第一篇　靜態生物化學

第一章　蛋白質化學

內容概要與學習指導——蛋白質化學

本章從蛋白質的組成、結構、性質、功能及分離純化等方面較全面地介紹了蛋白質化學的基礎知識。重點闡述了氨基酸、肽、蛋白質的結構、性質及功能之間的相互關系。

L-α-氨基酸是構成蛋白質的基本結構單位，氨基酸之間通過肽鍵連接成多肽鏈。一條或幾條多肽鏈進一步盤繞、折疊就形成了蛋白質。

蛋白質結構層次分為一級結構、二級結構、超二級結構、結構域、三級結構和四級結構，其中二級至四級結構統稱為空間結構，又稱構象。一級結構是蛋白質結構層次的基礎，一級結構決定高級結構。多肽、蛋白質的空間結構與其功能密切相關，大分子蛋白質完成生物學功能是由構象決定的，所以功能相似的蛋白質具有相似的構象。高溫、強酸、強堿等理化因素會破壞蛋白質的構象，并導致生物活性喪失，稱為變性。寡聚蛋白質能通過變構改變其生物學功能，稱為變構效應。

除氨基酸和蛋白質均具有兩性性質外，氨基酸與茚三酮反應用于氨基酸鑒定，氨基酸與PITC、DNFB等反應用于肽鏈或蛋白質N末端的測定；蛋白質也因其表面電荷及水化膜而具有膠體的特性，當環境因素破壞了蛋白質的膠體性質后，蛋白質就會從溶液中沉淀下來，根據不同需要選用不同的方法，可以從生物材料中分離提取蛋白質。

學習本章時應以組成—結構—性質—分離—功能為主線，并注意：

① 氨基酸是一種取代的酸，因此學習時應聯系有機酸的結構；

② 各種物質的性質取決于結構，學習氨基酸、蛋白質的性質應與各自的結構聯系起來，而且性質是分離純化的依據；

③ 氨基酸、蛋白質的分離提取要與實際工作中的應用相聯系。

蛋白質的英文名稱為protein，源自希臘文προτο，是“最原始的”“第一重要的”意思。蛋白質在生物體內分布極廣，構成生物體的器官、組織，細胞的各個部分都含有蛋白質，蛋白質是重要的結構分子和功能分子，幾乎所有的生命現象和生物功能都是蛋白質作用的結果。蛋白質也是細胞內含量最豐富的有機分子，占人體干重的45%，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達80%。

根據蛋白質的元素分析，蛋白質一般含有C 50%～55%、H 6.1%～7.0%、O 23%、N 16%以及少量的S 0～3%。有些蛋白質尚含有其他一些元素，主要是P、Fe、Cu、I、Zn和Mo等。其中氮的含量在各種蛋白質中都比較接近，平均為16%，這是蛋白質元素組成的一個特點。因此，一般可由生物樣品中氮的含量粗略地計算出其中蛋白質的含量，即每1g蛋白氮相當于6.25g蛋白質。

蛋白質是由多個氨基酸通過肽鍵連接而成的生物大分子，在細胞內形成不同的結構層次，一般包括一級結構、二級結構、三級結構和四級結構。結構決定功能，蛋白質具有多種生物學功能，比如催化、調節、轉運、貯藏以及骨架支持等作用。

蛋白質的任何一項功能都與其特定的結構，特別是三維結構密不可分。研究蛋白質結構與功能的關系是當今蛋白質組學（proteomics）最重要的內容之一，而根據一級結構的信息預測一種多肽或蛋白質的高級結構，并進而對其功能進行預測一直是科學家的夢想。

本章將較全面地介紹蛋白質化學的基礎知識。重點闡述了氨基酸、肽和蛋白質的結構、性質和功能之間的依附關系，對個別重要蛋白質的化學以及蛋白質的分離、純化和鑒定也做了相關介紹。