让我们来看一看血液中的一种蛋白质——血红蛋白。血红蛋白含有铁,而铁仅占分子量的0.34%。化学证据表明,血红蛋白分子含有4个铁原子,其总分子量大约为 67 000;4个铁原子的总重量为 4×55.85,约占这种分子分子量的0.34%。因此,血红蛋白一定含有大约550个氨基酸(氨基酸的平均分子量约为120)。把这个数字与阿伯德哈顿的19个氨基酸相比,就可以看出他合成的肽小得微不足道了,而血红蛋白只是一般大小的蛋白质。 对蛋白质分子量的**测量是通过让蛋白质在离心机内旋转而得到的。离心机是利用离心力把粒子从中心向外推的一种旋转装置(图12-1)。当离心力大于地球引力时,悬浮在溶液中的粒子就会从中心向外沉降,其速率大于在重力作用下沉降的速率。例如,在这种离心机中,红血球会很快地沉降出来,而鲜牛奶会分离成两部分:奶油和较重的脱脂奶。在一般的重力下,这些特殊的分离也会发生,但是离心作用加快了这种分离过程。 虽然蛋白质分子是非常大的,但是它们还没有重到在重力下能从溶液中沉淀出来的程度;也不能在一般的离心机中迅速沉降出来。是1923年,瑞典化学家斯韦德贝里发明了一种能够把分子按重量分开的超速离心机。这种高速装置每秒钟旋转1万多圈,产生的离心力达到地面重力的9万倍。由于斯韦德贝里在研究悬浮物体方面的贡献,他获得了1926年的诺贝尔化学奖。
图12- 1 离心机的原理
利用超速离心机,化学家们能够根据沉淀的速率确定一些蛋白质的分子量(为了纪念这位化学家,沉淀速率的测量单位称为斯韦德贝里)。结果表明,小的蛋白质的分子量只有几千,所含的氨基酸大概不超过50个(仍然明显地多于19个)。其他蛋白质的分手量达几十万甚至几百万,就是说它们一定是由几千个或几万个氨基酸组成的。蛋白质含有如此巨大的分子,所以从19世纪中叶以来才被列为系统研究的一类物质。