【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第四章含氮的有机化合物 

§4-5蛋白质

【01】蛋白质是一种极复杂的有机物。它和脂肪、碳水化合物是人类营养的三种主要食料，对于生物的生命过程起着决定性的作用。它的形成和消耗是自然界里氮素循环的主要形式。

自然界里的蛋白质

【02】蛋白质存在于所有的动植物体内，它是构成细胞的原形质和细胞核的主要成分。植物的种子、根和茎中都含有一定量的蛋白质，在小麦里约含有18%，大豆里也很丰富。我们日常吃的面筋和各种豆制副食品，主要是小麦和大豆里的蛋白质，所以营养价值很高。蛋白质依靠植物吸收氮素来形成，动物再从饲料中摄取。人类生活所需的蛋白质就是从食物中得来的，蛋白质普遍分布在动物体内，象肌肉、皮肤、骨胳、血液、乳汁、毛发、蹄、角以及禽卵等的组成里，都含有丰富的蛋白质。蛋白质对于一切生命现象都有关系，恩格斯说：“生命是蛋白体的存在方式”，显然没有蛋白质就没有生命。因此研究蛋白质具有非常重大的意义。

蛋白质的结构

【03】蛋白质的组成元素是比较复杂的，除含有碳、氢、氧、氮、硫之外还含有磷或铁。

【04】蛋白质的分子量非常巨大，从几万个氧单位到几十万个氧单位，甚至个别蛋白质的分子量有高达几千万个氧单位的，如牛奶里所含的蛋白质的分子量是75,000~375,000；烟草里的一种蛋白质（烟草斑纹病毒素）的分子量竟达40,000,000，这样大的分子量是研究蛋白质分子结构的困难之一。

【05】此外，蛋白质受到化学反应条件如酸、碱或加热的影响后，很容易引起凝固和变性【变性——蛋白质分子发生变化，从而改变了蛋白质的物理、化学和生物性质】，因此也增加了研究蛋白质分子结构的困难。

【06】目前科学上对蛋白质结构的研究，是把蛋白质在酸、碱或酶的催化下进行水解，得到一类叫做氨基酸的有机物。通过对氨基酸的研究，可以帮助作出关于蛋白质结构的结论氨基酸是含氮有机物的一类，在它的分子里含有酸性的羧基（—COOH）和碱性的氨基（—NH₂），这两种原子团，多数是连接在同一个碳原子上的（也可以连接在不同的碳原子上）。最简单的氨基酸是氨基乙酸。从它的结构来看，可以看作是乙酸的烃基里的一个氢原子被氨基取代后的生成物。羧基和氨基在同一个碳原子上的氨基酸，可以用通式来表示，R可以是链烃基，也可以是环烃基。这些形形色色的氨基酸，就是构成蛋白质的单体。

【07】氨基酸分子里的氨基，能表现胺类那样的碱性，它们能跟无机酸生成稳定的盐，例如：

【08】同时它们的羧基也象羧酸那样，能跟醇类进行酯化反应，例如：

【09】这就是氨基酸所具有的两种官能团的化学功能。不仅如此，更重要的是这两种官能团能使相同或不同的氨基酸彼此进行缩合反应，脱去水变成高分子化合物。现在以氨基丙酸为例，来看它的缩合过程：

【10】这种缩合物的结构，就是由很多个原子团（叫做胜键）【胜键又名肽键，是氨基和羧基缩水后的产物，是一个二价原子团，包括一个亚氨基（—NH—）和一个羰基（—CO—）。胜读做生”shēng，从“月”（肉）旁表示它是动物体，从“生”是生命的意思】，连接着烃基而成的高分子物质。要是由不同的氨基酸彼此缩合，就得到如下的结构：

【11】R₁、R₂、R₃代表不同的烃基。

【12】蛋白质的分子是不是就象上面那样的结构呢？经过科学家的不断研究，一方面使不同的蛋白质进行水解，已经发现有47种不同的氨基酸，其中25种是构成蛋白质的基础；另一方面，运用氨基酸来合成一些复杂的分子，结果已经得到由二十多个氨基酸合成的分子。虽然这种合成物质还远远不是蛋白质，但从它的性质和结构来看，已经是近似蛋白质的物质了。根据这些情况，科学家公认蛋白质就是由大量不同的氨基酸所缩合而成的复杂有机物。

【13】关于具有巨大分子量的物质，我们在上一章里也曾学过。象淀粉和纤维素等，因为它们是由葡萄糖缩水而成的，所以可用C₆H₁₀O₅加上括号，在下角以n或x表示它们的分子量是单体C₆H₁₀O₅的n或x倍，从而写出它们的分子式(C₆H₁₀O₅)n或(C₆H₁₀O₅)x。那末蛋白质能否也采用相同的表示法呢？根据分析的结果，发现任何一种蛋白质的分子都不是由一种氨基酸所构成，所以不能以某一个氨基酸的式子作为单体的式子。因此蛋白质的分子式，就不能采取象淀粉、纤维素那样的表示方式。

蛋白质的性质

【14】我们除了知道蛋白质可以水解生成各种氨基酸外，还要进一步研究它的灼热分解；它的溶解性和盐类的影响；它的胶体溶液对温度的影响等性质。这些知识，还可以解释某些日常生活中的现象，对于认识蛋白质有很大帮助。

1、蛋白质灼热分解

【15】蛋白质里含有氢、硫、磷等元素，灼热后即行分解，发出有臭味的气体。利用这个性质，我们可以用来识别棉织物和毛织物。我们知道，棉纱是碳水化合物，用火烧后，留下一条白色的灰烬，它的生成物是水、二氧化碳，所以闻不到气味；而动物的毛含有蛋白质，它燃烧后，不仅留下焦黑残渣，而且还有一股“焦毛臭”。据此我们就能鉴别它们。

2、蛋白质的溶解性

【16】某些蛋白质（象鸡蛋白）是能溶在冷水里的。它溶解后成为胶体溶液。如果加入少量食盐，还能促进这种蛋白质的溶解。但是多量的食盐又能使蛋白质沉淀。如果再注入清水，蛋白质又会逐渐溶解，溶液变为透明。这就说明蛋白质在食盐水里的溶解性是可逆的，溶或不溶，根据食盐量（浓度）的多少而变化。

【17】蛋白质的溶解性，对食盐是如此，对其他金属的盐类是否一样呢？为什么有些金属的盐类，不象食盐那样用来作为人类的食用品呢？原来重金属的盐，象铜盐，铅盐，汞盐等，能使蛋白质从溶液里沉淀出来，但再加水就不会再溶解，这样就要使人中毒。我们可以做一个实验，来说明盐类对蛋白质的溶解性的影响。

【18】拿两支试管，各装几毫升鸡蛋白的胶体溶液，分别加入浓食盐溶液和硫酸铜溶液，则见两管内都有絮状的蛋白质沉淀析出。再向这两支试管中，分别加水稀释，振荡后，加食盐的那一管，沉淀溶解，而加硫酸铜的那一管，蛋白质仍旧不溶。这就证明蛋白质在食盐水里的溶解性是可逆的，而在重金属的盐溶液里是不可逆的。

3、蛋白质胶体溶液对温度的影响

【19】当温度升高到一定程度时，蛋白质胶体溶液就要凝结析出而沉淀。我们吃的鸡蛋羹，就是把蛋白质溶液“燉”熟的，煮肉时汤面上浮起的沫子，也是凝结的蛋白质。一切有机体，不能适应较高的温度。人类发热到40℃以上就要神志昏迷，甚至使部分神经细胞坏死。在医疗工作上利用高温消毒（杀死细菌）等等，都是因为细胞的原形质——蛋白质的胶体溶液——在高温下要凝结，以致细胞死亡的缘故。

4、蛋白质的消化及在人体里的新陈代谢

【20】蛋白质作为人类的主要营养，在人体里是怎样消化和吸收的呢？人们从食物摄取蛋白质，但不能直接变为身体的组织部分，需要在胃及胰脏分泌的蛋白酶催化下，进行水解，成为各种不同的氨基酸，这些氨基酸被血液吸收，带到各部组织，然后再组成该组织所需要的蛋白质。所以人体各组织内的蛋白质的结构，和体外供给的是不同的。人体内的蛋白质，在各种组织里，不断地进行分解，最后所含的氮主要成为尿素排出体外。

5、蛋白质的检验

【21】蛋白质有特殊的颜色反应，据此可用来检验它的存在。

【22】我们可以做以下一个实验：

【23】把蛋白质溶液放在试管里，加几滴浓硝酸并加微热，就看到有黄色沉淀析出，冷却片刻再加入过量的氨水，沉淀就变成橙黄色。

【24】上面这种反应叫做蛋白质黄色反应。我们在使用浓硝酸时，如不慎沾在皮肤上，皮肤就变成黄色，就是因为皮肤里也含有蛋白质的缘故。

6、蛋白质的用途

【25】蛋白质不仅是人类营养的必需品，而且在工业上也具有广泛的用途。我们把动植物的蛋白质加工成食品和原材料，来满足各方面的需要。

【26】动物胶是比较简单的蛋白质，可以用动物的皮、骨、鳞甲、蹄等废物熬煮而成。它的用途很广，有一种无色透明叫做白明胶的，可用来制造照相胶卷及感光纸。还有各种胶粘剂和药用胶如装西药的胶管，中药里的龟板胶、鹿角胶、驴皮胶等，都是动物胶。

【27】酪素是牛奶里凝固析出的蛋白质，除作为食品的干酪外，能够制成各种防水的胶粘剂，还能跟甲醛合成酪素塑料，用来制造钮扣、笔杆、梳子等生活用品。

【28】豆腐是从大豆里提取蛋白质而制成的。在煮沸的豆浆里，加入适量的盐卤（主要成分是氯化镁MgCl₂）或石膏（硫酸钙CaSO₄·2H₂O），由于豆浆是蛋白质的胶体溶液，受到镁盐、钙盐等电解质的作用而凝固，制成营养丰富的豆制品。

【29】皮革也是蛋白质经过鞣制的产品，将牛、羊、猪、驼等动物的皮剥下后，经过浸渍、刮肉、去毛、鞣制等工序，使蛋白质变成不溶解，不腐烂，具有弹性的皮革，作为缝制皮衣、皮鞋和各种军用的装备。

【30】还有动物的羽毛、丝、角等，也都是由蛋白质构成的，象羊毛、兔毛、驼毛是纺织原料，禽羽象鸭绒等，可以作为衣衬、垫子、被褥等。牛角可以作为工艺品的材料。这些都不需经过化学加工，就可以直接应用。

习题4-5

1、蛋白质存在在哪里？人类如何取得它？蛋白质和生命有什么关系？

2、蛋白质的组成里含有哪些元素？为什么灼烧含有蛋白质的物质会闻到“焦毛臭”？

3、为什么不能写出蛋白质的分子式？

4、什么叫氨基酸？怎样证明氨基酸既具有胺的性质，又具有羧酸的性质？

5、某种蛋白质里含有0.32%的硫，如果在它每一个分子里只含有一个硫原子，试求这种蛋白质的分子量是多少？

【解】设这种蛋白质的分子量是M。

则它的含硫百分率是×100%=0.32%，

答：这种蛋白质的分子量是10000。

6、在分子里含有一个氮原子的某种氨基酸，它的含氮百分率是18.67。求它的分子量。【75】

7、宰杀动物时，为什么在盛放血液的容器里要放一些食盐？

8、食品仓库里除了冷藏法外，还有用“热气”法，用这种方法来杀菌防腐是根据什么原理？