生命中的化学元素 - 复旦大学通识教育课(10)

赖氨酸、色氨酸、苯并氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、苏氨酸、组氨酸和精氨 酸，这其中的前8种，人类也不能自身合成。所以这些氨基酸被称为必需氨基酸，必须从食 物中得到补充。为此，一些必需氨基酸常用作食品的添加剂，如赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸等， 据动物试验证明，它们的效果以赖氨酸为最好。

生命科学的发展也使得对于氨基酸和蛋白质的分析有了惊人的突破。1945年，英国生 物化学家桑格发明了标记法，可以用来测定氨基酸连接的顺序，可是他花了10年的时间， 才测定出了牛胰岛素全部氨基酸的连接方式和次序，

连接次序。桑格的工作，现在用一个固相氨基酸分析仪，不要几天就能完成，尽管如此，他 还是在1958年获得了诺贝尔奖。 5-3 肽

一个氨基酸分子的羧基跟另一个分子的氨基酸的氨基相连接并失去一分子水就形成酰胺， CN键就叫做肽键，所合成的物质叫做二肽。很多氨基酸连接在一起就形成了多肽，蛋白质 基本上就是由长链的多肽组成的。

氨基酸在脱水缩合反应形成肽链时，脱去的水分子数= 肽键数= 氨基酸数—肽链数

图二肽的生成（形成了肽键） 生物体内已发现几百种肽，

能合成多肽物质，其功能活动也受多肽的调节。

科学家对生物活性肽的研究认识到：

在人体合成蛋白质时主要也是利用肽，因为蛋白质氨基酸只有20种，而以氨基酸为原料合 成的多肽，可合成上百种上千种，其功能具有多样性。 5-4 蛋白质

蛋白质的平均含氮量约为16%，可以说蛋白质的生理功能和特性主要是由氮元素来决 定的。蛋白质不论其来源如何，各种蛋白质的元素组成都很近似.

一个氨基酸分子的羧基跟另一个分子的氨基酸的氨基相连接并失去一分子水就形成酰 胺，所合成的物质叫做二肽。很多氨基酸连接在一起就形成了多肽，蛋白质基本上就是由长 链的肽组.

氨基酸正是形成了多肽才构成了庞大的蛋白质家族，

接的方式就有24种：A-D-C-B ，B-A-C-D ，C-B-A-D ，D-B-A-C……，那么20 种氨基酸 可以形成多少种蛋白质呢？那是一个极其庞大的数字（10 10 ~10 12 种） 一蛋白质的结构和分类

蛋白质多肽的线形分子称为一级结构，螺旋状的分子称为二级结构，球形的称为三级结构， 更复杂的折叠、卷曲、堆积就称为四级结构。

蛋白质的一级结构是蛋白质分子里的氨基酸的顺序决定的． 连接起来的。

蛋白质的二级结构是氨基酸的特殊的几何排列并由氢键结合起来的构型，它有α-螺旋 结构和β-折叠结构两种。

具有各自的三级结构的多条肽链， 结构就称为四级结构。 蛋白质变性后，

的空间构象，使生物学活性恢复，这个过程称为蛋白质的复性。变性蛋白能否复性，这一问 题至今仍有疑问，

根据蛋白质化学组成的不同，蛋白质可分为简单蛋白和结合蛋白两大类。 二.蛋白质的营养

根据营养价值不同，还可以分为：

1）完全蛋白质：含有人体所必需的各种氨基酸。

2）不完全蛋内质：缺乏人体所必需的某种氨基酸。

食物中的蛋白质消化以后，便水解而重新分裂成各种氨基酸，经肠道吸收后进入肝脏。 除了部分氨基酸在肝脏利用外，

合成各自的蛋白质。体内的蛋白质不是静止不变的，而是不断地更新，原有的蛋白质分解， 新的蛋白质又不断合成，执行原有蛋白的功能。新旧交替的平衡，使细胞本身不断地更新， 正因为蛋白质需不断合成，动物需要的氨基酸，特别是必需氨基酸就要不断补充。 蛋白质分解代谢时，不像碳水化合物能完全氧化。其中氮以尿素（NH 2 CO NH 2 ）的 形式排泄体外，而尿素仍可被植物吸收利用，因而动物排泄物是良好的肥料；蛋白质分子中 的碳氢部分因氧化而释放能量，每克蛋白质可产生23.8千焦能量。 三.蛋白质的生理功能 1.构成和修补机体组织； 2.调节生理功能(激素和酶)； 3.运输功能；

4.供给热能(17焦/克，10-15%的热量来自于蛋白质)； 5.增强机体免疫能力(免疫球蛋白组成抗体)。 四.人工合成蛋白质

人类在研究生命的起源时,一直在研究蛋白质的合成。构成生命的基本物质——正如病 毒那样——是由蛋白质和核酸所组成， 学方法合成这两种物质。

最早试行蛋白质合成的是荣获1902年诺贝尔化学奖金的德国化学家弗歇尔。他把亮 氨酸和甘氨酸两种氨基酸连接成一条十八个氨基酸链。可是，这个分子还不能称为蛋白质。 因为严格的说来， 多肽。

在蛋白质合成的进程中最为杰出的贡献应首推1964年胰岛素

西德亚深羊毛研究所赞恩博士和美国匹兹堡大学的卡兹奥雅尼斯博士的两个研究小组，自 1950 年开始合作并终于合成了胰岛素。1965年11月中国科学家们化了六年九个月的时间 也获得成功.1964年西德合成的胰岛素是一种半人工合成品，即在构成胰岛素的双股链中， 一股是借用的生物材料，一股是人工合成的。1965年，我国在世界上才是首次人工全合成 了胰岛素。这是第一个人工合成的蛋白质。胰岛素是由五十一个氨基酸连结而成的。为了合 成胰岛素，需要有极大耐心反复进行至少百数十次化学反应。而且在制造过程中，每经一次 化学反应，需加以精制提纯，留下所需要的部分，最后所获得的胰岛素也只不过是最初原料 的百分之零点六而已。可见其何等艰巨！

1963年美国洛克菲勒大学梅里菲尔德博士设计了一种蛋白质合成的新技术，即把想要

合成的氨基酸链上的头一个氨基酸连接到聚苯乙烯树脂的小颗粒上，

酸溶液,它就会接到第一个上面，此后再加下一个氨基酸溶液。我国科学工作者就是用的这 个方法合成了两条肽链，A链21个氨基酸，B链30个氨基酸，通过两个二硫键相连。下图 就是我国合成的胰岛素的结晶图。

图我国科学家合成的胰岛素的结晶图。

图胰岛素的结构图

1969年,酶的合成也获得了成功。 五.几种重要的蛋白质和肽类化合物 1.胰岛素

胰岛素是对生物体糖类化合物代谢的二级控制的一种激素， 从血液里进入肌肉的细胞和脂肪组织里去提供通途。

里的生成。

胰岛素是胰脏里的一种形状象小岛的叫做β细胞的特殊细胞合成的，

萄糖的含量很敏感。在葡萄糖的含量高时，它就分泌出胰岛素，只要一点点，就能增强细胞 对葡萄糖的吸收，加快葡萄糖在肝里转化成糖原的过程，从而降低血的含糖量。

胰岛素为什么会有这个作用，其机理至今还是个谜。

轻微的低血糖会产生兴奋、头晕、昏睡、头昏眼花和昏厥。严重的低血糖能产生惊厥、 休克和昏迷。膳食中过多的糖类化合物也可能引起轻微的低血糖。一顿饭，尤其是早餐如含 有丰富的碳水化合物，就会刺激胰脏产生胰岛素，使血糖水平立即降到正常水平以下，从而 会产生轻微的低血糖。因此，早餐应含有丰富的蛋白质和一些脂肪及糖类化合物，因为蛋白 质和脂肪能降低葡萄糖进入血液的速度，因此能够防止对胰脏的过分刺激。

人体抵抗高水平葡萄糖的方法是把这些过多的葡萄糖变成糖原或脂肪的形式储蓄起来， 或将它氧化。严重的高血糖患者，其血糖水平能升得很高，以至于葡萄糖超过了肾的耐受限 度（阈值是160毫克/100毫升血）

血液中多余的葡萄糖还会在细胞里积蓄起来，如山梨糖醇在眼睛的晶状体里积蓄起来， 就会造成白内障，还会引起视网膜病变， …… 此处隐藏：3116字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……