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2.天使的睡姿，一級結構
到現在，細胞中的天使在我們腦海中的形象仍是神秘的，為了看清其廬山真麵目，我們必須大膽地掀開她的蓋頭來，對她的衣食住行作一個徹底的了解。我們可以把酶的結構分為一級結構、二級結構和空間結構，我們分別形象地稱其為天使的睡姿(伸展狀態)、坐姿(活動前的過渡狀態)、行姿或舞姿(活動狀態)。
猶如原子是物理性質的最小單位，分子是化學性質的最小單位，細胞是生命性質的最小單位一樣，氨基酸是蛋白質的基本結構單位，也可以在最基本的意義上保持蛋白質的某些性質。目前，自然界已發現近200種氨基酸，但組成蛋白質的氨基酸隻有20種。
Ri
氨基酸的結構通式是HOOC-CH-NH2(i=1，2，3，。，20)。每個氨基酸都有一個羧基(-COOH)和一個氨基(-NH2)，羧基是有機酸的象征，氨基酸便由此得名：帶有氨基的酸。與羧基相連的碳原子叫α碳原子，20種氨基酸都是α氨基酸。Ri有20種變化，每一種變化就是一種氨基酸。如果我們把每一個氨基酸看作一個球，那麽每一種R變化就是給球塗上一種顏色或標上一個數字，天使的睡姿就是這樣一長串五顏六色的球。
這些球通過一種共價鍵的化學鍵連接起來，如：R1R5
HOOCCHNHOCCHNH2，這個鍵形成於1號氨基酸和5號氨基酸之間，它們之間發生了一種叫“縮水反應”的化學反應，顧名思議，就是-NH2的H與羧基的OH結合為水而失去。由這個式，我們立即可以想象出後麵的延長，都是通過方框裏的這種形式發展下去的。方框裏的部分具有連接作用，叫“肽鍵”，肽鍵並不是化學鍵，而是一個具連接作用的基團――“鍵”有連接的意思，我們可以把它看作一個方便的比喻。由肽鍵連接起來的一條鏈被形象地稱作肽鏈，肽鏈就是天使的睡姿，是蛋白質的一級結構。組成肽鏈的氨基酸單位的排列順序不同，就是不同的肽鏈，如1-2-3-20與1-3-2-20是不同的。運用簡單的數學知識我們可以推知，一條由10個單位組成的肽鏈會構成P1020種不同的肽鏈；要知道，單位是可以重複的，那麽就有1020種，而一條肽鏈遠不隻10個氨基酸。天使的睡姿簡單優美，而其數學結果卻可以大得驚人。這正是生命從簡單性出發而體現出的複雜的美。
一個蛋白質分子往往不隻一條肽鏈，肽鏈之間不是通過肽鍵連接的(否則隻能算一條)，通過氫鍵或二硫鍵等更弱的吸引並列起來。
徹底弄清天使睡姿要求想辦法確定肽鏈的每一個氨基酸單位，也就是測定一級結構的氨基酸順序。蛋白質分析的科學家曾絞盡腦汁來解決這個問題。1953年，英國的森格終於找到了這種方法並測出一種最簡單的蛋白質――牛胰島素的一級結構。現在這些方法已經蓬勃地發展起來，已有多種測序方法，還可以與計算機連起來運用，自動分析，時間快的可以在一天之內測定一個蛋白質分子的氨基酸順序。
這些測定順序方法的原理今天看來就像我們在小學裏玩的智力遊戲，十分簡單。它的基本步驟如下：
第一步：測定蛋白質分子中肽鏈的數目。從肽鏈通式推知，每一條肽鏈都有兩個不同的末端，氨基端(N端)和羧基端(C端)，加入一種試劑與其中一個末端(如N端)反應並呈現顏色，我們就可以判定末端的個數。一個末端就是一條多肽鏈。打一個比方，我們可以把一個蛋白質分子看成一捆長短不一的竹杆，每一根竹杆就是一條多肽鏈，而一個竹節就是一個氨基酸單位。
第二步，拆分多肽鏈。我們必須把竹杆拆分成一根根的，以便分別確定每一根的竹節。
第三步，測定肽鏈兩端的氨基酸。用特殊的方法可以確定竹杆兩端的兩個竹節，猶如塗上不同的顏色。如C-18-
……-2-N。
第四步，多肽鏈斷裂成肽段。用兩種或多種方法把竹杆鋸成不同的短杆，並把它們分開來測定。例如：C-18-。-3-5-4-2-1-。-2-N，用方法Ⅰ可以分成A：C-
18-。-3-N和B：C-5-。-2-N；用方法Ⅱ可以分成C：C-18-。-3-5-4-N和D：C-2-1-。-2-N。
第五步，測定每個肽段順序。可以用特別的方法將短杆的節從一端逐個鋸下來標上顏色並測定之，如：
A：C-18-1-20-5-1-3-N
B：C-5-4-2-1-19-13-14-2-N
C：C-18-1-20-5-1-3-5-4-N
D：C-2-1-19-13-14-2-N
第六步：確定肽段在肽鏈中的次序。在上一步中，我們尚無法確定A段3-N與B段C-5是連在一起的，因為我們並不知道鋸斷的位置。於是我們可以把兩種方法鋸斷的片段的重複對齊，看看缺口如何，如：
A：C-18-1-20-5-1-3-N
C：C-18-1-20-5-1-3-5-4-N
和B：C-5-4-2-1-19-13-14-2-N
D：C-2-1-19-13-14-2-N
從上式我們可以看出：A+B=C+D，而其他拚湊方法則不行：A+C≠B+DA+D≠B+C，這就是說明A和B相連，C和D相連，它們分別由不同鋸法得到。
這是一項非常誘人的智力遊戲，卻是蛋白質測定的基本方法，讀者不妨動手畫出幾個片段讓你的同學或同事去拚湊，也可以讓你的同學畫幾個片段來讓你享受一下理智活動的樂趣。偉大的科學發現或發明常常原理上十分簡單，關鍵是你首先得想到，然後要做到。桑格就因為這種我們小學時就玩的智力遊戲而榮獲了1958年諾貝爾化學獎。
猶如原子是物理性質的最小單位，分子是化學性質的最小單位，細胞是生命性質的最小單位一樣，氨基酸是蛋白質的基本結構單位，也可以在最基本的意義上保持蛋白質的某些性質。目前，自然界已發現近200種氨基酸，但組成蛋白質的氨基酸隻有20種。
Ri
氨基酸的結構通式是HOOC-CH-NH2(i=1，2，3，。，20)。每個氨基酸都有一個羧基(-COOH)和一個氨基(-NH2)，羧基是有機酸的象征，氨基酸便由此得名：帶有氨基的酸。與羧基相連的碳原子叫α碳原子，20種氨基酸都是α氨基酸。Ri有20種變化，每一種變化就是一種氨基酸。如果我們把每一個氨基酸看作一個球，那麽每一種R變化就是給球塗上一種顏色或標上一個數字，天使的睡姿就是這樣一長串五顏六色的球。
這些球通過一種共價鍵的化學鍵連接起來，如：R1R5
HOOCCHNHOCCHNH2，這個鍵形成於1號氨基酸和5號氨基酸之間，它們之間發生了一種叫“縮水反應”的化學反應，顧名思議，就是-NH2的H與羧基的OH結合為水而失去。由這個式，我們立即可以想象出後麵的延長，都是通過方框裏的這種形式發展下去的。方框裏的部分具有連接作用，叫“肽鍵”，肽鍵並不是化學鍵，而是一個具連接作用的基團――“鍵”有連接的意思，我們可以把它看作一個方便的比喻。由肽鍵連接起來的一條鏈被形象地稱作肽鏈，肽鏈就是天使的睡姿，是蛋白質的一級結構。組成肽鏈的氨基酸單位的排列順序不同，就是不同的肽鏈，如1-2-3-20與1-3-2-20是不同的。運用簡單的數學知識我們可以推知，一條由10個單位組成的肽鏈會構成P1020種不同的肽鏈；要知道，單位是可以重複的，那麽就有1020種，而一條肽鏈遠不隻10個氨基酸。天使的睡姿簡單優美，而其數學結果卻可以大得驚人。這正是生命從簡單性出發而體現出的複雜的美。
一個蛋白質分子往往不隻一條肽鏈，肽鏈之間不是通過肽鍵連接的(否則隻能算一條)，通過氫鍵或二硫鍵等更弱的吸引並列起來。
徹底弄清天使睡姿要求想辦法確定肽鏈的每一個氨基酸單位，也就是測定一級結構的氨基酸順序。蛋白質分析的科學家曾絞盡腦汁來解決這個問題。1953年，英國的森格終於找到了這種方法並測出一種最簡單的蛋白質――牛胰島素的一級結構。現在這些方法已經蓬勃地發展起來，已有多種測序方法，還可以與計算機連起來運用，自動分析，時間快的可以在一天之內測定一個蛋白質分子的氨基酸順序。
這些測定順序方法的原理今天看來就像我們在小學裏玩的智力遊戲，十分簡單。它的基本步驟如下：
第一步：測定蛋白質分子中肽鏈的數目。從肽鏈通式推知，每一條肽鏈都有兩個不同的末端，氨基端(N端)和羧基端(C端)，加入一種試劑與其中一個末端(如N端)反應並呈現顏色，我們就可以判定末端的個數。一個末端就是一條多肽鏈。打一個比方，我們可以把一個蛋白質分子看成一捆長短不一的竹杆，每一根竹杆就是一條多肽鏈，而一個竹節就是一個氨基酸單位。
第二步，拆分多肽鏈。我們必須把竹杆拆分成一根根的，以便分別確定每一根的竹節。
第三步，測定肽鏈兩端的氨基酸。用特殊的方法可以確定竹杆兩端的兩個竹節，猶如塗上不同的顏色。如C-18-
……-2-N。
第四步，多肽鏈斷裂成肽段。用兩種或多種方法把竹杆鋸成不同的短杆，並把它們分開來測定。例如：C-18-。-3-5-4-2-1-。-2-N，用方法Ⅰ可以分成A：C-
18-。-3-N和B：C-5-。-2-N；用方法Ⅱ可以分成C：C-18-。-3-5-4-N和D：C-2-1-。-2-N。
第五步，測定每個肽段順序。可以用特別的方法將短杆的節從一端逐個鋸下來標上顏色並測定之，如：
A：C-18-1-20-5-1-3-N
B：C-5-4-2-1-19-13-14-2-N
C：C-18-1-20-5-1-3-5-4-N
D：C-2-1-19-13-14-2-N
第六步：確定肽段在肽鏈中的次序。在上一步中，我們尚無法確定A段3-N與B段C-5是連在一起的，因為我們並不知道鋸斷的位置。於是我們可以把兩種方法鋸斷的片段的重複對齊，看看缺口如何，如：
A：C-18-1-20-5-1-3-N
C：C-18-1-20-5-1-3-5-4-N
和B：C-5-4-2-1-19-13-14-2-N
D：C-2-1-19-13-14-2-N
從上式我們可以看出：A+B=C+D，而其他拚湊方法則不行：A+C≠B+DA+D≠B+C，這就是說明A和B相連，C和D相連，它們分別由不同鋸法得到。
這是一項非常誘人的智力遊戲，卻是蛋白質測定的基本方法，讀者不妨動手畫出幾個片段讓你的同學或同事去拚湊，也可以讓你的同學畫幾個片段來讓你享受一下理智活動的樂趣。偉大的科學發現或發明常常原理上十分簡單，關鍵是你首先得想到，然後要做到。桑格就因為這種我們小學時就玩的智力遊戲而榮獲了1958年諾貝爾化學獎。
