蛋白质的变性

2010年 第 45 卷 第 4 期 生 物 学 通 报 23 在物理和化学因素作用下， 蛋白质分子特定 的空间构象被破坏， 从有序的空间结构变成无序 的空间结构， 进而导致蛋白质理化性质的改变和 生物活性的丧失 ， 称为蛋白质的变性 (denatura- tion)。 物理因素如高温、放射线等，化学变性剂如 SDS、尿素 、盐酸胍能够破坏疏水作用 、盐键 、氢 键、范德华力，因而能破坏蛋白质的高级结构。 但 是，很多变性剂不影响二硫键，在二硫键仍然完整 的情况下难以彻底破坏蛋白高级结构使其完全变 性。如果再加上还原剂如二巯基乙醇等，则可以蛋 白质完全变性。关于二硫键与蛋白质结构的关系， 以后将专门撰文介绍。 蛋白质变性的主要特征是生物活性丧失。 蛋 白质变性的本质， 是二硫键以及非共价键的破坏 导致高级结构和空间构象的破坏， 但不涉及一级 结构中氨基酸序列的改变。蛋白质变性后，空间构 象严重被破坏且不能复原，称为不可逆性变性。如 果变性程度较轻， 去除变性因素后蛋白质仍可恢 复原有的构象和活性，称为复性 (renaturation)。 例 如，调节蛋白质溶液的离子浓度和 pH 值，可使蛋 白质部分变性， 通过透析纠正导致蛋白变性的离 子浓度和 pH 值，可以使变性的蛋白质复性，重新 恢复其原有结构和活性。 细胞内环境的离子成分和浓度、pH 值、 温度 等条件利于维护蛋白质分子的高级结构， 以保证 其发挥正常的生理功能。因此，细胞内蛋白质分子 不容易发生变性， 一旦发生则意味着细胞受到严 重的病理损伤，如烧伤。但细胞内的蛋白质分子也 可发生折叠错误或严重的构象改变， 尽管其一级 结构不变，但功能已受明显影响，严重时可导致疾 病发生，此类疾病称为蛋白构象病，如亨丁顿舞蹈 病（Huntington disease）和疯牛病等。 在临床医学应用方面， 酒精用于消毒灭菌就 是利用了 70%~75%的酒精（乙醇）对细菌蛋白质 的变性作用。但高浓度（如>90％）酒精使菌体面 蛋白迅速变性凝固，形成一层坚固的膜，这样酒精 不能很好地渗入到菌体内部进一步变性菌体内蛋 白质，因而杀菌能力反而下降。高温灭菌是利用高 温快速变性微生物蛋白质， 从而使病原微生物灭 活。 煮鸡蛋是典型的高温导致蛋白质不可逆变性 的例子。科学家采用各种剧烈的物理化学条件，在 体外使蛋白变性以阐明蛋白质分子的性质和结构 特征。 另外，防止和减缓蛋白质变性对肉蛋类、海 鲜、奶制品保鲜具有重要意义。疫苗的有效成分是 抗原，防止蛋白质变性对疫苗的有效性至关重要。 （请关注这一内容的读者阅览 2010 年第 45 卷第 5 期“二硫键与蛋白质的结构”一文） （E－mail:xug@bjmu.edu.cn） 蛋 白 质 的 变 性 徐国恒 （北京大学医学部生理与病理生理系 北京 100191） 中国图分类号：Q51 文献标识码：E 色品种嫁接到一起， 可以轻松实现一株双色或多 色 、 绚丽多姿 ， 大大提高其观赏价值 ； 将李属 （Prunus）的桃 （P.persica）、杏 （P.armeniaca）、李 （P. salicina）、梅（P.mume）等不同种果树相互嫁接到一 起，可以让一株树上长出不同时期成熟、不同口味 的多种果品，提高庭院等有限空间的利用率。 图 7 接芽斜放切口愈合状 嫁接是生物学基本知识在生产中的具体应 用，是学生非常喜欢的实践活动。活动中学生付出 自己的智慧和汗水，陶冶性情，体验成功的喜悦， 进而激发出更加广泛地勤于动手、勇于实践、不怕 吃若的积极性和自信心，值得大力推广。 主要参考文献 1 曲泽洲，孙云蔚，黄昌贤等 ． 果树栽培学总论 ．第 2 版 .北京： 农业出版社，1992，160—179. 2 晏晓兰 .梅花 .北京：中国林业出版社，2004，137—142. 3 陈俊愉 ,程绪珂 ,严玲璋等 .中国花经 .上海 :上海文化出版社 , 1990． （E-mail:hbgys8882@126.com） !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!