蚕丝氨基酸的组成与功能

蚕 丝 氨 基 酸 的 组 成 与 功 能

彭 晓 虹

(江西省蚕桑茶叶研究所 330202 )

蚕丝由丝素和丝胶构成 ,蚕丝蛋白质是由 18 种 氨基酸组成 。蚕丝脱胶后的丝素蛋白经酸 、碱或酶 水解后可获得对人体具有营养 、保健 、医药和生理功 能的多肽和氨基酸混合物 。蚕丝蛋白不同分子量的 降解物对人体有不同的生理功能 ,而作为最基本的 构成单位 - - 氨基酸的功能 ,已越来越为人们所认 识 。现将蚕丝蛋白氨基酸组成 、特征及对人体的作 用等相关研究作一阐述 。

中除了这几种氨基酸外 ,还含有多量的天门冬氨酸 、 谷氨酸等 ,并且含量的比例也大不相同 ,从而决定了 丝素 、丝胶的不同特征 ,因此可根据应用目的和工艺 需要 ,在两者中选择 ,而制备所需要的纯氨基酸和氨 基酸混合物 。

表 1 氨基酸的结构 、分子量和晶体形态

名称

化学结构 ( R - )

分子量

晶体形态 甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨

酸 异亮氨酸 苯丙氨酸 蛋氨酸

H - CH 3 - ( CH 3 ) 2 CH -

( CH ) 2 CHCH 2 - CH 3 CH 2 CH ( CH 3 ) -

C 6 H 5 CH 2 -

CH 3 SCH 2 CH 2 -

75106

89109

白色单斜晶 斜方晶

1 丝素蛋白的结构特性

蚕丝作为一种天然蛋白质 ,其中的丝素蛋白是

由一条长链和一条短链所构成的亚单位结构 ,长链 主要由甘氨酸 、丙氨酸和丝氨酸等组成 ,分子质量为

30～35 万 ,短链含有较多疏松残基的氨基酸 , 分子

质量约为 215万 。丝素蛋白的氨基酸排序片断 Gly . A la . Gly . A la . Gly . Sir 占 丝素 构成 的 70 % , 称为“结 构区 ”,而以酪氨酸为中心 , 天门冬氨酸 、谷 氨酸 等 所组成的序列为易感受反应的活性部位 。丝素在蚕 体内以浓缩的液态形式存在 ,经吐丝牵引成纤维状 , 具有高度的定向结构 ,当液状丝素受加热 、冷冻 、PH 变化和有机溶剂等处理后 ,均会发生结构和性质的 变化 ,丝素的这种结构特性决定了它所具有的生物 活性 。蚕丝蛋白氨基酸的名称 、化学结构和分子量 等见表 1所示 。

117115 六方叶片晶 、柱晶 131117

无色叶片晶

131117 斜方叶片晶 、板晶

165119

149121

叶片晶 、针晶 六方板晶

H 2 -

色氨酸

204123 无色六方叶片晶

N H

- COOH -

脯氨酸

115113 柱晶 、针晶

N H

181119 酪氨酸 HO

CH 2 - 丝状针晶

SCH 2 -

240130 胱氨酸

六方板晶 、柱晶 SCG 2 -

HOCH 2 - CH 3 CH (OH ) -

HOOCCH 2 -

HOOCCH 2 CH 2 -

2 蚕丝蛋白氨基酸的组成

105109 119112 133110

147113 丝氨酸 苏氨酸 天门冬氨酸 谷氨

酸 六方板晶 、

柱晶 斜方晶 无色斜方叶片晶 无色正方板晶 分别将取自绢丝腺和茧丝的丝素 、丝胶试样 ,用

6N HC l 溶液 ,在 110 ℃条件下加水分解 48 小时 ,然 后在真空装置中反复浓缩去除 HC l,再用 012N 柠檬 酸钠 ( pH 2120 )稀释配制成 011 %的试液 ,用氨基酸 自动分析仪 ( S H I M AD Z U , LC - 5A , J ap an )测定氨基 酸的组成 。见表 2。

由表 2可知 ,蚕丝蛋白中的丝素 、丝胶均含有包 括人体必须氨基酸在内的十八种氨基酸 。丝素以甘 氨酸 、丙氨酸 、丝氨酸和酪氨酸的含量为最多 ,丝胶

H 2 -

组氨酸 155116

叶片晶

N

N

H 2 NCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -

H 2 NCNHCH 2 CH 2 CH 2 -

赖氨酸

146119 六方平板晶 、针晶 174120 柱晶 、无水板晶

精氨酸

N H

C

C

蚕桑茶叶通讯 ·13·

2005年第 3期

不同而使氨基酸有酸 、碱性区别 。此外 ,由于形成氢

3 丝蛋白氨基酸的特征

氨基 酸 由 于 带 有 氨 基 - NH 2 ) 和 羧 基 - COOH ) ,所以具有两性电解质性质 , 同时氨基酸由 于具有这些官能基团 ( - NH 2 , - COOH ) ,在溶液中 的反应比较活泼 ,所以可以把氨基酸划分为极性和 非极性氨基酸 ,并且由于持有氨基和羟基的数目的

( ( 键 ( ) 的 难易 及 程度 的不 同 而使 氨基 酸

对水的亲和力有差异等 ,氨基酸的这些特性可归纳

成表 3。因此可以根据氨基酸的这些特征 , 进行分 离和提纯 ,以获得所需的目的氨基酸 。

表 2 丝素和丝胶的氨基酸组成及含量 (mo l % )

丝素

丝胶

丝素

丝胶

名称 名称 绢丝腺

茧丝

绢丝腺

茧丝

绢丝腺

茧丝

绢丝腺

茧丝

甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 3 亮氨酸 3 异亮氨酸 3 苯丙氨酸 3 蛋氨酸 3 色氨酸 3 脯氨酸

461153 30104 2110 0136 0129 0164 0125 0154

0120

41181 27103 3104 0132 0131 0166 0170 0160

0134

12127 4133 2192 1132 1101 1164 0197 0180

1160

13175 4190 2102 0180 0191 1107 0187 0150

1140

酪氨酸 胱氨酸 丝氨酸 苏氨酸 3 天门冬氨酸 谷氨酸 组氨酸 赖氨酸 * 精氨酸

4144 0135 8169 0156 1100 1133

01116 0126

1156

6144 01130 12145 0158 1123 1129 0136 0171

1183

3112 0120

32162 6164

18155 4183 2160 1116

3152

21197 0120

33131 8107

19162 3125 1191 0187

3158

注 :带 3 者为人体必需氨基酸

表 3 氨基酸的极性和亲水性

名称

极性 序号

代号

非极性 亲水性 稍亲水性 疏水性 疏水性值

中文 英文

中性

酸性

碱性

- 014 113 412 318 415 218 119

- 019 - 116 - 113

215

- 018 - 017 - 315 - 315 - 312 - 319

- 415

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Gly A la V a l L e u Ile Phe M e t Try P r o Tyr Cys Se r Th r A s p Glu H is L ys A rg

甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 苯丙氨酸 蛋氨酸 色氨酸 脯氨酸 酪氨酸 胱氨酸 丝氨酸 苏氨酸 天门冬氨酸 谷氨酸 组氨酸 赖氨酸 精氨酸

Glyc i ne A lan i ne V a l ine L e uc i ne

Iso l euc i ne Phenyla l an i ne M e t ion i ne Try p top h ane P r o l ine Tyro s ine Cystine Se r ine Th r eon i ne

A sp a r tic ac i d Glu t a m ic ac i d H istid i ne L y sine A rgin i ne

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