用化學的眼光分析蛋白質

馬思涵

摘 要：蛋白質是我們生活中經常聽到的詞匯，不論是各種營養品的廣告還是各類養生節目都在突出它對人體的重要性。在中學生物課上我們開始系統的認識這一生命基礎物質，學習到它是組成人體細胞和組織的重要物質，約占人體總體重的18 %。而從化學的角度來看，它只是一種比較常見有機大分子的統稱，本文簡單介紹了蛋白質的概念，它與化學的聯系以及研究蛋白質的意義，希望給讀者們提供另一種觀察這一重要生命物質的視角。

關鍵詞：蛋白質;生物;化學

一、蛋白質概述

蛋白質是一切生命的物質基礎，毫不夸張的說，沒有蛋白質就沒有生命。人體的每個組織，如皮膚、肌肉、內臟、骨骼，甚至毛發、大腦、血液等都是由蛋白質組成的。蛋白質的種類繁多，功能多樣，有很多是大家熟知的，例如核蛋白構成細胞核并影響細胞功能;免疫球蛋白具有維持機體正常運行的免疫功能。此外，我們常說的酶、激素也屬于蛋白質，其中酶參與所有人體內的生化反應;激素（如生長素、腎上腺激素）可以調節生命體內各個器官的生理活性。總而言之，蛋白質在身體的正常運轉中具有不可取代的作用。

二、蛋白質與化學的聯系

（一）蛋白質的化學性質。

眾所周知，蛋白質的主要組成元素是C、H、O、N四種化學元素，要理解蛋白質首先就要了解組成蛋白質的基本單元結構--氨基酸，它是含有一個氨基（-NH2）、一個羧基（-COOH）和一個側鏈結構的有機物，最早是由法國化學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過脫水縮合形成肽鍵，而如果參與形成肽鍵的氨基酸個數很少，我們就把這種物質成為“肽”，當參與脫水縮合反應的蛋白質個數較多，分子量超過10000 Da （Dalton，道爾頓）時，我們就將其稱之為蛋白質。所以蛋白質是一種有機大分子，其中C含量會超過50%，它溶于水會形成膠體，遇到濃硝酸顯黃色， 富含蛋白質的物質灼燒后會有燒焦羽毛的氣味，生活中可以用這種方法來區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變性，所謂蛋白質變性就是指蛋白質受物理或化學因素的影響，其分子內部結構和性質發生改變，分子變大，流動性變差，值得一提的是，這一理論最早是由我國的化學家提出的。

（二）蛋白質參與的化學反應。

正如上文提到的，蛋白質是由氨基酸通過肽鍵連接組成的有機高分子，氨基酸有20多種，隨著排列順序的不同會構成不同類型的蛋白質。圍繞蛋白質發生的化學反應有很多，其中引起最多關注的要數酶促反應了。酶也屬于蛋白質，它對特定的底物能夠起到高度特異性和高效率的催化效果，是人體內各種新陳代謝活動的催化劑，例如人體內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導致人體內血糖含量過高，這就是糖尿病的原因。現在已經有一門專門研究酶的結構與性質、種類與活性以及酶促反應動力學與熱力學的酶學，此外，由于酶獨特的催化性質，化學家們已經將其應用在催化有機反應方面。

（三）檢測蛋白質的化學方法。

蛋白質是人體正常運行的重要生命物質，它在人體中的含量直接關乎人的健康與否，在醫學上很多疾病的診斷都是依靠檢測樣本中蛋白質標記物的含量，例如血紅蛋白是人體內的“貨車”，是運輸氧氣的蛋白質，如果血紅蛋白濃度減少就會誘發貧血、白化病等嚴重疾病。此外，隨著人們生活水平的提高，市場上存在著很多營養品都打出富含蛋白質的口號。因此研究能夠定性和定量檢測蛋白質的技術就成為了一項有意義并且有經濟前景的工作。目前檢測蛋白質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結果比較精確，重現性好，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，通過計算鹽酸的消耗量乘以蛋白質換算系數就可以獲得蛋白質的含量。而紫外吸收法是根據蛋白質具有吸收紫外光的性質，形成產物的量取決于蛋白質的濃度，觀察產物在540 nm處的吸光強度，將觀測強度與標準曲線進行對比就可得到蛋白質的濃度。這種方法的檢測結果也比較精準，并且操作簡單，樣品檢測完還能繼續使用。但在測定過程中要注意溶液pH的變化，因為蛋白質的吸收高峰會隨pH值的改變而改變。

三、研究蛋白質的意義

人體是世界上最復雜也是最難懂的系統，蛋白質是生理功能的執行者，是生命現象的直接體現者，對蛋白質結構和功能的研究將直接闡明生命在生理或病理條件下的變化機制，研究蛋白質就是在研究生命本身。了解蛋白質才能更好的利用蛋白質，了解生命的構造才能更好的保護生命，研究蛋白質在疾病的預防、延緩人體老化、治療疾病以及延長人類壽命等方面有著不可或缺的作用。

綜上所述，經過無數化學家的不懈地努力，蛋白質，這一在生命體中起到重要作用的生命活性物質的神秘面紗正在逐漸被掀開，目前已經衍生出許多研究蛋白質的課題，例如蛋白質組學、蛋白質工程等等，從化學的角度分析蛋白質有助于我們理解蛋白質在人體中的物化性質和作用機理，從而幫助我們更全面高效地利用蛋白質，進一步推廣蛋白質的應用范圍，而不僅僅局限于健康養生領域。

參考文獻：

[1]尹穩，伏旭，李平.蛋白質組學的應用研究進展[J].生物技術通報，2014（01）：32-38.

[2]郭穎娜，孫衛.蛋白質含量測定方法的比較[J].河北化工，2008（04）：36-37.