蛋白质是由什么构成的?它是如何参与人体代谢的?
蛋白质(protein)由不同的氨基酸所形成的线性聚合物,是一种生物大分子。蛋白质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,最重要的还是其与生命现象有关。蛋白质是生命的物质基础,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。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。不过在自然界中还存在着一些特殊的氨基酸。
大多数的蛋白质都自然折叠为一个特定的三维结构,这一特定结构被称为天然状态。虽然多数蛋白可以通过本身氨基酸序列的性质进行自我折叠,但还是有许多蛋白质需要分子伴侣的帮助来进行正确的折叠。在高温或极端pH等条件下,蛋白质会失去其天然结构和活性,这一现象就称为变性。生物化学家常常用以下四个方面来表示 蛋白质的结构:
- 蛋白质一级结构:组成蛋白质多肽链的线性氨基酸序列。一个蛋白质是一个聚酰胺。
- 蛋白质二级结构:依靠不同氨基酸之间的C=O和N-H基团间的氢键形成的稳定结构,主要为螺旋和折叠。因为二级结构是局部的,不同的二级结构的许多区域可存在于相同的蛋白质分子。
- 蛋白质三级结构:通过多个二级结构元素在三维空间的排列所形成的一个蛋白质分子的三维结构,是单个蛋白质分子的整体形状。蛋白质的三级结构大都有一个疏水核心来稳定结构,同时具有稳定作用的还有盐桥 (蛋白质)、氢键和二硫键,甚至翻译后修饰。“三级结构”常常可以用“折叠”一词来表示。三级结构控制蛋白质的基本功能。
- 蛋白质四级结构:由几个蛋白质分子(多肽链),通常称为蛋白质亚基所形成的结构,在功能上作为一个蛋白质复合体。
- 蛋白质并不完全是刚性分子。许多蛋白质在执行生物学功能时可以在多个相关结构中相互转换。在进行功能型结构重排时,这些相关的三级或四级结构通常被定义为不同“构象”,而这些结构之间的转换就被称为“构象变换”。例如,酶的构象变换常常是由底物结合到活性位点所导致。在溶液中,所有的蛋白质都会发生结构上的动态变化,主要表现为热振动和与其他分子之间碰撞所导致的运动。 要了解特定蛋白质的功能,获得其三级结构或四级结构可以提供重要的结构信息。目前用于蛋白质的原子分辨率结构测定的方法主要是X射线晶体学和NMR光谱学。冷冻电子显微学也可以提供超大蛋白质复合物。三种显示蛋白质三维结构的方式。
- 不同大小的蛋白质的分子表面。依次为:抗体(IgG)、血红蛋白、胰岛素、腺苷酸激酶和谷胺酰氨合成酶。蛋白质可以由三级结构的不同大致分为三个主要类别:球蛋白、纤维蛋白和膜蛋白。几乎所有的球蛋白都是水溶性的,许多球蛋白是酶。纤维蛋白多为结构性的,例如,结缔组织的主要成分胶原蛋白,或头发和指甲的蛋白质成分角蛋白。膜蛋白常常作为受体,或提供通道极性的或带电的分子通过细胞膜。
蛋白质在人体中的作用
1、参与生理活动:体内的生理活动靠我们身体各个器官的协同工作才能满足我们的健康。
2、修补人体器官:人的身体由百兆亿个细胞组成,细胞可以说是生命的最小单位,它们处于永不停息的衰老、死亡、新生的新陈代谢过程中。
3、参与二氧化碳的输送:在生命过程中,需要从空气中吸取氧气,供给全身组织,而各组织新陈代谢所产生的二氧化碳有要排出体外。
4、调节细胞渗透压:维持组织与血管之间的水分,缺少水会从细胞里往外跑造成水肿。
5、为机体制造抗体:提高抗体和免疫力,抵御各种疾病。
6、为机体制造酶:我们身体有数千种酶,每一种只能参与一种生化反应。酶有促进食物的消化、吸收、利用的作用。
7、激素的主要原料:具有调节体内各器官的生理活性。
2024-04-22 广告