjedahl於1883年發明了一種準確測定氮進而測定蛋白質含量的分析方法,至今仍被廣泛應用。隨後氨基酸也被發現。1902年E.Fischer測定了氨基酸的化學結構,還測定了肽鍵的性質。大約在1927年,J.B.Sumner證明了酶是一種蛋白質。此後,20世紀50年代,他在描述胰島素的氨基酸順序時獲得了一個重大發現,研究表明DNA、RNA和蛋白質之間存在著對應的關係。1953年,F.Crick和J.Watson描述了DNA的分子結構。科學家們逐漸闡明了細胞如何建造具有特定氨基酸順序的特定蛋白質。
(一)蛋白質的生理功能
蛋白質是細胞的重要組成成分,在生命活動中起著重要的作用。在器官、體液和其他組織中,沒有兩種蛋白質的生理功能是完全一樣的。這些差異是由組成蛋白質的氨基酸種類、數量和結合方式不同造成的。
1.蛋白質是構建機體組織細胞的主要原料
肌肉、神經、結締組織、腺體、精液、皮膚、血液、毛發、角、喙等都是以蛋白質為主要成分,起著傳導、運輸、支持、保護、連接、運動等多種功能。肌肉、肝、脾等組織器官的幹物質含蛋白質80%以上。蛋白質也是乳、蛋、毛發的主要組成成分。除反芻動物外,食物蛋白質幾乎是唯一可用以形成動物體蛋白質的氮來源。
2.蛋白質是機體內功能物質的主要成分
蛋白質是構成機體組織、器官的重要成分,人體各組織、器官無一不含蛋白質。蛋白質在體內是構成多種重要生理活性物質的成分,參與物質代謝及生理功能的調控。在代謝活動中起催化作用的酶、某些起調節作用的激素、具有免疫和防禦功能的抗體(免疫球蛋白)都是以蛋白質為主要成分。另外,蛋白質對維持體內的滲透壓和水分的正常分布也起著重要的作用。
3.蛋白質是組織更新、修補的主要原料
在動物的新陳代謝過程中,組織和器官蛋白質的更新、損傷組織的修補都需要蛋白質。通過同位素測定,全身蛋白質6~7個月可更新一半。
4.蛋白質可供能和轉化為糖、脂肪
在機體能量供應不足時,蛋白質可分解供能,維持機體的代謝活動。當攝入蛋白質過多或氨基酸不平衡時,多餘的部分也可能轉化成糖、脂肪或分解產熱。1g蛋白質在體內氧化供能約1.67×104J。
(二)蛋白質的分類
通常按照蛋白質的結構、形態和物理特性對其進行分類,不同分類間往往也有交錯重疊的情況。一般可分為纖維蛋白、球狀蛋白和結合蛋白三大類。
1.纖維蛋白
(1)膠原蛋白膠原蛋白是軟骨和結締組織中的主要蛋白質,一般占哺乳動物體蛋白質總量的30%左右。膠原蛋白不溶於水,對動物消化酶有抗性,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構成彈性組織,如腱和動脈的蛋白質,不能轉變成明膠。
(3)角蛋白角蛋白是構成羽毛、毛發、爪、喙、蹄、角以及腦灰質、脊髓和視網膜神經的蛋白質。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0.68~0.91MPa蒸氣壓力下加熱處理1h,其消化率可提高到70%~80%,胱氨酸含量則減少5%~6%。