内容概要
  • 脂肪
  • 蛋白质
  • 蛋白质的用途
  • 蛋白质结构的工作属性
你知道么？
人体中约有10万种不同的蛋白质。蛋白质是我们身体所需的主要营养素之一，是由数百甚至数千个氨基酸以不同方式组合而成的大分子。脂肪是另一种必需的营养素，为身体提供能量储备、隔热、缓冲保护，并为细胞提供结构。
关键概念
  • 除碳水化合物外，脂肪和蛋白质是人体所需的另外两种宏量营养素。
  • 脂肪是脂质的一个亚组，也被称为甘油三酯。它们的分子由一个甘油分子和三种脂肪酸组成。
  • 体内的脂肪主要用作能量储存系统。它们还被用作绝热材料保存体温、保护内脏器官、形成细胞膜中的主要结构材料、制造类固醇和激素以帮助调节组织的生长和维持。
  • 脂肪分为饱和脂肪或不饱和脂肪。饱和脂肪的脂肪酸链中不含碳碳双键（C=C），在室温下往往是固体。不饱和脂肪含有碳碳双键，在室温下通常是液态的。不饱和脂肪可以是多不饱和脂肪（许多双键）或单不饱和脂肪（一个或几个双键）。
  • 蛋白质是由数百甚至数千个氨基酸组成的聚合物。每种蛋白质都有不同的结构，在体内执行不同的功能。人体内大约有十万种不同的蛋白质，这些蛋白质都是由仅20种氨基酸组合组成。
  • 酶是有助于在体内进行特定化学反应的蛋白质。
除了碳水化合物，脂肪和蛋白质是人体所需的另外两种宏量营养素（参见“碳水：简单碳水化合物与复合碳水化合物”模块）。
脂肪
脂肪是被称为“脂质”（lipids）的化合物的一个亚组。脂肪存在于体内，具有疏水性（这意味着它们不溶于水）。脂肪也称为甘油三酯（triglycerides），由一个甘油分子和三个脂肪酸组合而成的分子（图1）。
图1：脂肪分子。脂肪酸中的R代表一条长C-C-C链。在甘油三酯中，R可能相同，也可能不同。
脂肪在体内的主要功能，是作为一个储存系统储备能量。在食物消耗量低的时期，可以动用并分解体内的脂肪储备，释放能量。脂肪作为一种绝热材料，可以保存身体热量，脂肪可以衬里并保护脆弱的内脏免受物理损伤。饮食中的脂肪可以转化为其他脂质，这些脂质是我们细胞周围膜的主要结构材料。脂肪还用于制造一些类固醇和激素，有助于调节体内组织的正常生长和维持。
脂肪可分为饱和脂肪或不饱和脂肪，具体取决于脂肪酸中长碳-碳链的结构（图1中的R）。
饱和脂肪：脂肪酸链中不含双键的脂肪被称为饱和脂肪。这些脂肪在室温下往往是固体，例如黄油或动物脂肪。饱和脂肪的摄入会带来一些健康风险，它们与动脉硬化（动脉硬化）和心脏病有关。
不饱和脂肪：不饱和脂肪在其结构中含有一定数量的双键。这些脂肪在室温下通常是液态的（在室温下是液态的脂肪被称为油）。不饱和脂肪可以是多不饱和脂肪（许多双键）或单不饱和脂肪（（monounsaturated fats，一个或几个双键）。最近的研究表明，人类饮食中最健康的脂肪是单不饱和脂肪，如橄榄油和菜籽油，因为它们似乎对对抗心脏病有益。
【考考自己】脂肪分为饱和脂肪或不饱和脂肪，具体取决于它们是否__
a.溶于水
b.有双键
蛋白质
蛋白质由氨基酸聚合而成。尽管自然界中存在数十万种不同的蛋白质，但它们都是由氨基酸组合组成的。蛋白质是大分子，可能由数百甚至数千个氨基酸组成。氨基酸都具有通用结构（见图2）。
图2：氨基酸的通用结构。
图中R表示一个官能团，该官能团因氨基酸而异。例如在氨基酸甘氨酸（amino acidglycine）中，R只是一个H原子，R也可以是一个更复杂的有机基团。当两个氨基酸结合在一起时，附近氨基酸的两端（以红色显示）被释放，一个氨基酸的碳（称为羧基）端与相邻氨基酸的氮端结合，形成肽键，如图3所示。
图3 肽键。
  • 蛋白质的用途
当许多氨基酸结合在一起形成长链时，这种结构被称为蛋白质（它也被称为多肽，因为它含有许多肽键）。蛋白质在人体中有两个广泛的用途：
1.结构蛋白质构成了人体中大部分的固体物质。例如，结构蛋白角蛋白和胶原蛋白是头发、肌肉、肌腱、皮肤的主要成分。
2.功能性蛋白质有助于在人体中开展活动和功能。例如，血红蛋白是一种功能性蛋白质，存在于红细胞中，有助于在体内运输氧气。肌球蛋白是一种存在于肌肉组织中的蛋白质，负责肌肉收缩的能力。胰岛素是一种功能性蛋白质，有助于调节人体内糖葡萄糖的储存。功能蛋白的一个亚类是称为酶的多肽组。酶有助于在体内进行特定的化学反应。例如，淀粉酶是一种存在于人类唾液和肠道中的酶，有助于分解碳水化合物淀粉中的葡萄糖-葡萄糖键，从而让身体吸收葡萄糖并将其用作能量。
据估计，仅在人体中就有10万种不同的蛋白质，由仅20种氨基酸排列组合而成。每种蛋白质结构不同，在体内执行不同的功能。当我们吃下含蛋白质的食物（如肉、鱼、豆类、鸡蛋、奶酪等），多肽链通常会在消化道中被分解为单个的氨基酸，被身体吸收。然后，这些氨基酸在“蛋白质合成”过程中被重组成每个人特有的蛋白质。
【考考自己】自然界中存在数十万种蛋白质。可能_____
a.是由20种氨基酸各种排列组合
b.因为存在数百种氨基酸
  • 蛋白质结构的工作属性
为了在体内执行这些非常精确的工作，每种蛋白质都有自己的工作属性，独一无二。蛋白质结构让蛋白质得以在体内开展工作，可以从四个方面来描述。
一级结构 （1°）：蛋白质的一级结构（1°）是蛋白质中氨基酸的序列。蛋白质中氨基酸的数量可以从数百到数千不等，刚才提到的这20种不同氨基酸出现的顺序（显然一个氨基酸可以在蛋白质中多次出现）是特定于单个蛋白质的，就像手机的电话号码。
二级结构 （2°）：蛋白质的二级结构 （2°） 由长链氨基酸缠绕自身的方式决定。就像电话线缠绕自身成线圈，蛋白质也会缠绕在自己身上，线圈的程度和松紧程度是所讨论的蛋白质所特有的。
三级结构（3°）：一旦蛋白质卷曲，蛋白质将开始折叠到自己身上（类似于电话线缠绕在自身周围的方式）；这种蛋白质功能特异性的的折叠，称为蛋白质的三级结构（3°）。
四级结构 （4°）：一些蛋白质具有额外的结构层，其中多个多肽以自己的方式折叠在一起形成一个更大的功能单元。这称为四级结构（4°）。由于每种多肽的独特贡献，这些大型多亚基蛋白显示出极大的复杂性。具有四级结构的蛋白质的一些例子是血红蛋白和抗体，它们都由四个独立的多肽组成。
图4-1：一级结构与二级结构
图4-2：三级结构与四级结构
资料来源：
Anthony Carpi, Ph.D. “Fats and Proteins” Visionlearning Vol. BIO-3 (4), 2003.
https://www.visionlearning.com/en/library/biology/2/fats-and-proteins/62
几只青椒
长按二维码关注
科学|技术|教育|成长
继续阅读
阅读原文