第四节　蛋白质的理化性质

蛋白质是由氨基酸组成的生物大分子，其理化性质既表现出氨基酸的一些性质，如紫外吸收、两性解离、等电点等，又表现出大分子特性，如沉降与沉淀、胶体特性、变性与复性等，蛋白质还有一些特殊的呈色反应。

一、蛋白质的紫外吸收

蛋白质分子中的酪氨酸和色氨酸含有共轭双键，在280nm波长处有特征性吸收峰。在一定条件下，蛋白质溶液的吸光度与其浓度成正比，因此可以用紫外分光光度法进行蛋白质定量。

二、蛋白质的两性解离

蛋白质分子中有许多可解离基团，如氨基、羧基、咪唑基等，既可给出H+带负电荷，又可结合H+带正电荷，因此属于两性电解质。蛋白质所带的净电荷与溶液的pH值有关，调节溶液的pH值可以使某种蛋白质所带的净电荷为零，此时溶液的pH值称为该蛋白质的等电点（isoelectric point，pI）。

蛋白质的等电点由其氨基酸组成决定。机体中大多数蛋白质的等电点在5.0左右，在体液中解离成阴离子。有些蛋白质含碱性氨基酸较多，称为碱性蛋白质，其等电点较高，如组蛋白；也有少数蛋白质含酸性氨基酸较多，称为酸性蛋白质，其等电点较低，如胃蛋白酶。

三、蛋白质的沉降特性

如果溶液中蛋白质分子颗粒的密度大于溶剂的密度，在受到强大的离心力作用时，蛋白质分子就会下沉，称为蛋白质的沉降作用（sedimentation）。沉降速度与蛋白质分子的大小、密度、形状和溶剂的密度、黏度有关，且在单位离心力下的沉降速度为一常数，该常数称为沉降系数（sedimentation coefficient）。沉降系数的单位为S，1S=10-13秒。

在同样条件下，大颗粒比小颗粒在离心场中沉降得快，沉降系数也大，因此沉降系数与蛋白质颗粒的大小正相关。

四、蛋白质的胶体特性

蛋白质分子的直径处在胶体颗粒范围内，所以其水溶液是一种稳定的亲水胶体。一方面，蛋白质分子表面有亲水基团，可与水分子结合形成水化层，使得蛋白质颗粒不能相互聚集而析出；另一方面，蛋白质分子表面具有可解离基团，能排斥其周围电性相同的离子。水化层和同性电荷使蛋白质溶液成为稳定的亲水胶体。

蛋白质分子的胶体特性使其不能通过半透膜，可应用透析的方法除去蛋白质样品中混有的小分子物质。

五、蛋白质的变性与复性

蛋白质变性（denaturation）是指在某些理化因素的作用下，天然蛋白质分子的空间结构遭到破坏，因而其理化性质发生改变，生物活性丧失。一些变性蛋白质在一定条件下可以恢复空间结构及生物活性，这一过程称为蛋白质复性（renaturation）。

我国生物化学家吴宪早在20世纪30年代就已经提出，蛋白质变性主要由分子中非共价键和二硫键断裂所致，不涉及肽键的破坏。蛋白质变性时肽链从高度折叠状态变为伸展状态，疏水基团外露，溶解度降低，不对称性增加，失去结晶能力，生物活性丧失，易被蛋白酶水解。导致蛋白质变性的常见因素有高温、超声波、强酸、强碱、重金属盐、有机溶剂、尿素、盐酸胍、表面活性剂等，很多因素导致蛋白质变性的同时也使蛋白质沉淀。

蛋白质变性的可逆性与导致变性的因素、蛋白质的种类、蛋白质分子结构的破坏程度有关。胰蛋白酶在酸性条件下短暂加热会变性，但缓慢冷却后可以复性。

六、蛋白质的呈色反应

蛋白质的呈色反应主要是指蛋白质的某些基团与特定试剂作用而显色。以下呈色反应可用于蛋白质定性与定量。

（一）双缩脲反应

尿素加热到180℃缩合生成双缩脲，双缩脲在碱性溶液中与硫酸铜反应产生紫色螯合物，称为双缩脲反应。蛋白质多肽链中肽键与双缩脲结构相似，所以也可以通过双缩脲反应显色，且颜色的深浅与蛋白质含量呈线性关系，可用于蛋白质定量。

（二）酚试剂反应

酚试剂反应由Folin在1912年首创，早期用于酪氨酸和色氨酸测定，1922年吴宪等用于蛋白质定量，1951年Lowry改良了酚试剂反应。先用碱性铜溶液与蛋白质反应生成紫色螯合物，再加入酚试剂即磷钼酸-磷钨酸，将螯合物中的酪氨酸和色氨酸还原成蓝色的钼蓝和钨蓝，且颜色的深浅与蛋白质含量呈线性关系，灵敏度是双缩脲反应的100倍，可用于微量蛋白质定量检测。

（三）染料结合法

染料结合法基于蛋白质与考马斯亮蓝试剂反应，可产生一种亮蓝色的化合物。该化合物在595nm有吸收峰，吸光度与蛋白质含量呈线性关系，可用于蛋白质定量。