用化學(xué)的眼光分析蛋白質(zhì)

1、    用化學(xué)的眼光分析蛋白質(zhì)    馬思涵摘 要：蛋白質(zhì)是我們生活中經(jīng)常聽到的詞匯，不論是各種營(yíng)養(yǎng)品的廣告還是各類養(yǎng)生節(jié)目都在突出它對(duì)人體的重要性。在中學(xué)生物課上我們開始系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)這一生命基礎(chǔ)物質(zhì)，學(xué)習(xí)到它是組成人體細(xì)胞和組織的重要物質(zhì)，約占人體總體重的18 %。而從化學(xué)的角度來(lái)看，它只是一種比較常見(jiàn)有機(jī)大分子的統(tǒng)稱，本文簡(jiǎn)單介紹了蛋白質(zhì)的概念，它與化學(xué)的聯(lián)系以及研究蛋白質(zhì)的意義，希望給讀者們提供另一種觀察這一重要生命物質(zhì)的視角。關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì);生物;化學(xué)一、蛋白質(zhì)概述蛋白質(zhì)是一切生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，毫不夸張的說(shuō)，沒(méi)有蛋白質(zhì)就沒(méi)有生命。人體的每個(gè)組織，如皮

2、膚、肌肉、內(nèi)臟、骨骼，甚至毛發(fā)、大腦、血液等都是由蛋白質(zhì)組成的。蛋白質(zhì)的種類繁多，功能多樣，有很多是大家熟知的，例如核蛋白構(gòu)成細(xì)胞核并影響細(xì)胞功能;免疫球蛋白具有維持機(jī)體正常運(yùn)行的免疫功能。此外，我們常說(shuō)的酶、激素也屬于蛋白質(zhì)，其中酶參與所有人體內(nèi)的生化反應(yīng);激素（如生長(zhǎng)素、腎上腺激素）可以調(diào)節(jié)生命體內(nèi)各個(gè)器官的生理活性?？偠灾?，蛋白質(zhì)在身體的正常運(yùn)轉(zhuǎn)中具有不可取代的作用。二、蛋白質(zhì)與化學(xué)的聯(lián)系（一）蛋白質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。眾所周知，蛋白質(zhì)的主要組成元素是c、h、o、n四種化學(xué)元素，要理解蛋白質(zhì)首先就要了解組成蛋白質(zhì)的基本單元結(jié)構(gòu)-氨基酸，它是含有一個(gè)氨基（-nh2）、一個(gè)羧基（-cooh）和一個(gè)

3、側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的有機(jī)物，最早是由法國(guó)化學(xué)家從蘆筍里面分離得到的，有且僅有20多種。氨基酸在一定條件下經(jīng)過(guò)脫水縮合形成肽鍵，而如果參與形成肽鍵的氨基酸個(gè)數(shù)很少，我們就把這種物質(zhì)成為“肽”，當(dāng)參與脫水縮合反應(yīng)的蛋白質(zhì)個(gè)數(shù)較多，分子量超過(guò)10000 da （dalton，道爾頓）時(shí)，我們就將其稱之為蛋白質(zhì)。所以蛋白質(zhì)是一種有機(jī)大分子，其中c含量會(huì)超過(guò)50%，它溶于水會(huì)形成膠體，遇到濃硝酸顯黃色， 富含蛋白質(zhì)的物質(zhì)灼燒后會(huì)有燒焦羽毛的氣味，生活中可以用這種方法來(lái)區(qū)分毛料與棉料或化纖。此外，在高中課本中講到重金屬可以使蛋白質(zhì)變性，所謂蛋白質(zhì)變性就是指蛋白質(zhì)受物理或化學(xué)因素的影響，其分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生改變，

4、分子變大，流動(dòng)性變差，值得一提的是，這一理論最早是由我國(guó)的化學(xué)家提出的。（二）蛋白質(zhì)參與的化學(xué)反應(yīng)。正如上文提到的，蛋白質(zhì)是由氨基酸通過(guò)肽鍵連接組成的有機(jī)高分子，氨基酸有20多種，隨著排列順序的不同會(huì)構(gòu)成不同類型的蛋白質(zhì)。圍繞蛋白質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有很多，其中引起最多關(guān)注的要數(shù)酶促反應(yīng)了。酶也屬于蛋白質(zhì)，它對(duì)特定的底物能夠起到高度特異性和高效率的催化效果，是人體內(nèi)各種新陳代謝活動(dòng)的催化劑，例如人體內(nèi)存在一種葡萄糖氧化酶，可以快速催化攝入的葡萄糖氧化分解，而如果葡萄糖氧化酶分泌不足則會(huì)導(dǎo)致人體內(nèi)血糖含量過(guò)高，這就是糖尿病的原因?，F(xiàn)在已經(jīng)有一門專門研究酶的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、種類與活性以及酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與熱

5、力學(xué)的酶學(xué)，此外，由于酶獨(dú)特的催化性質(zhì)，化學(xué)家們已經(jīng)將其應(yīng)用在催化有機(jī)反應(yīng)方面。（三）檢測(cè)蛋白質(zhì)的化學(xué)方法。蛋白質(zhì)是人體正常運(yùn)行的重要生命物質(zhì)，它在人體中的含量直接關(guān)乎人的健康與否，在醫(yī)學(xué)上很多疾病的診斷都是依靠檢測(cè)樣本中蛋白質(zhì)標(biāo)記物的含量，例如血紅蛋白是人體內(nèi)的“貨車”，是運(yùn)輸氧氣的蛋白質(zhì)，如果血紅蛋白濃度減少就會(huì)誘發(fā)貧血、白化病等嚴(yán)重疾病。此外，隨著人們生活水平的提高，市場(chǎng)上存在著很多營(yíng)養(yǎng)品都打出富含蛋白質(zhì)的口號(hào)。因此研究能夠定性和定量檢測(cè)蛋白質(zhì)的技術(shù)就成為了一項(xiàng)有意義并且有經(jīng)濟(jì)前景的工作。目前檢測(cè)蛋白質(zhì)含量的方法主要有凱式定氮法、紫外吸收法和雙縮脲法。其中凱氏定氮法檢測(cè)結(jié)果比較精確，重現(xiàn)

6、性好，是使用最廣泛的方法，它是先用濃硫酸在高溫下將蛋白質(zhì)分解，然后處理成游離的氨，最后再用鹽酸滴定含氨溶液，通過(guò)計(jì)算鹽酸的消耗量乘以蛋白質(zhì)換算系數(shù)就可以獲得蛋白質(zhì)的含量。而紫外吸收法是根據(jù)蛋白質(zhì)具有吸收紫外光的性質(zhì)，形成產(chǎn)物的量取決于蛋白質(zhì)的濃度，觀察產(chǎn)物在540 nm處的吸光強(qiáng)度，將觀測(cè)強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對(duì)比就可得到蛋白質(zhì)的濃度。這種方法的檢測(cè)結(jié)果也比較精準(zhǔn)，并且操作簡(jiǎn)單，樣品檢測(cè)完還能繼續(xù)使用。但在測(cè)定過(guò)程中要注意溶液ph的變化，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的吸收高峰會(huì)隨ph值的改變而改變。三、研究蛋白質(zhì)的意義人體是世界上最復(fù)雜也是最難懂的系統(tǒng)，蛋白質(zhì)是生理功能的執(zhí)行者，是生命現(xiàn)象的直接體現(xiàn)者，對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的研究將直接闡明生命在生理或病理?xiàng)l件下的變化機(jī)制，研究蛋白質(zhì)就是在研究生命本身。了解蛋白質(zhì)才能更好的利用蛋白質(zhì)，了解生命的構(gòu)造才能更好的保護(hù)生命，研究蛋白質(zhì)在疾病的預(yù)防、延緩人體老化、治療疾病以及延長(zhǎng)人類壽命等方面有著不可或缺的作用。綜上所述，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)化學(xué)家的不懈地努力，蛋白質(zhì)，這一在生命體中起到重要作用的生命活性物質(zhì)的神秘面紗正在逐漸被掀開，目前已經(jīng)衍生出許多研究蛋白質(zhì)的課題，例如蛋白質(zhì)組學(xué)、蛋白質(zhì)工程等等，從化學(xué)的角度分析蛋白質(zhì)有助于我們理解蛋白質(zhì)在人體中的物化性質(zhì)和作用機(jī)理，從而幫助我們更全面高效地利用蛋白質(zhì)，進(jìn)一步推廣蛋白質(zhì)的應(yīng)用范圍，而不僅僅局限于健康養(yǎng)