蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)-2018臨床助理醫(yī)師生物化學考點輔導

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　　蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和氨基酸相似，有兩性解離及等電點、紫外吸收和呈色反應。作為生物大分子，還有膠體性質(zhì)、沉淀、變性和凝固等特點。要了解和分析蛋白質(zhì)結構和功能的關系就要利用其特殊的理化性質(zhì)，采取鹽析、透析、電泳、層析及離心等不損傷蛋白質(zhì)空間構象的物理方法分離純化蛋白質(zhì)。

　　一、蛋白質(zhì)的高分子性質(zhì)

　　蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量在1萬~100萬，其顆粒平均直徑約為4.3 nm(膠粒范圍是1~100nm)。準確可靠的測定方法是超離心法，蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量可用沉降系數(shù)(S)表示。

　　在球狀蛋白質(zhì)三級結構形成時，親水基團位于分子表面，在水溶液中與水起水合作用，因此，蛋白質(zhì)的水溶液具有親水膠體的性質(zhì)。顆粒表面的水化膜和電荷是其穩(wěn)定的因素，調(diào)節(jié)pH至pI、加入脫水劑等，蛋白質(zhì)即可從溶液中沉淀出來。

　　透析法是利用蛋白質(zhì)不能透過半透膜的性質(zhì)，去掉小分子物質(zhì)，達到純化的目的。

　　大小不同的蛋白質(zhì)分子可以通過凝膠過濾分開。又稱分子篩層析。

　　二、蛋白質(zhì)的兩性解離

　　蛋白質(zhì)和氨基酸一樣是兩性電解質(zhì)，在溶液中的荷電狀態(tài)受pH值影響。當?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時，蛋白質(zhì)解離成正、負離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時溶液的pH稱為該蛋白質(zhì)的等電點。pH>pI時，該蛋白質(zhì)顆粒帶負電荷，反之則帶正電荷。在人體體液中多數(shù)蛋白質(zhì)的等電點接近pH5，所以在生理pH7.4環(huán)境下，多數(shù)蛋白質(zhì)解離成陰離子。少量蛋白質(zhì)，如魚精蛋白、組蛋白的pI偏于堿性，稱堿性蛋白質(zhì)，而胃蛋白酶和絲蛋白為酸性蛋白。

　　三、蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固

　　蛋白質(zhì)在某些理化因素的作用下，空間結構被破壞，導致理化性質(zhì)改變，生物學活性喪失，稱為蛋白質(zhì)的變性(denaturation)。

　　蛋白質(zhì)變性的本質(zhì)是多肽鏈從卷曲到伸展的過程，不涉及一級結構的改變(如加熱破壞氫鍵，酸堿破壞鹽鍵等)。變性作用不過于劇烈，是一種可逆反應，去除變性因素，有些蛋白質(zhì)原有的構象和功能可恢復或部分恢復，稱為復性(denaturation)。

　　蛋白質(zhì)變性的主要表現(xiàn)是失去生物學活性，如酶失去催化能力、血紅蛋白失去運輸氧的功能、胰島素失去調(diào)節(jié)血糖的生理功能等。變性蛋白溶解度降低，易形成沉淀析出;易被蛋白水解酶消化。蛋白質(zhì)變性具有重要的實際意義。

　　蛋白質(zhì)自溶液中析出的現(xiàn)象，稱為蛋白質(zhì)的沉淀。鹽析、有機溶劑、重金屬鹽、生物堿試劑都可沉淀蛋白質(zhì)。鹽析沉淀蛋白質(zhì)不變性，是分離制備蛋白質(zhì)的常用方法。如血漿中的清蛋白在飽和的硫酸銨溶液中可沉淀，而球蛋白則在半飽和硫酸銨溶液中發(fā)生沉淀。乙醇、丙酮均為脫水劑，可破壞水化膜，降低水的介電常數(shù)，使蛋白質(zhì)的解離程度降低，表面電荷減少，從而使蛋白質(zhì)沉淀析出。低溫時，用丙酮沉淀蛋白質(zhì)，可保留原有的生物學活性。但用乙醇，時間較長則會導致變性。重金屬鹽(Hg2+、Cu2+、Ag+)，生物堿(如三彔乙酸、苦味酸、鞣酸)與蛋白質(zhì)結合成鹽而沉淀，是不可逆的。

　　蛋白質(zhì)變性不一定沉淀(如強酸、強堿作用變性后仍然能溶解于強酸、強堿溶液中，將pH調(diào)至等電點，出現(xiàn)絮狀物，仍可溶解于強酸、強堿溶液，加熱則變成凝塊，不再溶解)。凝固是蛋白質(zhì)變性發(fā)展的不可逆的結果。沉淀的蛋白質(zhì)不一定變性(如鹽析)。

　　四、蛋白質(zhì)的紫外吸收和呈色反應

　　蛋白質(zhì)含芳香族氨基酸，在280nm波長處有特征性吸收峰，用于定量測定。

　　蛋白質(zhì)分子中的多種化學基團具有特定的化學性能，與某些試劑產(chǎn)生顏色反應，可用于定性、定量分析。如蛋白質(zhì)分子中含有許多和雙縮脲結構相似的肽鍵，在堿性溶液與硫酸銅反應產(chǎn)生紅紫色絡合物(雙縮脲反應)。酪氨酸含酚基，與米倫試劑生成白色沉淀，加熱后變紅色。Folin-酚試劑與酪氨酸反應生成藍色。色氨酸與乙醛酸反應，慢慢注入濃硫酸，出現(xiàn)紫色環(huán)。

　　第五節(jié) 蛋白質(zhì)的分類

　　自然界蛋白質(zhì)分布廣泛，種類繁多，有1012~1013種。目前仍無法按蛋白質(zhì)的化學結構進行精確的分類，一般按蛋白質(zhì)的分子形狀、分子組成、生物功能進行分類。

　　1.按分子形狀分為球狀蛋白質(zhì)和纖維狀蛋白質(zhì)。

　　2.按分子組成分為簡單蛋白質(zhì)和結合蛋白質(zhì)。

　　簡單蛋白質(zhì)完全水解的產(chǎn)物僅為α-氨基酸。這類蛋白質(zhì)按其溶解度等理化性質(zhì)分為7類。包括清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、精蛋白、組蛋白和硬蛋白。

　　結合蛋白質(zhì)由簡單蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)(輔基)組成。根據(jù)輔基的不同，這類蛋白質(zhì)可分為5類。如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、色蛋白和磷蛋白。

　　細胞核中的核蛋白是DNA與組蛋白結合而成，細胞質(zhì)中的核糖體是RNA與蛋白質(zhì)組成的，已知的病毒也是核蛋白。免疫球蛋白是一類糖蛋白，由蛋白質(zhì)與糖以共價鍵相連而成;脂蛋白由蛋白質(zhì)與脂類通過非共價鍵相連，存在生物膜和動物血漿中。

　　3.按蛋白質(zhì)功能分為活性蛋白質(zhì)和非活性蛋白質(zhì)。

　　活性蛋白質(zhì)包括有催化功能的酶、有調(diào)節(jié)功能的激素、有運動、防御、接受和傳遞信息的蛋白質(zhì)以及毒蛋白、膜蛋白等。膠原、角蛋白、彈性蛋白、絲心蛋白等是非活性蛋白質(zhì)。

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