蛋白质变性后分子内部的肽键

(一)蛋白质的两性电离及等电点

蛋白质分子中既含有酸性基团又有碱性基团,可分别解离成阴离子和阳离子,所以蛋白质是两性电解质。

在某一pH溶液时,蛋白质解离成正、负离子的趋势相等,成为兼性离子或两性离子,且净电荷数为零,此时溶液的pH称为该蛋白质的等电点,用pI表示。人体血浆中各种蛋白质等电点不同,但大多数接近pH5.0,所以在pH=7.4左右的环境下,血浆中蛋白质以阴离子形式存在。

带电颗粒在电场中向电性相反电极移动的现象称为电泳。在同一pH溶液中,因各种蛋白质所带电荷性质、数量和大小不同,在同一电场中移动速度有差异,利用这一特性,可将混合蛋白质通过电泳法分离、纯化,如用醋酸纤维薄膜电泳可将血清蛋白质分为5种成分:清蛋白、α1-球蛋白、α2-球蛋白、β-球蛋白和γ-球蛋白(图2-1-7),临床上可用来帮助诊断疾病。

图2-1-7　血清蛋白电泳图谱

(二)蛋白质的胶体性质

蛋白质是高分子化合物,在溶液中所形成的颗粒直径为1～100nm,达到胶体颗粒的范围,所以蛋白质溶液具有某些胶体性质,如黏度大、扩散速度慢、不能透过半透膜等。由于蛋白质不能透过半透膜,如将含有小分子杂质的蛋白质溶液放在半透膜制成的袋内,将袋置于蒸馏水或适宜的缓冲液中,小分子杂质即可从袋中析出,这种方法称透析(图2-1-8),可用于纯化蛋白质。

图2-1-8　血液透析示意图

蛋白质的疏水基团大多位于分子内部,而位于分子表面的亲水基团在溶液中可与水结合形成一层水化膜,使蛋白质颗粒不易聚集,在pH不等于等电点的溶液中,蛋白质颗粒表面因带有同种的电荷而相互排斥,防止了蛋白质颗粒聚集沉淀,因此蛋白质溶液是稳定的亲水胶体溶液。

(三)蛋白质的沉淀

蛋白质沉淀是指蛋白质分子从溶液中析出的现象。凡是能破坏蛋白质胶体溶液的两个稳定因素——水化膜和颗粒表面的同种电荷,即可使蛋白质分子聚集而发生沉淀。常用的沉淀方法有盐析、加入有机溶剂、加入重金属盐和加入某些酸类。

(四)蛋白质的变性

在某些物理或化学因素作用下,蛋白质空间构象被破坏,理化性质改变和生物学活性丧失的现象称为蛋白质的变性。变性的实质是蛋白质的空间结构被破坏,而一级结构未改变。变性后的蛋白质生物学活性丧失,溶解度降低,黏度增加,而且比较容易被酶水解。使蛋白质变性的物理因素有加热、高压、紫外线、X射线、超声波等,化学因素有强酸、强碱、重金属离子、尿素、乙醇、丙酮等。

蛋白质变性广泛应用于临床工作中,例如用煮沸、高压蒸汽、紫外线照射、乙醇等方法消毒灭菌;低温保存生物制剂、疫苗、酶蛋白等,防止蛋白质变性。

(五)蛋白质的紫外吸收性质及呈色反应

1.紫外吸收性质　蛋白质分子通常含有酪氨酸和色氨酸,这两种氨基酸在280nm波长处有一特征性吸收峰,此特性常用于测定蛋白质的含量。

2.呈色反应　蛋白质分子可与某些试剂反应生成有色化合物,这些反应常被用于蛋白质的定性、定量分析。重要的呈色反应有:双缩脲反应(在碱性溶液中蛋白质分子中的肽键与铜离子作用生成紫红色化合物);酚试剂反应(蛋白质分子中的酪氨酸残基与酚试剂反应生成蓝色化合物);茚三酮反应(蛋白质分子中的氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物)。

重点提示

1.蛋白质具有两性电离、亲水胶体、变性、紫外吸收等多种性质。

2.蛋白质变性的特点是溶解度降低、黏度增高、生物学活性丧失、容易被酶水解。