蛋白質水溶液與糖等低分子化合物水溶液不同,在糖水中分散著的是一個個均勻的糖的小分子,而蛋白質是高分子化合物,其分子在水溶液中以比糖的小分子大許多倍的顆粒狀態(tài)存在,這種顆粒大小在1~100毫微米之間,已達到膠體顆粒范圍,由于個兒較大,在溶液中擴散速度緩慢,并且不能透過半透膜,所以蛋白質溶液是一種膠體溶液。
在蛋白質分子的多肽鏈上尚含有-COOH、-NH2、-OH、-SH等極性基團和許多極性的肽鍵
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,這些極性基和極性鍵具有親水性,在溶液中能使水分子定向地排列在它們周圍,形成一層水膜,這層水膜使蛋白質顆粒間不易直接互相接觸和碰撞;此外,還由于蛋白質分子中具有可電離的極性基團,在酸性或堿性條件下,帶有互相排斥的同性電荷。由于上述原因,蛋白質膠體溶液是比較穩(wěn)定的。但是,“對立的統(tǒng)一是有條件的、暫時的、相對的,而對立的互相排除的斗爭則是絕對的。”如果我們設法破壞其外層水膜或中和其電荷,則蛋白質膠體就會發(fā)生沉淀。例如我們吃的豆腐就是先做成穩(wěn)定的蛋白質溶液——豆?jié){,再在豆?jié){中加入少量的鹽鹵(主要是MgCl2)或石膏(CaSO4)等鹽類,由于這些鹽類都是強電解質,在水中全部電離成離子,且這些離子吸引水分子的能力更強,故會使蛋白質外層的水膜破壞,同時又中和了蛋白質分子中的電荷,因而使豆?jié){中的蛋白質發(fā)生沉淀,制成了豆腐。這種加鹽使蛋白質沉淀的現(xiàn)象叫做鹽析。鹽析在蛋白質生物制劑的生產(chǎn)中經(jīng)常應用,常用的鹽類有
硫酸銨、
氯化鈉、
硫酸鈉等。此外,酒精、
丙酮等有機溶劑也可用作蛋白質的沉淀劑。