蛋白质的组成和生理作用-水产动物营养与饲料学

一、蛋白质的组成与分类

（一）蛋白质的组成

1.组成蛋白质的元素

蛋白质的主要组成元素是碳、氢、氧、氮，大多数的蛋白质还含有硫，少数含有磷、铁、铜和碘等元素。比较典型的蛋白质元素组成（%）如下。

碳　51.0～55.0　　　　　　氮　15.5～18.0

氢　6.5～7.3　　　　　　　硫　0.5～2.0

氧　21.5～23.5　　　　　　磷　0～1.5

各种蛋白质的含氮量虽不完全相等，但差异不大。一般蛋白质的含氮量按16%计。动物组织和饲料中真蛋白质含氮量的测定比较困难，通常只测定其中的总含氮量，并以粗蛋白表示。

2.组成蛋白质的氨基酸

蛋白质是由氨基酸构成的含氮的高分子化合物。由于构成蛋白质的氨基酸的数量、种类和排列顺序不同而形成了各种各样的蛋白质。因此可以说蛋白质的营养实际上是氨基酸的营养。目前，各种生物体中发现的氨基酸已有180多种，但常见的构成动植物体蛋白质的氨基酸只有20种。几种动物产品和饲料氨基酸含量见表3-1。植物能合成自己全部所需的氨基酸，动物蛋白质虽然含有与植物蛋白质同样的氨基酸，但动物不能全部自己合成。

表3-1　几种蛋白质的氨基酸含量（%）

氨基酸有L型和D型两种构型。除蛋氨酸外，L型的氨基酸生物学效价比D型高，而且大多数D型氨基酸不能被动物利用或利用率很低。天然饲料中仅含易被利用的L型氨基酸。微生物能合成L型和D型两种氨基酸，化学合成的氨基酸多为D、L型混合物。

（二）蛋白质的性质和分类

1.蛋白质的性质

蛋白质凭借游离的氨基和羧基而具有两性特征，在等电点易生成沉淀。不同的蛋白质等电点不同，该特性常用作蛋白质的分离提纯。生成的沉淀按其有机结构和化学性质，通过pH的细微变化可复溶。蛋白质的两性特征使其成为很好的缓冲剂，并且由于其分子量大和离解度低，在维持蛋白质溶液形成的渗透压中也起着重要作用。这种缓冲和渗透作用对于维持内环境的稳定和平衡具有非常重要的意义。

在紫外线照射、加热煮沸以及用强酸、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，这种现象称为蛋白质的变性。酶的灭活，食物蛋白经烹调加工有助于消化等，就是利用了这一特性。

2.蛋白质的分类

简单的化学方法难以区分数量庞杂、特性各异的这类高分子化合物。通常按照其结构、形态和物理特性进行分类。不同分类间往往也有交错重叠的情况。一般可分为纤维蛋白、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。胶原蛋白是软骨和结缔组织的主要蛋白质，一般占哺乳动物体蛋白总量的30%左右。胶原蛋白不溶于水，对动物消化酶有抗性，但在水或稀酸、稀碱中煮沸，易变成可溶的、易消化的白明胶。胶原蛋白含有大量的羟脯氨酸和少量羟赖氨酸，缺乏半胱氨酸、胱氨酸和色氨酸。

②弹性蛋白。弹性蛋白是弹性组织，如腱和动脉的蛋白质。弹性蛋白不能转变成白明胶。(www.xing528.com)

③角蛋白。角蛋白是羽毛、毛发、爪、喙、蹄、角以及脑灰质、脊髓和视网膜神经的蛋白质。它们不易溶解和消化，含较多的胱氨酸（14%～15%）。粉碎的羽毛和猪毛，在高压高温（120℃）下处理1h，其消化率可提高到70%～80%，胱氨酸含量则减少5%～6%。

（2）球状蛋白。

①清蛋白。主要有卵清蛋白、血清蛋白、豆清蛋白、乳清蛋白等，溶于水，加热凝固。

②球蛋白。球蛋白可用5%～10%的NaCl溶液从动、植物组织中提取，不溶或微溶于水，可溶于中性盐的稀溶液中，加热凝固。血清球蛋白、血浆纤维蛋白原、肌浆蛋白、豌豆的豆球蛋白等都属于此类蛋白。

③谷蛋白。麦谷蛋白、玉米谷蛋白、大米的米精蛋白属此类蛋白。不溶于水或中性溶液，而溶于稀酸或稀碱。

④醇溶蛋白。玉米醇溶蛋白、小麦和黑麦的麦醇溶蛋白、大麦的大麦醇溶蛋白属此类蛋白。不溶于水、无水乙醇或中性溶液，而溶于70%～80%的乙醇。

⑤组蛋白。属碱性蛋白，溶于水。组蛋白含碱性氨基酸特别多。大多数组蛋白在活细胞中与核酸结合，如血红蛋白的珠蛋白和鲭鱼精子中的鲭组蛋白。

⑥鱼精蛋白。鱼精蛋白是低分子蛋白，含碱性氨基酸多，溶于水。例如，鲑鱼精子中的鲑精蛋白、鲟鱼的鲟精蛋白、鲱鱼的鲱精蛋白等。鱼精蛋白在鱼的精子细胞中与核酸结合。

球蛋白比纤维蛋白易于消化，从营养学的角度看，氨基酸含量和比例也较纤维蛋白更理想。

（3）结合蛋白。结合蛋白是蛋白部分再结合一个非氨基酸的基团（辅基）。比如核蛋白（脱氧核糖核蛋白、核糖体）、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、黄嘌呤氧化酶）、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）。

二、蛋白质的生理作用

蛋白质在动物的生命活动中具有重要的营养作用。

1.蛋白质是构建机体组织细胞的主要原料

动物的肌肉、神经、结缔组织、腺体、精液、皮肤、血液、毛发、角、喙等都以蛋白质为主要成分，起着传导、运输、支持、保护、连接、运动等多种功能。肌肉、肝、脾等组织器官的干物质含蛋白质80%以上。蛋白质也是乳、蛋、毛的主要组成成分。除反刍动物外，食物蛋白质几乎是唯一可用以形成动物体蛋白质的氮来源。

2.蛋白质是机体内功能物质的主要成分

在动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体（免疫球蛋白）都是以蛋白质为主要成分。另外，蛋白质对维持体内的渗透压和水分的正常分布也起着重要的作用。

3.蛋白质是组织更新、修补的主要原料

在动物的新陈代谢过程中，组织和器官的蛋白质更新、损伤组织的修补都需要蛋白质。据同位素测定，全身蛋白质6～7个月可更新一半。

4.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。当摄入蛋白质过多或氨基酸不平衡时，多余的部分也可能转化成糖、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量的蛋白质参与供能作用。