什么是蛋白质的变性?有什么应用(什么是蛋白质的变性)
蛋白质受到物理或化学因素的影响,改变其分子内部结构和性质。一般认为蛋白质的二级结构和三级结构被改变或破坏,是变性的结果。能使蛋白质变性的化学方法有强酸、强碱、重金属盐、尿素、乙醇、丙酮等。使蛋白质变性的物理方法包括加热、紫外线照射、剧烈振荡等。
蛋白质是由多种氨基酸通过肽键组成的高分子化合物。蛋白质分子中氨基酸的组合序列称为一级结构:蛋白质同一条多肽链中的氨基和酰基可以形成氢键,使这条多肽链具有一定的构象,称为蛋白质的二级结构;多肽链可以扭曲折叠形成特定的形状,称为三级结构,三级结构与二硫键、氢键等有关。重金属使蛋白质变性的原因是重金属阳离子能与蛋白质中的游离羧基形成不溶性盐。在变性的过程中,化学键断裂形成,所以是化学变化。
强酸强碱使蛋白质变性,是因为强酸强碱能破坏蛋白质中的氢键。也可与游离氨基或羧基形成盐,化学键在变化过程中断裂形成,故可视为化学变化。
尿素、乙醇、丙酮等。可在其自身的羟基或羰基上提供氢或氧形成氢键,从而破坏蛋白质中原有的氢键,使蛋白质变性。但是氢键不是化学键,所以在变化过程中没有化学键的断裂和形成,所以是物理变化。
加热、紫外线照射、剧烈振荡等物理方法使蛋白质变性,主要破坏蛋白质分子中的氢键。在变化过程中,没有化学键的断裂和形成,也没有新物质的尘埃形成,所以是物理变化。否则鸡蛋煮熟后就不是蛋白质了。
从上面的分析可以看出,蛋白质的变性既有物理变化,也有化学变化。然而,蛋白质的变性是非常复杂的。要看具体情况来判断变性是物理变化还是化学变化。如果有化学键的断裂和形成,那就是化学变化;如果没有化学键的断裂和形成,那就是物理变化。
天然蛋白质的紧密结构被一些物理或化学因素破坏,导致理化性质的改变和生物活性的丧失。比如酶失去催化活性,激素失去活性,这叫蛋白质变性。蛋白质的变性只是空间构象的破坏。一般认为,蛋白质的变性本质上是二级键和二硫键的破坏,不涉及一级结构的改变。
变性蛋白与天然蛋白最明显的区别是溶解度降低,而蛋白质的粘度增加,结晶度被破坏,生物活性丧失,容易被蛋白酶分解。
蛋白质变性的原因可分为物理因素和化学因素。物理因素可以是加热、加压、脱水、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波的作用等。化学因素包括强酸、强碱、尿素、重金属盐、十二烷基磺酸钠(SDS)等。在临床医学中,消毒灭菌常使用变性因子。相反,通过防止蛋白质变性,可以有效地保存蛋白质制品。
变性不是不可逆的变化。当变性程度较轻时,如去除变性因子,某些蛋白质仍能恢复或部分恢复其原来的构象和功能。变性的可逆变化称为复性。例如,前述核糖核酸酶中的四对二硫键及其氢键。在测试中?在巯基乙醇和8M尿素的作用下,会变性,失去生物活性。变性后,如果透析除去尿素,?巯基乙醇,并设法使疏水基团氧化成二硫键,酶蛋白可以恢复原来的构象,其生物活性几乎完全恢复,这就是所谓的复性