第3章 蛋白质化学
3.1 复习笔记
一、蛋白质的重要性和一般组成
1蛋白质的重要性
（1）蛋白质是生物机体的结构物质；
（2）蛋白质是生物的功能物质；
（3）蛋白质与生命起源相关。
2蛋白质的一般组成
氨基酸是蛋白质的基本结构单位。所有蛋白质都含有C、H、O、N这4种元素，部分还含有S、P、Fe等元素。
3蛋白质含量的分析
凯氏定氮法：各种蛋白质的含氮量接近于16%，分析一个样品的蛋白质含量时，一般都先测样品的总氮量百分数，再乘以常数6.25。6.25即100/16，为1g氮所代表的蛋白质重量。
二、氨基酸
1氨基酸的结构和特性
（1）氨基酸的结构通式
氨基酸是既含氨基又含羧基的有机化合物。常见的氨基酸有20种，且都是α-氨基酸（脯氨酸除外）。α-氨基酸是指羧酸分子中α-碳原子上的一个氢原子被氨基取代而成的化合物，其通式为：
图3-1 α-氨基酸的结构通式
（2）氨基酸的构型
所有的氨基酸中除甘氨酸（Gly）无D-及L-型之分外，一切α-氨基酸的α-碳原子皆为不对称，都有D-及L-两种异构体，天然的氨基酸中没有D构型的氨基酸。具有特殊构型的氨基酸有：
①甘氨酸：分子结构对称，无手性。
②赖氨酸：有两个氨基，一个在α位，另一个在ε位。
③脯氨酸：氨基为亚氨基。
2氨基酸的分类及其结构
氨基酸有200多种，包括常见的蛋白质氨基酸、不常见的氨基酸和非蛋白质氨基酸。
（1）常见的蛋白质氨基酸
常见的蛋白质氨基酸的分类、名称和符号如表3-1所示。
表3-1 天然氨基酸的分类、名称和符号
常见的20种蛋白质氨基酸，其差别在于侧链R基团，可根据R基团的结构或极性进行分类，具体分类如表3-2所示。
表3-2 常见20种氨基酸的分类
（2）不常见的蛋白质氨基酸
不常见的氨基酸是在肽链合成后，经专一酶催化，对常见氨基酸进行修饰而形成。包括：4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸、甲基组氨酸、甲基赖氨酸、γ-羧基谷氨酸、甲状腺素、磷酸丝氨酸、磷酸苏氨酸、硒代半胱氨酸、吡咯赖氨酸。
注：硒代半胱氨酸和吡咯赖氨酸是在蛋白质合成时掺入，而不是合成后经修饰产生的。
（3）非蛋白质氨基酸
非蛋白质氨基酸不存在于蛋白质中，而是以游离或结合的形式存在于生物体内，它们大多是常见氨基酸的衍生物，如β-丙氨酸、γ-氨基丁酸、鸟苷酸、瓜氨酸、高丝氨酸等。
3氨基酸的溶解度、旋光性和光吸收
（1）氨基酸的溶解度
在水中，胱氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、谷氨酸等的溶解度很小；精氨酸、赖氨酸易溶于水；在盐酸溶液中一切氨基酸都可有不同程度的溶解度。
（2）氨基酸的旋光性
①旋光度
组成蛋白质的氨基酸（甘氨酸除外），都有不对称C原子，因此都具有旋光性。能使偏振光的偏振面向左或向右旋转，向左旋转的称左旋，用“－”号表示，向右旋转的称右旋，用“＋”号表示。使偏振面旋转的角度为旋光度。
②比旋光度
氨基酸的比旋光度是指1g/ml的氨基酸溶液，在1dm长度的旋光管内，20℃，钠光D线下的旋光度。它是α-氨基酸的物理常数之一，也是鉴别各种氨基酸的一种根据。比旋光度与氨基酸R侧链基团的性质和溶液的pH有关。
③外消旋作用
当用碱水解蛋白质时，会使氨基酸产生外消旋作用，引起D-型和L-型氨基酸的互变，产生等量的D-型和L-型两种异构体，这时旋光互相抵消，得到的是无旋光性的DL-消旋物。
（3）氨基酸的光吸收
Trp、Tyr和Phe中有共轭双键，因此它们在紫外区有吸收能力。其中Trp的最大吸收波长为280nm；Tyr的最大吸收波长为275nm；Phe的最大吸收波长为257nm。蛋白质中由于含有Trp、Tyr和Phe，所以也有紫外吸收能力，一般最大光吸收在280nm波长处。
4氨基酸的酸碱性质
（1）氨基酸的两性离子形式
氨基酸在中性水溶液中羧基会放出质子，氨基接受质子，这样就使一个中性形式的氨基酸分子变成了带正、负电荷相等的两性离子。
（2）氨基酸的两性解离和等电点的计算
①氨基酸的两性解离
所有氨基酸都含有碱性的α-氨基和酸性的α-羧基，因此既可发生酸性解离也可发生碱性解离，为两性电解质。
②氨基酸的等电点
氨基酸等电点的定义及特点和计算方法如表3-3所示。
表3-3 氨基酸等电点的定义及特点和计算方法
5氨基酸参与的重要化学反应
氨基酸的重要性质与它的结构基团相关，他们分别能发生如表3-4中的特殊反应。
表3-4 氨基酸基团参与的反应
6氨基酸分析
氨基酸分析是指将样品中所含的各种氨基酸分开，并对每种氨基酸进行定性、定量测定。
（1）分配层析
原理：分配层析由固定相和流动相组成，混合物在层析系统中的分离取决于该混合物的各组分在这两相溶剂中的分配情况，一般用分配系数Kd来表示。Kd差异愈大，愈容易分离
分配系数Kd是指一种溶质在两种互不相溶的溶剂中分配时，在一定温度和压力下达到平衡后，溶质在两相中的浓度比值。
①纸层析
纸层析是用滤纸作为支持物，利用极性和非极性氨基酸在水（固定相）和有机溶剂（流动相）中溶解度不同的特点，在滤纸上进行分离的一种方法。
②聚酰胺薄膜层析
聚酰胺薄膜层析是利用聚酰胺薄膜作为支持物的一种分配层析。常用来分析氨基酸的衍生物，如DNS-氨基酸。
③薄层层析
薄层层析利用硅胶、纤维素或氧化铝作为支持物在玻璃板上做成一个均匀薄层，将样品加到薄层的一端，然后将载样品的玻板浸入盛有适当溶剂的密闭容器内放置使氨基酸各自分开。
（2）离子交换层析
离子交换层析利用离子交换剂上的活性基团和周围溶液中的离子进行交换时各种离子交换能力和洗脱时各种顺序的不同来达到分离的目的。交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。各个氨基酸的洗脱顺序：酸性氨基酸＞中性氨基酸＞碱性氨基酸。
（3）高效液相层析（HPLC）
在氨基酸分析中用得最多的高效液相层析是反相层析。反相层析是指流动相极性大于固定相极性的一种分配层析。在反相层析中，极性最大的组分首先流出。
HPLC的特点有：
①固体支持剂颗粒很细，表面积大，分离效果好；
②溶剂系统采取高压，洗脱速度增大；
③使用高灵敏度的柱后检测器，快速、灵敏、高效。
7氨基酸的制备和用途
（1）氨基酸的制备
①水解蛋白质法
酸、碱或蛋白酶水解蛋白质为氨基酸，经适当方法分离、提纯即可得所需要的某些氨基酸。
②人工合成法
可根据需要进行制备，缺点是用有机合成方法制备出的氨基酸均为外消旋产物。
③微生物发酵法
利用天然或改造之后的微生物生成氨基酸，优点是多、快、好、省。例如利用谷氨酸棒状杆菌发酵生成谷氨酸。
（2）氨基酸的用途
①科学实验肽和蛋白质（肽）的人工合成和代谢的利用；
②医药卫生方面的使用；
③食品烹调方面的利用。
五、肽
1肽的结构和命名
（1）肽、肽键
蛋白质分子是由许多氨基酸通过肽键相连而成的生物大分子。其中肽键是一种酰胺键，是由一个氨基酸的α-氨基和另一个氨基酸的α-羧基脱水缩合形成的化学键。氨基酸之间通过肽键连接而成的链称肽链，简称肽。
图3-2 肽键组成示意图
①氨基端（N端）：肽链中带自由氨基的氨基酸一端。
②羧基端（C端）：肽链中带自由羧基的氨基酸一端。
③氨基酸残基：肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基。
④肽链的写法：N端写在左边，而C端写在右边。
⑤寡肽和多肽：常将十个以下氨基酸残基组成的肽链称为寡肽，更长的肽链则称为多肽。
（2）肽的命名
肽命名时，根据氨基酸组成，从N端开始依次命名。用三字符号或单字符号表示氨基酸残基，用“-”或“·”表示肽键。
2肽的理化性质
（1）肽具有两性解离性质，与氨基酸相同。
（2）肽具有旋光性。
肽具有旋光性，一般短肽的旋光度约等于组成该肽中各个氨基酸的旋光度的总和。
（3）肽的化学反应
肽的游离α-氨基、α-羧基及R基可以发生与氨基酸中相应基团的类似反应。主要有：
①茚三酮反应
肽的N端氨基酸残基和茚三酮也能发生定量反应，生成蓝紫色，反应过程中并不放出CO2。
②双缩脲反应
当分子中有两个或两个以上酰胺基时，与碱性CuSO4反应，生成紫红色复合物，即双缩脲反应，此反应是肽和蛋白质所特有的颜色反应。反应颜色的深浅与肽或蛋白质的含量成正比，但是灵敏度较差。
3天然存在的活性肽
（1）肌肽和鹅肌肽（二肽）
①具有抗氧化作用，保护细胞膜免受损伤；②具有抗衰老和促进伤口愈合等作用。
（2）谷胱甘肽（GSH）
由Glu、Cys和Gly组成的一个重要三肽，根据其性质可分为氧化型谷胱甘肽和还原型谷胱甘肽。谷胱甘肽可参与细胞内的氧化还原反应保护细胞，是一些酶的辅酶组成成分。
（3）脑啡肽
在高等动物脑中发现的具有镇痛作用的活性肽。
（4）催产素和升压素
在下丘脑的神经细胞中合成的多肽激素，它们都是九肽，分子中含有环状结构。
（5）多肽抗生素
多肽抗生素也称多肽抗菌素，它们往往成环状，而且含有D-型氨基酸。
（6）α-鹅膏蕈碱
α-鹅膏蕈碱能抑制真核生物RNA聚合酶Ⅱ的活性，从而抑制mRNA的合成，但不影响原核生物RNA的合成。
4肽的人工合成
肽的人工合成方法有液相合成法（在液体溶液中进行）和固相合成法（在固体支持物上进行）。
六、蛋白质的分类
蛋白质的详细分类如表3-5所示。
表3-5 蛋白质的详细分类
七、蛋白质的结构
1蛋白质结构的分类
蛋白质的结构可分为一级结构、二级结构、三级结构、四级结构。它们的定义及维持结构的作用力如表3-6所示。
表3-6 蛋白质的结构
2蛋白质分子中的重要化学键
表3-7 蛋白质的重要化学键
3蛋白质结构的研究方法
（1）一级结构的研究方法
利用双缩脲试剂反应和Sanger的末端分析法进行分析，人工合成肽检验。
（2）高级结构的研究方法
蛋白质三维结构最常用的方法是X射线衍射法和核磁共振光谱法（NMR）。其他方法还有：①重氢交换法：测α螺旋。②圆二色性（CD）：测α-螺旋及β-折叠含量。③荧光偏振法：测亲水和疏水区域的分布。④红外偏振法：测定蛋白质的二级结构。
4蛋白质的一级结构研究
（1）蛋白质一级结构的测定
①序列测定前的准备工作
a．样品均一，纯度在97%以上。
b．测定蛋白质的相对分子质量，允许误差在10%左右。
c．测定肽链的数目。
d．测定氨基酸组成。
②序列测定的原理
一级结构的测定多半用小片段重叠的原理，即用两种或两种以上不同的方法将蛋白质多肽链水解，各自得到一系列肽段，然后将这些肽段分离纯化，分别测定这些肽段的氨基酸序列，最后比较这些肽段之间的重叠关系，从而推出整个蛋白质分子中氨基酸的序列。
③测定的步骤
蛋白质一级结构的测定顺序为末端（N端、C端）分析→肽链的拆分→肽链部分水解、分离纯化→肽段的氨基酸序列测定→找“重叠肽”，推断整个肽链的氨基酸序列→二硫键位置的确定。
表3-8 蛋白质一级结构分析的方法
（2）胰岛素的一级结构
胰岛素由A、B两条链组成，A链21个氨基酸残基，B链30个氨基酸残基，有3对二硫键，其中两对在A链和B链之间，另一对在A链内部。
5蛋白质的二级结构
表3-9 蛋白质二级结构及其特点
表3-10 α-螺旋与β-折叠对比
6蛋白质的超二级结构和结构域
（1）蛋白质的超二级结构
蛋白质的超二级结构是指二级结构的基本结构单位相互聚集，形成有规律的二级结构的聚集体。主要有三种形式：
①αα结构
αα是两个α螺旋互相缠绕，靠疏水侧链的疏水作用而互相结合，自由能很低，存在于纤维状蛋白质中。
②βαβ结构
βαβ是由两段平行的β折叠通过一段α螺旋连接而形成的结构。
③ββ结构
ββ结构是由两段反平行的β折叠通过连接肽连接而成，其连接肽的长度通常为2～4个残基，这种结构称β发夹。
（2）蛋白质的结构域
结构域是指多肽链在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，是相对独立的紧密球状实体。大体可分为4类：反平行α-螺旋结构域、平行或混合型β-折叠片结构域、反平行β-折叠片结构域和富含金属或二硫键结构域。
7蛋白质的三级结构
蛋白质的三级结构是指多肽链在二级结构的基础上进一步折叠、盘绕成复杂的空间结构。三级结构涉及蛋白质分子或亚基内所有原子的空间排布，但不涉及亚基之间的关系。主要靠非共价键来维持。蛋白质三级结构的形成和稳定主要靠次级键，如疏水作用、盐键、氢键和范德华力等。
8蛋白质的四级结构
（1）蛋白质的四级结构
蛋白质的四级结构由具有三级结构的蛋白质分子亚基按一定方式聚合起来成蛋白质大分子。
（2）亚基
亚基又称亚单位，是指蛋白质四级结构中以非共价键连接的肽链。在四级结构中，各亚基间的结合力主要是疏水键，其次为氢键和离子键。具有四级结构的蛋白质又称为寡聚蛋白质。
9纤维状蛋白质和球状蛋白质的结构
（1）纤维状蛋白质的结构
纤维状蛋白质包括角蛋白、丝心蛋白和胶原蛋白3类。它们的结构由氢键维持。
①角蛋白
α-角蛋白主要由右手α螺旋多肽组成，含胱氨酸特别多。
②丝心蛋白
丝心蛋白是天然存在的β-角蛋白，是由伸展肽链沿纤维轴平行排成反平行β折叠结构。链间主要以氢键连接，层间主要靠范德华力维系。
③胶原蛋白
存在于皮肤、软骨和骨质内，由不溶的线性原纤维组成的纤维束平行排列而成。
（2）球状蛋白质的结构
典型球蛋白质主要有肌红蛋白和血红蛋白两类。肌红蛋白为骨骼肌的输氧蛋白，血红蛋白是脊椎动物红细胞内的呼吸蛋白。血红蛋白由4个多肽亚基组成，每个亚基都有一个血红素基和一个氧结合部位。
八、蛋白质的重要性质
1胶体性质
蛋白质的分子都很大，在水中形成胶体溶液，故具有胶体溶液的性质：丁达尔效应、布朗运动以及不能透过半透膜。维持蛋白质稳定的因素是胶体颗粒表面所带的电荷和水化膜。
2酸碱性质和等电点
（1）酸碱性质
蛋白质是两性电解质，当溶液pH较其等电点pH偏酸时为正离子，较等电点pH偏碱时为负离子。
（2）等电点
①蛋白质的等电点是指蛋白质所带的正电荷数与负电荷数相等时溶液的pH。
②测定蛋白质等电点必须在有一定离子强度的适当缓冲液中进行。
③在水溶液中蛋白质的等电点一般是偏酸的，因为羧基解离度比氨基解离度大。
④等电点时，蛋白质较稳定。
3电泳现象
蛋白质是两性解离物质，在偏酸溶液中带正电荷，在偏碱溶液中带负电荷，通电时，带电荷的蛋白质粒子在电场中向带相反电荷的电极移动，这种移动现象称蛋白质电泳。蛋白质在等电点溶液中无电泳现象。
4变性与凝固现象
（1）变性作用与凝固作用
①变性作用是指天然蛋白质受物理或化学因素的影响，分子内部的高度规则性的空间排列发生变化，致使其原有性质和功能发生部分或全部丧失的现象。
②凝固作用是指天然蛋白质变性后，所得的变性蛋白质分子互相凝聚或互相穿插缠结在一起的现象，是蛋白质变性后进一步发展的不可逆的结果。
（2）变性蛋白质的特性
溶解度降低、黏度增加、结晶能力消失、生物学活性丧失、易被蛋白酶水解、反应基团数目增加等。
（3）引起变性的因素
①物理因素：高温、高压、紫外线、电离辐射及超声波等。
②化学因素：强酸强碱、有机溶剂、重金属盐、去污剂等。
5别构作用
别构作用是指含亚基的蛋白质由于一个亚基的构象改变而引起其余亚基和整个分子构象、性质和功能发生改变的作用，因别构而产生的效应称别构效应。
6沉淀作用
蛋白质可因加酸、醇、中性盐、重金属盐类或生物碱试剂而沉淀。
（1）加酸沉淀蛋白质
加酸使蛋白质溶液的酸碱度达到等电点，溶解度减低而沉淀，浓酸可使蛋白质成为不溶性变性蛋白质而沉淀。加酸并同时加热，则更易沉淀。
（2）加中性盐沉淀蛋白质（盐析）
向蛋白质溶液中加入高浓度的中性盐使其沉淀析出的现象称为盐析，常用（NH4）2SO4、作为蛋白质盐析剂。
（3）加有机溶剂沉淀蛋白质
乙醇、丙酮能吸水，破坏蛋白质胶粒上的水化层，而使蛋白质沉淀。低温时，用丙酮脱水，还可保存原有的生物活性，但用乙醇脱水，时间较长后可使蛋白质变性而沉淀。
（4）加重金属盐沉淀蛋白质
蛋白质在碱性溶液中带负电荷，可与重金属离子如Zn2＋、Cu2＋、Hg2＋、Pb2＋、Fe3＋等作用，产生重金属蛋白盐沉淀。铅中毒或汞中毒时，可服蛋白质使与该重金属结合呕出，有解毒作用。
（5）加生物碱试剂沉淀蛋白质
生物碱试剂如单宁酸、苦味酸、钼酸、钨酸和三氯醋酸都能沉淀蛋白质。其沉淀原理是一般生物碱试剂皆为酸性物质，而蛋白质在酸性溶液中带正电荷，故能与带负电荷的酸根相结合，成为溶解度很小的盐类而析出沉淀。
（6）抗体对抗原蛋白质的沉淀
抗体蛋白质遇异体的特异性抗原蛋白质即起沉淀或凝聚，使外来蛋白质失其生物作用。
7蛋白质的水解
酸、碱及蛋白质水解酶皆可破坏蛋白质的肽键，使蛋白质经过一系列的中间产物，最后产生氨基酸，这些中间产物中主要是蛋白胨。酸水解蛋白质可破坏色氨酸，碱水解可破坏半胱氨酸、苏氨酸、丝氨酸和精氨酸，因此酶水解方法比较可靠安全。
8蛋白质的颜色反应
表3-11 蛋白质重要颜色反应
九、蛋白质的结构与功能
1蛋白质一级结构与生物学功能的关系
一级结构是空间构象和蛋白质生物学功能的基础；一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能；氨基酸序列提供重要的生物进化信息（如细胞色素c的种属差异与生物进化）；重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病（如血红蛋白质异常病变导致镰刀型贫血病）。
2蛋白质的三维结构与生物功能的关系
蛋白质的三维结构决定功能；蛋白质三维结构的改变可引发疾病。以肌红蛋白和血红蛋白为例说明蛋白质的三维结构与生物功能的关系。
（1）肌红蛋白的结构与功能
肌红蛋白是由一条肽链和一个血红素辅基组成的结合蛋白。肌红蛋白的主要生理功能是贮存和分配O2。肌红蛋白分子中的2个组氨酸残基位于血红蛋白的结合部位，具有关键性生物功能。由于肌红蛋白中的血红素处在一个疏水环境中，血红素中的二价铁则不易被氧化。当结合O2时发生暂时性电子重排，O2被释放后铁仍处于亚铁状态，能与另一个O2结合，保证了肌红蛋白中血红素的氧合功能。
（2）血红蛋白的结构与功能
①血红蛋白（Hb）是一个由4个亚基（两个α亚基和两个β亚基）组成的四聚体。一分子Hb可结合4分子氧。
②血红蛋白存在两种主要构象态：T态（去氧血红蛋白的主要构象）和R态（氧合血红蛋白的主要构象）。氧结合引起血红蛋白构象发生变化。
③红蛋白的主要生理功能是运送氧。当氧与血红蛋白分子中1个亚基血红素的铁结合后，血红蛋白发生别构效应使它所在亚基的盐键破裂，从而使原来结合变得松散，易与氧结合；盐键的断裂使β-亚基与氧结合的速度加快。氧合反应最后使盐键全部断裂，整个血红蛋白的分子就成为氧合血红蛋白的构象，大大提高了氧的结合。
（3）肌红蛋白和血红蛋白的氧合曲线如图3-3所示。
图3-3 肌红蛋白和血红蛋白的氧合曲线
注：血红蛋白含4个亚基，具有别构作用，一个O2的结合增加同一血红蛋白分子中其余亚基与O2的亲和力，它的氧合曲线呈S形。而肌红蛋白只有一条多肽链，没有别构作用，它的氧合曲线是双曲线。
十、其他蛋白
1糖蛋白
糖蛋白是一类糖与蛋白质以共价键连接而成的结合蛋白质。糖蛋白的非糖部分有多肽和小肽。
（1）糖蛋白的结构
分为N-连接糖蛋白和O-连接糖蛋白
①聚糖中的N-乙酰葡糖胺与多肽链中天冬酰胺残基的酰胺氮以共价键连接，形成N-连接糖蛋白。
②O-连接型聚糖是指与蛋白质分子中丝氨酸或苏氨酸羟基相连的糖链。
（2）糖蛋白的提取
多数糖蛋白都相当稳定，溶于水，从细胞或其他样品抽提，可先将样品磨成匀浆，加水和有机溶剂将脂质去掉，糖蛋白即存在于水溶液中。也可用其他试剂，如吡啶、二碘水杨酸锂或螯合剂直接抽提。调节溶液的离子强度亦可使糖蛋白从溶液中分离出来。
（3）糖蛋白的生物学功能
①参与分子识别和细胞识别。
②参与蛋白质肽链的折叠和稳定。
③参与蛋白质的定向转运。糖蛋白中的寡糖链提供了一个有关新合成蛋白质靶向的关键信息，在蛋白质定向转运中起重要作用。
④参与机体免疫。参与机体免疫反应的免疫球蛋白都是糖蛋白。
⑤血型区分。人类的ABO血型是由A、B、H血型物质决定的，A、B、H血型物质的抗原决定簇是寡糖链。
2脂蛋白
脂蛋白是脂质与蛋白质以次级键结合而成的络合物。脂蛋白的蛋白质部分称脱辅基蛋白，又称载脂蛋白。脱辅基蛋白与脂质之间的结合力主要靠次级键。脂蛋白可以分为细胞脂蛋白和血液脂蛋白两类。
（1）细胞脂蛋白
细胞脂蛋白主要存在于生物膜、线粒体和微粒体中。细胞脂蛋白的脱辅基蛋白主要的是糖蛋白，脂质主要的是磷脂。
（2）血浆脂蛋白（表3-12）
血浆脂蛋白，又称可溶性脂蛋白，在水中部分溶解。根据密度大小，血浆脂蛋白可分为乳糜微粒、极低密度脂蛋白（VLDL）、低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）4类。
表3-12 血浆脂蛋白
（3）脂蛋白的生物学作用
脂蛋白主要转运脂质及固醇类物质。在细胞膜内，脂蛋白也是膜的结构物质。
3免疫球蛋白
免疫球蛋白又称抗体，是指某些参与免疫反应的血清γ-球蛋白，分为5类，即：IgA、IgD、IgE、IgG和IgM。
（1）IgG是人血中含量最高的抗体，可形成多聚体。IgG主要由脾及淋巴结细胞合成，是唯一能通过胎盘的抗体，新生婴儿脐带血中都含有大量IgG。
（2）IgA主要存在于外泌液如鼻黏液、唾液、眼泪、气管和肠胃黏膜分泌液中，有局部防疫功用，是初乳和乳中的主要抗体。
（3）IgD在人血清中含量很少。功能尚不清楚。
（4）IgE以五聚体形式存在，与抗过敏机制有关，人血清中含量很少。
（5）IgM是人体发育中首先合成的。当IgG的合成出现后，IgM的产生即被抑制，对细菌菌体有凝结作用。
4病毒蛋白
病毒蛋白是指构成病毒外壳的蛋白质，属于结构蛋白质一类。病毒颗粒是由蛋白质包围1个核酸所组成，无代谢功能，其核酸有致病作用。
十一、蛋白质的分离、纯化和鉴定
制备蛋白质的方法可概括为细胞破碎、抽提、分离、纯化和鉴定5步。
1细胞破碎
细胞破碎的方法有：
（1）动物细胞：电动捣碎机、匀浆器和超声波破碎法。
（2）植物组织细胞：匀浆器和采用石英砂与抽提液混合磨研的方法。
（3）微生物细胞：溶菌酶处理除去细胞壁后再加超声波处理进行破碎的方法。
（4）工业生产：微小石英砂混合研磨法、减压法。
2抽提
（1）抽提原理
抽提/粗提是指将细胞破碎后的材料置于一定的条件及溶剂中，使被提取物释放出来并进入溶剂中，并尽可能保持原来的天然状态和生物活性的过程。抽提所用的缓冲液的pH值、离子强度、组成成分等条件的选择，应根据被制备的蛋白质的性质而定。
（2）抽提方法
①水溶液抽提
蛋白质和酶的提取一般以水溶液为主。
a．稀盐溶液和缓冲液有利于蛋白质的稳定。通常用0.02～0.05mol/L缓冲液和0.09～0.05mol/L NaCl溶液。
b．蛋白质和酶的溶解度及稳定性受pH影响。pH一般根据酶的稳定范围进行控制。
c．为防止蛋白质的变性，一般在0～5℃的低温进行提取，并加入蛋白抑制剂。
d．为加快被提取物的溶解，常采用温和搅拌的方法，不宜产生气泡，防止与氧气接触而氧化变性失活。
e．在提取液中加入少量巯基乙醇或半胱氨酸有助于防止酶的巯基被氧化。
②有机溶液提取
a．一些蛋白质和脂类结合紧密而且含有较多非极性侧链，难溶于水、稀盐、稀酸和稀碱，需要用有机溶剂提取，如乙醇、丙酮、异丙醇等。
b．一些蛋白质既溶于稀酸、稀碱，又能溶于含有一定比例的有机溶剂中，用稀的有机溶剂提取，可防止水解酶的破坏，并兼有除去杂质和提高纯化效果的作用。
3分离
从组织中取得蛋白质抽提液，经离心或过滤将细胞碎片和部分杂质除去后，即可根据拟提蛋白质的特性和纯度要求，用适当方法使蛋白质从抽提液中分离出来。常用的分离方法有盐析法、有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法、吸附法和超滤法等。
表3-13 蛋白质分离常用方法及原理
4纯化
经分离的蛋白质仍含有各种杂质，还需进一步纯化，以获得更加纯净的蛋白质样品。纯化蛋白质常用的方法主要有如下几种：
（1）离子交换层析
离子交换层析是利用不同蛋白质所带电荷不同，因而与离子交换纤维素的可交换基团的交换能力不同，造成与离子交换纤维素结合的牢固程度就不同，当用适当的洗脱液洗脱时，各种蛋白质就以不同顺序被洗脱下来，从而达到纯化的目的。
（2）凝胶过滤
凝胶过滤又称凝胶过滤层析、分子排阻层析或分子筛层析，是根据蛋白质分子大小不同来分离纯化蛋白质的一种方法。凝胶过滤所用的介质是凝胶颗粒具有一定孔径的网状结构。当分子大小不同的蛋白质流经凝胶层析柱时，比凝胶孔径大的分子不能进入凝胶颗粒而较快到达层析柱的底部并先从层析柱中流出。比网孔小的分子可以进入凝胶颗粒的网孔内，在凝胶颗粒内扩散，后从层析柱中流出，这样就可将分子大小不同的蛋白质分开。
（3）疏水作用层析（HIC）
疏水作用层析又称疏水层析，它是利用蛋白质表面的非极性基团和介质上的非极性基团间的疏水作用来分离蛋白质的层析方法。疏水作用层析的介质一般以琼脂糖为母体，偶联上非极性基团。由于不同蛋白质分子的疏水区强弱有较大差异，造成与介质上的疏水基团间相互作用的强弱不同，改变层析条件，使不同的蛋白质洗脱下来，高离子强度会增加疏水作用。
（4）亲和层析
亲和层析是根据蛋白质能与特异的配体相结合而设计的方法，将待纯化蛋白质的特异配体通过连接臂连到不溶性的载体上后以适当的缓冲液装入层析柱中。当蛋白质混合物流经此柱时，待纯化的蛋白质可特异地结合到相应的配体上，其他的蛋白质则不被结合，最后通过洗涤除去未结合的杂蛋白。
（5）高效液相层析（HPLC）
HPLC由于支持物颗粒直径小而均匀，机械性能好、化学性能稳定，溶剂系统采用高压，这样大大提高了分离的速度、分离度及重复性，可将差别很小的蛋白质很好地分离。
（6）快速蛋白质液相层析（FPLC）
FPLC适用于蛋白质、肽及多核苷酸的分离方法。在层析过程中，上样、洗脱、收集、监控全部自动化。
（7）电泳法
根据不同蛋白质分子所带净电荷的不同，在电场中移动的速率各异，因而可以彼此分开。常用的是聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）。电泳法不适于大量蛋白质的分离纯化。
（8）结晶
当蛋白质已经达到一定纯度后，可用结晶方法将蛋白质纯化。
5鉴定
将蛋白质分离、纯化后，最后要对该蛋白质进行鉴定，主要包括纯度鉴定、相对分子质量、等电点及生物活性的测定。
（1）纯度鉴定
纯度有一定的相对性，需要用两种以上的方法相互验证，才能确定一种蛋白质的纯度。
（2）相对分子质量的测定
测定的方法有：超离心法、凝胶过滤法和SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）法。
（3）等电点的测定
常用等电聚焦（IEF）的方法，等电聚焦是利用两性电解质在电场中形成一个稳定的连续的pH梯度，电泳时蛋白质样品将移向并聚焦在其等电点的pH梯度处，并形成一个很窄的区带，区带所处的pH即为该蛋白质的等电点。
6蛋白质含量的测定
测定蛋白质总量常用的方法有凯氏定氮法、双缩脲法、Folin-酚试剂法、紫外吸收法和考马斯亮蓝染色法等。