生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 1 页 共 20 页
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第二章 蛋白质化学
第一节 蛋白质的概念及生物学意义
第二节 氨基酸
第三节 肽
第四节 蛋白质的分子结构
第五节 蛋白质结构与功能的关系
第六节 蛋白质的重要性质
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第一节 蛋白质的概念及生物学意义
蛋白质是生活细胞内含量最丰富、功能最复杂的生物大分子，英文名称 Protein，
是德国化学家 Mulder 于 1838 年采用的。蛋白质在生物界中无处不在，并参与了几乎所有的生命活动过程。
一、蛋白质的生物学意义
1,蛋白质是生物体的基本构成成分，是生命活动所依据的物质基础。
如：胶原纤维是主要的细胞外结构蛋白。细胞里的片层结构，如细胞膜、线粒体膜、
叶绿体膜和内质网等都是由不溶性蛋白质和脂质组成的。
2、不同的蛋白质表现出不同的生物功能。蛋白质种类极其繁多，它不仅是构成生命的结构物质，而且是生命现象的体现者。
如,（1）酶蛋白——有机体新陈代谢的催化剂。
（2）激素蛋白——在代谢调节中具有十分重要的作用。如胰岛素、生长素、促卵泡激素、促甲状腺激素等。
（3）受体蛋白——起接受和传递信息作用的受体；如接受激素的受体蛋白、接受外界刺激的感觉蛋白（视色素、味觉蛋白） 。
（4）防御蛋白——动物体内的抗体、补体、干扰素及昆虫提内的毒素等具有防御功能。
（5）运动蛋白——如收缩蛋白与肌肉收缩有关。
（6）运输蛋白——血红蛋白和肌红蛋白运输氧；脂蛋白运输脂类等。
（7）生长、分化的调控蛋白——调节或控制细胞的生长、分化和遗传信息的表达。如染色质蛋白、阻遏蛋白、转录因子等。
（8）贮藏蛋白——蛋白质具有贮藏氨基酸的功能，用作有机体及其胚胎或幼体生长发育的原料。如：蛋类中的卵清蛋白、乳中的酪蛋白、小麦种子中的麦醇溶蛋白等。
二,蛋白质的概念
从化学结构来说，蛋白质是以氨基酸为基本结构单位的生物大分子。
(一)蛋白质是生物大分子：蛋白质分子量变化范围一般为 1 万至几百万道尔顿。
（二）基本化学组成：大多数蛋白质均含 C、H、O、N、S 几种元素，有些还含有 P、
Fe、Zn或 Cu等元素。其中 N 的含量较恒定，一般平均为 16%，即 1 克氮相当于 6.25
克蛋白质。测定蛋白质含量时，只要测出 N 的含量，就可换算出蛋白质的含量。
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3
（三）基本构成单位——AA
蛋白质在酸或酶的消化作用下可发生水解,
（四）各种蛋白质都有一定的空间结构，因此表现出特定的生物功能。
（五）蛋白质种类繁多。如大肠杆菌细胞中有 3000种蛋白质，真核细胞中则有 100，
000 种以上。
三、蛋白质的构成单位——AA
从各种生物体内发现的氨基酸已有 180 多种，但是参与蛋白质组成的常见氨基酸或称基本氨基酸只有 20 种。
（一） Pr——AA（组成蛋白质的氨基酸）
1,常见 Pr——AA（基本氨基酸）,20 种
2,稀有 Pr——AA：从少数蛋白质中分离出一些不常见的特有 AA，这些 AA 都是基本氨基酸参入多肽链后经酶促修饰形成的（即是由相应的常见 AA衍生而来的）,不是由遗传密码决定的。
如：胶原蛋白和弹性蛋白中的 4-羟脯 AA 和 5-羟赖氨酸，凝血酶原中的γ-
羧基谷氨酸等。
（二） 非Pr——AA
存在于细胞或组织中呈游离状态或结合状态，但并不存在于蛋白质中，故称为非 Pr——AA。在植物中较多，多数功能不清楚，有待于进一步研究。
如瓜氨酸、鸟氨酸是尿素循环的中间体，就是非 Pr——AA，β—丙氨酸是遍多酸（一种维生素）的前体。
第二节 氨基酸
一,氨基酸的结构,
（一）氨基酸的结构通式,
氨基酸是指含有氨基的羧酸。 生物体内的各种蛋白质者是由 20 种基本氨基酸构成的。除脯氨酸是一种α－亚氨基酸外，其余的都是α－氨基酸，其结构通式为,
→? + E或蛋白质水解
→?
水解朊、胨 肽 氨基酸
C COO
H
NH
3
+
R
_
α
→?
+
EH 或蛋白质生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 4 页 共 20 页
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非极性氨基酸 (疏水氨基酸 ) 酸性氨基酸
碱性氨基酸
极性氨基酸 (亲水氨基酸 ) 非解离的极性氨基酸除甘氨酸外，其它蛋白质氨基酸的α－碳原子均为不对称碳原子（即与α－碳原子键合的四个取代基各不相同）,因此氨基酸可以有立体异构体，即可以有不同的构型（D－型与Ｌ－型两种构型） 。
（二）构型
构型指在立体异构体中取代原子或基团在空间的取向。
构型——通过共价键断裂变化形成的立体结构形态。
构象——通过单键旋转而形成的一种立体结构形态
1,每种氨基酸都有 D 型和L 型两种立体异构体（甘氨酸除外）
2,根据甘油醛原则确定构型
3,天然蛋白质中氨基酸绝大多数都是 L—型的,只是近年才发现在某些微生物蛋白质中有Ｄ－型氨基酸。在实验室有机合成的 AA为 D 型和L型，氨基酸放置时间久了，变型 L D。
4,构型与旋光方向不是一回事，二者无直接对应关系。各种 L 型AA 有的为右旋，
有的为左旋，即使同一种 L 型 AA，在不同溶剂中测定时，其比旋光值和旋光方向也会不同。
二、氨基酸的种类,
20 种蛋白质氨基酸在结构上的差别取决于侧链基团 R 的不同。通常根据 R 基团的化学结构或性质将 20种氨基酸进行分类,
（一）根据侧链基团的极性分为两大类
非极性 AA（疏水 AA）, 8 种
丙氨酸（ Ala）
缬氨酸（ Val）
亮氨酸（ Leu）
异亮氨酸（ Ile）
脯氨酸（ Pro）
苯丙氨酸（ Phe）
色氨酸（ Trp）
蛋氨酸（ Met）
极性 AA（亲水 AA）, 1、极性不带电荷的 AA,7 种
甘氨酸（ Gly）
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丝氨酸（ Ser）
苏氨酸（ Thr）
半胱氨酸（ Cys）
酪氨酸（ Tyr）
天冬酰胺 Asn）
谷氨酰胺 Gln）
2,极性带正电荷的氨基酸 3种
赖氨酸（ Lys）
精氨酸（ Arg）
组氨酸（ His）
3,极性带负电荷的氨基酸 2种
天冬氨酸（ Asp）
谷氨酸（ Glu）
(二) 根据氨基酸分子的化学结构分为四大类,
1,脂肪族 AA：丙、缬、亮、异亮、蛋、天冬、谷、赖、精、甘、丝、苏、半胱、
天冬酰胺、谷氨酰胺
2,芳香族 AA：苯丙氨酸、酪氨酸
3,杂环族 AA：组氨酸、色氨酸
4,杂环亚 AA：脯氨酸
（三）从营养学的角度分为两大类,
1,必需氨基酸：在某些生物体内（如人类和大白鼠）不能合成或合成量不足以维持正常的生长发育，因此必须依赖食物供给。
2,非必需氨基酸：由机体自行合成的氨基酸。
二、氨基酸的理化性质
（一）一般性质
无色晶体，熔点极高，一般在 200℃以上。不同的 AA 其味不同，有的无味，有的味甜，有的味苦，谷 AA 的单钠盐有鲜味，是味精的主要成分。各种 AA 在水中的溶解度差别很大，并能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶于有机溶剂。通常酒精能把
AA 从其溶液中沉淀析出。
（二）紫外吸收性质
AA 的一个重要光学性质是对光有吸收作用。20 种 Pr——AA 在可见光区域均无光吸收,在远紫外区 （? 220nm） 均有光吸收,在紫外区 （近紫外区） （220nm—300nm）
只有三种 AA有光吸收能力，这三种氨基酸是苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸，因为它们的 R 基含有苯环共轭双键系统。
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苯丙 AA 最大光吸收在 259nm、酪 AA 在 278nm、色 AA 在 279nm，蛋白质一般都含有这三种 AA 残基，所以其最大光吸收在大约 280nm 波长处，因此能利用分光光度法很方便的测定蛋白质的含量。分光光度法测定蛋白质含量的依据是朗伯—比尔定律。在 280nm 处蛋白质溶液吸光值与其浓度成正比。
（三）酸碱性质
1、两性解离与等电点
氨基酸在水溶液或结晶内基本上均以兼性离子或偶极离子的形式存在。所谓两性离子是指在同一个 AA 分子上带有能释放出质子的 NH
3
+
正离子和能接受质子的
COO
-
负离子，因此氨基酸是两性电解质。
以甘氨酸为例,（一个 NH
3
+
一个 COO
-
为例看解离状况：当两性离子溶解于水时，其正负离子都能解离，但解离度与溶液的 PH 有关，向 AA 溶液加酸时，其两性离子的羧基负离子接受质子，自身成为正离子，加入碱时，其两性离子的氨基正离子解离出质子，自身成为负离子。
氨基酸的等电点：氨基酸的带电状况取决于所处环境的 PH 值，改变 PH 值可以使氨基酸带正电荷或负电荷，也可使它处于正负电荷数相等，即净电荷为零的两性离子状态。使氨基酸所带正负电荷数相等即净电荷为零时的溶液 PH 值称为该 AA 的等电点。PH<PI AA 负电荷
PH=PI AA 0
PH>PI AA 正电荷
2、解离常数
解离式中 K 1
′
和Ｋ ２
′
分别代表α－碳原子上-COOH和-NH 3
+
的表现解离常数。在生化上，解离常数是在特定条件下（一定溶液浓度和离子强度）测定的。等电点的计算可由其分子上解离基团的表观解离常数来确定。根据质量作用定律,
阴离子（ R
—
） 兼性离子（ R
±
） 阳离子（ R
+
）
H
3
N
+
-CH
2
-COOH
K1
H
+
'
H
3
N
+
-CH
2
-COO
-
'
H
+
H
+
K
2
H
2
N-CH
2
-COO
-
H
+
/
/
1
]][[
][
][
][
1
K
HR
R
R
R
K
+±
=
+
+
±
=?
+
±
=
±
+?
=?
H
RK
R
R
HR
K
][2
][
][
]][[
1
/
/
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因为等电点时，[R
+
]=[R
-
]
所以
[H
+
]
2
=K1ˊ·K2ˊ 方程两边求负对数
则
因为等电点时pH = pI
所以
可以由手册查得各种 AA的 pK 和 pK，代入上式即得 AA 的等电点。
3、多氨基（碱性氨基酸）和多羧基（酸性氨基酸）氨基酸的解离
解离原则：先解离α-COOH，随后其他-COOH；然后解离α-NH 3
+
，随后其他-NH 3
+
总之羧基解离度大于氨基，α-C 上基团大于非α-C 上同一基团的解离度。
等电点的计算：首先写出解离方程，两性离子左右两端的表观解离常数的对数的算术平均值。一般 PI 值等于两个相近 PK 值之和的一半。
如天冬氨酸
赖氨酸
4、氨基酸的酸碱滴定曲线
以甘氨酸为例，滴定曲线 P33
1 摩尔甘氨酸溶于水时，溶液 PH 为 5.97，分别用标准 NaOH 和 HCL 滴定，以溶液 PH 值为纵坐标，加入 HCL 和 NaOH 的摩尔数为横坐标作图，得到滴定曲线。该曲线一个十分重要的特点就是在 PH=2.34 和 PH=9.60 处有两个拐点，分别为其 PK 和
PK。
规律：pH<pK 1
′
时,[R
+
]>[R
±
]>[R
-
];
pH>pK2
′
时，[R
-
]>[R
±
]>[R+];
pH=pI 时，净电荷为零，[R
+
]=[R
-
];
pH<pI 时，净电荷为“+” ；
pH>pI 时，净电荷为“-” 。
+
±+±
=
H
RK
K
HR ][2
1
]][[
/
/
)21(
2
1
//
pKpKpH +=
)21(
2
1
//
pKpKpI +=
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（四）AA 的重要化学反应
AA的化学反应主要是指它的α-氨基和α-羧基以及侧链上的功能团所参与的那些反应。我们着重讨论在蛋白质化学中具有重要意义的 AA的化学反应。
1、茚三酮反应
在弱酸性条件下，茚三酮与氨基酸共热，生成一种紫色化合物。
C
C
C
O
OH
OH
O
+
H
2
N
-
CH
-
COOH
R
茚三酮（水合印三酮）
还原茚三酮
CO
2
+
NH
3
+
CHO
.
R
+
O
OH
H
O
C
C
C
O O
O
C
=+
C
茚三酮
C
C
O
2NH
3
+
O
OH
H
C
C
紫色化合物
2H
2
O
+
N
_
NH4
O
O
C
C
C
=
O
O
C
C
C
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两个亚氨基酸－－脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应形成黄色化合物，其它氨基酸与茚三酮反应均生成紫色化合物。利用此反应能定性或定量测定各种氨基酸。
2、Sanger 反应（与 2，4 —二硝基氟苯反应）
在弱碱性溶液中，氨基酸的α-氨基易与 2，4 —二硝基氟苯（DNFB 或 FDNB）反应，生成黄色的二硝基苯氨基酸（DNP-AA） 。
此反应最初被 sanger 用于测定肽链 N—未端氨基酸。
3、Edman 反应（与异硫氰酸苯酯反应）
在弱碱性条件下，氨基酸的α-氨基易与异硫氰酸苯酯（PITC）反应，生成苯
→?
弱碱性
2,4 — 二硝基氟苯（ DNFB）
NO
2
NO
2
COOH
R-CH-NH
2
+F
二硝基苯基氨基酸 DNP（氨基酸）
NO
2
NO
2
COOH
R-CH-NH
→?
弱碱中
400C
H HO
N C=O
S=C
N
C-H
R
H
H+ (CH
3
-NO
2
)
N - C= O
S=C
C-H
N
H
R
苯乙内酰硫脲衍生物
异硫氰酸苯酯
（ PITC）
R
N=C=S + H
2
N-CH-COOH
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该反应被 Edman 成功地用于氨基酸序列分析。
测定原理：蛋白质多肽链N 末端AA的α-氨基也可以与PITC发生上述反应生成PTH—多肽，在酸性溶液中释放出末端的PTH—AA和比原来少一个AA残基的多肽链,所得的PTH—AA用层析法鉴定，
即可确定肽链 N 末端 AA 的种类。剩余的肽链重复应用此方法测定其 N 端的第二个 AA，如此重复就可测定多肽链全部序列。目前根据此原理设计出蛋白质顺序测定仪，大大提高了蛋白质测序的效率。
Sanger 反应
测定原理,因为是α-氨基参加的反应,所以DNFB只与多肽或蛋白质N端的AA起反应,生成 DNP—
多肽或DNP—蛋白质，当用酸水解时，所有的肽键被切开，只有DNP基仍连在N端AA 上，形成黄色的DNP—AA，利用DNP—AA 在有机溶剂中的溶解度与其他AA不同，可以用乙醚把DNP—AA抽提出来，从而与其他AA分开，所得DNP—AA 经纸层析，从纸层析图谱上黄色斑点的位置可鉴定N端
AA的种类和数目。
第三节 肽
一、肽键与肽的概念
氨基酸的α－羧基与另一个氨基酸的α－氨基形成特殊的酰胺键，称为肽键。
氨基酸以肽键相连形成的化合物称为肽。 （注,侧链基团上的氨基和羧基参与形成的酰胺键称为异肽键。 ）
二、肽和肽键的结构及命名
（一）结构,肽键的结构如下图所示,
氨基未端
（ N-未端）
→?
OH 2
肽键
H
H
2
N - CH- C- N
-
R1
O
CH - COOH
R2
R2
CH - COOH
-
N
HH
O
R1
H
2
N - CH- C- OH
+
肽单位 肽键 氨基酸残基 羧基未端
（ C—未端）
R
4
H
H
OO
R
3
H
HR
2
H
O
O
-
-
COON- CN- C- C
C
C
-H
3
N
+
C
-
C
-
N C - C-N
H
R
1
H
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主链：由上图看出，多肽链的骨架由重复的肽单位排列而成，称为主链。
侧链：R 基团。
肽单位（肽单元）,
AA 残基：由于形成肽键的α-氨基与α-羧基之间缩合释放出一分子水，肽链中的 AA
已不是完整的分子，因而称为 AA 残基。
末端：通常肽链的一端含有一个游离的α-氨基，称为氨基末端；另一端保留一个游离的α-羧基，称为羧基末端。
不同的多肽链氨基酸排列顺序不同（N —末端 C —末端）,因而侧链 R 基团的排列顺序不同。肽与蛋白质没有严格的区别，蛋白质是高分子量的多肽。
（二）命名
一般由几个 AA 组成的肽称为几肽。常把 12 个氨基酸以下的短肽称为寡肽。常把几十个氨基酸形成的肽叫做多肽。多肽与寡肽之间无严格界限。
小分子肽一般按其氨基羧残基排列顺序命名，如 Tyr-Gly-Gly -PHe-Met 称为酪氨酰甘氨酰甘氨酰苯丙氨酰蛋氨酸。
三、重要的天然寡肽
生物体内有许多游离态存在的小肽，具有各种特殊的生物学功能。已知很多动物激素属于肽类物质，如脑啡肽（5 肽）,加压素（8 肽）等。某些抗菌素也是肽或肽衍生物，如短杆菌肽 S（环 10 肽）等。
谷胱甘肽（GSH）是广泛分布于生物体内的一种 3 肽，由γ－谷氨酰一半胱氨酰一甘氨酸组成。 谷胱甘肽是某些氧化还原酶的辅酶,对巯基酶的－SH 基有保护作用，
且有防止过氧化物累积的功能。氧化型和还原型可以互变，由于 GSH 中含有一个活泼的巯基，很容易氧化，二分子 GSH 脱氢以二硫键相连成氧化型的谷胱甘肽（GSSG）
第四节 蛋白质的分子结构
每种蛋白质在天然状态下都有一定的空间结构（构象）,构象是比较稳定的，构象稳定，才能保证蛋白质功能的稳定。目前已确认的蛋白质结构层次分为一级结构、
二级结构、三级结构、四级结构。另外，为研究方便，在二、三级结构之间又划分出超二级结构和结构域两个层次。
一,蛋白质的一级结构
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（一）一级结构的含义和重要性
1、含义：指多肽链内氨基酸残基从 N－末端到 C－末端的排列顺序。一级结构也称为氨基酸序列。是蛋白质最基本的结构。
注：过去曾将一级结构混同于化学结构。根据国际纯化学与应用化学联合会 1969 年的规定。一级结构专指 AA 序列，而蛋白质的化学结构则包括肽链数目、端基组成、
AA 序列和二硫键的位置，又称共价结构。
2,重要性,蛋白质的一级结构决定其高级结构,高级结构决定蛋白质的性质与功能。
（二）一级结构测定的一般程序。 （ P38-39）
一般原则,（ 1）,先纯化蛋白质。 （ 2）,测定末端 AA 数目，确定蛋白质分子是由几条肽链构成的。 （ 3）,将蛋白质分子中的几条肽链拆开，并分离出每条肽链。 （ 4）,
将肽链完全水解,测定每条肽链的 AA 组成。 （ 5）, 测定每条肽链的 N 端和 C 端 AA。
（ 6）,至少用两种方法将肽链水解成小的肽段。 （ 7）,分离并测定每条肽段氨基酸顺序。 （ 8）,通过比较（片段重叠法）确定多肽链的氨基酸顺序。
二、蛋白质的构象和维持构象的作用力
根据 X—射线衍射研究，蛋白质的多肽链并非线性伸展的，而是以一定的方式折叠成特定的空间结构。讨论蛋白质的空间结构时常使用构型和构象这两个词。在此，我们必须先明确其含义。
（一）构象与构型
1、构象：取代基团当单键旋转时形成的不同的立体结构。构象的改变不涉及共价键的断裂。
2、构型：立体异构体分子中取代原子或基团在空间的取向，两种构型若无共价键的断裂则不能互变。
（二）维持蛋白质构象的作用力
多肽链主链中的肽键及 C—N 和 C—C 键都是单键，有形成无数不同构象的可能性，事实上天然蛋白质在生物体内只保持一种或几种构象，从而保证其特有的性质和功能。构象的稳定性主要靠一系列弱作用力维持的，包括氢键、范德华力、疏水作用、盐键、二硫键、配位键等。其中主要是氢键、范德华力和疏水作用这类次级键。
1、氢键,（1）发生在多肽链中电负性很强的氮原子或氧原子与 N—H 或 O—H 的氢原子之间。 （2） 水分子的氢原子和羟基基团也能和多肽链的有关原子和基团形成氢键。
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氢键虽然是弱键，但在蛋白质分子中数量很多，对维持蛋白质构象形成，特别是二级结构形成中起着及其重要的作用。
2,范德华力：实质是静电引力。范德华引力是很弱的力，但在蛋白质分子中它的数量也较大，因此也是形成和稳定蛋白质构象的一种不可忽视的作用力。
3,疏水作用力（疏水键）,疏水作用实际上不是疏水基团之间的相互吸引，主要是介质水分子对疏水基团的推斥力所致，或者说是由于疏水基团为了避开水分子而被迫靠近。疏水作用对维持蛋白质的三、四级结构起主要作用。
4,盐键（离子键）,蛋白质分子中的某些 AA，如赖、精、天冬、组和谷氨酸等在生理 PH 条件下，其侧链是带电荷基团，它们之间可以形成离子键。离子键主要参与维持三、四级结构。
5,二硫键：多肽链内或不同链间的两个半胱残基的巯基，在氧化条件下形成二硫键，二硫键是很强的共价键，对蛋白质高级结构的形成与稳定有重要作用。
6,配位键：两个原子之间由单方面提供共用电子对形成的共价键称为配位键。含有金属离子的蛋白质中，如血红蛋白等，金属离子与多肽链的连接往往是配位键。
（三）立体化学原理
1、肽单位平面的结构：肽键 形式上是单键，但 X－射衍分析表明，它
具有部分双键 的性质，因此不能自由旋转，每个肽单位
形成原因,N 的孤电子与羰基共轭
中的 6 个原子必须处于同一平面，即肽平面，多肽链的主链就是由许多肽平面通过其间的 Cα 相互连接而成的。
肽平面（酰胺平面）特点：①6 个原子（肽键上 C=O 及 N —H 和两个 Cα）同处一刚性平面②O 与H 反排③ Cα －Ｎ和Ｃ α － C 两个键可以自由旋转。
肽平面之间的 Cα 分别以两个单键（ Cα －Ｎ １ 和Ｃ α － C
2
）与两个肽平面相连。
绕 Cα － N
1
键旋转的角度称φ角，绕 Cα － C
2
键旋转的角度称ψ角，这两个旋转角度叫二面角。 可表示出相邻的两个肽平面的相对位置。 虽然φ和ψ角理论上可以取+180
°－-180°之间的任何值，但考虑到非键合原子之间的最小接触距离，实际上立体化学允许出现的角度只是其中很少一部分，加上侧链 R 基团之间空间位阻的限制，
肽所取构象的范围是很有限的。
三、蛋白质的二级结构
(C - C - N - C )
O
H
α α
C
a
C
O
N
H
C
a
C
a
C
O
N
H
C
a
+
-
- C - N -
O
H
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（一）二级结构的概念（主链的构象）
蛋白质的二级结构是指多肽链主链在空间盘绕、折叠所形成的立体结构形态。
（二）二级结构的基本类型
1、α－螺旋
这种二级结构的特点是多肽链形成右手螺旋样盘绕前进,（ 1） 螺旋每圈含有 3.6
个 aa 残基。沿螺旋轴方向每圈上升 0.544nm，即每个氨基酸残基沿螺旋中心轴垂直上升的距离为 0.15 nm。 （ 2）相邻的螺圈之间形成链内氢键，氢键的取向几乎与中心轴平行，由 aa 残基的 N－ H 与前面隔 3 个氨基酸残基的 C=0 形成。 （ 3）α－螺旋中氨基酸残基的侧链基团伸向外侧。
注,（ 1）α－螺旋分为左手α－螺旋和右手α－螺旋。左手α－螺旋不稳定，
右手α－螺旋很稳定。天然蛋白质的α－螺旋绝大多数是右手螺旋。 （ 2）毛、发、
蹄、角等的纤维蛋白，常见α－螺旋。 （3）脯aa 中断α－螺旋，因亚氨基形成肽键之后无 H 原子，无法充当氢键供体。
2、β－折叠
亦称β－片层，由两条或多条几乎完全伸展的多肽链侧向聚集，通过相邻肽链上的 N－ H 与 C=0 之间有规则的氢键，形成β－折叠片。这种构象可分为平行式（ N
－端在同一方向）和反平行式（ N－端一顺一反地交替排列）两种类型。从能量角度而言，反平行式的β－折叠片更为伸展、稳定。
注：同纸扇一样，一个肽平面与另一个肽平面形成一定夹角。纤维状蛋白：反式为主；球状蛋白：二者均广泛存在。
3、β－转角
又称β－弯曲、回折或发夹结构，是近年来发现在球状蛋白质中广泛存在的一种结构。蛋白质分子的多肽链上经常出现 180 度的回折，在这种肽链的回折角上就是β－转角结构。包含 4 个氨基酸残基，第一个残基的 C=0 与第四个残基的 N－ H
之间形成氢键，使肽链在该处是 180°回折。
4、无规则卷曲
又称自由回转，是指多肽链主链既非螺旋、又非折叠片或转角的没有一定规律的松散结构。 E 的功能部位常处于此种构象中，故与生物活性有密切关系。
总之，二级结构指主链的构象，即主链原子的局部空间排列情况。 （不包括侧链生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 15 页 共 20 页
15
构象和其他链段的相互关系。 ）
四、三级结构
（一）含义：三级结构指的是多肽链在二级结构的基础上，通过侧链基团的相互作用进一步卷曲折叠，借助次级键维系而形成的特定的立体构象。
（ 二）特点：疏水区－烷基－苯基－内拉－疏水核心；亲水区－羟基、羧基、氨基、
胍基－形成亲水表面
（ 1）三级结构的形成使肽链中所有的原子都达到空间上的重新排布，原来在一级结构的顺序排列上相距甚远的氨基酸残基可能在特定区域内彼此靠近。 （ 2）在分子内部往往集中着大量的疏水氨基酸残基。它们之间的疏水作用力维系并稳定已经形成的三级结构；极性氨基酸残基则多分布于分子表面，并赋予蛋白质亲水性质。 （ 3）
在蛋白质分子的表面往往有明显的凹陷或裂隙，其中以特定方式排布的某些极性氨基酸残基参与和决定着该蛋白质的生理活性。
（三）三级结构典型的构象 ——肌红蛋白
肌红蛋白存在于肌肉细胞中，有贮氧作用。 （ 1）由 153 个 AA 残基组成的一条多肽链及一个血红素基团,M,17600。大小,45*35*25A。 （ 2）分子很紧密，内部空隙小，有 8 段α－螺旋，每段 7—23 个 AA 残基不等。 （ 3）拐角处有 1—8 个 AA
残基。脯氨酸及难以形成α－螺旋的异亮氨酸、丝氨酸都存在于拐角处。 （ 4）具有极性基团的 AA 残基几乎全部分布在分子的表面,而非极性的残基则埋在分子内部。
（ 5）肌红蛋白分子表面形成一个洞穴，血红素垂直地伸入其中，通过配位键与肽链中的组氨酸结合。
五、超二级结构和结构域
在二级结构与三级结构之间还有二个结构层次：超二级结构和结构域。
超二级结构：是指多肽链上若干相邻的构象单元彼此作用，进一步组合成有规则的结构组合体，如α－螺旋 —β－转角 —α螺旋，β－片层－α－螺旋－β－片层等。
结构域：是指存在于球状蛋白质分子中的两个或多个相对独立的、在空间上能辩认的三维实体，每个由二级结构组合而成，充当三级结构的构件。例如，弹性蛋白酶含有两个相似的结构域，木瓜蛋白酶含有两个不同的结构域。
六、蛋白质的四级结构,
生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 16 页 共 20 页
16
两条或两条以上具有三级结构的多肽链聚合而成的特定构象。
单体蛋白：指由一条多肽链组成的蛋白质。
寡聚蛋白：指由两条或更多的具备三级结构的多肽链以次级键相互谛合而成的聚集体。
亚基：聚集体（寡聚蛋白）中每一条多肽链称为一个亚基。
注,（ 1）亚基单独存在时没有生物活性。 （ 2）亚基都是具有三级结构的多肽链，反之不一定。因为有些具有三级结构的多肽链单独存在时有活性，我们称他为蛋白质分子，不能叫做亚基。如肌红蛋白是一条具有三级结构的多肽链。 （ 3）一条肽链不涉及到四级结构。
四级结构的典型构象 ——血红蛋白
由两个α亚基和两个β亚基组成，每个亚基均有与肌红蛋白相似的三级结构，
但单独存在时不具生理活性，只有这四个亚基组成的四聚体（具有了四级结构）才有生理活性。
原体：血红蛋白分子可看作是由两个不对称的αβ结构组成，这种对称的聚集中不对称的等同结构成分称为原体。
综上所述：球状蛋白质三维结构的形成可概括为：多肽链的主链首先折叠成一系列二级结构（构象单元）,相邻的构象单元随即组合成规则的超二级结构，若干超二级结构进一步盘旋产生结构域，两个或多个结构域形成具有独立三级结构的单体或亚基，最后，若干亚基组装成具有特定四级结构的聚集体。
七、蛋白分子中共价键及次级键
共价键
次级键
酯键
二硫键氢键
盐键
疏水键范德华力空间结构
生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 17 页 共 20 页
17
第五节 蛋白质结构与功能的关系
一,一级结构与功能的关系
蛋白质的构象归根结底取决于它的 AA 序列和周围环境的影响，因此，研究一级结构和功能的关系是十分重要的。
（一）一级结构的种属差异与分子进化
1,几个概念,
（1） 同源蛋白质：指在不同的有机体中表现同一功能的蛋白质。
（2） 不变残基和可变残基,同源蛋白质的 AA 序列中许多位置的 AA 对于不同种属来说都相同称为不变残基。 其他部位的残基对于不同种属有相当大的变化就，称为可变残基。
（3） 顺序同源性：同源蛋白的 AA 序列中的这种相似性称为顺序同源性。
注：不变残基对于同源蛋白的功能是必需的；可变残基的变换虽然不影响蛋白质的功能，却反映了这些种属在系统发生上的联系。
2、顺序同源性的生物学意义从细胞色素 C 分子上看得最清楚。
细胞色素 C 是真核细胞线粒体内膜上的一种含铁的蛋白质，在生物氧化中起传递电子的作用。脊椎动物的细胞色素 C 由104个氨基酸组成成，分子量为 13KD。已测定了包括动物、植物、真菌在内的几百种生物种属的细胞色素 C 的一级结构，并进行比较，结果发现在进化上亲缘关系越近，其顺序同源性越大。已在分类学上应用。
（二）一级结构的变异与分子病
由于基因突变导致蛋白质一级结构发生变异，使蛋白质的生物学功能减退或丧失，甚至造成生理功能的变化而引起的疾病，称为分子病。镰刀状细胞贫血病是一种典型分子病，红细胞缺氧时，呈镰刀状，运氧机能低，头昏、胸闷等，究其病因是患者的血红蛋白与正常人的血红蛋白的β亚基只有一个氨基酸残基的不同的变异，Ｇlu 被Ｖal 取代。
二、空间结构与功能的关系
核糖核酸酶的变性——复性实验证明：蛋白质的功能取决于特定的天然构象，
而规定其构象所需要的信息包含在它的氨基酸序列中。二硫键破坏，构象改变 →
失活。
生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 18 页 共 20 页
18
总而言之，蛋白质的一级结构决定其空间结构，而空间结构又决定其生理功能。
第六节 蛋白质的重要性质
一、蛋白质的胶体性质
蛋白质分子量很大（MW10
4
－10
6
）,因而具有布朗运动，丁达尔效应（光散射现象）,电泳现象，吸附现象以及不能透过半透膜等胶体溶液的性质。利用其不能透过半透膜性质可进行蛋白质的分离、纯化等。
吸附现象：蛋白质的水溶液为一稳定的亲水胶体：原因：①颗粒外面形成一层水化层（表面极性 aa－对水亲合性）②带电荷（在非等电状态时，相同蛋白质颗粒带同种电荷，相斥，不会聚集在一起。 ） 。胶体颗粒的沉淀（见图） 。
注：在一定条件下，蛋白质溶液可形成凝胶，如豆腐、奶酪，种子为干凝胶，
发芽时大量吸水。
二,酸碱性质
（一）两性解离性质
蛋白质分子中除 N－端的α－氨基和Ｃ－端的α－羧基外，还有许多可解离的侧链基团，如β－羧基、γ－羧基、ε－氨基、咪唑基、胍基、酚基、巯基等，因此也是两性电解质。
（二）蛋白质的等电点
当蛋白质在某一 pH 溶液中，酸性基团带的负电荷恰好等于碱性基团带的正电荷，蛋白质分子净电荷为零，在电场中既不向阳极移动，也不向阴极移动，此时溶液的 pH 值称为该蛋白的等电点 （pI） 。 （在纯水中测得的等电点又称为蛋白质的等离子电，是蛋白质的特征常数。 ）
在等电点时，蛋白质的溶解度、粘度，渗透压、膨胀性和导电能力均为最小。
易沉淀析出（无电荷排斥作用） 。
（三）电泳现象
蛋白质在溶液中解离成带电颗粒，在电场中可以向电荷相反的电极移动，这种现象称为电泳。
电泳的方向与速度与下列因素有关：①电荷的正负性②电荷的多少③颗粒的大小与形状。
由于蛋白质在指定的 PH溶液中所带电荷和分子量不同，形状不同，在电场中泳生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 19 页 共 20 页
19
动速度不同，根据这一原理就可以从蛋白质混合液中将各种蛋白质分离开来，所以电泳技术已成为分析、分离蛋白质的重要手段之一。
三、蛋白质的变性与复性
（一）变性 (最早提出变性理论的是我国科学家吴宪。)
1、概念：在理化因素的影响下，天然蛋白质分子内部原有的高级结构发生变化时，其理化性质和生物学功能都随之改变或丧失，但并未导致一级结构的变化，这种现象叫变性作用。变性后的蛋白质称为变性蛋白。
2、变性因素
物理因素：加热、射线、声波或高压处理等。
化学因素：强酸、强碱、脲、胍、去垢剂、重金属盐、生物碱、有机溶剂等。
3、变性伴随的表现
（1）生物活性丧失（构象改变） 。 （2）溶解度降低、粘度增大、扩散系数变小等。 （3）疏水基团外露，导致光学性质变化。 （4）对蛋白酶降解的敏感性增大。
（二）复性
蛋白质的变性作用如不过于剧烈，高级结构松散了的变性蛋白质通常在除去变性因素后，可缓慢恢复原来的构象，并恢复原有的理化性质和生物活性，这种现象称为复性。时间长，条件加剧，则不可逆。例,
植物材料 100℃－杀青－20′。
胃蛋白Ｅ
四、沉淀性质
（一）概念：蛋白质分子由于脱水、失去电荷、变性或生成难溶盐，而从溶液中沉淀析出。
（二）沉淀因素,
加入适当的试剂使蛋白质处于等电点状态或失去水化层，蛋白质的胶体溶液就不再稳定并产生沉淀。
1、高浓度中性盐
加入高浓度的中性盐（如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等）可破坏蛋白质的水化层，
温度 80－ 90℃ 失去溶解性，无催化活性
温度降低到 37℃ 又恢复催化能力
生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 20 页 共 20 页
20
中和蛋白质的电荷，从而使蛋白质沉淀析出，此现象称为盐析（用于蛋白质的分离制备） 。球蛋白通常不溶于纯水，而溶于稀中性盐溶液，其溶解度随稀盐浓度的增加而增大，此现象称为盐溶。
不同蛋白质析出时需要的盐浓度不同，调节盐浓度以使混合蛋白质溶液中的几种蛋白质分段析出，这种方法称为分段盐析。
如血清中蛋白质+半饱和硫酸铵 析出球蛋白
血清中蛋白质+饱和硫酸铵 析出清蛋白
2、有机溶剂
丙酮、乙醇等有机溶剂可破坏蛋白质分子水化层，导致其沉淀析出。 （因为有机溶剂比蛋白质有更强的亲水作用，可作为脱水剂。 ）
3、重金属盐
Hg
2+、
Ag
+
、Pb
2+
等金属离子可与蛋白质中带负电荷的基因形成不易溶解的盐而沉淀。因此重金属盐都有毒；生蛋清或牛奶可解毒，可防止有害离子被吸收。
4、生物碱试剂（某些酸类物质）
苦味酸、三氯乙酸、单宁酸、钼酸、钨酸等生物碱试剂可与蛋白质中带正电荷的基团生成不溶性盐而析出。
五、紫外吸收及显色反应
1、紫外吸收：蛋白质中的 Tyr、Trp和 Phe 残基在紫外区（280nm）有光吸收，这是紫外法定量测蛋白质的基础。
2、呈色反应
蛋白质的呈色反应见 P61
节第七 蛋白质的分类
自学
节第八 蛋白质的分离纯化与应用
自学
1
第二章 蛋白质化学
第一节 蛋白质的概念及生物学意义
第二节 氨基酸
第三节 肽
第四节 蛋白质的分子结构
第五节 蛋白质结构与功能的关系
第六节 蛋白质的重要性质
生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 2 页 共 20 页
2
第一节 蛋白质的概念及生物学意义
蛋白质是生活细胞内含量最丰富、功能最复杂的生物大分子，英文名称 Protein，
是德国化学家 Mulder 于 1838 年采用的。蛋白质在生物界中无处不在，并参与了几乎所有的生命活动过程。
一、蛋白质的生物学意义
1,蛋白质是生物体的基本构成成分，是生命活动所依据的物质基础。
如：胶原纤维是主要的细胞外结构蛋白。细胞里的片层结构，如细胞膜、线粒体膜、
叶绿体膜和内质网等都是由不溶性蛋白质和脂质组成的。
2、不同的蛋白质表现出不同的生物功能。蛋白质种类极其繁多，它不仅是构成生命的结构物质，而且是生命现象的体现者。
如,（1）酶蛋白——有机体新陈代谢的催化剂。
（2）激素蛋白——在代谢调节中具有十分重要的作用。如胰岛素、生长素、促卵泡激素、促甲状腺激素等。
（3）受体蛋白——起接受和传递信息作用的受体；如接受激素的受体蛋白、接受外界刺激的感觉蛋白（视色素、味觉蛋白） 。
（4）防御蛋白——动物体内的抗体、补体、干扰素及昆虫提内的毒素等具有防御功能。
（5）运动蛋白——如收缩蛋白与肌肉收缩有关。
（6）运输蛋白——血红蛋白和肌红蛋白运输氧；脂蛋白运输脂类等。
（7）生长、分化的调控蛋白——调节或控制细胞的生长、分化和遗传信息的表达。如染色质蛋白、阻遏蛋白、转录因子等。
（8）贮藏蛋白——蛋白质具有贮藏氨基酸的功能，用作有机体及其胚胎或幼体生长发育的原料。如：蛋类中的卵清蛋白、乳中的酪蛋白、小麦种子中的麦醇溶蛋白等。
二,蛋白质的概念
从化学结构来说，蛋白质是以氨基酸为基本结构单位的生物大分子。
(一)蛋白质是生物大分子：蛋白质分子量变化范围一般为 1 万至几百万道尔顿。
（二）基本化学组成：大多数蛋白质均含 C、H、O、N、S 几种元素，有些还含有 P、
Fe、Zn或 Cu等元素。其中 N 的含量较恒定，一般平均为 16%，即 1 克氮相当于 6.25
克蛋白质。测定蛋白质含量时，只要测出 N 的含量，就可换算出蛋白质的含量。
生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 3 页 共 20 页
3
（三）基本构成单位——AA
蛋白质在酸或酶的消化作用下可发生水解,
（四）各种蛋白质都有一定的空间结构，因此表现出特定的生物功能。
（五）蛋白质种类繁多。如大肠杆菌细胞中有 3000种蛋白质，真核细胞中则有 100，
000 种以上。
三、蛋白质的构成单位——AA
从各种生物体内发现的氨基酸已有 180 多种，但是参与蛋白质组成的常见氨基酸或称基本氨基酸只有 20 种。
（一） Pr——AA（组成蛋白质的氨基酸）
1,常见 Pr——AA（基本氨基酸）,20 种
2,稀有 Pr——AA：从少数蛋白质中分离出一些不常见的特有 AA，这些 AA 都是基本氨基酸参入多肽链后经酶促修饰形成的（即是由相应的常见 AA衍生而来的）,不是由遗传密码决定的。
如：胶原蛋白和弹性蛋白中的 4-羟脯 AA 和 5-羟赖氨酸，凝血酶原中的γ-
羧基谷氨酸等。
（二） 非Pr——AA
存在于细胞或组织中呈游离状态或结合状态，但并不存在于蛋白质中，故称为非 Pr——AA。在植物中较多，多数功能不清楚，有待于进一步研究。
如瓜氨酸、鸟氨酸是尿素循环的中间体，就是非 Pr——AA，β—丙氨酸是遍多酸（一种维生素）的前体。
第二节 氨基酸
一,氨基酸的结构,
（一）氨基酸的结构通式,
氨基酸是指含有氨基的羧酸。 生物体内的各种蛋白质者是由 20 种基本氨基酸构成的。除脯氨酸是一种α－亚氨基酸外，其余的都是α－氨基酸，其结构通式为,
→? + E或蛋白质水解
→?
水解朊、胨 肽 氨基酸
C COO
H
NH
3
+
R
_
α
→?
+
EH 或蛋白质生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 4 页 共 20 页
4
非极性氨基酸 (疏水氨基酸 ) 酸性氨基酸
碱性氨基酸
极性氨基酸 (亲水氨基酸 ) 非解离的极性氨基酸除甘氨酸外，其它蛋白质氨基酸的α－碳原子均为不对称碳原子（即与α－碳原子键合的四个取代基各不相同）,因此氨基酸可以有立体异构体，即可以有不同的构型（D－型与Ｌ－型两种构型） 。
（二）构型
构型指在立体异构体中取代原子或基团在空间的取向。
构型——通过共价键断裂变化形成的立体结构形态。
构象——通过单键旋转而形成的一种立体结构形态
1,每种氨基酸都有 D 型和L 型两种立体异构体（甘氨酸除外）
2,根据甘油醛原则确定构型
3,天然蛋白质中氨基酸绝大多数都是 L—型的,只是近年才发现在某些微生物蛋白质中有Ｄ－型氨基酸。在实验室有机合成的 AA为 D 型和L型，氨基酸放置时间久了，变型 L D。
4,构型与旋光方向不是一回事，二者无直接对应关系。各种 L 型AA 有的为右旋，
有的为左旋，即使同一种 L 型 AA，在不同溶剂中测定时，其比旋光值和旋光方向也会不同。
二、氨基酸的种类,
20 种蛋白质氨基酸在结构上的差别取决于侧链基团 R 的不同。通常根据 R 基团的化学结构或性质将 20种氨基酸进行分类,
（一）根据侧链基团的极性分为两大类
非极性 AA（疏水 AA）, 8 种
丙氨酸（ Ala）
缬氨酸（ Val）
亮氨酸（ Leu）
异亮氨酸（ Ile）
脯氨酸（ Pro）
苯丙氨酸（ Phe）
色氨酸（ Trp）
蛋氨酸（ Met）
极性 AA（亲水 AA）, 1、极性不带电荷的 AA,7 种
甘氨酸（ Gly）
生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 5 页 共 20 页
5
丝氨酸（ Ser）
苏氨酸（ Thr）
半胱氨酸（ Cys）
酪氨酸（ Tyr）
天冬酰胺 Asn）
谷氨酰胺 Gln）
2,极性带正电荷的氨基酸 3种
赖氨酸（ Lys）
精氨酸（ Arg）
组氨酸（ His）
3,极性带负电荷的氨基酸 2种
天冬氨酸（ Asp）
谷氨酸（ Glu）
(二) 根据氨基酸分子的化学结构分为四大类,
1,脂肪族 AA：丙、缬、亮、异亮、蛋、天冬、谷、赖、精、甘、丝、苏、半胱、
天冬酰胺、谷氨酰胺
2,芳香族 AA：苯丙氨酸、酪氨酸
3,杂环族 AA：组氨酸、色氨酸
4,杂环亚 AA：脯氨酸
（三）从营养学的角度分为两大类,
1,必需氨基酸：在某些生物体内（如人类和大白鼠）不能合成或合成量不足以维持正常的生长发育，因此必须依赖食物供给。
2,非必需氨基酸：由机体自行合成的氨基酸。
二、氨基酸的理化性质
（一）一般性质
无色晶体，熔点极高，一般在 200℃以上。不同的 AA 其味不同，有的无味，有的味甜，有的味苦，谷 AA 的单钠盐有鲜味，是味精的主要成分。各种 AA 在水中的溶解度差别很大，并能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶于有机溶剂。通常酒精能把
AA 从其溶液中沉淀析出。
（二）紫外吸收性质
AA 的一个重要光学性质是对光有吸收作用。20 种 Pr——AA 在可见光区域均无光吸收,在远紫外区 （? 220nm） 均有光吸收,在紫外区 （近紫外区） （220nm—300nm）
只有三种 AA有光吸收能力，这三种氨基酸是苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸，因为它们的 R 基含有苯环共轭双键系统。
生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 6 页 共 20 页
6
苯丙 AA 最大光吸收在 259nm、酪 AA 在 278nm、色 AA 在 279nm，蛋白质一般都含有这三种 AA 残基，所以其最大光吸收在大约 280nm 波长处，因此能利用分光光度法很方便的测定蛋白质的含量。分光光度法测定蛋白质含量的依据是朗伯—比尔定律。在 280nm 处蛋白质溶液吸光值与其浓度成正比。
（三）酸碱性质
1、两性解离与等电点
氨基酸在水溶液或结晶内基本上均以兼性离子或偶极离子的形式存在。所谓两性离子是指在同一个 AA 分子上带有能释放出质子的 NH
3
+
正离子和能接受质子的
COO
-
负离子，因此氨基酸是两性电解质。
以甘氨酸为例,（一个 NH
3
+
一个 COO
-
为例看解离状况：当两性离子溶解于水时，其正负离子都能解离，但解离度与溶液的 PH 有关，向 AA 溶液加酸时，其两性离子的羧基负离子接受质子，自身成为正离子，加入碱时，其两性离子的氨基正离子解离出质子，自身成为负离子。
氨基酸的等电点：氨基酸的带电状况取决于所处环境的 PH 值，改变 PH 值可以使氨基酸带正电荷或负电荷，也可使它处于正负电荷数相等，即净电荷为零的两性离子状态。使氨基酸所带正负电荷数相等即净电荷为零时的溶液 PH 值称为该 AA 的等电点。PH<PI AA 负电荷
PH=PI AA 0
PH>PI AA 正电荷
2、解离常数
解离式中 K 1
′
和Ｋ ２
′
分别代表α－碳原子上-COOH和-NH 3
+
的表现解离常数。在生化上，解离常数是在特定条件下（一定溶液浓度和离子强度）测定的。等电点的计算可由其分子上解离基团的表观解离常数来确定。根据质量作用定律,
阴离子（ R
—
） 兼性离子（ R
±
） 阳离子（ R
+
）
H
3
N
+
-CH
2
-COOH
K1
H
+
'
H
3
N
+
-CH
2
-COO
-
'
H
+
H
+
K
2
H
2
N-CH
2
-COO
-
H
+
/
/
1
]][[
][
][
][
1
K
HR
R
R
R
K
+±
=
+
+
±
=?
+
±
=
±
+?
=?
H
RK
R
R
HR
K
][2
][
][
]][[
1
/
/
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7
因为等电点时，[R
+
]=[R
-
]
所以
[H
+
]
2
=K1ˊ·K2ˊ 方程两边求负对数
则
因为等电点时pH = pI
所以
可以由手册查得各种 AA的 pK 和 pK，代入上式即得 AA 的等电点。
3、多氨基（碱性氨基酸）和多羧基（酸性氨基酸）氨基酸的解离
解离原则：先解离α-COOH，随后其他-COOH；然后解离α-NH 3
+
，随后其他-NH 3
+
总之羧基解离度大于氨基，α-C 上基团大于非α-C 上同一基团的解离度。
等电点的计算：首先写出解离方程，两性离子左右两端的表观解离常数的对数的算术平均值。一般 PI 值等于两个相近 PK 值之和的一半。
如天冬氨酸
赖氨酸
4、氨基酸的酸碱滴定曲线
以甘氨酸为例，滴定曲线 P33
1 摩尔甘氨酸溶于水时，溶液 PH 为 5.97，分别用标准 NaOH 和 HCL 滴定，以溶液 PH 值为纵坐标，加入 HCL 和 NaOH 的摩尔数为横坐标作图，得到滴定曲线。该曲线一个十分重要的特点就是在 PH=2.34 和 PH=9.60 处有两个拐点，分别为其 PK 和
PK。
规律：pH<pK 1
′
时,[R
+
]>[R
±
]>[R
-
];
pH>pK2
′
时，[R
-
]>[R
±
]>[R+];
pH=pI 时，净电荷为零，[R
+
]=[R
-
];
pH<pI 时，净电荷为“+” ；
pH>pI 时，净电荷为“-” 。
+
±+±
=
H
RK
K
HR ][2
1
]][[
/
/
)21(
2
1
//
pKpKpH +=
)21(
2
1
//
pKpKpI +=
生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 8 页 共 20 页
8
（四）AA 的重要化学反应
AA的化学反应主要是指它的α-氨基和α-羧基以及侧链上的功能团所参与的那些反应。我们着重讨论在蛋白质化学中具有重要意义的 AA的化学反应。
1、茚三酮反应
在弱酸性条件下，茚三酮与氨基酸共热，生成一种紫色化合物。
C
C
C
O
OH
OH
O
+
H
2
N
-
CH
-
COOH
R
茚三酮（水合印三酮）
还原茚三酮
CO
2
+
NH
3
+
CHO
.
R
+
O
OH
H
O
C
C
C
O O
O
C
=+
C
茚三酮
C
C
O
2NH
3
+
O
OH
H
C
C
紫色化合物
2H
2
O
+
N
_
NH4
O
O
C
C
C
=
O
O
C
C
C
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两个亚氨基酸－－脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应形成黄色化合物，其它氨基酸与茚三酮反应均生成紫色化合物。利用此反应能定性或定量测定各种氨基酸。
2、Sanger 反应（与 2，4 —二硝基氟苯反应）
在弱碱性溶液中，氨基酸的α-氨基易与 2，4 —二硝基氟苯（DNFB 或 FDNB）反应，生成黄色的二硝基苯氨基酸（DNP-AA） 。
此反应最初被 sanger 用于测定肽链 N—未端氨基酸。
3、Edman 反应（与异硫氰酸苯酯反应）
在弱碱性条件下，氨基酸的α-氨基易与异硫氰酸苯酯（PITC）反应，生成苯
→?
弱碱性
2,4 — 二硝基氟苯（ DNFB）
NO
2
NO
2
COOH
R-CH-NH
2
+F
二硝基苯基氨基酸 DNP（氨基酸）
NO
2
NO
2
COOH
R-CH-NH
→?
弱碱中
400C
H HO
N C=O
S=C
N
C-H
R
H
H+ (CH
3
-NO
2
)
N - C= O
S=C
C-H
N
H
R
苯乙内酰硫脲衍生物
异硫氰酸苯酯
（ PITC）
R
N=C=S + H
2
N-CH-COOH
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该反应被 Edman 成功地用于氨基酸序列分析。
测定原理：蛋白质多肽链N 末端AA的α-氨基也可以与PITC发生上述反应生成PTH—多肽，在酸性溶液中释放出末端的PTH—AA和比原来少一个AA残基的多肽链,所得的PTH—AA用层析法鉴定，
即可确定肽链 N 末端 AA 的种类。剩余的肽链重复应用此方法测定其 N 端的第二个 AA，如此重复就可测定多肽链全部序列。目前根据此原理设计出蛋白质顺序测定仪，大大提高了蛋白质测序的效率。
Sanger 反应
测定原理,因为是α-氨基参加的反应,所以DNFB只与多肽或蛋白质N端的AA起反应,生成 DNP—
多肽或DNP—蛋白质，当用酸水解时，所有的肽键被切开，只有DNP基仍连在N端AA 上，形成黄色的DNP—AA，利用DNP—AA 在有机溶剂中的溶解度与其他AA不同，可以用乙醚把DNP—AA抽提出来，从而与其他AA分开，所得DNP—AA 经纸层析，从纸层析图谱上黄色斑点的位置可鉴定N端
AA的种类和数目。
第三节 肽
一、肽键与肽的概念
氨基酸的α－羧基与另一个氨基酸的α－氨基形成特殊的酰胺键，称为肽键。
氨基酸以肽键相连形成的化合物称为肽。 （注,侧链基团上的氨基和羧基参与形成的酰胺键称为异肽键。 ）
二、肽和肽键的结构及命名
（一）结构,肽键的结构如下图所示,
氨基未端
（ N-未端）
→?
OH 2
肽键
H
H
2
N - CH- C- N
-
R1
O
CH - COOH
R2
R2
CH - COOH
-
N
HH
O
R1
H
2
N - CH- C- OH
+
肽单位 肽键 氨基酸残基 羧基未端
（ C—未端）
R
4
H
H
OO
R
3
H
HR
2
H
O
O
-
-
COON- CN- C- C
C
C
-H
3
N
+
C
-
C
-
N C - C-N
H
R
1
H
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主链：由上图看出，多肽链的骨架由重复的肽单位排列而成，称为主链。
侧链：R 基团。
肽单位（肽单元）,
AA 残基：由于形成肽键的α-氨基与α-羧基之间缩合释放出一分子水，肽链中的 AA
已不是完整的分子，因而称为 AA 残基。
末端：通常肽链的一端含有一个游离的α-氨基，称为氨基末端；另一端保留一个游离的α-羧基，称为羧基末端。
不同的多肽链氨基酸排列顺序不同（N —末端 C —末端）,因而侧链 R 基团的排列顺序不同。肽与蛋白质没有严格的区别，蛋白质是高分子量的多肽。
（二）命名
一般由几个 AA 组成的肽称为几肽。常把 12 个氨基酸以下的短肽称为寡肽。常把几十个氨基酸形成的肽叫做多肽。多肽与寡肽之间无严格界限。
小分子肽一般按其氨基羧残基排列顺序命名，如 Tyr-Gly-Gly -PHe-Met 称为酪氨酰甘氨酰甘氨酰苯丙氨酰蛋氨酸。
三、重要的天然寡肽
生物体内有许多游离态存在的小肽，具有各种特殊的生物学功能。已知很多动物激素属于肽类物质，如脑啡肽（5 肽）,加压素（8 肽）等。某些抗菌素也是肽或肽衍生物，如短杆菌肽 S（环 10 肽）等。
谷胱甘肽（GSH）是广泛分布于生物体内的一种 3 肽，由γ－谷氨酰一半胱氨酰一甘氨酸组成。 谷胱甘肽是某些氧化还原酶的辅酶,对巯基酶的－SH 基有保护作用，
且有防止过氧化物累积的功能。氧化型和还原型可以互变，由于 GSH 中含有一个活泼的巯基，很容易氧化，二分子 GSH 脱氢以二硫键相连成氧化型的谷胱甘肽（GSSG）
第四节 蛋白质的分子结构
每种蛋白质在天然状态下都有一定的空间结构（构象）,构象是比较稳定的，构象稳定，才能保证蛋白质功能的稳定。目前已确认的蛋白质结构层次分为一级结构、
二级结构、三级结构、四级结构。另外，为研究方便，在二、三级结构之间又划分出超二级结构和结构域两个层次。
一,蛋白质的一级结构
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（一）一级结构的含义和重要性
1、含义：指多肽链内氨基酸残基从 N－末端到 C－末端的排列顺序。一级结构也称为氨基酸序列。是蛋白质最基本的结构。
注：过去曾将一级结构混同于化学结构。根据国际纯化学与应用化学联合会 1969 年的规定。一级结构专指 AA 序列，而蛋白质的化学结构则包括肽链数目、端基组成、
AA 序列和二硫键的位置，又称共价结构。
2,重要性,蛋白质的一级结构决定其高级结构,高级结构决定蛋白质的性质与功能。
（二）一级结构测定的一般程序。 （ P38-39）
一般原则,（ 1）,先纯化蛋白质。 （ 2）,测定末端 AA 数目，确定蛋白质分子是由几条肽链构成的。 （ 3）,将蛋白质分子中的几条肽链拆开，并分离出每条肽链。 （ 4）,
将肽链完全水解,测定每条肽链的 AA 组成。 （ 5）, 测定每条肽链的 N 端和 C 端 AA。
（ 6）,至少用两种方法将肽链水解成小的肽段。 （ 7）,分离并测定每条肽段氨基酸顺序。 （ 8）,通过比较（片段重叠法）确定多肽链的氨基酸顺序。
二、蛋白质的构象和维持构象的作用力
根据 X—射线衍射研究，蛋白质的多肽链并非线性伸展的，而是以一定的方式折叠成特定的空间结构。讨论蛋白质的空间结构时常使用构型和构象这两个词。在此，我们必须先明确其含义。
（一）构象与构型
1、构象：取代基团当单键旋转时形成的不同的立体结构。构象的改变不涉及共价键的断裂。
2、构型：立体异构体分子中取代原子或基团在空间的取向，两种构型若无共价键的断裂则不能互变。
（二）维持蛋白质构象的作用力
多肽链主链中的肽键及 C—N 和 C—C 键都是单键，有形成无数不同构象的可能性，事实上天然蛋白质在生物体内只保持一种或几种构象，从而保证其特有的性质和功能。构象的稳定性主要靠一系列弱作用力维持的，包括氢键、范德华力、疏水作用、盐键、二硫键、配位键等。其中主要是氢键、范德华力和疏水作用这类次级键。
1、氢键,（1）发生在多肽链中电负性很强的氮原子或氧原子与 N—H 或 O—H 的氢原子之间。 （2） 水分子的氢原子和羟基基团也能和多肽链的有关原子和基团形成氢键。
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氢键虽然是弱键，但在蛋白质分子中数量很多，对维持蛋白质构象形成，特别是二级结构形成中起着及其重要的作用。
2,范德华力：实质是静电引力。范德华引力是很弱的力，但在蛋白质分子中它的数量也较大，因此也是形成和稳定蛋白质构象的一种不可忽视的作用力。
3,疏水作用力（疏水键）,疏水作用实际上不是疏水基团之间的相互吸引，主要是介质水分子对疏水基团的推斥力所致，或者说是由于疏水基团为了避开水分子而被迫靠近。疏水作用对维持蛋白质的三、四级结构起主要作用。
4,盐键（离子键）,蛋白质分子中的某些 AA，如赖、精、天冬、组和谷氨酸等在生理 PH 条件下，其侧链是带电荷基团，它们之间可以形成离子键。离子键主要参与维持三、四级结构。
5,二硫键：多肽链内或不同链间的两个半胱残基的巯基，在氧化条件下形成二硫键，二硫键是很强的共价键，对蛋白质高级结构的形成与稳定有重要作用。
6,配位键：两个原子之间由单方面提供共用电子对形成的共价键称为配位键。含有金属离子的蛋白质中，如血红蛋白等，金属离子与多肽链的连接往往是配位键。
（三）立体化学原理
1、肽单位平面的结构：肽键 形式上是单键，但 X－射衍分析表明，它
具有部分双键 的性质，因此不能自由旋转，每个肽单位
形成原因,N 的孤电子与羰基共轭
中的 6 个原子必须处于同一平面，即肽平面，多肽链的主链就是由许多肽平面通过其间的 Cα 相互连接而成的。
肽平面（酰胺平面）特点：①6 个原子（肽键上 C=O 及 N —H 和两个 Cα）同处一刚性平面②O 与H 反排③ Cα －Ｎ和Ｃ α － C 两个键可以自由旋转。
肽平面之间的 Cα 分别以两个单键（ Cα －Ｎ １ 和Ｃ α － C
2
）与两个肽平面相连。
绕 Cα － N
1
键旋转的角度称φ角，绕 Cα － C
2
键旋转的角度称ψ角，这两个旋转角度叫二面角。 可表示出相邻的两个肽平面的相对位置。 虽然φ和ψ角理论上可以取+180
°－-180°之间的任何值，但考虑到非键合原子之间的最小接触距离，实际上立体化学允许出现的角度只是其中很少一部分，加上侧链 R 基团之间空间位阻的限制，
肽所取构象的范围是很有限的。
三、蛋白质的二级结构
(C - C - N - C )
O
H
α α
C
a
C
O
N
H
C
a
C
a
C
O
N
H
C
a
+
-
- C - N -
O
H
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（一）二级结构的概念（主链的构象）
蛋白质的二级结构是指多肽链主链在空间盘绕、折叠所形成的立体结构形态。
（二）二级结构的基本类型
1、α－螺旋
这种二级结构的特点是多肽链形成右手螺旋样盘绕前进,（ 1） 螺旋每圈含有 3.6
个 aa 残基。沿螺旋轴方向每圈上升 0.544nm，即每个氨基酸残基沿螺旋中心轴垂直上升的距离为 0.15 nm。 （ 2）相邻的螺圈之间形成链内氢键，氢键的取向几乎与中心轴平行，由 aa 残基的 N－ H 与前面隔 3 个氨基酸残基的 C=0 形成。 （ 3）α－螺旋中氨基酸残基的侧链基团伸向外侧。
注,（ 1）α－螺旋分为左手α－螺旋和右手α－螺旋。左手α－螺旋不稳定，
右手α－螺旋很稳定。天然蛋白质的α－螺旋绝大多数是右手螺旋。 （ 2）毛、发、
蹄、角等的纤维蛋白，常见α－螺旋。 （3）脯aa 中断α－螺旋，因亚氨基形成肽键之后无 H 原子，无法充当氢键供体。
2、β－折叠
亦称β－片层，由两条或多条几乎完全伸展的多肽链侧向聚集，通过相邻肽链上的 N－ H 与 C=0 之间有规则的氢键，形成β－折叠片。这种构象可分为平行式（ N
－端在同一方向）和反平行式（ N－端一顺一反地交替排列）两种类型。从能量角度而言，反平行式的β－折叠片更为伸展、稳定。
注：同纸扇一样，一个肽平面与另一个肽平面形成一定夹角。纤维状蛋白：反式为主；球状蛋白：二者均广泛存在。
3、β－转角
又称β－弯曲、回折或发夹结构，是近年来发现在球状蛋白质中广泛存在的一种结构。蛋白质分子的多肽链上经常出现 180 度的回折，在这种肽链的回折角上就是β－转角结构。包含 4 个氨基酸残基，第一个残基的 C=0 与第四个残基的 N－ H
之间形成氢键，使肽链在该处是 180°回折。
4、无规则卷曲
又称自由回转，是指多肽链主链既非螺旋、又非折叠片或转角的没有一定规律的松散结构。 E 的功能部位常处于此种构象中，故与生物活性有密切关系。
总之，二级结构指主链的构象，即主链原子的局部空间排列情况。 （不包括侧链生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 15 页 共 20 页
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构象和其他链段的相互关系。 ）
四、三级结构
（一）含义：三级结构指的是多肽链在二级结构的基础上，通过侧链基团的相互作用进一步卷曲折叠，借助次级键维系而形成的特定的立体构象。
（ 二）特点：疏水区－烷基－苯基－内拉－疏水核心；亲水区－羟基、羧基、氨基、
胍基－形成亲水表面
（ 1）三级结构的形成使肽链中所有的原子都达到空间上的重新排布，原来在一级结构的顺序排列上相距甚远的氨基酸残基可能在特定区域内彼此靠近。 （ 2）在分子内部往往集中着大量的疏水氨基酸残基。它们之间的疏水作用力维系并稳定已经形成的三级结构；极性氨基酸残基则多分布于分子表面，并赋予蛋白质亲水性质。 （ 3）
在蛋白质分子的表面往往有明显的凹陷或裂隙，其中以特定方式排布的某些极性氨基酸残基参与和决定着该蛋白质的生理活性。
（三）三级结构典型的构象 ——肌红蛋白
肌红蛋白存在于肌肉细胞中，有贮氧作用。 （ 1）由 153 个 AA 残基组成的一条多肽链及一个血红素基团,M,17600。大小,45*35*25A。 （ 2）分子很紧密，内部空隙小，有 8 段α－螺旋，每段 7—23 个 AA 残基不等。 （ 3）拐角处有 1—8 个 AA
残基。脯氨酸及难以形成α－螺旋的异亮氨酸、丝氨酸都存在于拐角处。 （ 4）具有极性基团的 AA 残基几乎全部分布在分子的表面,而非极性的残基则埋在分子内部。
（ 5）肌红蛋白分子表面形成一个洞穴，血红素垂直地伸入其中，通过配位键与肽链中的组氨酸结合。
五、超二级结构和结构域
在二级结构与三级结构之间还有二个结构层次：超二级结构和结构域。
超二级结构：是指多肽链上若干相邻的构象单元彼此作用，进一步组合成有规则的结构组合体，如α－螺旋 —β－转角 —α螺旋，β－片层－α－螺旋－β－片层等。
结构域：是指存在于球状蛋白质分子中的两个或多个相对独立的、在空间上能辩认的三维实体，每个由二级结构组合而成，充当三级结构的构件。例如，弹性蛋白酶含有两个相似的结构域，木瓜蛋白酶含有两个不同的结构域。
六、蛋白质的四级结构,
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两条或两条以上具有三级结构的多肽链聚合而成的特定构象。
单体蛋白：指由一条多肽链组成的蛋白质。
寡聚蛋白：指由两条或更多的具备三级结构的多肽链以次级键相互谛合而成的聚集体。
亚基：聚集体（寡聚蛋白）中每一条多肽链称为一个亚基。
注,（ 1）亚基单独存在时没有生物活性。 （ 2）亚基都是具有三级结构的多肽链，反之不一定。因为有些具有三级结构的多肽链单独存在时有活性，我们称他为蛋白质分子，不能叫做亚基。如肌红蛋白是一条具有三级结构的多肽链。 （ 3）一条肽链不涉及到四级结构。
四级结构的典型构象 ——血红蛋白
由两个α亚基和两个β亚基组成，每个亚基均有与肌红蛋白相似的三级结构，
但单独存在时不具生理活性，只有这四个亚基组成的四聚体（具有了四级结构）才有生理活性。
原体：血红蛋白分子可看作是由两个不对称的αβ结构组成，这种对称的聚集中不对称的等同结构成分称为原体。
综上所述：球状蛋白质三维结构的形成可概括为：多肽链的主链首先折叠成一系列二级结构（构象单元）,相邻的构象单元随即组合成规则的超二级结构，若干超二级结构进一步盘旋产生结构域，两个或多个结构域形成具有独立三级结构的单体或亚基，最后，若干亚基组装成具有特定四级结构的聚集体。
七、蛋白分子中共价键及次级键
共价键
次级键
酯键
二硫键氢键
盐键
疏水键范德华力空间结构
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第五节 蛋白质结构与功能的关系
一,一级结构与功能的关系
蛋白质的构象归根结底取决于它的 AA 序列和周围环境的影响，因此，研究一级结构和功能的关系是十分重要的。
（一）一级结构的种属差异与分子进化
1,几个概念,
（1） 同源蛋白质：指在不同的有机体中表现同一功能的蛋白质。
（2） 不变残基和可变残基,同源蛋白质的 AA 序列中许多位置的 AA 对于不同种属来说都相同称为不变残基。 其他部位的残基对于不同种属有相当大的变化就，称为可变残基。
（3） 顺序同源性：同源蛋白的 AA 序列中的这种相似性称为顺序同源性。
注：不变残基对于同源蛋白的功能是必需的；可变残基的变换虽然不影响蛋白质的功能，却反映了这些种属在系统发生上的联系。
2、顺序同源性的生物学意义从细胞色素 C 分子上看得最清楚。
细胞色素 C 是真核细胞线粒体内膜上的一种含铁的蛋白质，在生物氧化中起传递电子的作用。脊椎动物的细胞色素 C 由104个氨基酸组成成，分子量为 13KD。已测定了包括动物、植物、真菌在内的几百种生物种属的细胞色素 C 的一级结构，并进行比较，结果发现在进化上亲缘关系越近，其顺序同源性越大。已在分类学上应用。
（二）一级结构的变异与分子病
由于基因突变导致蛋白质一级结构发生变异，使蛋白质的生物学功能减退或丧失，甚至造成生理功能的变化而引起的疾病，称为分子病。镰刀状细胞贫血病是一种典型分子病，红细胞缺氧时，呈镰刀状，运氧机能低，头昏、胸闷等，究其病因是患者的血红蛋白与正常人的血红蛋白的β亚基只有一个氨基酸残基的不同的变异，Ｇlu 被Ｖal 取代。
二、空间结构与功能的关系
核糖核酸酶的变性——复性实验证明：蛋白质的功能取决于特定的天然构象，
而规定其构象所需要的信息包含在它的氨基酸序列中。二硫键破坏，构象改变 →
失活。
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总而言之，蛋白质的一级结构决定其空间结构，而空间结构又决定其生理功能。
第六节 蛋白质的重要性质
一、蛋白质的胶体性质
蛋白质分子量很大（MW10
4
－10
6
）,因而具有布朗运动，丁达尔效应（光散射现象）,电泳现象，吸附现象以及不能透过半透膜等胶体溶液的性质。利用其不能透过半透膜性质可进行蛋白质的分离、纯化等。
吸附现象：蛋白质的水溶液为一稳定的亲水胶体：原因：①颗粒外面形成一层水化层（表面极性 aa－对水亲合性）②带电荷（在非等电状态时，相同蛋白质颗粒带同种电荷，相斥，不会聚集在一起。 ） 。胶体颗粒的沉淀（见图） 。
注：在一定条件下，蛋白质溶液可形成凝胶，如豆腐、奶酪，种子为干凝胶，
发芽时大量吸水。
二,酸碱性质
（一）两性解离性质
蛋白质分子中除 N－端的α－氨基和Ｃ－端的α－羧基外，还有许多可解离的侧链基团，如β－羧基、γ－羧基、ε－氨基、咪唑基、胍基、酚基、巯基等，因此也是两性电解质。
（二）蛋白质的等电点
当蛋白质在某一 pH 溶液中，酸性基团带的负电荷恰好等于碱性基团带的正电荷，蛋白质分子净电荷为零，在电场中既不向阳极移动，也不向阴极移动，此时溶液的 pH 值称为该蛋白的等电点 （pI） 。 （在纯水中测得的等电点又称为蛋白质的等离子电，是蛋白质的特征常数。 ）
在等电点时，蛋白质的溶解度、粘度，渗透压、膨胀性和导电能力均为最小。
易沉淀析出（无电荷排斥作用） 。
（三）电泳现象
蛋白质在溶液中解离成带电颗粒，在电场中可以向电荷相反的电极移动，这种现象称为电泳。
电泳的方向与速度与下列因素有关：①电荷的正负性②电荷的多少③颗粒的大小与形状。
由于蛋白质在指定的 PH溶液中所带电荷和分子量不同，形状不同，在电场中泳生物化学, 蛋白质化学 山农大生物化学与分子生物学系 第 19 页 共 20 页
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动速度不同，根据这一原理就可以从蛋白质混合液中将各种蛋白质分离开来，所以电泳技术已成为分析、分离蛋白质的重要手段之一。
三、蛋白质的变性与复性
（一）变性 (最早提出变性理论的是我国科学家吴宪。)
1、概念：在理化因素的影响下，天然蛋白质分子内部原有的高级结构发生变化时，其理化性质和生物学功能都随之改变或丧失，但并未导致一级结构的变化，这种现象叫变性作用。变性后的蛋白质称为变性蛋白。
2、变性因素
物理因素：加热、射线、声波或高压处理等。
化学因素：强酸、强碱、脲、胍、去垢剂、重金属盐、生物碱、有机溶剂等。
3、变性伴随的表现
（1）生物活性丧失（构象改变） 。 （2）溶解度降低、粘度增大、扩散系数变小等。 （3）疏水基团外露，导致光学性质变化。 （4）对蛋白酶降解的敏感性增大。
（二）复性
蛋白质的变性作用如不过于剧烈，高级结构松散了的变性蛋白质通常在除去变性因素后，可缓慢恢复原来的构象，并恢复原有的理化性质和生物活性，这种现象称为复性。时间长，条件加剧，则不可逆。例,
植物材料 100℃－杀青－20′。
胃蛋白Ｅ
四、沉淀性质
（一）概念：蛋白质分子由于脱水、失去电荷、变性或生成难溶盐，而从溶液中沉淀析出。
（二）沉淀因素,
加入适当的试剂使蛋白质处于等电点状态或失去水化层，蛋白质的胶体溶液就不再稳定并产生沉淀。
1、高浓度中性盐
加入高浓度的中性盐（如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等）可破坏蛋白质的水化层，
温度 80－ 90℃ 失去溶解性，无催化活性
温度降低到 37℃ 又恢复催化能力
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中和蛋白质的电荷，从而使蛋白质沉淀析出，此现象称为盐析（用于蛋白质的分离制备） 。球蛋白通常不溶于纯水，而溶于稀中性盐溶液，其溶解度随稀盐浓度的增加而增大，此现象称为盐溶。
不同蛋白质析出时需要的盐浓度不同，调节盐浓度以使混合蛋白质溶液中的几种蛋白质分段析出，这种方法称为分段盐析。
如血清中蛋白质+半饱和硫酸铵 析出球蛋白
血清中蛋白质+饱和硫酸铵 析出清蛋白
2、有机溶剂
丙酮、乙醇等有机溶剂可破坏蛋白质分子水化层，导致其沉淀析出。 （因为有机溶剂比蛋白质有更强的亲水作用，可作为脱水剂。 ）
3、重金属盐
Hg
2+、
Ag
+
、Pb
2+
等金属离子可与蛋白质中带负电荷的基因形成不易溶解的盐而沉淀。因此重金属盐都有毒；生蛋清或牛奶可解毒，可防止有害离子被吸收。
4、生物碱试剂（某些酸类物质）
苦味酸、三氯乙酸、单宁酸、钼酸、钨酸等生物碱试剂可与蛋白质中带正电荷的基团生成不溶性盐而析出。
五、紫外吸收及显色反应
1、紫外吸收：蛋白质中的 Tyr、Trp和 Phe 残基在紫外区（280nm）有光吸收，这是紫外法定量测蛋白质的基础。
2、呈色反应
蛋白质的呈色反应见 P61
节第七 蛋白质的分类
自学
节第八 蛋白质的分离纯化与应用
自学
