活性蛋白质的生理功能

子任务二　活性蛋白质的生理功能

一、大豆蛋白

大豆蛋白即大豆类产品所含的蛋白质，大豆中蛋白质含量约38%，是谷类食物的4～5倍。根据蛋白质分子大小，用超离心沉降法对水解浸出脱脂豆粕所得的蛋白质进行测定，按溶液在离心机中沉降速度来分，可分为四个组分，即: 2S、7S、11S、15S(S为沉降系数)，大豆蛋白主要成分是7S和11S，占全部蛋白质的70%以上。

(一)大豆蛋白的营养品质

蛋白质的营养品质一般由三个因素决定，即蛋白质的必需氨基酸组成、蛋白质的消化率和摄入蛋白质的人体对氨基酸的需求。

经过临床研究证明，大豆蛋白产品的消化率可与肉、奶、蛋相媲美，个别品牌的大豆分离蛋白的消化率甚至高于牛奶蛋白的消化率。另外，不同大豆产品的蛋白消化率也不同，如煮大豆的蛋白消化率为65%，全脂豆粉的蛋白消化率为75%～92%，脱脂大豆粉的蛋白消化率为84%～90%，豆腐的蛋白消化率为93%，大豆分离蛋白的消化率为93%～97%。

大豆蛋白不是均一蛋白质，它由许多种蛋白质组成，其中90%以上为大豆球蛋白。除婴儿外，大豆蛋白产品的必需氨基酸含量均高于各年龄段的推荐摄入量。

(二)大豆蛋白的生理功能

1.大豆蛋白与肥胖症

随着人们生活水平的提高，肥胖症已成为一个全世界关心的话题。研究发现，对因食物致肥和遗传肥胖的老鼠，大豆分离蛋白及其水解物能明显降低胆固醇。同时，大豆蛋白及酪蛋白能显著降低老鼠体内脂肪和血清胰岛素含量，能改变体内激素平衡和加速脂类代谢。

2.大豆蛋白与心血管疾病

在发达国家，心血管疾病是导致死亡的主要疾病。在发展中国家，心血管疾病的发病率正急剧上升。引起心血管疾病的主要原因是血液中的胆固醇含量高。胆固醇有两种，一种是低密度脂蛋白( LDL)胆固醇，另一种是高密度脂蛋白(HDL)胆固醇。LDL胆固醇氧化后聚集，引起动脉粥样硬化，是不良胆固醇，应控制其浓度。而HDL胆固醇可防止LDL胆固醇的氧化，清除血管壁上淤积的粥样物质，对血管起保护功能。

食用燕麦皮、控制低饱和脂肪酸的摄入等饮食疗法虽然可降低血液中LDL胆固醇的浓度，但对HDL胆固醇也有降低作用。而食用大豆蛋白可显著降低血液中的LDL胆固醇，对HDL胆固醇却没有影响，有时还有一定程度的增加作用。

研究表明，大豆蛋白对胆固醇的降低作用与胆固醇的初始浓度高度相关。食用大豆蛋白后，对于胆固醇浓度正常的人，LDL胆固醇只降低7.7%，而对于血清胆固醇浓度严重超标的人，LDL胆固醇降低了24%。因此，正常人食用大豆蛋白不会有任何顾虑，而胆固醇浓度越高，大豆蛋白的降低效果越显著。

3.大豆蛋白与骨质疏松症

骨质疏松症是一种骨退化疾病，能导致严重的身体残疾。妇女最容易得这种病，而男子通常在年老的时候患这种病。随着老年人口的持续增长，骨质疏松症已成为一个主要的公共健康问题。

人体中每天大约有7 000mg钙进入骨骼组织，一部分钙会随尿液排出体外。如果尿钙损失50mg，就必须摄入200～250mg的钙(假设钙的吸收率为20%～25%)，因此，减少尿钙损失比摄入钙更为重要。研究表明，高蛋白食物摄入，像典型的西方膳食会促进钙从人体中排出体外。然而，大豆蛋白造成的尿钙损失较少。

4.大豆蛋白与肾脏病

由于肾脏病人的肾功能不全，蛋白质分解后的分解物在体内积累排不出体外，会进一步加速病情。因此，对肾脏病人饮食的要求是低蛋白。但低蛋白(特别是肉、蛋、奶中的蛋白)对肾脏仍然有不良影响。研究表明，在低蛋白饮食中用大豆蛋白代替动物蛋白，可降低肾脏过滤组织的水压和工作负荷、减少血液中有益成分从尿液中流失。另外，大豆蛋白还有减轻慢性肾脏病人尿蛋白的作用。

肾脏病人易患血管病，原因与血液中同型半胱氨酸(蛋氨酸代谢的副产物)的含量有关。研究表明，大豆蛋白的蛋氨酸含量远远低于动物蛋白，所以食用大豆蛋白的病人血液中同型半胱氨酸的含量很低，患血管病的几率就相应减少。

5.大豆蛋白与高血压

大豆11S球蛋白和7S球蛋白中含有3个可抑制血管紧张肽原酶活性的短肽片段。因此，大豆蛋白具有抗高血压的功能。

6.大豆蛋白与更年期综合症

有研究发现，每日食用40g(含68mg异黄酮)大豆分离蛋白的妇女，即使有较低的雌激素水平也能显著地改善更年期综合症，并降低热潮红和盗汗的严重程度，提高她们的健康水平。

二、乳铁蛋白

乳铁蛋白是一种天然、具有免疫功能的活性铁结合糖蛋白，主要由哺乳动物体内腺上皮细胞和中性粒细胞产生，主要分布在哺乳动物的乳液中，同时存在于其他体液分泌物中，包括泪液、唾液、滑液、气管及鼻腔分泌物、胰液和胆汁等，具有杀菌、抗病毒、抗氧化、抗癌、促进肠道铁的转运和吸收、调节免疫系统等多种生物学功能。

乳铁蛋白具有多种生理功能

(一)提高肠道细胞对铁离子的吸收

乳铁蛋白主要在肠道中运输铁离子，因此对哺乳动物从肠道吸收铁起重要作用。乳铁蛋白作为一种铁强化剂，其吸收的效果远胜于FeSO₄和Fe₂(SO₄)₃。铁饱和的乳铁蛋白是膳食中铁质转移的一种有效形式，可在婴儿食品配方中用来改善体内铁质的平衡，还可以作为膳食补铁剂，在运动饮料以及为妇女而设的食品中应用。

(二)抑菌和杀菌功能

研究表明，乳铁蛋白属于广谱抑菌剂，既抑制需铁的革兰氏阴性菌(如大肠杆菌、E．coli、沙门氏菌和志贺氏菌等)，也抑制革兰氏阳性菌(如金黄色葡萄球菌、杆菌和单细胞李斯特菌等)，但对需铁不高的微生物(如乳酸菌)则基本不抑制。大量研究发现，铁离子是绝大部分细菌生长所必需的物质，而乳铁蛋白是一种铁结合性糖蛋白，它可以与病原微生物竞争性地结合铁离子，使病原微生物失去赖以生存的铁离子，从而导致病原微生物的死亡。芝加哥医科学校进行的一项动物试验研究发现，乳铁蛋白可能具有预防脓毒性休克症状的作用;亦有报道指出，乳铁蛋白对几种人体病毒具有抵抗作用。

(三)促进肠道细菌生长，提高免疫力

乳铁蛋白能够杀灭人体的多种肠道有害菌，促进肠道有益菌生长，也能使肠道的消化功能迅速恢复正常。乳铁蛋白能刺激人体免疫系统，在膳食中添加乳铁蛋白，将有益于老年人或免疫系统受损人群的健康。

(四)抗氧化作用

乳铁蛋白具有结合和转移动物体内催化过氧化物自由基生成的游离铁和其他二价金属离子的能力，因而能有效抑制由金属离子催化的氧化过程，是理想的抗氧化剂。

(五)乳铁蛋白的其他生理功能

乳铁蛋白除了具有以上功能，还有抗癌细胞功能;抑制胆固醇积累功能。最近的研究还发现，乳铁蛋白可作为基因转移的活化剂和动物细胞促生长因子。

三、金属硫蛋白

金属硫蛋白(MT)是一种分子量较小(6000～7000)、富含半胱氨酸的非酶蛋白质，其内含有Cd、Cu、Hg、Au、Bi等元素，不含芳香族氨基酸及组氨酸残基。因它是金属与硫蛋白结合的产物，故称金属硫蛋白。

(一)金属硫蛋白的生理功能

1.参与微量元素的代谢及重金属的解毒

MT的巯基基团(－SH)能强烈螯合有毒金属汞、银、铅、镉、砷、铬、镍等，其中螯合铅的强度比锌大200倍，而螯合镉的强度又比铅大10倍，并可将之排出体外，从而使它们无法毒害人体，同时对体内锌等微量元素无影响。目前在临床上MT是最理想的生物解毒剂。MT能调节对铜和锌金属的吸收，维持代谢平衡。

2.清除自由基、防止机体衰老

MT具有多个以还原状态存在的巯基，清除羟自由基的能力较强。有研究表明，其清除自由基的能力远远超过超氧化物歧化酶，是一种很好的自由基清除剂。另有研究证明其清除自由基的能力是谷胱甘肽的78倍。MT还具有抵抗各种氧化损伤的能力，比如糖尿病、电辐射引起的氧化损伤。

3.增强机体的应激能力以及应激保护作用

研究发现，各种应激状态，例如电击、寒冷、高温、过度疲劳、饥饿等，均可引起MT含量升高，同时发现与应激有关的糖皮质激素、肾上腺素等含量增加时，MT的含量也增加，MT是机体内的一种代偿性的适应反应，从而提高对各种不良因素的应激能力。

4.抗电离辐射作用

MT具有很强的抗电离辐射作用，保护细胞损伤及修复损伤细胞的功能，还能减轻放射治疗、化学治疗对癌症患者正常细胞的损伤程度。

5.抗肿瘤

在肿瘤的预防和治疗中，MT可保护细胞抵抗重金属和烷化剂的致癌、致突变作用，MT还可用于肿瘤临床的辅助治疗和用作肿瘤标志物。

(二)金属硫蛋白的来源及分类

金属硫蛋白广泛地存在于各种生物体中，包括各种微生物、高等动植物和人类的各种组织、器官。根据结构和来源的不同，金属硫蛋白可分为三类:

第一类是来源于脊椎动物的金属硫蛋白以及具有明显相似一级结构的来自其他门类动物的金属硫蛋白;第二类包括与哺乳动物金属硫蛋白无关或关系较远的金属硫蛋白，如海胆、玉米、酵母和一些藻类中的金属硫蛋白;第三类是具有典型的γ－谷胱甘肽单位的多肽，是一种较短的非转录合成的金属硫肽。

四、免疫球蛋白

免疫球蛋白(Immunoglobulin，Ig)是具有抗体活性的，能与相应的抗原发生特异性结合反应的球蛋白，是脊椎动物在对抗原刺激的免疫应答中，由淋巴细胞产生的，普遍存在于哺乳动物的血液、组织液、淋巴液和体外分泌液中的一类蛋白质。

至今，人们共发现了五种免疫球蛋白，分别命名为免疫球蛋白G、A、M、D、E，简称: IgG、IgA、IgM、IgD、IgE。它们的基本结构相似，都是由4条多肽链组成的对称性结构，其中两条是相同的重链(H链，分子量约60～80KD)与两条相同的轻链(L链，分子量约20～30KD)，这些多肽链之间通过二硫键连接。IgG是血清中免疫球蛋白的主要成分，占血清免疫球蛋白总量的75%，以单体形式存在，分子量为160KD。

免疫球蛋白主要来源于动物血液、初乳和蛋黄。但无论是卵黄中的，还是初乳中的，都是免疫细胞分泌产生的，由血液中转移过去的。动物血液中抗体含量高，来源丰富且价格便宜，是一种很好的制备免疫球蛋白的原材料。目前，用于提取免疫球蛋白的原材料主要有三种:牛初乳、动物血清、鸡蛋。

各类免疫球蛋白的特性和作用不一，现简述如下。

(一) IgG

IgG是人类血清中含最高的一种免疫球蛋白，约占成人血清中免疫球蛋白总量的70%～75%。IgG是唯一能通过胎盘，可由母体传递至胎儿血液循环的抗体。IgG是体内重要的抗感染抗体，初生婴儿可由母体被动获得这种抗体，抵抗某些传染病。婴儿出生3个月后能合成自身的IgG，5岁达到成人水平，大部分抗菌、抗毒素、抗病毒抗体都属于此型。IgG还是重要的自身抗体成分，某些抗核抗体、抗甲状腺抗体都属于IgG型。总之，IgG是重要的抗感染抗体，可视其为抗感染的主力军，在抗感染免疫发生时，它不仅产量大，而且作用时间持久，效果可靠。

(二) IgA

在血清免疫球蛋白中，IgA约占总量的15%，其结构有单体或双体、三体等多聚体。血清中主要是单体IgA。唾液、泪液、初乳、鼻和支气管分泌液、胃肠液、尿液、汗液等外分泌液中主要是双体IgA，又称分泌型IgA，其含量较血清中高6～8倍。分泌型IgA是局部抗感染免疫的重要因素，如初生婴儿易患呼吸道和胃肠道感染;共济失调毛细血管扩张症者易并发呼吸道感染;慢性气管炎反复发作;肠道菌群失调所发生的脂肪痢;以及儿童扁桃体摘除后小儿麻痹发病率增高等，都与分泌型IgA产生不足或合成障碍有关。

(三) IgM

IgM是分子量最大的一种Ig，又称巨球蛋白。由5个免疫球蛋白单体通过一个I链和若干二硫键相连成花环形的五聚体，分子量900000。IgM是个体发生中最早形成的抗体，妊娠后第3个月的胎儿就开始合成此种抗体，若脐带血中查出IgM高，表示胚胎时有感染。在病原微生物感染后，也是产生最早和消失较早的抗体，可视为抗感染免疫的先锋军。IgM分子个大，不能透过血管壁，主要存在于血流中，在对抗菌血症和败血症中起着很大的作用，特别是对革兰氏阴性菌败血症更为重要。有人发现IgM低者，易患脑膜炎球菌性败血症和脑膜炎。

(四) IgD

IgD是血清中含量很少的一种Ig，功能尚不清楚，可能与某些抗原起反应，如胰岛素、青霉素、牛奶蛋白、胞核抗原、甲状腺抗原等。科学家最近发现人的B细胞表面主要的Ig是IgD，故认为IgD可能和B细胞的分化成熟有关。

(五) IgE

IgE是正常人血清中含量最少的一种Ig，是亲细胞性抗体，可结合在嗜碱性粒细胞和肥大细胞表面，与过敏原结合后，使细胞释放生物活性物质引起过敏反应。发生过敏反应者IgE含量高。