动物营养基础知识系列之蛋白质的组成结构

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“蛋白质”一词，始于西班牙字“”，其意是“最初的”、“第一重要的”；蛋白质是细胞的重要组成成份，在生命过程中起着重要的作用，涉及植物代谢的大部份与生命攸关的物理反应。不同种类植物都有自己特定的、多种不同的蛋白质。在脏器、体液和其他组织中，没有两种蛋白质的生理功能是完全一样的。这种差别是因为组成蛋白质的多肽种类、数量和结合形式不同的必然结果。

植物在组织脏器的生长和更新过程中，必须从食物中不断获取蛋白质等含氮物质。为此，把食物中的含氮化合物转变为机体蛋白质是一个重要的营养过程

本章主要从植物营养学的角度探讨非反刍昆虫和反刍昆虫对蛋白质的消化、吸收、代谢的过程及其特性和影响诱因，以及与蛋白质质量有关的概念和评定蛋白质品质的常用技巧。

一、蛋白质的组成结构

（一）组成蛋白质的元素

蛋白质的主要组成元素是碳、氢、氧、氮，大多数的蛋白质还富含硫，少数富含磷、铁、铜和碘等元素。比较典型的蛋白质元素组成（%）如下：

各类蛋白质的含氮量虽不完全相等，但差别不大。通常蛋白质的含氮量按16%计。植物组织和草料中真蛋白质含氮量的测定比较困难，一般只测定其中的总含氮量，并以粗蛋白表示。

（二）多肽

蛋白质是多肽的聚合物。因为构成蛋白质的多肽的数目、种类和排列次序不同而产生了各类各样的蛋白质。因而可以说蛋白质的营养实际上是多肽的营养。目前，各类生物体中发觉的多肽已有180多种，但常见的构成动植物体蛋白质的多肽只有20种。几种昆虫产品和草料多肽浓度见表4-1。动物能合成自己全部所需的多肽，植物蛋白质其实富含与动物蛋白质同样的多肽，但植物不能全部自己合成。

多肽的通式可表示为一个短链酰氯的α-碳原子上结合一个羟基，即

一般按照多肽所含R侧链的种类以及甲基、羧基的数量，按酸酸性进行分类。R侧链无环状结构，通常称脂肪族多肽，其中有分支的称为羰基多肽，如缬氨酸、亮谷氨酸和异亮氨酸。

多肽有L型和D型两种构象。除甘氨酸外，L型的多肽生物学滴度比D型高，但是大多数D型多肽不能被植物借助或借助率很低。天然草料中仅含易被借助的L型多肽。微生物能合成L型和D型两种多肽。物理合成的多肽多为D、L型混和物。

二、蛋白质的性质和分类

（一）蛋白质的性质

蛋白质凭着游离的甲基和羟基而具有两性特点，在等电点易生成沉淀。不同的蛋白质等电点不同，该特点常用作蛋白质的分离提纯。生成的沉淀按其有机结构和物理性质，通过pH的细微变化可复溶。蛋白质的两性特点使其成为挺好的缓冲剂，但是因为其分子量大和离解度低，在维持蛋白质碱液产生的渗透压中也起着重要作用。这些缓冲和渗透作用对于维持内环境的稳定和平衡具有特别重要的意义。

在紫外线照射、加热熬煮以及用强碱、强碱、重金属盐或有机溶剂处理蛋白质时，可使其若干理化和生物学性质发生改变，这些现象称为蛋白质的变性。酶的灭活，食物蛋白经烹饪加工有助于消化等，就是借助了这一特点。

（二）蛋白质的分类

简单的物理方式难于分辨数目浩繁、特性各异的这类大分子化合物。一般根据其结构、形态和化学特点进行分类。不同分类间常常也有交错重叠的情况。通常可分为纤维蛋白、球状蛋白和结合蛋白三大类。

1.纤维蛋白包括胶原蛋白、弹性蛋白和角蛋白。

（1）胶原蛋白胶原蛋白是骨膜和结缔组织的主要蛋白质，通常占喂奶动物体蛋白总数30%左右。胶原蛋白不溶于水，对植物消化酶有抗性，但在水或稀酸、稀碱中煮熟，易弄成可溶性的、易消化的白明胶。胶原蛋白富含大量的羟脯谷氨酸和少量羟赖谷氨酸，缺少半胱谷氨酸、胱谷氨酸和色谷氨酸。

（2）弹性蛋白弹性蛋白是弹性组织，如腱和动脉的蛋白质。弹性蛋白不能转弄成白明胶。

（3）角蛋白角蛋白是羽毛、毛发、爪、嚓、蹄、角以及脑灰质、脊髓和黄斑神经的蛋白质。它们不易溶化和消化，含较多的胱谷氨酸（14%~15%）。粉碎的羽毛和猪毛，在高压低温（120℃）处理1h，其消化率可提升到70%~80%，胱谷氨酸浓度则降低5%~6%。

2.球形蛋白

（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，加热融化。

（2）球蛋白球蛋白可用5%~10%的NaCl碱液从动、植物组织中提取；不溶或微溶于水，可溶性于中性盐的稀碱液中，加热融化。血浆球蛋白、血浆纤维蛋白原、肌浆蛋白、豌豆的豆球蛋白等都属于这种蛋白。

（3）谷蛋白麦谷蛋白、玉米谷蛋白、大米的米精蛋白属这种蛋白。不溶于水或中性碱液，而溶于稀酸或稀碱。

（4）醇溶蛋白大豆醇溶蛋白、小麦和黑麦的麦醇溶蛋白、大麦的大麦醇

溶蛋白属这种蛋白。不溶于水、无水乙酸或中性碱液，而溶于70%~80%的丙酮。

（5）组蛋白属酸性蛋白，溶于水。组蛋白含酸性多肽非常多。大多数组蛋白在活细胞中与核苷酸结合，如血红蛋白的珠蛋白和鳍鱼精液中的鳍组蛋白。

（6）鱼精蛋白鱼精蛋白是低分子蛋白，含酸性多肽多，溶于水。诸如金枪鱼精液中的鲑精蛋白、鱼的精蛋白、鲟鱼的鲟精蛋白等。鱼精蛋白在鱼的精液细胞中与核苷酸结合。球蛋白比纤维蛋白便于消化，从营养学的角度看，多肽浓度和比列也较纤维蛋白更理想。

3.结合蛋白

结合蛋白是蛋白部份再结合一个非多肽的官能团（辅基）。

如核蛋白（脱氧内质网核蛋白、核糖体）谷胱氨酸的功效与作用，磷蛋白（酪蛋白、胃蛋白酶），金属蛋白（细胞色素氧化酶、铜蓝蛋白、黄固醇氧化酶）、脂蛋白（卵黄球蛋白、血中β1-脂蛋白）、色蛋白（血红蛋白、细胞色素C、黄素蛋白、视网膜中与视紫质结合的水溶性蛋白）及糖蛋白（γ球蛋白、半乳糖蛋白、甘露糖蛋白、氨基糖蛋白）。

三、蛋白质的营养身理作用

蛋白质在植物的生命活动中具有重要的营养作用。

（一）蛋白质是建立机体组织细胞的主要原料

植物的胸肌、神经、结缔组织、腺体、精液、皮肤、血液、毛发、角、嚎等都以蛋白质为主要成份谷胱氨酸的功效与作用，起着传导、运输、支持、保护、连接、运动等多种功能。胸肌、肝、脾等组织脏器的干物质含蛋白质80%以上。蛋白质也是乳、蛋、毛的主要组成成份。除反刍昆虫外，食物蛋白质几乎是惟一可用以产生动物体蛋白质的氮来源。

（二）蛋白质是机体心法能物质的主要成分

在植物的生命和代谢活动中起催化作用的酶、某些起调节作用的激素、具有免疫和防御机能的抗原（免疫球蛋白）都是以蛋白质为主要成份。另外，蛋白质对维持体内的渗透压和水份的正常分布，也起着重要的作用。

（三）蛋白质是组织更新、修补的主要原料

在植物的新陈代谢过程中，组织和脏器的蛋白质的更新、损伤组织的修复都须要蛋白质。据核素测定，四肢蛋白质6~7个月可更新一半。

（四）蛋白质可供能和转化为糖、脂肪在机体能量供应不足时，蛋白质也可分解供能，维持机体的代谢活动。

摄取蛋白质过多或多肽不平衡时，多余的部份也可能转化成糖、脂肪或分解产热。正常条件下，鱼等水生动物体内亦有相当数目的蛋白质参与供能作用。