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什麼是蛋白質?概念、類型、功能、結構層次以及食物

2026-09-06自然科學10

我們將解釋什麼是蛋白質以及蛋白質的不同類型。我們將介紹它們的功能、結構層次以及富含蛋白質的食物。

什麼是蛋白質?概念、類型、功能、結構層次以及食物

胺基酸之間透過肽鍵連接。

什麼是蛋白質?

蛋白質是由稱為胺基酸的結構單元組成的大分子。它們的結構中總是含有碳、氧、氮、氫,通常還含有硫。

胺基酸是由一端帶有氨基(-NH₂ )另一端帶有羧基(-COOH)的有機分子組成。共有20種必需胺基酸,它們以不同的組合構成蛋白質的基礎。丙胺酸和半胱胺酸就是兩種常見的胺基酸。

什麼是蛋白質?概念、類型、功能、結構層次以及食物

蛋白質的形成需要胺基酸透過肽鍵連接,即一個胺基酸的氨基(-NH₂ )末端與另一個胺基酸的羧基(-COOH)末端連接。因此,胺基酸以不同的組合方式連接,並根據需要重複連接多次,直到形成特定的蛋白質。下圖展示了一個肽鍵的形成過程,其中丙氨酸以粉紅色表示,半胱氨酸以紅色表示,肽鍵以藍色表示:

什麼是蛋白質?概念、類型、功能、結構層次以及食物

另見:酶

蛋白質的類型

什麼是蛋白質?概念、類型、功能、結構層次以及食物

複合蛋白質是由多種胺基酸組成的。

蛋白質對人體非常重要,因為它們參與人體的所有生理過程。蛋白質可以根據以下方式分類:

  • 其化學成分:

    • 簡單蛋白質:也稱為全蛋白質,它們僅由氨基酸或其衍生物組成。

    • 結合蛋白:又稱異質蛋白,其結構除了胺基酸外,還由金屬、離子等其他物質構成。

  • 其三維形狀(其結構在空間中的分佈):

    • 纖維蛋白:它們的結構呈長纖維狀,不溶於水。

    • 球狀蛋白質:它們的結構呈螺旋狀且緊密,形狀近乎球形,通常可溶於水。

蛋白質有哪些用途?

蛋白質對人體及其生長發育至關重要。其部分功能包括:

  • 結構性蛋白質:許多蛋白質負責賦予細胞形狀、彈性和支撐力,從而維持組織結構。例如:膠原蛋白、彈性蛋白和微管蛋白。

  • 免疫學:抗體是能夠抵抗影響人體和動物身體的外部病原體或感染的蛋白質。

  • 運動功能:肌球蛋白和肌動蛋白是使運動成為可能的蛋白質。此外,肌球蛋白是細胞分裂過程中收縮環的組成部分,使胞質分裂(透過收縮使細胞分離)成為可能。

  • 酶促作用:某些蛋白質能夠加速特定的代謝過程。酶促蛋白的例子包括胃蛋白酶和蔗糖酶。

  • 體內平衡:體內平衡是指生物體維持內部平衡的過程。具有體內平衡功能的蛋白質與其他調節系統一起,維持這些生物體的pH值調節。

  • 儲存:許多蛋白質是許多生物的能量和碳源。例如:酪蛋白和卵清蛋白。

蛋白質的結構層次

什麼是蛋白質?概念、類型、功能、結構層次以及食物

當蛋白質失去一個結構層級時,它就會變性。

根據以下原則,蛋白質的結構可以分為幾個層次,分別對應其組成單元的組織和分佈:

  • 一級結構:它是構成蛋白質的胺基酸序列(僅指構成蛋白質結構的胺基酸種類及其連接順序)。

  • 二級結構:它描述了構成蛋白質的不同片段的局部取向。通常,儘管存在其他類型,但主要的二級結構是:α螺旋(具有螺旋結構的片段)和β折疊(具有伸展折疊形狀的片段,類似於手風琴)。這兩個片段的形狀主要由氫鍵相互作用產生和穩定。

  • 三級結構:它由二級結構的空間排列構成,可以塑造成球狀或纖維狀蛋白質。三級結構由范德華力、含硫氨基酸之間的二硫鍵、疏水作用力以及氨基酸側鏈之間的相互作用穩定。

  • 四級結構:是由多個多肽鍊或蛋白質亞基結合形成的。具有四級結構的蛋白質也稱為寡聚蛋白,但它們並不佔蛋白質的大多數。這種結構的穩定性與穩定三級結構的穩定性相同,都依賴相同的相互作用。

當蛋白質暴露於高溫、劇烈的pH值變化、某些有機溶劑的作用以及其他因素時,就會發生變性。變性是指蛋白質二級、三級和四級結構的喪失,使多肽鏈失去固定的三維結構;可以說,它還原成了一級結構。如果蛋白質恢復了這些結構(恢復到原始狀態),則稱為複性。下圖展示了蛋白質的不同結構:

什麼是蛋白質?概念、類型、功能、結構層次以及食物

富含蛋白質的食物

什麼是蛋白質?概念、類型、功能、結構層次以及食物

攝取一定量的蛋白質是任何健康飲食的基礎。

富含蛋白質的食物是健康高蛋白飲食的建議選擇。蛋白奶昔可以提供每日建議蛋白質攝取量的大部分。

富含蛋白質的食物分為兩大類:植物性食物和動物性食物。高蛋白的動物性食物包括雞蛋、魚類、乳製品以及紅肉和白肉。堅果、大豆、穀物和豆類則屬於高蛋白的植物性食物。

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