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【第十七期·格物一】蛋白质不为人知的秘密(屈马赫同学)

 新用户8357TuwT 2023-07-18 发布于河南
  对于蛋白质,我们接触的很多,在肉、鸡蛋等食物中,就富含了很多的蛋白质,许多的料理都与蛋白质有关。西餐中有一种汤,这种汤是用很多肉熬制的高汤,颜色比较深,但是加了鸡蛋清之后,汤就变清澈了许多,这也就是西餐中著名的西式清汤。
  但为什么加了鸡蛋清之后就会变清澈呢?这就与蛋白质有关。我们高一学习过,蛋白质的基本单位是氨基酸,每一个氨基酸都至少有一个羧基和一个氨基,它们的不同之处在于他们的侧链基团,也就是R基团。都知道,两个氨基酸可以经过脱水缩合形成二肽,其中起到稳定的键叫做肽键,更多的氨基酸脱水缩合就会形成更庞大的结构。人体中有21种氨基酸参与蛋白质的合成,它们有一些人体可以自己合成,叫做非必需氨基酸,有一些人体不能自己合成,叫做必需氨基酸。


  蛋白质是维持生命活动的基本单位,在蛋白质中,构成蛋白质的形式决定了蛋白质的功能,就像细胞中的马达蛋白,可以在细胞内运输物质,实现这些功能是取决于他们的结构。所有的蛋白质都是有三级结构的,而大部分蛋白质是有四级结构的。先从第一级结构说起,一级结构说的是氨基酸的排列顺序,不同的氨基酸以不同的顺序排列,就会形成不同的肽链,氨基酸之间,由肽键稳定。二级结构指的是多肽链的空间结构,意思就是多肽链所形成的有规律的空间折叠,二级结构主要有α-螺旋、β-折叠、β-转角,常见的二级结构有α-螺旋和β-折叠。二级结构中,多肽骨架上的羰基和酰胺基团会构成氢键,氢键是稳定二级结构的键。我们知道,氨基酸与氨基酸之间脱水缩合,脱去水之后的氨基酸叫做氨基酸残基,氨基酸残基不包括肽键。氨基酸残基中的羰基与另一个氨基酸残基中的酰胺基团构成了氢键,这些氢键主要稳定了稳定二级结构(第一个氨基酸残基和第四个氨基酸残基构成了氢键)。


  我把三级结构和四级结构单拿出来说,是因为从三级结构开始就比较复杂了,通俗来说,三级结构就是在二级结构的基础上,进一步进行盘旋。在空间结构上,三级结构已经可以形成蛋白质了。三级结构中,起到稳定作用的主要有氢键、二硫键、范德华力(分子之间的力)和疏水相互作用。氢键已经解释过了,疏水相互作用是指的疏水基团聚集在一起避开水的现象,至于为什么避开水,这就是有关分子的极性问题,在此不讨论,蛋白质在水中稳定就是和这个有关。二硫键在高一的生物中就提到过,二硫键是两个不同的半胱氨酸残基(上文提到的残基概念)所形成的,是为了稳定多肽链的,提一下,蛋白质分子中的二硫键越多,蛋白质分子对抗外界的稳定性就越强。范德华力在此不讨论。四级结构就是由两个或者两个以上的多肽链组成,四级结构是包括前三级结构的,是由多肽链形成的功能性结构,不同的蛋白质可以形成多个聚体,我们熟知的血红蛋白就是四聚体。


  现在,回到我们的鸡蛋清,鸡蛋清在高汤中,所有的蛋白质中的四级结构打开,只保留一级结构,在展开的蛋白质肽链上,亲水基团与水结合,疏水基团找其他的疏水基团抱团,这样就形成了新的稳定结构。上述过程,就是蛋白质的变性的过程。除了加热之外,还有很多方法可以让蛋白质变性比如强酸强碱、剧烈搅拌、紫外线超声波等等。上文中的稳定结构会和高汤中的游离的氨基酸残基以及其他物质结合,吸附油脂等物质,然后形成新的稳定结构,也就是蛋白质凝固。这也就是高汤澄清的原理。
  以上是我个人的理解,如有错误请您指出。

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