2017年临床助理医师《生物化学》复习笔记：第一章蛋白质的化学_第4页

　　第四节 蛋白质的理化性质

　　蛋白质的理化性质和氨基酸相似，有两性解离及等电点、紫外吸收和呈色反应。作为生物大分子，还有胶体性质、沉淀、变性和凝固等特点。要了解和分析蛋白质结构和功能的关系就要利用其特殊的理化性质，采取盐析、透析、电泳、层析及离心等不损伤蛋白质空间构象的物理方法分离纯化蛋白质。

　　一、蛋白质的高分子性质

　　蛋白质的相对分子质量在1万~100万，其颗粒平均直径约为4.3 nm(胶粒范围是1~100nm)。准确可靠的测定方法是超离心法，蛋白质的相对分子质量可用沉降系数(S)表示。

　　在球状蛋白质三级结构形成时，亲水基团位于分子表面，在水溶液中与水起水合作用，因此，蛋白质的水溶液具有亲水胶体的性质。颗粒表面的水化膜和电荷是其稳定的因素，调节pH至pI、加入脱水剂等，蛋白质即可从溶液中沉淀出来。

　　透析法是利用蛋白质不能透过半透膜的性质，去掉小分子物质，达到纯化的目的。

　　大小不同的蛋白质分子可以通过凝胶过滤分开。又称分子筛层析。

　　二、蛋白质的两性解离

　　蛋白质和氨基酸一样是两性电解质，在溶液中的荷电状态受pH值影响。当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为该蛋白质的等电点。pH>pI时，该蛋白质颗粒带负电荷，反之则带正电荷。在人体体液中多数蛋白质的等电点接近pH5，所以在生理pH7.4环境下，多数蛋白质解离成阴离子。少量蛋白质，如鱼精蛋白、组蛋白的pI偏于碱性，称碱性蛋白质，而胃蛋白酶和丝蛋白为酸性蛋白。

　　三、蛋白质的变性、沉淀和凝固

　　蛋白质在某些理化因素的作用下，空间结构被破坏，导致理化性质改变，生物学活性丧失，称为蛋白质的变性(denaturation)。

　　蛋白质变性的本质是多肽链从卷曲到伸展的过程，不涉及一级结构的改变(如加热破坏氢键，酸碱破坏盐键等)。变性作用不过于剧烈，是一种可逆反应，去除变性因素，有些蛋白质原有的构象和功能可恢复或部分恢复，称为复性(denaturation)。

　　蛋白质变性的主要表现是失去生物学活性，如酶失去催化能力、血红蛋白失去运输氧的功能、胰岛素失去调节血糖的生理功能等。变性蛋白溶解度降低，易形成沉淀析出;易被蛋白水解酶消化。蛋白质变性具有重要的实际意义。

　　蛋白质自溶液中析出的现象，称为蛋白质的沉淀。盐析、有机溶剂、重金属盐、生物碱试剂都可沉淀蛋白质。盐析沉淀蛋白质不变性，是分离制备蛋白质的常用方法。如血浆中的清蛋白在饱和的硫酸铵溶液中可沉淀，而球蛋白则在半饱和硫酸铵溶液中发生沉淀。乙醇、丙酮均为脱水剂，可破坏水化膜，降低水的介电常数，使蛋白质的解离程度降低，表面电荷减少，从而使蛋白质沉淀析出。低温时，用丙酮沉淀蛋白质，可保留原有的生物学活性。但用乙醇，时间较长则会导致变性。重金属盐(Hg2+、Cu2+、Ag+)，生物碱(如三彔乙酸、苦味酸、鞣酸)与蛋白质结合成盐而沉淀，是不可逆的。

　　蛋白质变性不一定沉淀(如强酸、强碱作用变性后仍然能溶解于强酸、强碱溶液中，将pH调至等电点，出现絮状物，仍可溶解于强酸、强碱溶液，加热则变成凝块，不再溶解)。凝固是蛋白质变性发展的不可逆的结果。沉淀的蛋白质不一定变性(如盐析)。

　　四、蛋白质的紫外吸收和呈色反应

　　蛋白质含芳香族氨基酸，在280nm波长处有特征性吸收峰，用于定量测定。

　　蛋白质分子中的多种化学基团具有特定的化学性能，与某些试剂产生颜色反应，可用于定性、定量分析。如蛋白质分子中含有许多和双缩脲结构相似的肽键，在碱性溶液与硫酸铜反应产生红紫色络合物(双缩脲反应)。酪氨酸含酚基，与米伦试剂生成白色沉淀，加热后变红色。Folin-酚试剂与酪氨酸反应生成蓝色。色氨酸与乙醛酸反应，慢慢注入浓硫酸，出现紫色环。