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发信人: emacs (In the Name of Love), 信区: Science
标  题: 蛋白质·氨基酸·蛋白质分子的分解
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年08月03日13:07:48 星期六), 站内信件



　　　　　　      蛋白质分子的分解


　　上面我们从总体上讨论了蛋白质分子的结构——链的一般形
状。蛋白质分子结构的细节又是怎样的呢？例如，在某个给定的
蛋白质分子中，每一种氨基酸各有多少个呢？

　　我们可以把一个蛋白质分子分解成组成它的各种氨基酸（通
过在酸中加热），然后测定混合液中每一种氨基酸有多少。遗憾
的是，有些氨基酸在化学性质上彼此非常相似，用普通的化学方
法几乎不能把它们截然分开，而用色谱法能够把各种氨基酸分得
清清楚楚（见第六章）。1941年，英国生物化学家马丁和辛格首
先把色谱法应用于这个方面。他们采用的是用淀粉作为色柱里的
填料。1948年，美国生物化学家S．穆尔和斯坦把氨基酸的淀粉
色谱法的效率提高到一个新水平，因此，他们分享了1972年的诺
贝尔化学奖。

　　把各种氨基酸的混合液倒入淀粉柱里，待所有的氨基酸分子
附着在淀粉颗粒上以后，再用新鲜的溶剂把氨基酸从柱中慢慢地
淋洗下去。每一种氨基酸都以自己特定的速率从柱中向下移动。
当每一种氨基酸从柱的底部分别流出时，那种氨基酸溶液的液滴
就被收集在一个容器里；然后用一种能够使氨基酸呈色的化学药
品，对每一个容器里的溶液进行处理。颜色的强度表示溶液中某
种氨基酸的含量。这种颜色强度是用一种叫做分光光度计的仪器
测量的。分光光度计可以通过某一特定波长的光被吸收的量显示
出颜色的强度（图12－2）。


　　图12－2 分光光度计。光束被分为两部分，一部分通过要分
析的标本，而另一部分直接到光电池。因为通过标本的光束被减
弱，在光电池中释放的电子比未被吸收的光束释放的少，所以这
两部分光束在示波器上显示出电位差，这样就可以测量出标本的
光的吸收量

　　[顺便说一下，分光光度计也可以用在其他的化学分析上。
如果让波长连续增加的光通过一种溶液，吸收的量就会平稳地改
变，在某些波长时上升到最大值，而在另一些波长时下降到最小
值。结果形成一种吸收光谱。每一种原子团都有自己特定的一个
或几个吸收峰。在刚刚进入20世纪的时候，美国物理学家柯布伦
茨首先证明，在红外区域这种现象尤为明显。虽然当时他的仪器
太粗糙，使这项技术未能实际应用，但是自从第二次世界大战以
来，人们越来越多地使用红外分光光度计来分析复杂化合物的结
构，这种仪器能对2～40微米的光谱进行自动扫描并能记录下结
果。用于化学分析的各种光学方法，包括无线电波吸收、光吸收、
光散射等，都非常精密，并且没有破坏性（换句话说，标本在检
验过程中不会破坏 ），因而完全取代了前一章中提到的李比希、
杜马和普列格尔的古典分析法。]

　　虽然用淀粉色谱法测定氨基酸非常令人满意，但是在这种方
法发展起来的时候，马丁和辛格研究出了一种更简单的色谱法；
叫做纸色谱法（图12－3）。各种氨基酸能够在一张滤纸上被分
开（一种用特别纯的纤维素制成的吸水纸）。把1~2滴不同氨基
酸的混合液滴在滤纸的一个角上，然后把滤纸这一边的边缘浸入
了醇一类的溶剂中。由于毛细作用，溶剂沿着滤纸慢慢地移动。
（将吸水纸的一角浸入水中，你就会看到这种现象。）溶剂经过
液滴时顺便带上氨基酸分子，因而使氨基酸分子也沿着滤纸移动。
如同淀粉色谱法一样，每种氨基酸都以特定的速率沿滤纸移动。
过一段时间以后，混合液中的各种氨基酸便在滤纸上分成一系列
的斑点。有些斑点可能含有两种或三种氨基酸。要把这些氨基酸
再分开，需要等滤纸干燥以后，把滤纸从原来的位置旋转90度，
然后把新的边缘浸入第二种溶剂中，这种溶剂将把这几种氨基酸
再分别沉积成几个斑点。最后，待整张滤纸干燥以后，再用化学
药品冲洗，使氨基酸的斑点带色或变黑。这真是一种富有戏剧性
的奇观：原来混合在一种单一溶液中的各种氨基酸，现在布满整
张滤纸，就像一幅由彩色斑点拼成的工艺品。有经验的生物化学
家根据斑点所占的位置，能够识别出每一种氨基酸，几乎一眼就
能看出原蛋白质的成分。把一个斑点溶解，他们甚至能够测量出
这种蛋白质中某种氨基酸的含量。由于对这项技术的发展，马丁
和辛格获得1952年的诺贝尔化学奖。
 
                图12－3  纸色谱法

　　（1952年，马丁同詹姆斯一起，把这种技术原理应用在分离
气体上。各种气体或蒸汽的混合物可以利用氮或氦一类情性载气
的气流通过液态溶剂或吸收性固体的表面。混合的气体通过后，
在另一端出现时就分开了。这种气相色谱法特别有用，因为它分
离速度快，而且非常精密，能够探测出痕量的杂质。）

　　色谱分析准确地估计出了各种蛋白质的每一种氨基酸含量。
例如，已经发现，一种被称为血清清蛋白的血液蛋白质分子，含
有15个甘氨酸、45个缬氨酸、58个亮氨酸、9个异亮氨酸、31个
脯氨酸、33个苯丙氨酸、18个酪氨酸、三个色氨酸、22个丝氨酸、
27个苏氨酸，32个胱氨酸、4半胱氨酸、6个甲硫氨酸、25个精氨
酸、16个组氨酸、58个赖氨酸、46个天门冬氨酸和80个谷氨酸，
总计有18个不同类型的526个氨基酸，分子量约为 69 000。（除
了这18种以外，还有一种普通的氨基酸，叫做丙氨酸。）

　　德国血统的美国生物化学家布兰德提出了一套代表各种氨基
酸的符号，现在已被普遍采用。为了避免与元素符号相混淆，他
用每一种氨基酸英文名字的前三个字母来为其命名，而不是只用
第一个字母。其中有几个比较特殊：CyS代表胱氨酸，以表明它
的两半通常被连接到两种不同的链上；半胱氨酸用CySH代表，以
区别于胱氨酸；异亮氨酸的符号是Ileu而不是Iso，因为Iso是许
多化学名词的字头。

　　用这种符号，血清清蛋白的分子式可以写成：Gly15Val45Leu58
Ileu9Pro31Phe33Tyr18try1Ser22Thr27CyS32CySH4Met6Arg25His16Lys58
Asp46Glu80。应该承认，分子式这样写比较简洁，但念起来并不顺口。



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