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2.天使的睡姿，一级结构
到现在，细胞中的天使在我们脑海中的形象仍是神秘的，为了看清其庐山真面目，我们必须大胆地掀开她的盖头来，对她的衣食住行作一个彻底的了解。我们可以把酶的结构分为一级结构、二级结构和空间结构，我们分别形象地称其为天使的睡姿(伸展状态)、坐姿(活动前的过渡状态)、行姿或舞姿(活动状态)。
犹如原子是物理性质的最小单位，分子是化学性质的最小单位，细胞是生命性质的最小单位一样，氨基酸是蛋白质的基本结构单位，也可以在最基本的意义上保持蛋白质的某些性质。目前，自然界已发现近200种氨基酸，但组成蛋白质的氨基酸只有20种。
Ri
氨基酸的结构通式是HOOC-CH-NH2(i=1，2，3，。，20)。每个氨基酸都有一个羧基(-COOH)和一个氨基(-NH2)，羧基是有机酸的象征，氨基酸便由此得名：带有氨基的酸。与羧基相连的碳原子叫α碳原子，20种氨基酸都是α氨基酸。Ri有20种变化，每一种变化就是一种氨基酸。如果我们把每一个氨基酸看作一个球，那么每一种R变化就是给球涂上一种颜色或标上一个数字，天使的睡姿就是这样一长串五颜六色的球。
这些球通过一种共价键的化学键连接起来，如：R1R5
HOOCCHNHOCCHNH2，这个键形成于1号氨基酸和5号氨基酸之间，它们之间发生了一种叫“缩水反应”的化学反应，顾名思议，就是-NH2的H与羧基的OH结合为水而失去。由这个式，我们立即可以想象出后面的延长，都是通过方框里的这种形式发展下去的。方框里的部分具有连接作用，叫“肽键”，肽键并不是化学键，而是一个具连接作用的基团――“键”有连接的意思，我们可以把它看作一个方便的比喻。由肽键连接起来的一条链被形象地称作肽链，肽链就是天使的睡姿，是蛋白质的一级结构。组成肽链的氨基酸单位的排列顺序不同，就是不同的肽链，如1-2-3-20与1-3-2-20是不同的。运用简单的数学知识我们可以推知，一条由10个单位组成的肽链会构成P1020种不同的肽链；要知道，单位是可以重复的，那么就有1020种，而一条肽链远不只10个氨基酸。天使的睡姿简单优美，而其数学结果却可以大得惊人。这正是生命从简单性出发而体现出的复杂的美。
一个蛋白质分子往往不只一条肽链，肽链之间不是通过肽键连接的(否则只能算一条)，通过氢键或二硫键等更弱的吸引并列起来。
彻底弄清天使睡姿要求想办法确定肽链的每一个氨基酸单位，也就是测定一级结构的氨基酸顺序。蛋白质分析的科学家曾绞尽脑汁来解决这个问题。1953年，英国的森格终于找到了这种方法并测出一种最简单的蛋白质――牛胰岛素的一级结构。现在这些方法已经蓬勃地发展起来，已有多种测序方法，还可以与计算机连起来运用，自动分析，时间快的可以在一天之内测定一个蛋白质分子的氨基酸顺序。
这些测定顺序方法的原理今天看来就像我们在小学里玩的智力游戏，十分简单。它的基本步骤如下：
第一步：测定蛋白质分子中肽链的数目。从肽链通式推知，每一条肽链都有两个不同的末端，氨基端(N端)和羧基端(C端)，加入一种试剂与其中一个末端(如N端)反应并呈现颜色，我们就可以判定末端的个数。一个末端就是一条多肽链。打一个比方，我们可以把一个蛋白质分子看成一捆长短不一的竹杆，每一根竹杆就是一条多肽链，而一个竹节就是一个氨基酸单位。
第二步，拆分多肽链。我们必须把竹杆拆分成一根根的，以便分别确定每一根的竹节。
第三步，测定肽链两端的氨基酸。用特殊的方法可以确定竹杆两端的两个竹节，犹如涂上不同的颜色。如C-18-
……-2-N。
第四步，多肽链断裂成肽段。用两种或多种方法把竹杆锯成不同的短杆，并把它们分开来测定。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，测定每个肽段顺序。可以用特别的方法将短杆的节从一端逐个锯下来标上颜色并测定之，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：确定肽段在肽链中的次序。在上一步中，我们尚无法确定A段3-N与B段C-5是连在一起的，因为我们并不知道锯断的位置。于是我们可以把两种方法锯断的片段的重复对齐，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
从上式我们可以看出：A+B=C+D，而其他拼凑方法则不行：A+C≠B+DA+D≠B+C，这就是说明A和B相连，C和D相连，它们分别由不同锯法得到。
这是一项非常诱人的智力游戏，却是蛋白质测定的基本方法，读者不妨动手画出几个片段让你的同学或同事去拼凑，也可以让你的同学画几个片段来让你享受一下理智活动的乐趣。伟大的科学发现或发明常常原理上十分简单，关键是你首先得想到，然后要做到。桑格就因为这种我们小学时就玩的智力游戏而荣获了1958年诺贝尔化学奖。
犹如原子是物理性质的最小单位，分子是化学性质的最小单位，细胞是生命性质的最小单位一样，氨基酸是蛋白质的基本结构单位，也可以在最基本的意义上保持蛋白质的某些性质。目前，自然界已发现近200种氨基酸，但组成蛋白质的氨基酸只有20种。
Ri
氨基酸的结构通式是HOOC-CH-NH2(i=1，2，3，。，20)。每个氨基酸都有一个羧基(-COOH)和一个氨基(-NH2)，羧基是有机酸的象征，氨基酸便由此得名：带有氨基的酸。与羧基相连的碳原子叫α碳原子，20种氨基酸都是α氨基酸。Ri有20种变化，每一种变化就是一种氨基酸。如果我们把每一个氨基酸看作一个球，那么每一种R变化就是给球涂上一种颜色或标上一个数字，天使的睡姿就是这样一长串五颜六色的球。
这些球通过一种共价键的化学键连接起来，如：R1R5
HOOCCHNHOCCHNH2，这个键形成于1号氨基酸和5号氨基酸之间，它们之间发生了一种叫“缩水反应”的化学反应，顾名思议，就是-NH2的H与羧基的OH结合为水而失去。由这个式，我们立即可以想象出后面的延长，都是通过方框里的这种形式发展下去的。方框里的部分具有连接作用，叫“肽键”，肽键并不是化学键，而是一个具连接作用的基团――“键”有连接的意思，我们可以把它看作一个方便的比喻。由肽键连接起来的一条链被形象地称作肽链，肽链就是天使的睡姿，是蛋白质的一级结构。组成肽链的氨基酸单位的排列顺序不同，就是不同的肽链，如1-2-3-20与1-3-2-20是不同的。运用简单的数学知识我们可以推知，一条由10个单位组成的肽链会构成P1020种不同的肽链；要知道，单位是可以重复的，那么就有1020种，而一条肽链远不只10个氨基酸。天使的睡姿简单优美，而其数学结果却可以大得惊人。这正是生命从简单性出发而体现出的复杂的美。
一个蛋白质分子往往不只一条肽链，肽链之间不是通过肽键连接的(否则只能算一条)，通过氢键或二硫键等更弱的吸引并列起来。
彻底弄清天使睡姿要求想办法确定肽链的每一个氨基酸单位，也就是测定一级结构的氨基酸顺序。蛋白质分析的科学家曾绞尽脑汁来解决这个问题。1953年，英国的森格终于找到了这种方法并测出一种最简单的蛋白质――牛胰岛素的一级结构。现在这些方法已经蓬勃地发展起来，已有多种测序方法，还可以与计算机连起来运用，自动分析，时间快的可以在一天之内测定一个蛋白质分子的氨基酸顺序。
这些测定顺序方法的原理今天看来就像我们在小学里玩的智力游戏，十分简单。它的基本步骤如下：
第一步：测定蛋白质分子中肽链的数目。从肽链通式推知，每一条肽链都有两个不同的末端，氨基端(N端)和羧基端(C端)，加入一种试剂与其中一个末端(如N端)反应并呈现颜色，我们就可以判定末端的个数。一个末端就是一条多肽链。打一个比方，我们可以把一个蛋白质分子看成一捆长短不一的竹杆，每一根竹杆就是一条多肽链，而一个竹节就是一个氨基酸单位。
第二步，拆分多肽链。我们必须把竹杆拆分成一根根的，以便分别确定每一根的竹节。
第三步，测定肽链两端的氨基酸。用特殊的方法可以确定竹杆两端的两个竹节，犹如涂上不同的颜色。如C-18-
……-2-N。
第四步，多肽链断裂成肽段。用两种或多种方法把竹杆锯成不同的短杆，并把它们分开来测定。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，测定每个肽段顺序。可以用特别的方法将短杆的节从一端逐个锯下来标上颜色并测定之，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：确定肽段在肽链中的次序。在上一步中，我们尚无法确定A段3-N与B段C-5是连在一起的，因为我们并不知道锯断的位置。于是我们可以把两种方法锯断的片段的重复对齐，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
从上式我们可以看出：A+B=C+D，而其他拼凑方法则不行：A+C≠B+DA+D≠B+C，这就是说明A和B相连，C和D相连，它们分别由不同锯法得到。
这是一项非常诱人的智力游戏，却是蛋白质测定的基本方法，读者不妨动手画出几个片段让你的同学或同事去拼凑，也可以让你的同学画几个片段来让你享受一下理智活动的乐趣。伟大的科学发现或发明常常原理上十分简单，关键是你首先得想到，然后要做到。桑格就因为这种我们小学时就玩的智力游戏而荣获了1958年诺贝尔化学奖。
