第一节
蛋白质的分子组成

一、蛋白质的元素组成

结果表明，所有蛋白质分子都含有碳、氢、氧、氮及少量硫元素，有些蛋白质还含有其他一些微量元素如磷、铁、铜、锰、锌、碘等。各种蛋白质的含氮量十分接近，平均为16%。由于体内含氮物质以蛋白质为主，通过测定含氮量即可大致推算样本中蛋白质的含量。

100g样本中蛋白质含量（g%）=每克样本含氮克数（g）/样本×6.25×100

二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸

（一）氨基酸的结构

存在于自然界中的氨基酸（amino acid，AA）有300余种，但构成天然蛋白质的氨基酸只有20种，有相应的遗传密码的氨基酸被称为编码氨基酸（coding amino acid）或标准氨基酸（standard amino acid）。氨基酸与羧基相连的α-碳原子上连有氨基，称为α-氨基酸（脯氨酸为α-亚氨基酸）。除甘氨酸外，其余氨基酸的α-碳原子都是手性碳原子，有D、L两种构型，存在于天然蛋白质中的氨基酸均为L-α-氨基酸。

为了准确描述氨基酸的结构，需要对碳原子进行编号。依照惯例，有两套编号规则可供选用：一是将碳原子按照与羧基碳原子的距离依次编号为α、β、γ、δ等；二是用阿拉伯数字编号，羧基是主要功能基团，其碳原子为1号，其他碳原子依次为2号、3号、4号等。含杂环结构的氨基酸一般用阿拉伯数字编号，用希腊字母容易产生歧义。

（二）氨基酸的分类

氨基酸分类有助于认识氨基酸的结构、性质和作用。根据研究目的不同，可以采用不同的分类方式。如根据R基团的结构可以分为脂肪族、芳香族、杂环氨基酸；根据R基团的酸碱性可以分为酸性、碱性、中性氨基酸；根据人体内能否合成可以分为必需、非必需氨基酸；根据分解产物的进一步转化可以分为生糖、生酮、生糖兼生酮氨基酸；根据是否用于合成蛋白质（或有无遗传密码）可以分为标准（或编码）、非标准（或非编码）氨基酸。

标准氨基酸的分类是综合考虑氨基酸R基团的结构和性质，特别是其极性或在生理pH（接近中性）下的水溶性，可分为非极性疏水氨基酸、极性中性氨基酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸四大类（表2-1）。

三、氨基酸的理化性质

（一）两性电离与等电点

所有氨基酸都含有酸性的α-羧基和碱性的α-氨基，属于两性电解质（ampholyte）。同一氨基酸分子在不同pH值的溶液中解离方式不同，可带正、负两种性质的电荷。当处于某一pH溶液的氨基酸解离后所带的正负电荷相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点（isoelectric point，pI）。不同的氨基酸由于R侧链结构及解离程度不同，具有不同的等电点。当溶液的pH值小于等电点时，氨基酸带正电荷；当溶液的pH值大于等电点时，氨基酸带负电荷。因此溶液的pH值可以改变氨基酸的带电性质及电荷数量（图2-1）。

（二）茚三酮反应

氨基酸与茚三酮水合物发生反应生成蓝紫色化合物。该化合物最大吸收波长为570nm，在一定范围内其吸光度与氨基酸浓度呈线性关系，可用于氨基酸定性和定量分析（图2-2）。

（三）紫外吸收

芳香族氨基酸因含苯环，具有共轭双键，可吸收一定波长的紫外线，其中酪氨酸和色氨酸的紫外吸收峰为280nm，苯丙氨酸的紫外吸收峰为260nm（图2-3），吸光度（A ₂₈₀ ）与氨基酸的浓度在一定范围内成正比关系。