第一篇　静态生物化学

第一章　蛋白质化学

内容概要与学习指导——蛋白质化学

本章从蛋白质的组成、结构、性质、功能及分离纯化等方面较全面地介绍了蛋白质化学的基础知识。重点阐述了氨基酸、肽、蛋白质的结构、性质及功能之间的相互关系。

L-α-氨基酸是构成蛋白质的基本结构单位，氨基酸之间通过肽键连接成多肽链。一条或几条多肽链进一步盘绕、折叠就形成了蛋白质。

蛋白质结构层次分为一级结构、二级结构、超二级结构、结构域、三级结构和四级结构，其中二级至四级结构统称为空间结构，又称构象。一级结构是蛋白质结构层次的基础，一级结构决定高级结构。多肽、蛋白质的空间结构与其功能密切相关，大分子蛋白质完成生物学功能是由构象决定的，所以功能相似的蛋白质具有相似的构象。高温、强酸、强碱等理化因素会破坏蛋白质的构象，并导致生物活性丧失，称为变性。寡聚蛋白质能通过变构改变其生物学功能，称为变构效应。

除氨基酸和蛋白质均具有两性性质外，氨基酸与茚三酮反应用于氨基酸鉴定，氨基酸与PITC、DNFB等反应用于肽链或蛋白质N末端的测定；蛋白质也因其表面电荷及水化膜而具有胶体的特性，当环境因素破坏了蛋白质的胶体性质后，蛋白质就会从溶液中沉淀下来，根据不同需要选用不同的方法，可以从生物材料中分离提取蛋白质。

学习本章时应以组成—结构—性质—分离—功能为主线，并注意：

① 氨基酸是一种取代的酸，因此学习时应联系有机酸的结构；

② 各种物质的性质取决于结构，学习氨基酸、蛋白质的性质应与各自的结构联系起来，而且性质是分离纯化的依据；

③ 氨基酸、蛋白质的分离提取要与实际工作中的应用相联系。

蛋白质的英文名称为protein，源自希腊文προτο，是“最原始的”“第一重要的”意思。蛋白质在生物体内分布极广，构成生物体的器官、组织，细胞的各个部分都含有蛋白质，蛋白质是重要的结构分子和功能分子，几乎所有的生命现象和生物功能都是蛋白质作用的结果。蛋白质也是细胞内含量最丰富的有机分子，占人体干重的45%，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达80%。

根据蛋白质的元素分析，蛋白质一般含有C 50%～55%、H 6.1%～7.0%、O 23%、N 16%以及少量的S 0～3%。有些蛋白质尚含有其他一些元素，主要是P、Fe、Cu、I、Zn和Mo等。其中氮的含量在各种蛋白质中都比较接近，平均为16%，这是蛋白质元素组成的一个特点。因此，一般可由生物样品中氮的含量粗略地计算出其中蛋白质的含量，即每1g蛋白氮相当于6.25g蛋白质。

蛋白质是由多个氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子，在细胞内形成不同的结构层次，一般包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。结构决定功能，蛋白质具有多种生物学功能，比如催化、调节、转运、贮藏以及骨架支持等作用。

蛋白质的任何一项功能都与其特定的结构，特别是三维结构密不可分。研究蛋白质结构与功能的关系是当今蛋白质组学（proteomics）最重要的内容之一，而根据一级结构的信息预测一种多肽或蛋白质的高级结构，并进而对其功能进行预测一直是科学家的梦想。

本章将较全面地介绍蛋白质化学的基础知识。重点阐述了氨基酸、肽和蛋白质的结构、性质和功能之间的依附关系，对个别重要蛋白质的化学以及蛋白质的分离、纯化和鉴定也做了相关介绍。