第四章 蛋白質
概念
簡單蛋白、結合蛋白、堿性氨基酸、等電點、甲醛滴定、埃德曼降解、一級結構、肽鍵、構型和構象、雙面角、二級結構、超二級結構、結構域、三級結構、四級結構、亞堿、别名蛋白、分子病、水合層、雙電層、蛋白變性和複配、鹽分析和鹽溶解度
二。氨基酸
蛋白質的分類、基本氨基酸的結構、分類、名稱、符号、化學反應、鑒定、水解
三。蛋白質的結構
一級結構 結構特點、測量步驟、常用方法、酶
二級結構四大結構特點、資料、超二級結構
三級結構主要由疏水鍵維持
四級結構變化現象
結構和功能的适應性，結構變化對功能的影響，典型蛋白質
四。蛋白質的性質
分子量測定方法、酸度、溶解度、變性、顔色反應
第一節 蛋白質一般理論
一、蛋白質的功能多樣性
蛋白質是原生質的主要成分，任何生物體都含有蛋白質。自然界中最小和最簡單的生物是病毒，它由蛋白質和核酸組成。沒有蛋白質就沒有生命。
自然界有各種各樣的生物，是以蛋白質在種類和功能上也非常多樣化。綜上所述，蛋白質具有以下功能：
1.催化功能 生物體中的酶由蛋白質組成，蛋白質是生物體新陳代謝的催化劑。沒有酶，生物體中的化學反應就無法正常進行。例如，沒有澱粉酶，澱粉就不能被分解和利用。
2.結構功能 蛋白質可用作生物體的結構成分。在高等動物中，膠原蛋白是主要的細胞外結構蛋白，作為身體的支架參與結締組織和骨骼，占總蛋白的1/4。細胞的層結構，如細胞膜，線粒體，葉綠體和内質網，由不溶性蛋白質和脂質組成。動物的毛發和指甲由角蛋白制成。
3.運輸功能 脊椎動物紅細胞中的血紅蛋白和無脊椎動物中的血紅蛋白在呼吸過程中的氧氣運輸中起作用。血液中的脂質蛋白運輸脂肪，鐵蛋白運輸鐵。一些脂溶性激素的運輸還需要蛋白質，如甲狀腺素，與甲狀腺素結合，以便在血液中運輸。
4.儲存功能 某些蛋白質的作用是儲存氨基酸作為生物體的營養物質和胚胎或幼兒生長發育的原料。這些蛋白質包括雞蛋中的蛋清蛋白，牛奶中的酪蛋白和小麥種子中的醇厚蛋白質。肝髒中的鐵蛋白将多餘的鐵儲存在血液中，用于缺鐵。
5.運動功能 肌紅蛋白和肌肉中的肌紅蛋白是運動系統的必要組成部分，其組成變化引起肌肉收縮，帶動身體運動。細菌中的鞭打蛋白也有類似的效果，其收縮導緻鞭打擺動，使細菌在水中遊動。
6.防禦功能 高等動物的免疫反應是身體的防禦功能，也主要由蛋白質（抗體）實作。凝血和溶酶解系統的蛋白質因子，溶菌酶，幹擾素等也具有防禦和保護功能。
7.調節功能 某些激素，所有激素受體和許多其他調節因子都是蛋白質。
8.資訊傳遞功能 生物體内的資訊傳遞過程也離不開蛋白質。例如，視覺資訊的傳遞應涉及視覺紫紅色，味道需要味道蛋白質。棒細胞中的類視黃醇可以用1個光子激發，進而産生視覺。
9.遺傳調控功能 遺傳資訊的儲存和表達與蛋白質有關。DNA儲存在蛋白質（組蛋白）中。一些蛋白質，如抑制劑蛋白，與特定基因的表達有關。β半乳糖苷酶基因的表達受到抑制蛋白的抑制，當需要合成β半乳糖苷酶時，抑制蛋白會抑制抑制。
10.其他功能 有些生物體可以合成有毒蛋白質用于攻擊或自衛。例如，一些植物在被昆蟲叮咬後會産生有毒蛋白質。白喉毒素抑制生物蛋白合成。
二、蛋白質的分類
（1） 按分子形狀
1.球蛋白形狀近似于球體，多在水中，多為活性物質，如酶、轉運蛋白、蛋白激素、抗體等。球狀蛋白與直徑的比值一般小于10。
2、纖維蛋白形狀細長，分子量大，多為結構蛋白，如膠原蛋白、彈性蛋白、角蛋白等。纖維蛋白按溶解度可分為可溶性纖維蛋白和不溶性纖維蛋白。前者是血液中的纖維蛋白原，肌肉中的肌紅蛋白等，而後者是結構蛋白，如膠原蛋白，彈性蛋白，角蛋白等。
（2） 按分子組成
1.簡單蛋白質完全由氨基酸組成，不含非蛋白質成分。如血清蛋白。根據溶解度的不同，單純蛋白可分為以下7類：透明蛋白、球蛋白、組蛋白、精制蛋白、麸質、醇溶性蛋白和硬質蛋白。
2.結合蛋白由蛋白質和非蛋白質組分組成，後者稱為輔助堿。根據亞堿基的不同，結合蛋白可分為以下7類：核蛋白、脂蛋白、糖蛋白、磷蛋白、血紅蛋白、類黃酮蛋白和金屬蛋白。
三、蛋白質元素的組成和分子量
1.元素 所有蛋白質都含有四種碳氫化合物元素，有些蛋白質還含有硫、磷和一些金屬元素。
蛋白質平均含有50%的碳，7%的氫，23%的氧和16%的氮。氮含量更恒定，糖和脂質中不含氮，是以蛋白質含量通常通過測量樣品中的氮含量來測量。作為常用的，家樂氏固氮劑：
蛋白質含量 ： 蛋白質氮 × 6.25
其中，6.25是16%的倒計時。
2.蛋白質分子量蛋白質分子量變化很大，從6000萬到100萬或更多。這個範圍是人為的。分子量通常稱為分子量小于6000的肽。然而，這個極限不是絕對的，如牛胰島素5700的數值重量，仍然一般認為是蛋白質。蛋白質沸騰并凝固，而肽不凝固。較大的蛋白質，如煙葉病毒，其分子量為4000萬。
四、蛋白質的水解
氨基酸是蛋白質的基本結構機關，這一發現源于蛋白質的水解。水解蛋白質有三種主要方法：
1.酸水解用6MHCl或4MH2SO4，105°C回流20小時即可完全水解。酸水解不會引起氨基酸的氩氣，但色氨酸被完全破壞，絲氨酸和硫酸被部分破壞，冬季酰胺和谷氨酰胺的層粘連體被水解。如果樣品中含有雜質，在酸水解過程中往往會産生腐爛的黑質，使水解液變黑。用3mol/L甲苯磺酸鹽代替鹽酸，得到更多的色氨酸，可以像絲氨酸和硫酸一樣外推找到其含量。
2.用5MNaOH堿性水解，水解10-20小時即可水解完成。堿性水解導緻氨基酸旋轉，許多氨基酸被破壞，但色氨酸不會被破壞。它通常用于确定色氨酸含量.可以添加澱粉以防止氧化。
3.酶水解 酶水解既不破壞氨基酸，也不引起旋轉。但酶水解時間長，反應不完全。一般用于部分水解，要完全水解，需要多種酶協同使用。
第二節 氨基酸
一、氨基酸的結構和分類
（1） 堿性氨基酸
構成蛋白質的20個氨基酸被稱為必需氨基酸。除脯氨酸外，它們都是α氨基酸，即α碳原子上的氨基酸。堿性氨基酸符合通式，并具有單字母和三字母首字母縮略詞。
根據氨基酸的側鍊結構，有三類：脂肪氨基酸，芳香族氨基酸和雜環氨基酸。
1.脂肪氨基酸有15種。
側鍊隻是烴鍊：Gly、Ala、Val、Leu、Ile最後三條帶有支鍊，人體無法合成，是必需氨基酸。
側鍊含有羟基：Ser，Thr中許多蛋白酶的活性中心含有絲氨酸，絲氨酸在蛋白質與糖和磷酸的結合中也起重要作用。
側鍊中含有硫原子：Cys，通過形成二硫鍵結合成半胱氨酸。二硫鍵對于維持蛋白質的先進結構非常重要。半胱氨酸也常見于蛋白質的活性中心。蛋氨酸的硫原子有時參與地鍵的形成。蛋氨酸可用作通用甲基供體，并參與各種分子的甲基化反應。
側鍊含有铌酰：Asp（D），膠（E）
含有氨基亞胺堿的側鍊：砷（N），Gln（Q）
側鍊堿性：Arg （R），Lys （K）
2.芳香族氨基酸包括phe，F和酪氨酸（Tyr，Y）。酪氨酸是合成甲狀腺素的原料。
3.雜環氨基酸包括色氨酸（Trp，W），組胺（His）和脯氨酸（Pro）。其中，色氨酸和芳香族氨基酸含有苯環，兩者均具有紫外線吸收（280nm）。是以，蛋白質的含量可以通過測量它們的紫外線吸收來測量。組胺也是一種堿性氨基酸，但堿性較弱，在生理條件下是否帶電與周圍環境有關。它通常充當活動中心的轉移電荷。組胺可以用鐵血漿定位。脯氨酸是唯一一種中氨基酸，是α螺旋的破壞者。
B 表示 Asx，即 Asp 或 Asn;
堿性氨基酸也可以按側鍊極性分類：
非極性氨基酸：阿拉，瓦爾，列伊，Ile，Met，Phe，Trp，Pro在八個
不帶電荷的極性：Gly，Ser，Thr，Cys，Asn，Gln，Tyr of Seven
正電荷：Arg，Lys，His
負電荷：Asp，膠水
（二） 不尋常的蛋白質氨基酸
一些蛋白質含有不尋常的氨基酸，這些氨基酸來自蛋白質合成後羟基化，癌化，甲基化等的修飾。也稱為稀有氨基酸或特殊氨基酸。如4-羟脯氨酸、5-羟賴氨酸、鍊蛋白等。其中，羟脯氨酸和羟賴氨酸在膠原蛋白和彈性蛋白中含量較豐富。甲狀腺素中還有3，5-二碘酪氨酸。
（三） 非蛋白質氨基酸
自然界中還有150多種氨基酸不參與蛋白質的形成。它們中的大多數是堿性氨基酸的衍生物，有些是D-氨基酸或β，γ δ氨基酸。這些氨基酸中的一些是重要的代謝物前體或中間體，如愈創木蘭和鳥嘌呤是合成精氨酸的中間體，β-丙氨酸是多酸的前體（泛酸，輔酶A前體），γ-氨基丁酸是傳遞神經沖動的化學媒體。
二、氨基酸的性質
（一） 實體性質
α氨基酸是白色晶體，每種晶體都有特殊的晶體形狀，可用于識别各種氨基酸。除半胱氨酸和酪氨酸外，還可溶于水。脯氨酸和羟脯氨酸也可以溶解在乙醇或醚中。
除了甘氨酸，α氨基酸是旋風的，α碳原子很友善。Susine和isolyuctamate具有兩個手碳原子。從蛋白質水解中獲得的氨基酸是L型的。但D-氨基酸也存在于生物體中，特别是細菌，例如細菌的細胞壁和某些含有D-氨基酸的抗生素。
三種氨基酸與苯環被紫外線吸收，F：257nm，ε s 200;Y：275nm，ε=1400;W：280nm，ε=5600。通常蛋白質的紫外線吸收主要由後兩個氨基酸決定，一般在280nm處。
氨基酸分子含有氨基和羧基，在水溶液中以偶極子離子的形式存在。氨基酸晶體是熔點高于200°C的離子晶體，氨基酸都是性電解質，每種解離堿的表觀解離常數分别以K1'和K2'表示，其酸性強度下降的順序。當氨基酸分子的淨電荷為零時，pH值稱為氨基酸的等電點（pI）。等電點的值是等電點之前和之後兩個pK'值的算術平均值。
氨基酸在完全質子化時可視為多糖醇酸，各解離基團的表觀解離常數以pK1'、pK2'和pK3'表示，依次為酸性弱化。氨基酸可用作緩沖溶液，緩沖能力在pK'時最大，pI在緩沖能力最弱時。
氨基酸的滴定曲線如圖所示。
（二） 化學性質
1. 氨基反應
（1）基化
氨基可以在堿性溶液中與酰化物試劑（如氯或殺酸劑）反應，産生乙胺。該反應可用于保護肽合成中的氨基酸。
（2） 含硝酸
氨基酸在室溫下與硝酸反應，海水淡化，産生羟喹酸和氮。因為布拉明有這種反應，賴氨酸的側鍊氨基也可以反應，但速度較慢。它通常用于蛋白質的化學修飾，水解測定和氨基酸定量。
（3） 與醛發生反應
氨基酸α氨基酸與醛類物質反應産生西戊氨酸-C-N-。Sifol是氨基酸作為底物的某些酶促反應的中間體。賴氨酸的側鍊氨基也可以反應。氨基還可以與甲醛反應生成羟甲基化合物。由于氨基酸以偶極子離子的形式存在于溶液中，是以含量不能通過酸堿滴定法測定。與甲醛反應後，氨基酸不再是偶極子離子，其滴定終點可以用一般的酸堿訓示劑表示，是以可以進行滴定，稱為甲醛滴定，可用于測定氨基酸。
（4）與異羟醌酸鹽（PITC）發生反應。
α氨基和PITC在弱堿性條件下形成相應的苯二氮卓類藥物（PTC-AA），它們在硝基甲烷中與酸環化，産生相應的苯甲酰硫醚衍生物（PTH-AA）。這些衍生物是無色的，可以通過斷層掃描進行分離和鑒定。該反應首先被Edman用于鑒定蛋白質的N端氨基酸，其在蛋白質氨基酸序列的分析中起重要作用。
（5）磺酰化
氨基酸與5-（二甲胺）铯-1-磺酰氯（DNS-Cl）反應産生DNS氨基酸。該産品在100°C的酸性條件（6NHCl）下也不會被破壞，是以可用于氨基酸末端分析。DNS-氨基酸具有較強的熒光，激發波長在360nm左右，靈敏度較高，可用于微量分析。
（6） 與 DNFB 反應
氨基酸和2，4-二硝基氟苯（DNFB）在弱堿性溶液中起作用，産生己硝基苯氨基酸（DNP氨基酸）。該反應是定量變性的，其黃色産物可以承受100°C的酸性溫度。該反應曾經被英國的TheSanger用于測量胰島素的氨基酸序列，也稱為Sanger試劑，現在用于蛋白質N端測定。
（7） 反式胺反應
在轉氨酶的催化下，氨基酸可以從氨基酸中除去并轉化為相應的酮酸。
2.羧基的反應
該堿可與堿一起使用以産生鹽，其中重金屬鹽不溶于水。羧基可用于與醇類産生酯類，醇類反應常用于肽合成中的拟除蟲菊酯保護。一些酯具有增加硝基苯活性的活化作用，例如硝基苯。在氨基的保護作用下，可與二氯菌堿或五氯化磷結合生成氯化物，用于肽合成中激活羧基。在脫氧酶的催化下，可以除去碳嘧啶堿以形成布拉明。
3.曲酮反應
氨基酸和三音在微酸溶液中加熱，最終産生藍色物質。另一方面，脯氨酸産生黃色化合物。根據該反應，氨基酸含量可以通過二氧化碳決定。
4. 側鍊的反應
絲氨酸，硫酸羟基，可以形成酯或糖苷。
半胱氨酸側鍊碳原具有高度反應性：
（1）二硫鍵
半胱氨酸很容易被氧化，在堿性溶液中形成二硫鍵，産生半胱氨酸。半胱氨酸中的二硫鍵在蛋白質的形成中起着重要作用。氧化劑和還原劑都可以打開二硫鍵。在蛋白質結構的研究中，氧化劑過酸可以定量地除去二硫鍵，産生相應的磺酸鹽。還原劑如吡啶乙醇和吡啶乙酸也可以去除二硫鍵并産生相應的吡啶基化合物。由于半胱氨酸中的碳青素非常不穩定，非常容易氧化，是以使用還原劑除去二硫鍵，經常進一步使用碘化物、氯吡尼酸、N-乙基丁烯二西泮等具有除蟲劑的試劑，它受到保護，防止其再氧化。
（2） 烷烴
半胱氨酸可與烷基試劑如碘乙酸和碘乙酰酰胺反應。
半胱氨酸與對乙酰氨基酚反應，産生帶正電荷的側鍊，稱為S-亞甲基半胱氨酸（AECys）。
（3） 與重金屬發生反應
非常少量的某些重金屬離子，如Ag plus，Hg2 plus，可以與吡哆醇反應産生硫醇鹽，導緻含有碳化物的酶失活。
5.氨基酸測試中常用以下反應：
l 酪氨酸、組胺能與重氮化合物反應（Pauly反應），可用于定性和定量測定。組胺産生棕紅色化合物，酪氨酸是橙色的。
l 精氨酸與氫氧化鈉中的1-吡啶醇和次溴酸鈉反應，産生深紅色，稱為莎莎反應。用于識别利基市場。
l 酪氨酸與硝酸、硝酸、硝酸汞和亞硝酸汞發生反應，加熱後産生白色沉澱，變紅，稱為Mirren反應，是鑒定酚類的特征性反應。
l 将色氨酸加入到乙醛酸中，然後緩慢加入到濃硫酸中，界面會出現紫色環，用來鑒别吡哆醇。
在蛋白質中，一些側鍊基團被包裹在蛋白質内部，是以反應緩慢甚至無反應。
三、色譜和氨基酸分析分離
1. 色譜的曆史
最早的斷層掃描實驗是1903年俄羅斯植物學家cycloporine與碳酸鈣分離，屬于吸附斷層掃描。分布層析成像出現在20世紀40年代，氣相色譜出現在20世紀50年代，HPLC出現在60年代，超臨界斷層掃描出現在20世紀80年代，超微HPLC可分離ng級樣品出現在1990年代。
2.色譜的分類：
按流動相可分為氣相、液相、超臨界色譜等。
按媒體可分為紙質斷層掃描、薄層層析成像、柱層析成像等;
按分離機理可分為吸附斷層掃描、分布斷層掃描、分子篩斷層掃描等
3. 色譜的應用
可用于分離、制備、純度鑒定等。
定性可以通過保留值、内标、标準曲線等方法使用，定量一般采用标準曲線法。
氨基酸的分析分離是确定蛋白質結構的基礎。分布層析成像和離子交換斷層掃描方法應用于氨基酸組成分析後，蛋白質結構的研究取得了顯著成就。這些方法現已自動化。
氨基酸從強酸型離子交換柱中洗脫的順序如下：
Asp，Thr，Ser，Glu，Pro，Gly，Ala，Cys，Val，Met，Ile，Leu，Tyr，Phe，Lys，His，（NH3），Arg
第三節 蛋白質的初級結構
蛋白質是一種生物大分子，具有明顯的結構層次，從低級到高層可分為一級結構、二級結構、三級結構和四級結構。
一、肽鍵和肽
由一個氨基酸的氨基酸收縮和另一個氨基酸的氨基酸收縮形成的共價鍵稱為肽鍵。在蛋白質分子中，氨基酸通過肽鍵連接配接以形成肽鍊。
最簡單的肽由兩個稱為二肽的氨基酸組成。含有三、四、五個氨基酸的肽稱為三肽、三肽、五肽等。肽鍊中的氨基酸被稱為殘基，因為它們在肽鍵形成時脫水，不再是完整的氨基酸。肽的名稱由構成肽的氨基酸殘基決定。一般從肽的氨基末端開始，稱為某種氨基酸...一種氨基酸。肽的寫入也從氨基端開始。
肽鍵，如乙胺鍵，表現出更高的穩定性，因為鍵中的原子處于共振狀态。在肽鍵中，C-N單鍵具有約40%的雙鍵性質，而C-O雙鍵具有40%的單鍵性質。這産生了兩個重要結果：（1）肽鍵的亞氨基在pH 0-14範圍内沒有明顯的解離和質子化傾向，以及（2）肽鍵中的C-N單鍵不能自由旋轉，使蛋白質可以折疊成各種三維構象。
蛋白質除了部分水解外還能産生多種單純肽，自然界中也有不同長度的小肽，它們具有特殊的生理功能。
動物和植物細胞含有一種稱為谷胱甘肽的三肽，或δ谷胱甘肽。因為它含有殺菌劑，是以它通常表現為GSH。它在體内的氧化還原過程中起着重要作用。腦嗎啡是一種天然止痛藥。肌肉中的鵝肌肽是一種二肽，或β-丙氨酰胺。肌肽在肌肉中充當緩沖劑，緩沖肌肉産生的乳酸對pH值的影響。一種稱為短葉綠素酪氨酸的抗生素由12個氨基酸組成，其中幾種是D-氨基酸。這些天然肽中的非蛋白質氨基酸保護它們免受蛋白酶水解。許多激素也是肽，如催産素，加壓，舒緩肽等。
二、肽的理化性質
小肽的實體和化學性質與氨基酸相似。許多小肽已經結晶。晶體的熔點非常高，表明它是離子晶體，在水溶液中以偶極子離子的形式存在。肽鍵的亞氨基不會解離，是以肽的酸度和堿度取決于肽末端的氨基酸度，肽的堿基和側鍊上的基團。在長肽或蛋白質中，可拆卸的基團主要在側鍊上。肽末端的pK'略大于遊離氨基酸的pK'，而末端氨基的pK'略小。側鍊基組變化不大。
肽的滴定曲線與氨基酸的滴定曲線非常相似。肽的等電點也可以由其pK值決定。
典型小肽的旋轉光度等于每個氨基酸的旋轉光度之和，但較大肽或蛋白質的旋轉光度不等于它所構成的氨基酸的旋轉光度的簡單和。
肽在化學上與氨基酸相同，但有一些特殊的反應，如雙收縮反應。通常含有兩種或兩種以上肽鍵的化合物可以與CuSO4堿性溶液反應産生紫紅色或藍紫色化合物。該反應可用于測定蛋白質含量。
三、第一級結構的确定
（一） 第一級結構
蛋白質的一級結構是指肽鍊的氨基酸組成及其順序。氨基酸序列是蛋白質分子結構的基礎，決定了蛋白質的先進結構。一級結構可以用三個字母或單字母的氨基酸符号表示，從N端到C端書寫。使用三個字母的符号時，氨基酸由連字元 （-） 分隔。
（二） 測量步驟
确定蛋白質的初級結構要求樣品是同源的（純度大于97%），并且是已知分子量的蛋白質。一般的測量步驟是：
1.通過末端分析，确定蛋白質分子由幾條肽鍊組成。
2.分離每個肽鍊并分離純化。
3.将肽鍊樣品的一部分完全水解以确定其氨基酸組成和比例。
4.肽鍊樣品的另一部分用于N端和C端鑒定。
5.去除肽鍊内的二硫鍵。
6.肽鍊通過酶解或化學部分水解降解成一組不同大小的肽段，并分離單個肽段。
7. 确定每個肽片段的氨基酸序列。
8.從第二步獲得的肽鍊樣品然後通過另一種部分水解方法水解成另一組肽段，其斷裂點與第五步不同。分離肽片段并對其進行測序。比較兩組肽片段的氨基酸序列，并根據它們的重疊将整個肽鍊的氨基酸序列拼湊在一起。
9.确定二硫鍵和酰胺堿在原始肽鍊中的位置。
（三） 共同方法
1. 終端分析
（1） N端
蛋白質的末端氨基酸與弱堿性溶液中的2，4-二硝基氟苯（DNFB）相關，以産生二硝基苯蛋白（DNP-蛋白）。該産品為黃色，可承受100°C的酸性高溫。當水解時，肽鍊斷裂，但DNP堿不會脫落，DNP-氨基酸可以溶解在醚等有機溶劑中，它可以與其他氨基酸分離并ε-DNP賴氨酸。然後通過雙向濾紙斷層掃描或柱層析成像，可以鑒定出黃色的DNP氨基酸。
丹舒酰氯法是一種更靈敏的方法。蛋白質的末端與5-（二甲胺-1-磺酰氯（DNS-Cl）反應産生DNS蛋白。DNS氨基酸具有很強的熒光和約360nm的激發波長，比DNFB方法靈敏度高100倍。
目前，異硫酸鹽（PITC）方法使用最為廣泛。端氨基和PITC在弱堿性條件下形成相應的苯二氮卓類衍生物，它們在硝基甲烷中與酸環化，産生相應的苯甲酰硫醚衍生物，從肽鍊上脫落。該産品可以通過氣液色譜法進行鑒定。該方法的最大優點是剩餘的肽鍊仍然完整，并且新的N端氨基酸可以根據該方法反複測定。現在有一種全自動氨基酸序列分析儀，可以确定含有20多個氨基酸的肽片段的氨基酸序列。缺點是它不像丹舒酰氯那樣敏感，可以與它結合使用。
N端氨基酸也可以通過酶法測定，即氨基肽酶。
（2） C端
a） 氫氧化硼锂可還原C端氨基酸，産生相應的α氨基醇。肽鍊水解後，通過斷層掃描進行鑒定。有斷裂幹擾。
b）另一種方法是解決方案。多肽和氮化物在無水條件下加熱，可以破壞所有肽鍵，除C端氨基酸外，其他氨基酸被轉化為相應的乙炔化合物。已經溶解的C端氨基酸可以通過紙質斷層掃描來識别。精氨酸變成鳥嘌呤，半胱氨酸、半胱氨酸和谷氨酰胺被破壞。
c）它也可以通過肽酶法鑒定。将蛋白質在pH 8.0、30°C與肽酶保溫，取樣間隔一定時間，用紙質斷層掃描确定氨基酸的釋放情況，根據氨基酸的量與時間的關系，可以知道氨基酸末端的順序。 賴氨酸和脯氨酸，肽酶B水解精氨酸和賴氨酸。
2.二硫鍵的解構和肽鍊的分離
一般來說，蛋白質分子中肽鍊的數量應等于N端氨基酸殘基的數量，并且可以使用末端分析來确定蛋白質由幾個肽鍊組成。必須努力分離這些肽鍊，然後确定每個肽鍊的氨基酸序列。如果這些肽鍊沒有交聯，蛋白質可以用酸，堿，高濃度的鹽或其他變性劑處理以分離肽鍊。如果肽鍊與二富氟鍵交聯，或者如果肽鍊中含有二硫鍵，則必須通過氧化或還原除去二硫鍵。最常見的方法是用過量的吡啶乙醇處理它，然後使用碘乙酸來保護所得的碳半胱氨酸碳囊細胞免受再氧化。去除二硫鍵後形成的單個肽鍊可以通過紙質斷層掃描、離子交換柱斷層掃描、電泳等方法分離。
3.測定肽鍊中氨基酸的完全水解群組成。
在确定氨基酸的順序之前，有必要知道肽鍊中氨基酸的組成和比例。一般用酸水解，得到氨基酸的混合物，然後分離和測定氨基酸。目前，使用氨基酸自動分析儀，2-4小時即可完成。
蛋白質的氨基酸的組成通常以每種蛋白質中所含的氨基酸的數量來表示。不同種類蛋白質的氨基酸組成差異很大。
4.部分肽鍊水解和肽片段分離
當肽鍊的氨基酸組成以及N和C末端已知時，下一步是肽鍊的部分水解。這是測序的關鍵步驟。該步驟通常使用高度專業化的蛋白酶完成。
最常用的是胰蛋白酶，它專門水解由賴氨酸和精氨酸形成的肽鍵，是以所得肽片段之一的C端是賴氨酸或精氨酸。用乙炔處理可以增加酶切割點（半胱氨酸），用馬來酸（葚丁烯二酸）保護賴氨酸的側鍊氨基，或用1，2-環己酮修飾精氨酸铌堿以減少酶切割部位。
常用的還有由水合蛋白酶、水解苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸等疏水性殘基形成的肽鍵。其他疏水性殘基反應較慢。
通過溴化氰化物處理，可以破壞由蛋氨酸形成的肽鍵。水解後，蛋氨酸殘留物在C末端轉化為高絲氨酸殘留物。這三種方法經常被使用。
胃蛋白酶和熱成瘾細菌蛋白酶。前者在肽鍵之間水解疏水殘基，後者水解疏水殘基的氨基形成肽鍵。
由糖蛋白酶形成的肽鍵，也稱為谷氨酸蛋白酶或V8蛋白酶，水解谷氨酸和阿斯巴甜，受緩沖液的影響。隻有谷氨酸鹽在乙酸緩沖液中水解，阿斯巴甜也可以在磷酸緩沖液中水解。
艱難梭菌蛋白酶，由水解精氨酸羧基形成的肽鍵，也稱為精氨酸蛋白酶。可承受6M尿素2小時的變性劑。可用于水解不易溶解的蛋白質。
凝血酶，水解的Arg-Gly肽鍵。
血清素水解 asn-Gly， 但 Asn-Leu 和 Asn-Ala 也可以分裂.
在上述方法中，酶不能水解脯氨酸參與肽鍵的形成。
在肽部分水解後，短而多變的小肽片段的降解生長可以通過斷層掃描或電泳分離和純化。通常通過雙向斷層掃描或電泳分離，然後用曲通素着色，所得圖譜稱為肽指紋譜。
5. 肽鍊中氨基酸含量的測定
通過化學或酶法對肽鍊中部分水解得到的肽片段進行測序，然後将不同方法獲得的兩組肽片段的氨基酸序列進行比較，根據它們的重疊部分，确定每個肽片段的适當位置，并将整個肽鍊的氨基酸序列拼湊在一起。
6. 二硫鍵位置的确定
一般利用蛋白酶水解蛋白與二硫鍵，從部分水解産物中分離出含有二硫鍵的肽段，然後打開二硫鍵，對兩個肽段分别測序，然後與整個肽鍊進行比較，可以确定二硫鍵的位置。常用的胃蛋白酶，由于其特異性低，所得肽段小，易于分離和鑒定，且能在酸性條件（pH2）下起作用，此時二硫鍵穩定。肽片段的分離可用于對角線電泳，将混合物指向濾紙的中心，首先在pH6.5中進行電泳，然後使用硫酸蒸汽破壞二硫鍵，使含有二硫鍵的肽段變成一對含有半胱氨酸的肽段。在相同條件下将濾紙旋轉90度進行第二次電泳後，大多數肽段的遷移速率保持不變和對角線，而含有半胱氨酸的肽段由于負電荷的增加而對角偏斜。二進制鍵的位置可以通過着色，分離，測序以及與肽鍊的比較來确定。
四、多肽合成
多肽合成有兩種類型，一種是由不同氨基酸以一定順序控制合成，另一種是一種或兩種氨基酸的聚集或共聚合。控制合成的困難之一是進行肽反應所需的試劑，它可以同時與其他官能團反應。是以，這些基團必須在肽被接受之前被封閉或保護，并且在保護堿被移除之前必須形成肽鍵。這樣，每個與氨基酸殘基的連接配接都必須經過幾個步驟，為了獲得更長的肽鍊，必須在每個步驟中具有較高的收率。如果反應收率為每步90%，則30次反應後的總收率僅為4.24%。
保護堿在接受肽時必須起到保護作用，在肽被接收後容易去除，并且不會導緻肽鍵斷裂。最常用的氨基保護Y是青黴素，它可以催化和氫化或用液氨中的金屬鈉除去。其他包括三苯、甲基磺丁基等，其可在室溫下使用稀鹽酸或乙酸除去。
煙基保護堿Z通常與烷基一起使用，例如乙基，可以在室溫下皂化除去。例如，使用利基堿基，可以催化除去氫化。
肽鍵不能自發形成，常用的收縮劑促進肽鍵的形成。肽最有效的收縮劑是N，N'-二環己基碳二胺（DC CI）。DCCI從兩個氨基酸分子中取出一個水分子，并将自己轉化為不溶性N，N'-二環素，從反應液中沉澱出來并過濾掉。除了使用收縮劑外，肽反應還可用于激活參與肽鍵形成羧基和氨基的方法。硝基活化可采用氮化偶氮法和活化酯法（硝基苯）等;
近年來，固相肽合成發展迅速。在固相合成中，肽鍊的逐漸延伸在不溶性聚苯乙烯樹脂的小球上進行。合成肽的堿端首先與氯甲基聚苯乙烯樹脂反應，形成拟除蟲菊酯。第二個氨基酸的氨基酸用萼甲基保護，以DCCI為收縮劑，其次是氨基酸氨基酸。重複這種方法允許肽鍊以一定的順序延伸。最後，将樹脂懸浮在不含水楊堿的三氟乙酸中，放入幹燥的HBr中，使肽與樹脂分離，同時除去保護性堿。整個合成過程現在可以在自動固相肽合成器上進行。合成每個肽鍵平均需要三個小時。該方法可用于制藥行業。合成催産素沒有混合加壓劑，這比提取的天然藥物更好。含有124個殘基的蛋白質已被成功合成。
第四節 蛋白質的先進結構
蛋白質的多肽鍊不是線性拉伸的，而是以某種方式折疊和包裹成獨特的空間結構。蛋白質的三維組成，又稱空間結構或進階結構，是指蛋白質分子中原子和基團的肽鍊在三維空間中的排列、分布和方向。先進的結構是蛋白質表達其生物學功能或活性所必需的，包括二級，三級和四級結構。一級結構，二級，三級，四元結構
一、概念
1. 形成配置和構象形成
構型是指在立體異構體中替換空間中原子或基團的方向，構型的改變必須通過共價鍵的斷裂。構象是指當基闆旋轉時，當單個鍵旋轉時可能形成的不同三維結構，構象的變化不涉及共價鍵的變化。
2. 雙面角
由于肽鍵不能自由旋轉，肽鍵的四個原子和連接配接到它們的兩個α碳原子在稱為肽平面的平面中共存。肽平面中的C-O和N-H呈橫向排列，原子之間的鍵長和鍵角是固定的。肽鍊可以被認為是由α碳原子連接配接的一系列剛性肽平面連接配接的長鍊，主鍊的組成由肽平面之間的角度決定。隻有主鍊上α碳原子連接配接的兩個鍵是自由旋轉的單鍵。圍繞C alpha-N1旋轉的角度稱為尖叫聲，而圍繞C alpha-C2旋轉的角度稱為角度。這兩個角稱為雙面角。指定當旋轉鍵兩側的肽鍊平滑時為 0 度。該值範圍為正負180度，當兩個角均為180度時，肽鍊完全延伸。由于空間位電阻，實際值範圍非常有限。
二、二級結構
（1）二級結構是肽鍊的空間趨勢
蛋白質的二級結構是指肽鍊主鍊（折疊和卷曲）的空間方向，這是一種有規律的重複結構。肽鍊的主鍊具有重複結構，其中氨基是氫鍵供體，氩氣是氫鍵受體。通過在鍊中或鍊之間形成氫鍵，肽鍊可以卷曲和折疊以形成各種二級結構單元。複雜的蛋白質分子結構由這些更簡單的二級結構單元進一步組合。
（2）肽鍊卷曲折疊形成四個二級結構單元
1.α螺旋（α螺旋）α螺旋模型是由Pauling和Corey等人在1951年研究α角蛋白時提出的。角蛋白是動物中一種不溶性纖維蛋白，來源于動物的表皮。它包括皮膚的表皮以及頭發，鱗片，羽毛，盔甲，蹄子，角，絲綢等。角蛋白可分為兩類，一類是α角蛋白，半胱氨酸含量β豐富，如角蛋白、铠甲、蹄蛋白半胱氨酸含量高達22%;α角蛋白，如頭發，在潮濕和炎熱的環境中幾乎可以加倍，冷卻和幹燥，然後縮小到原來的長度。β角蛋白不會改變。
α角蛋白的X射線衍射圖非常相似，具有沿長軸的大周期性結構或重複單元，其長度為5-5.5 E。考慮到肽平面對肽鍊組成的影響有限，Pauling等人設計了肽鍊折疊的各種可能模型，發現其中一個α螺旋模型可以很好地說明α角蛋白X射線衍射圖中的5-5.5 E重複單元。在這個模型中，每3.6個氨基酸殘基螺旋上升一圈，相當于向上平移5.4 E。螺旋的直徑為11 E。随着螺旋上升，每個氨基酸殘基沿軸旋轉100度，向上平移1.5 E，被完全拉伸的構象壓縮2.4倍。這與衍射圖中的小周期完全相同。兩邊的角度為-57度，角度為-48度。在α螺旋中氨基酸殘基的側鍊向外延伸，在相鄰螺釘之間形成鍊内氫鍵，其取向幾乎平行于中心軸。氫鍵在肽鍵中氮原子上的氫和N端的第四铌堿上的氧之間形成。α螺旋的結構允許所有肽鍵參與鍊中氫鍵的形成，是以相當穩定。α螺旋由一個封閉的氫鍵環組成，氫鍵由三個殘差組成，總共13個原子，稱為3.613（n-3）螺旋。
由L型氨基酸組成的肽鍊可以卷曲成右旋螺旋，也可以卷曲成左旋螺旋，但右旋螺旋更穩定。因為在左旋β碳離铌基太近，不穩定。在天然蛋白質中，幾乎所有α螺旋都是右旋螺旋。在熱成瘾的蛋白酶中僅發現左旋螺旋。在α角蛋白中，三個或七個α螺旋可以擰在一起形成三到七個螺旋鍊，用二硫鍵互相交聯。α螺旋不僅是α角蛋白的主要組成部分，而且廣泛存在于其他纖維和球蛋白中，是一種常見的二級結構。
α螺旋是一種不對稱的分子結構，具有自旋光的能力。α螺旋的比例不等于氨基酸的簡單和比旋轉，因為它的旋轉光是每個氨基酸的不對稱性和其自身不對稱因素的組成。自然α螺旋的不對稱性導緻極化向右旋轉。螺旋的相對含量可以通過使用螺旋α旋轉光來确定。
肽鍊是否能形成α螺旋，螺旋有多穩定，與其一級結構有很大關系。脯氨酸由于其亞氨基小于氫原子，不能形成氫鍵，而C的α-N鍵不能旋轉，是以是α螺旋的破壞物，肽鍊上出現脯氨酸α螺旋的中斷，形成"結節"。另外，側鍊電荷和側鍊堿基基團過大的氨基酸不易形成α螺旋，甘氨酸因為側鍊太小，組成不穩定，而且破壞者α螺旋。
根據各種殘基的特性，可以預測蛋白質的二級結構。目前常見的預測方法有TheOu-Fasman法、GOR法、Lim法等。如果二級結構的預測成功率大于80%，則可用于預測進階結構，但目前隻能達到70%左右。Chou-Fasman方法直覺且接近二級結構形成的實際過程，但成功率不高。
Chou-Fasman方法根據某些已知結構的蛋白質中單個氨基酸的性能，根據構象參數P α（表示形成α螺旋的能力）從大到小将單個氨基酸分為六組：
最強的前者（H alpha）：Glu，Met，Ala，Leu
中等成形者（h alpha）：Lys，Phe，Gln，Trp，Ile，Val
弱者（I-alpha）：Asp，His
中性 （i-alpha）： Cys， Ser， Thr， Arg
弱劇透（b阿爾法）：阿森，泰爾
最強擾流闆（B alpha）：Gly，Pro
例如，肽鍊中六個連續殘基中的四個hα可以形成核心，然後在遇到teetiine破壞者時延伸到兩側并中止。在形成α螺旋中存在協同作用，即一旦形成核心，就容易添加其他殘留物。
2.β折疊（β褶片）β折疊又稱β層，富含絲心蛋白等β角蛋白。其X射線衍射圖與α角蛋白拉伸相似。在這種結構中，肽鍊更加拉伸，一個肽鍊的幾條肽鍊或多個肽段平行排列，相鄰的主鍊骨架由氫鍵維持。氫鍵靠近鍊的長軸。為了形成最大的氫鍵并避免相鄰側鍊之間的空間屏障，必須折疊（φ-139度，ψ-135度）以形成折疊的片層。側鍊在闆材層的頂部和底部之間交替，垂直于層。
β折疊有兩種類型，一種是平行的，即所有肽鍊的氨基末端在同一端，另一種是逆平行的，即所有肽鍊的氨基末端在正向和負方向上交替排列。在能量方面，逆并聯更穩定。蠶絲心髒蛋白和聚甘油是反平行的，拉伸α角蛋白形成β角蛋白是平行的。反并聯型的重複距離為 7.0 E（兩個殘差），平行型為 6.5 E。
在絲心蛋白中，每隔一個氨基酸就是甘氨酸，層的一側都是氫原子;如果肽鍊中的側鍊太大并且攜帶相同的電荷，則無法形成β折疊。拉伸α角蛋白不穩定且易于恢複，因為側鍊體積大且電荷高。
3.β角β角使肽鍊形成約180度的擺動，第一氨基酸的铌與第四個氨基酸的氨基酸形成氫鍵。這種結構廣泛存在于球狀蛋白中，可以占所有殘基的1/4。大多位于球狀蛋白的表面，空間位阻力小。它分為I型，II型和III型。
4.非正常卷曲是指沒有一定規律的松散肽鍊結構。這種結構可能看起來很混亂，但對于特定的蛋白質來說，它是确定的，而不是任意的。球狀蛋白含有大量不規則的卷曲，傾向于産生球狀構象。這種結構具有高度特異性，與生物活性密切相關，對外界的實體和化學因素極為敏感。酶的活動中心通常位于不規則的卷曲中。
除了上述常見的二級結構單元外，還有其他新發現的結構，如Ω環，由10個殘差組成，如希臘字母Ω。
5. 超二級結構
相鄰的二級結構單元可以組合以互相作用，形成二級結構的有規律的，空間上可識别的組合，充當三級結構的組成部分，稱為超二級結構。有三種常見的：
阿爾法：由兩個或三個右旋α螺旋互相纏繞而成的左旋超螺旋，重複距離約為140 E.由于超螺旋，與獨立α螺旋略有偏差。
Beta-α beta：β通過α螺旋或不規則的卷曲連接配接折疊。
Beta beta：在由緊湊β角連接配接的初級結構上折疊的連續反向平行β。包括β曲折和背景。
三、蛋白質的三階段結構
三階段結構是肽鍊中所有原子和基團的組成。它是在二級結構的基礎上通過進一步的圓盤折疊形成的，包括所有主鍊和側鍊結構。哺乳動物肌肉中的肌酐整個分子被肽鍊卷成空心的球形結構，共有八個α螺旋，由不規則的卷曲連接配接。在α螺旋肽段之間的孔中存在血紅蛋白基團。幾乎所有高生物活性蛋白質都是球狀蛋白質。三級結構是蛋白質具有生物活性所必需的。
在三階段結構中，肽鍊的曲率折疊通過分子中氨基酸殘基的側鍊互相作用來維持。二硫鍵是唯一維持三級結構的共價鍵，可以牢固地連接配接肽鍊的不同部分，而疏水性氨基酸通過疏水力和範德華力濃縮成緊密的疏水核，極性殘留物與氫和鹽鍵結合。在水溶性蛋白質中，極性基團分布在外部，與水形成氫鍵，使蛋白質溶解在水中。雖然這些非共價鍵相對較弱，但數量較多，是以仍然是維持三層結構的主力軍。
較大蛋白質的三階段結構通常由幾個相對獨立的三維實體組成，稱為結構域。域是介于三級結構和超二級結構之間的組織層次結構。在合成三階段結構之前，可以将長肽鍊折疊成幾個相對獨立的結構域。這比直接折疊更具動态意義。
該領域還具有其功能意義。該結構域通常具有相對獨立的生理功能，例如一些蛋白質要分泌到細胞外，其信号肽（負責使蛋白質通過細胞膜）形成一個結構域。此外，還有與殘留修飾相關的結構域，與酶激活相關的結構域等。結構域之間通常隻有一條肽鍊連接配接，稱為鉸鍊區。鉸鍊區域是靈活的，使其易于在結構域之間相對移動，是以酶的活性中心通常位于結構域之間。小蛋白質大多由一個結構域組成，由多個結構域組成的蛋白質通常具有較大的分子量和複雜的結構。
四、蛋白質的四階段結構
由兩個或多個由非共價鍵組成的肽鍊組成的蛋白質稱為寡蛋白。這些多肽鍊中的每一條都被稱為亞堿基，每個亞堿基都有自己的一級，二級和三級結構。當亞堿單獨存在時，沒有生物活性，當它們聚內建特定的構象時，隻有完整的生物活性存在。四階段結構是寡頭蛋白天然組成中各亞堿基的空間排列。胰島素可以形成兩種或六種聚合物，但不是其功能機關，是以它不是寡蛋白。标準是将生物功能的最小機關視為分子。
最簡單的寡蛋白是血紅蛋白。它是一個二次體，由兩個α鍊和兩個分子量為65，000的β鍊組成。分子的形狀與球體相似，每個亞堿基與肌紅蛋白相似。當血紅蛋白與氧結合時，α和β鍊旋轉，導緻四個亞基底之間的接觸點發生變化。兩α彼此靠近，兩β離開。
當變性因子如酸，熱或高濃度的尿素和煙母細胞蛋白作用于寡蛋白時，後者的組成發生變化。這種變化可以分為兩個步驟：首先，亞基彼此分離，然後單獨的亞基延伸成不規則的線簇。如果小心處理，寡蛋白的亞堿可以被拆卸而不會損壞其三級結構。血紅蛋白可以分解成兩個半分子，即兩個α，β亞堿基。當透析去除多餘的鹽時，可以重新組合單獨的亞堿基并恢複活性。如果處理條件強，亞堿基肽鍊完全擴增。這很難恢複天然成分，但一些寡蛋白仍然可以恢複。如果醛縮酶經過酸處理，其4分堿完全拉伸成不規則卷曲，當pH值恢複到7左右時，也可以像以前一樣恢複。由此可見，一級結構提供了子基的組合，四級結構的形成也符合"自組裝"的原則。
五、結構執行個體
（一） 纖維蛋白
角蛋白
角蛋白是動物中一種不溶性纖維蛋白，來源于動物的表皮。它包括皮膚的表皮以及頭發，鱗片，羽毛，盔甲，蹄子，角，絲綢等。角蛋白可分為兩類，一類是α角蛋白，半胱氨酸含量β豐富，如角蛋白、铠甲、蹄蛋白半胱氨酸含量高達22%;α角蛋白，如頭發，在潮濕和炎熱的環境中幾乎可以加倍，冷卻和幹燥，然後縮小到原來的長度。β角蛋白不會改變。
頭發主要由α角蛋白組成。三個右旋螺旋形成左旋超螺旋，稱為初級纖維，直徑為2納米。原始纖維排列成"9加2"電纜結構，稱為超細纖維，直徑為8納米。數百個超細纖維結合成不規則的纖維束，稱為大纖維，直徑為200納米。頭發被鱗片狀細胞包圍，中間有皮層細胞。皮層細胞的直徑為20微米，由許多沿軸平行排列的大纖維組成。
膠原蛋白是動物體内最豐富的結構蛋白，形成皮膚、骨骼、軟骨、肌腱、牙齒的主要纖維成分。膠原蛋白有4種，結構相似，全部由膠原蛋白組成。一級結構中甘氨酸占1/3，脯氨酸、羟脯氨酸和羟賴氨酸的含量也很高。賴氨酸可用于與糖基結合。最初的膠原蛋白是一根三股螺杆，一種右手超級螺旋，由三個特殊的左旋螺旋組成。這種螺旋是由于大量的脯氨酸和甘氨酸而形成的。羟脯氨酸和羟賴氨酸羟基也參與氫鍵的形成，氫鍵作為這種結構的穩定劑。羟脯氨酸和羟賴氨酸都是羟考酮催化的，并在蛋白質合成後通過羟化酶羟基化。在膠原蛋白中，每2個殘基中就有一個甘氨酸，隻有甘氨酸氨基末端的脯氨酸可以被羟基脲化。羟基化是在脯氨酸羟化酶的催化下完成的，這需要維生素C将鐵原子保持在其活性亞鐵的中心。缺乏維生素C會使羟基化不完全，膠原蛋白熔點低，不能正常形成纖維，導緻皮膚損傷和血管脆性開裂，引起出血、潰爛，即壞血病。是以維生素C也被稱為抗壞血酸。
成纖維細胞合成原代膠原的前體并将其分泌到結締組織的細胞外空間中，形成超螺旋結構，然後被酶切，即轉化為膠原蛋白。原來的膠原蛋白彼此平行排列，交錯1/4，形成膠原蛋白的基本結構。一個原代膠原蛋白的頭部和另一個主膠原蛋白的尾部之間有40nm的間隙，充滿了磷酸鈣，磷酸鈣是骨骼的無機成分。
膠原蛋白的特殊結構群組成使其不被一般蛋白酶水解，但可以被膠原酶水解。這種酶存在于鼹鼠的尾鳍中。
3. 彈性蛋白
它可以伸展幾倍于原始長度，并快速恢複原始長度。在韌帶、血管壁等場所内容量大。
含有1/3的甘氨酸，脯氨酸和賴氨酸也更多。羟脯氨酸和羟賴氨酸非常低。彈性蛋白形成的螺旋由兩段組成，左旋螺旋富含甘氨酸，脯氨酸和脯氨酸，右旋螺旋富含丙氨酸和賴氨酸α。賴氨酸之間形成鍊蛋白或賴氨酸或賴氨酸陽性亮氨酸，使鍊交聯，具有很大的彈性。因為鍊蛋白可以連接配接兩條、三條或四條肽鍊形成網狀結構，是以彈性蛋白可以在所有方向上可逆。
4. 肌紅蛋白和肌紅蛋白
兩種可溶性纖維，構成肌肉的主要成分。前者構成厚絲，而後者構成長絲。細絲沿着厚細絲滑動導緻肌肉伸展，導緻身體移動。這個過程需要其他物質和ATP能量供應的參與。
（二） 球蛋白
1. 肌紅蛋白
用于肌肉儲存氧氣。海洋哺乳動物的肌肉中含有大量的肌紅蛋白，是以它們可以長時間潛水。抹香鲸每公斤肌肉含有80克肌紅蛋白，比人類高10倍，是以它們的肌肉是棕色的。
分子量16700，單結構域。由8段α螺旋形成球形結構，親水基團多在外層。血紅蛋白底物位于疏水洞穴中，可防止其亞鐵離子被氧化。亞鐵離子和氡形成4位鍵，第五位鍵與93位組胺結合，一個備用位鍵可與氧氣可逆結合。它的氧合曲線是雙曲曲線。
2. 血紅蛋白
由四個亞基組成的鐵鍊澱粉結構，每個亞堿基具有與肌紅蛋白相似的三階段結構，但第一級結構有很大不同。成蟲以HbA為主，由兩α亞堿和兩β亞堿組成，兩β亞堿之間有一個DPG（二磷酸乙醇酸），與β亞堿形成6個鹽鍵，在血紅蛋白的四階段結構中起穩定作用。由于其結構穩定，不易與氧氣結合。當一個亞堿基與氧結合時，它會導緻四個水準的結構發生變化，進而增加另一個亞堿基氧的親和力并加速結合。相反，一個亞堿基與氧氣分離後，另一個亞基也容易解油。是以，血紅蛋白是一種突變的蛋白質，其氧合曲線是S形曲線，隻要氧壓有小的變化就能引起氧飽和度的較大變化。這有利于氧氣的運輸，氧氣在肺部需要略高于組織中，血紅蛋白可用于攜帶氧氣。
第五節 蛋白質結構與功能的關系
蛋白質的生物學功能基于其化學成分和極其複雜的結構。這不僅需要一定的結構，還需要一定的空間構象。蛋白質的空間組成取決于其主要結構和周圍環境，是以研究主要結構與功能之間的關系非常重要。
一、蛋白質水準結構與功能的關系
（1） 物種差異
對不同生物體中具有相同功能的蛋白質的一級結構的詳細比較表明，屬的差異非常明顯。例如，比較各種哺乳動物，鳥類和魚類中胰島素的主要結構，發現它們都由51種氨基酸組成，順序大緻相同，但細微差别。不同屬的胰島素在A鍊小環中的8，9，10和B鍊30氨基酸殘基中不同。結果表明，這四種氨基酸殘基在生物活性中不起決定性作用。決定因素的是其主要結構的恒定部分。有24種氨基酸保持不變，是不同屬共有的。如果兩條鍊中6個半胱氨酸殘基的位置保持不變，則表明不同屬的胰島素分子中存在ab鍊之間的共同聯系，并且三對二硫鍵在維持先進結構方面起着重要作用。絕大多數其他恒定殘基是穩定先進結構的非極性氨基酸。
不同屬細胞色素C的研究也指出了具有相同功能的蛋白質的結構相似性。細胞蛋白C廣泛存在于含氧生物細胞的線粒體中，是一種以血紅蛋白為基礎的單體蛋白質，由124個殘基組成，在生物氧化反應中起重要作用。分析了100屬細胞色素C的一級結構，發現親緣關系越接近，結構越相似。與黑猩猩、猴子、狗、鮪魚、飛蛾和酵母的細胞色素C相比，不同的氨基酸殘留分别為0、1、10、21、31、44。細胞色素C的氨基酸序列分析資料已被用于檢查物種之間的分類關系并繪制進化樹圖。根據進化樹，我們不僅可以研究所學生物體從單細胞到多細胞的進化，而且可以粗略估計各種生物體的分化時間。
（二） 分子病
蛋白質分子初級結構的變化可能導緻其生物學功能的顯着變化甚至疾病。這種現象被稱為分子病。一個突出的例子是鐮狀貧血。該病是由患者的血紅蛋白β鍊第六谷氨酸突變成脯氨酸，一種位于分子表面的氨基酸，在沒有氧氣的情況下引起線性血紅蛋白凝固，使紅細胞容易破裂、溶血。血紅蛋白分子中存在574個殘留物，其中兩個具有嚴重後果，這證明了蛋白質結構和功能密切相關。
用氰酸鉀處理突變血紅蛋白（HbS）以在N端α脯氨酸的氨基酰胺可以緩解病情。因為這去除了一個正電荷，類似于與二氧化碳結合的血紅蛋白，是以它不會凝結。正在尋求低毒試劑進行治療。
（3）自費裝修
蛋白質初級結構的共價修飾也可以改變其功能。與激素調節過程中一樣，可逆磷酸化經常發生以改變酶的活性。
（四） 一級結構斷裂
一級結構的斷裂可引起蛋白質活性的巨大變化。如酶促後代的活化和凝血過程。
凝血是一個非常複雜的過程。首先，凝血因子XII被膠原蛋白激活，在血管的内皮損傷處具有更多的負電荷，然後通過一系列連續反應，凝血酶被激活，産生活性凝血酶。凝血酶從纖維蛋白中去除4個酸性肽片段，減少分子中的負電荷，将其轉化為不溶性纖維蛋白，然後聚內建網狀結構，最後形成堵塞血管破裂的血凝塊。
根據激活凝血因子X的方式，可分為内源性通道和外援通道。前者僅參與血漿因子，而後者也參與血漿外的組織因子，這些因子通常在組織受損時釋放。内源性凝血因子XII被内皮損傷處帶負電荷較多的膠原纖維激活，也可被玻璃、粘土、棉紗等異物激活。凝血因子XIIa激活凝血因子XI，此時接觸活化階段完成，反應轉移到血小闆表面，稱為磷脂顆粒反應階段，産生凝血因子Xa，最終激活凝血酶。最後階段是凝膠生成階段，産生凝塊。
二、蛋白質變異現象——進階結構變化對功能的影響
一些小分子物質（堿基）可以特異性地與蛋白質結合可逆，使蛋白質的結構和功能發生變化，這種現象稱為突變。突變現象與蛋白質的生理功能密切相關。當血紅蛋白與氧氣一起運輸時，它具有變體。
血紅蛋白是一種雜質，每個亞堿基含有一個血紅蛋白底物。血紅蛋白中的二價鐵原子能可逆地與氧結合，并保持鐵的價格不變。影響血紅蛋白氧飽和百分比的主要因素是氧壓和血pH值。飽和度和氧壓之間的關系是S曲線的，而單亞基肌紅蛋白是一個簡單的雙曲線。S形曲線表明，第一亞堿與氧結合以增加剩餘亞堿基氧的親和力，而第二和第三亞堿基與氧結合也增加了剩餘亞堿氧的親和力。第四亞堿基對氧的親和力是第一亞堿的300倍以上。相反，當氧壓降低時，氧分子從完全氧和血紅蛋白中解脫出來，進而加速後期氧分子的釋放。
血紅蛋白在一定的氧壓下随pH值的增加而增加。原因是當血紅蛋白與氧結合時，由于亞堿基之間關系的變化而解離，為每個氧分子釋放一個質子。pH值對氧血紅蛋白的平衡效應稱為玻爾效應。由于玻爾效應，血紅蛋白除了運輸氧氣外，還具有緩沖血液pH值的功能。
HbO2+H++CO2=HbH+CO2+O2
氧合曲線也受溫度影響。溫度升高導緻P50（血紅蛋白的一半是氧飽和度）升高，即親和力降低。是以，由于水中氧壓的降低和血紅蛋白對氧親和力的減弱，當溫度升高時，魚是缺氧的。
氧氣的S曲線和玻爾效應的組合使血紅蛋白的氧氣傳輸能力最大化。血紅蛋白可以在狹窄的氧分布範圍内完成氧轉移功能，使機體的氧水準不會明顯波動。血紅蛋白的變化使其優越。
第六節 蛋白質的性質
一、蛋白質的分子量
（1）最小分子量根據化學成分确定
蛋白質的最小分子量可以通過化學分析來計算，以測量蛋白質中微量元素的含量，并假設分子中隻有一個原子。例如，肌紅蛋白含有0.335%的鐵，其最小分子量可以按照以下公式計算：
最小分子量是鐵的原子量÷鐵的百分比含量×100
結果是16700，這與其他方法的結果非常接近，可以看出肌紅蛋白中隻有一個鐵原子。真實分子量是最小原子量的n倍，n是蛋白質中鐵原子的數量，肌紅蛋白n是1。血紅蛋白鐵含量也是0.335%，最低分子量也是16700，因為有4個鐵原子，是以n s4，是以它的真實分子量是66800。有時蛋白質分子中存在少量的氨基酸，這種方法也可以用來計算最小分子量。如牛血清白蛋白中含有色氨酸0.58%，最低分子量為35200，用其他方法測定分子量為69000，是以其分子中含有兩種色氨酸。最小分子量隻能通過與其他方法一起确定真實分子量來确定。
（2）滲透壓力法
在理想的溶液中，滲透壓是濃度的線性函數，與溶質的形狀無關。是以，蛋白質的分子量可以通過滲透壓力來計算。但是，實際的聚合物溶液與理想溶液有很大的偏差，當蛋白質濃度很小時，可以使用以下公式進行計算：
M=RT/lim（Π/C）
其中R是氣體常數（0.082），T是絕對溫度，滲透壓（以大氣壓計計計），濃度機關是g/L。測量時，需要測量幾種不同濃度的滲透壓，用c映射和外推C在零處，将C / C的值外推，放入式中以找到分子量。這種方法簡單準确，無論蛋白質的形狀和水合作用程度如何，但要求樣品為一體，否則結果是樣品中各種蛋白質的平均分子量。
（三）結算分析方法
當蛋白質在溶液中受到強大的離心力時，如果其密度大于溶液的密度，它就會沉降。使用超速離心機（每分鐘6-80，000轉）确定蛋白質的分子量有兩種方法：沉降速度和沉降平衡。
1.沉降速度法 離心時，蛋白質運動、生産界面、界面運動均可通過相應的光學系統進行觀察和拍照。當離心力與溶劑的摩擦阻力相平衡時，機關離心場強的沉降速度是固定的，稱為沉降系數。蛋白質（一般為S20、w）的沉降系數在1×10-13~200之間×10-13秒，10-13秒×10-13秒稱為漂浮單元或Svedberg單元。蛋白質的沉降系數與分子形狀有關，是以在确定分子量時還要确定分子形狀的參數，例如擴散系數。您可以使用以下公式進行計算：
M=RTs÷D（1-Vρ）
其中D是擴散系數，V是蛋白質的較小比率，溶劑的密度是。部分微複合物被定義為當1克幹物質被添加到無限體積的溶劑中時溶液的體積增量。溶解在水中的蛋白質的較小比例約為每克0.74立方厘米。為了獲得準确的結果，s和D的值應外推到無限稀釋。其中R是氣體常數，在使用厘米時。克。秒，等于 8.314 × 107 rg/s。
沉積分析還可以識别蛋白質的均勻性。純蛋白在沉降分析圖上隻有一個界面，隻有一個峰。
2.沉降平衡法 在離心過程中，外圍高濃度區域的蛋白質擴散到中心，如果速度低，兩者可以達到穩定的平衡。此時，測定離心管中不同區域的蛋白質濃度，并通過按壓計算分子量：
M=2RTln（C2/C1）÷[ω2（1-Vρ）（x22-x12）]
其中 C2 和 C1 是離心距離為 x2 和 x1 時的蛋白質濃度。建立平衡法的優點是不需要擴散系數，離心速度低（8000-20000 rpm）。但通常需要幾天時間才能取得平衡。
（4） 分子發射阻斷斷層掃描
層析成像柱中填充凝膠顆粒，凝膠的網孔尺寸可以通過交聯劑含量來控制。小分子物質可以進入網狀物，流動緩慢，大分子被阻擋在顆粒外，流經短距離，流出迅速。這種方法更簡單，但與分子形狀有關。測量分子量時，标準蛋白質的分子形狀應與待測蛋白質的分子形狀相同。
lgM=K1-K2 Ve
Ve是洗脫體積，即從樣品流出到峰的體積，K1和K2是常數，具體取決于實驗條件。
（v） SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳
蛋白質電泳的遷移速率與其淨電荷、分子大小和形狀有關，當加入SDS時，每克蛋白質可以組合1.4克SDS，進而掩蓋了原始電荷，使分子變成一根棒。由于凝膠的分子篩效應，相對遷移速率與分子量有關，如下所示：
lgM=K1-K2μR
K1 和 K2 是與測試條件相關的常量。以已知分子量的标準蛋白為标準曲線，可以測定未知蛋白的分子量。有些蛋白質不适合這種方法，如帶電較多（組蛋白）、具有大輔助堿（糖蛋白）、特殊結構（膠原蛋白）等。
二、蛋白質的酸度和堿性
蛋白質都是性電解質，分子中的外解基團主要是側鍊基團，但也有端氨基和羧基。蛋白質也具有等電點，即淨電荷為零的pH值。大多數蛋白質等電點是中性酸，約5個。胃蛋白酶等酸偏倚，等電點約為1;
蛋白質在等點時淨電荷為零，是以不存在同一電荷的排斥，是以不穩定，溶解度最低，容易積聚沉澱。同時，其粘度、滲透性、膨脹性和導電性都很小。
大多數天然球狀蛋白的失活基團都可以滴定，因為球狀蛋白的大多數極性側鍊基團分布在分子表面上。一些可以從組中解離的蛋白質的一部分不能被滴定，可能是因為它們被埋在分子内部或參與氫鍵的形成。通過滴定，發現由于相鄰帶電基團的影響，可解離基團的pK'值與相應的氨基酸非常接近但不完全相同。
在中性鹽存在的情況下，蛋白質的滴定曲線形狀和等電度可以顯着變化。這是因為分子中的一些解離基團可以與中性鹽中的陽離子如鈣、鎂或氯和磷酸根等陰離子結合，是以觀察到的等電點在一定程度上由媒體中離子的組成決定。不存在其他鹽，當蛋白質質子溶解的質子數量與質子受體結合時的pH值相等稱為血漿點。血漿點是每種蛋白質的常數。
蛋白質等電點不同，相同的pH電荷不同，在電場作用下運動方向和速度也不同，是以可以通過電泳來分離純化的蛋白質。
三、蛋白質的膠體性質
蛋白質是一種大分子，在水溶液中的粒徑在1-100納米之間，是分子膠體，具有膠體的性質，如棕色運動、Tindall現象、電泳等，不能通過半透膜和吸附能力。使用半透膜如玻璃紙、磷化棉、羊皮紙等分離純化的蛋白質，稱為透析。蛋白質具有較大的表面積，可吸附于許多物質。大多數球狀蛋白表面分布有很多極性基團，親水性強，易吸收水分子，形成水合層，使蛋白質溶解在水中，還能分離出蛋白質，使其難以沉澱。通常，每克蛋白質可以吸收0.3至0.5克水。當分子表面上的可拆卸基團具有相同的電荷時，它可以與周圍的反離子形成穩定的雙層，進而增加了蛋白質的穩定性。蛋白質可以形成穩定膠體的另一個原因是它們在等電點處沒有相同的電荷，并且是互相排斥的。是以，在等待電點時很容易沉澱。
4. 蛋白質變性
1. 定義：
天然蛋白質受實體或化學因素的影響，并破壞先進的結構，導緻其實體化學性質和生物學功能的變化，但不導緻初級結構的變化，這種現象稱為變性，變性的蛋白質被稱為變性蛋白質。由二硫鍵的變化引起的失活可被認為是變性的。
使蛋白質變性的因素有很多，如強酸、強堿、重金屬鹽、尿素、煙堿、洗滌劑、三氯生、有機溶劑、高溫、射線、超音波、劇烈振蕩或攪拌等。然而，不同的蛋白質對不同的因素敏感。
2. 性能：
蛋白質變性後，分子性質發生變化，粘度增加，溶解度降低，結晶能力喪失，旋轉光澤和紅外和紫外光譜全部發生變化。
變性的蛋白質容易水解，即消化率增加。同時，埋在分子内部的反應性基團暴露出來，反應性增加。
蛋白質變性會失去生物活性，抗原會發生變化。
這些變化主要是由于先進結構的變化。氫鍵等次級鍵被破壞，肽鍊松動并成為非正常卷曲。由于其一級結構不變，如果變性條件不太嚴重，可以在适當的條件下恢複功能。如果胃蛋白酶被加熱到80-90°C，它會失去活性并冷卻到37°C，這可以重新通電，稱為再飽和。但随着退化時間的增加，條件的增加，退化的程度也加深，它達到了不可逆轉的變性。
3. 影響者
1）溫度：大多數酶在60°C以上開始變性，熱變性通常是不可逆的，少數酶在pH6下變性不會發生二硫鍵交換，仍可重複使用。大多數酶在低溫下穩定，但有些在低溫下鈍化，其中一些是不可逆的。固氮酶的鐵蛋白在0-1°C下失活15小時的一個可能原因是寡蛋白的分解，如TMV的丙酮酸羧酶。
2）pH值：酶在pH值4-10範圍内一般比較穩定。當pH值超過幾個機關的pK時，一些蛋白質内部基團可能會翻轉到表面，導緻變性。例如，組胺在低pH值下出現在表面上。
3）有機溶劑：能破壞氫鍵，弱化疏水鍵，還能降低介電常數，使分子排斥力增大，導緻肽鍊拉伸、變性。
4.錫、尿素等：破壞氫和疏水鍵。硫酸鹽比硫酸鹽效果更好。
5）某些鹽類：鹽溶解度作用強的鹽類，如氯化鈣、硫酸鉀等，具有變性作用，可能是與蛋白質内部基團或溶劑互相作用的結果。
6）表面活性劑：如SDS-、CTAB、triton等，triton因為它不帶電，是以是溫和的，常用于破壞病毒。
4. 變性蛋白的組成
由胸部和尿素引起的變性通常産生不規則的卷曲，如果破壞二硫鍵，這些卷曲會變成線性的。泰隆的變性是最徹底的。熱變性和由酸堿引起的變性往往保留了一些緊密的構象，這些構象可以被钍破壞。當發生高濃度的有機溶劑變性時，可能會發生螺旋，稱為重建變性。
5. 複雜
根據蛋白質結構和變性程度以及複合條件的不同，複合性會産生不同的結果。有時它可以是完全複雜的，恢複所有的生命力，有時主要是複雜的，但保留了異常區域，并且一些蛋白質結構是複雜的，具有多種折疊途徑，如果不适當，會産生混合物。
6. 預防和使用退化
要研究蛋白質的變性，可以采取一定的措施來防止變性，如加入明膠、膠、酶底物和抑制劑、輔助堿、金屬離子、鹽、緩沖液、糖等，可以抑制變性。然而，一些酶在具有底物時會降低熱穩定性。有時有機溶劑也能起到穩定作用，如豬心蘋果酸脫氫酶，在25°C保溫30分鐘，酶活50%;
也可以使用變性，如用酒精消毒，即利用乙醇變性進行滅菌。當純化蛋白質時，一些揮發性雜蛋白可以用變性劑去除。在工業上，大豆蛋白變性，使其成為纖維或人造肉。
五、蛋白質的顔色反應
蛋白質中的一些基團可以與某些試劑反應産生有色物質，可以作為測定的基礎。常見反應如下：
雙曲黴化是由兩個尿素分子組成的化合物。當尿素被加熱到180°C時，兩個尿素分子收縮并釋放出一個氨分子。在堿性溶液中，偏堿性物質可以與硫酸銅反應産生紅紫色複合物，稱為雙收縮隊列反應。蛋白質中的肽鍵是相似的，因為它們也可以與雙收縮反應形成紅紫色複合物。該反應可用于定性鑒定，或在540nm色下定量測定蛋白質含量。
含有芳香族氨基酸的蛋白質，特别是酪氨酸和色氨酸，在溶液中遇到硝酸，導緻白色沉澱，變黃，然後向橙色添加堿性顔色。這是因為苯環是氮化物，産生硝基苯衍生物。皮膚，頭發，指甲因濃硝酸而變黃。
Mirren試劑是硝酸汞、亞硝酸汞和硝酸的混合物，當蛋白質被添加到Mirren試劑中時，它們會産生白色沉澱，加熱時會變成紅色。酚類化合物有這種反應，酪氨酸和含酪氨酸的化合物有這種反應。
将乙醛酸加入蛋白質溶液中，沿着試管壁緩慢注入濃稠的硫酸，兩層之間有一個紫色環，與任何含有铌的化合物反應。不含色氨酸的白色明膠不起反應。
精氨酸的吡哆醇在氫氧化鈉與次氯酸鈉（或次溴酸鈉）和α吡啶醇的溶液中産生紅色物質。該反應可用于鑒定含有精氨酸的蛋白質，或定量精氨酸含量。
酪氨酸的酚基可以減少鐵蛋白試劑中的磷酸和磷酸鎢，産生藍色化合物。可用于量化蛋白質含量。它是具有高靈敏度的雙收縮反應的發展。
六、蛋白質分離純化
（1）材料選擇和預處理
1. 材料選擇
主要原理是原料易得1 10，蛋白質含量高。蛋白質的主要來源包括動物、植物和微生物。由于屬的差異以及培養條件和時間的差異，蛋白質含量可以變化很大。植物細胞中含有纖維素，堅韌，不易斷裂，且含有較多的酚類物質，易氧化産生有色物質，難以去除。氣泡通常含有酸性代謝物，可改變溶液的pH值。微生物之是以被普遍使用，是因為它們易于培養，但也需要打破細胞壁。動物細胞易于加工，但不經濟。
2. 細胞片段化
如果靶蛋白在細胞中，則需要将其分解以釋放蛋白。動物細胞可以通過均質機，組織破碎機，超音波，丙酮幹粉等手段破碎。植物可以用石英砂研磨或纖維素酶處理。微生物的細胞壁是難以破碎的大分子。有超音波振蕩、研磨、高壓、溶菌酶、細胞自溶性等方法。
3. 平局
pH值通常用緩沖液維持。可溶性蛋白質通常用于稀鹽提取，如0.1Mol/L NaCl。脂蛋白可以用稀釋的SDS或有機溶劑提取，不溶性蛋白質可以用稀堿處理。提取的原理是少量的次數。應注意防止植物細胞液氣泡中的代謝物改變pH值，pH值可加入堿中和，并可添加5mMol/L維生素C以防止酚類氧化。添加DFP或碘乙酸可抑制蛋白酶活性并防止蛋白質水解。
（二） 粗略提及
主要目的是去除糖，脂質，核酸和大部分雜蛋白并濃縮蛋白質。通常使用以下方法：
1. 沉澱法
核酸除塵劑：MnCl2、硫酸魚蛋白、鍊黴素、核苷酸酶等
蛋白質沉澱劑：醋酸鉛、單甯、SDS等，也可以除去多糖，沉澱時應迅速進行鹽分析，除去沉澱劑，以免目标蛋白變性。
選擇性變性：用加熱，調節pH或變性劑選擇性變性異蛋白。如果提取胰蛋白酶或細胞色素C，由于其穩定性高，可以用2.5%的三氯生處理，使雜蛋白變性沉澱。
2. 評分方法
常用的鹽分析或有機溶劑級沉澱蛋白。
3. 脫鹽和濃縮
鹽分析後，樣品中含有大量的鹽，應從透析中除去。也可以使用分子篩，如Sapadex G25斷層掃描鹽。如果樣品太薄，可采用防透析、凍幹、超濾等方法進行濃縮。
（三） 精煉
通過上述方法獲得的制劑可用于工業應用。如果需要高純度樣品，則應對其進行精制。常用方法有層析成像、電泳、等電聚焦、結晶等多種。蛋白質結晶不等于沒有雜質，但變性的蛋白質不能結晶，是以可以證明具有生物活性。
本章測試要點
本章用第一個詞來解釋
氨基酸：一種含有堿性氨基和酸性碳水化合物的有機化合物，通常附着在α碳上。
必需氨基酸：人（或其他脊椎動物）（賴氨酸，硫酸鹽等）不能自行合成的氨基酸，需要從食物中獲得。
非必需氨基酸（非必需氨基酸）：人（或其他脊椎動物）可以通過不需要食物的簡單前體合成的氨基酸。
等電點（pI，等電點）：分子的pH值在電場中未遷移（分子的靜電荷為零）。
茚三酮反應：在加熱條件下，氨基酸或肽與三叉戟反應産生紫色（黃色）化合物反應與脯氨酸反應。
肽鍵：一個氨基酸的氩氣與另一個氨基酸的氨基酸結合，去除由水分子形成的乙胺鍵。
肽：由兩個或多個氨基恢複期連接配接通過肽鍵形成的聚合物。
一級結構：指蛋白質共價連接配接的氨基酸殘基排列的順序。
色譜法：一種根據運動相和固定相（可以是氣體或液體）之間的分布比例分離混合組分的技術。
離子交換層析成像使用聚合物樹脂或凝膠層析成像柱，具有固定的帶電基闆
透析：一種分離純化技術，通過半滲透擴散到水（或緩沖液）的原理将小分子從生物大分子中分離出來。
凝膠過濾斷層掃描（凝膠色譜）：也稱為分子封閉斷層掃描。一種斷層掃描技術，使用穿孔凝膠珠作為基質，根據分子大小分離蛋白質或其他分子混合物。
親和色譜法：一種斷層掃描技術，通過使用具有特定配體的共立性層析成像媒體分離目标蛋白質或其他可以特異性結合蛋白質混合物中配體的分子。
高壓液相層析成像（HPLC）：一種使用極細媒體在高壓下分離蛋白質或其他分子混合物的斷層掃描技術。
凝膠電泳：一種分離純化技術，使用凝膠作為媒體，在電場的作用下分離蛋白質或核酸。
SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）：在去污劑硫酸二苯二鈉存在下進行聚丙烯酰胺電泳。SDS-PAGE僅由分子的大小分開，而不是通過其攜帶的電荷的大小來分離。
等電泳（IFE）：在聚丙烯酰胺凝膠中使用特殊的緩沖液（性别電解質）來産生pH梯度，電泳，使每種蛋白質遷移到其等電點（pI），即梯度腳的pH值，不再帶有淨正電荷或負電荷。
雙向電泳（二維電泳）：等聚體電泳和SDS-PAGE的組合，即等聚電泳（根據pI）分離，然後是SDS-PAGE（按分子大小分離）。通過染色獲得的電泳圖是蛋白質的二維分布。
Edman降解：從遊離肽鍊的N端确定氨基酸殘基序列的過程。N端氨基酸殘基被苯基四绀酸修飾，然後從多肽鍊中切斷修飾的殘基，然後通過斷層掃描鑒定，剩餘的肽鍊（少一個殘留物）被回收用于下一輪降解循環。
同源蛋白：來自不同種類的生物體（如血紅蛋白）的序列和功能蛋白。
配置：有機分子中每個原子獨有的固定空間排列。如果不中斷并重新排列共價鍵，則此排列不會更改。成分的變化通常導緻分子光學活性的變化。
構象：指不改變共價鍵結構的分子，僅改變單個鍵周圍原子放置所産生的空間排列。當一個圖像更改為另一個圖像時，不需要共價鍵的斷裂和重新形成。結構變化不會改變分子的光學活性。
肽單元：又稱肽基，是肽鍵主鍊上的重複結構。它是氮原子，碳原子及其由肽鍊形成的四種替代品的扁平機關：碳化物氧原子，乙酸氫原子和兩個相鄰的α碳原子。
蛋白質二級結構（蛋白質分子布料區域中氨基酸殘基的有規律排列。常見的二級結構是α螺旋和β折疊。二級結構由骨架上铌基團和堿基團之間形成的氫鍵維持。
蛋白質三級結構：蛋白質分子在其自然折疊狀态下的三維組成。三級結構在二級結構的基礎上進一步盤繞和折疊。三級結構主要由氨基酸側鍊、氫鍵、範德華和鹽鍵之間的疏水互相作用維持。
蛋白質四年期結構：doyaki蛋白質的三維結構。事實上，存在三階段結構肽（亞堿基）以适當的方式聚合呈現的三維結構。
α螺旋（α螺旋）：蛋白質中常見的二級結構，肽鍊的主鍊圍繞假想的中心軸盤繞成螺旋，一般為右旋螺旋結構，螺旋由鍊中的氫鍵維持。每個氨基酸殘基（nth）的铌堿與肽鍊C端方向的第4個殘基（第4個加n）形成氫鍵。在經典的右α螺旋結構中，間距為0.54nm，每個圓圈包含3.6個氨基酸殘基，每個氨基酸殘基沿螺旋長軸上升0.15nm。
β折疊（β片）：蛋白質中常見的二級結構，由拉伸的多肽鍊組成。折疊片的組成由一個肽鍵的铌基氧與位于同一肽鍊中的另一個乙酸氫鹽之間形成的氫鍵維持。氫鍵幾乎是垂直拉伸的肽鍊，可以平行排列（在N到C方向上）或反向平行排列（由肽鍊逆向排列）。
β轉（β轉）：也是肽鍊中常見的二級結構，是連接配接蛋白質分子的二級結構（α螺旋和β折疊），使肽鍊改變方向的非重複多肽區域，一般含有2~16個氨基酸殘基。含有超過5個氨基酸殘基的角落通常也被稱為環。共同角有兩種類型的氨基酸殘基：角I的特征是在第一氨基酸殘基铌基氧和第四殘留氨基酸氮之間形成氫鍵，角II的第三殘基通常是甘氨酸。兩個角落的第二個殘留物大多是脯氨酸。
超二級結構：也稱為基序，在蛋白質中，特别是球蛋白中，通常可以看到幾個相鄰的二級結構單元的組合，這些單元彼此互相作用，形成規則的，空間上可識别的二級結構組合。
結構域：蛋白質三階段結構中的單獨折疊單元。一個域通常是幾個超二級結構單元的組合。
纖維蛋白：一類主要不溶于水的蛋白質，通常含有具有相同二級結構的多肽鍊，其中許多纖維緊密結合并向單個細胞或整個生物體提供機械強度，充當保護劑或結構劑。
球狀蛋白：緻密的球形蛋白質，一類含有緊密折疊的肽鍊的蛋白質，其中許多可溶于水。典型的球蛋白含有特異性識别其他化合物的凹陷或裂縫。
角蛋白：一種保護性或結構保護性或結構保護性蛋白質，由α螺旋或β折疊構象中的平行肽鍊組成。
膠原蛋白：動物結締組織中最豐富的蛋白質之一，由協定拉根分子組成。膠原蛋白是一種具有右手螺旋結構的蛋白質。每個膠原蛋白分子由肽鍊右手的三個特殊的左旋螺旋（間距0.95nm，每個圓圈含有3.3個殘留物）旋轉而形成。
疏水性互相作用：非極性分子之間的弱非共價互相作用。這些非極性分子傾向于在避免水的水相環境中互相聚集。
伴侶：一種由新合成的多肽鍊形成的化合物，有助于其正确折疊成生物功能蛋白。伴娘蛋白可防止錯誤折疊的中間體的形成和未組裝蛋白質亞堿基的錯誤聚集，有助于肽鍊的轉膜運輸以及大doyaki蛋白的組裝和分解。
二硫鍵：由兩個（半胱氨酸）羧堡氧化形成的共價鍵。二硫鍵在穩定某些蛋白質的三維結構中起重要作用。
範德華力：由中性原子之間的瞬時靜電互相作用産生的弱分子之間的力。當兩個原子之間的距離是它們的範德瓦爾半徑之和時，範德華是最強的。強烈的範德華的排斥效應阻止了原子彼此靠近。
蛋白質變性：生物大分子天然成分的破壞及其生物活性的喪失。當蛋白質受到光，熱，有機溶液和一些退行性作用的影響時，二次鍵被破壞，導緻自然構象的破壞和蛋白質生物活性的喪失。
肌紅蛋白：一種由肽鍊和血紅蛋白輔助物組成的結合蛋白，血紅蛋白是一種在肌肉中儲存氧氣并具有雙曲氧飽和度曲線的蛋白質。
複合物：在某些條件下，變性的生物分子恢複到生物活性自然構象的現象。
玻爾效應：CO2濃度的增加降低了細胞中的pH值，導緻紅細胞中血紅蛋白氧親和力降低。
血紅蛋白：一種結合蛋白，由四個含有血紅蛋白的亞堿基組成。血紅蛋白負責将氧氣從肺部輸送到外周組織，其血氧飽和度曲線為S型。
變構效應：又稱突變效應，寡頭蛋白與堿基結合，改變蛋白的組成，導緻蛋白生物活性喪失。
鐮狀細胞性貧血：一種由血紅蛋白分子遺傳缺陷引起的疾病，其中患者的大部分紅細胞都是鐮狀的。它的特點是患者的血紅蛋白β - n-nthane端的第六個氨基酸缺陷是脯氨酸（vol），而不是較低的正常谷氨酸殘留物（Ghe）。