蛋白质的变性

蛋白质变性的研究 摘要：蛋白质是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，其变性的主要标志是其生理活性的消失，有时会伴有蛋白质的沉淀；蛋白质的变性有时是可逆的，且蛋白质变性是否可逆取决于引起变性的条件。 关键词 蛋白质 变性 沉淀 可逆盐析 重金属盐 1 问提出 高中化学对蛋白质性质的研究，通常是讨论蛋白质的两性、水解、盐析、变性、颜色反应及灼烧特性。而在研究蛋白质变性时，通常采用的条件是重金属盐、强酸、强碱、有机溶剂等观察到的现象是蛋白质沉淀且不溶于过量的水。所以，长期以来一直有如下认识：(1)蛋白质变性后就会沉淀，并且，因变性而沉淀的蛋白不会溶于过量的水。(2)蛋白质的变性是不可逆的[1]，所以，可以通过观察沉淀的蛋白质是否溶于过量蒸馏水来判断蛋白质发生了盐析还是变性。然而这种观点却可能并不客观。 2变性的蛋白质未必沉淀 教材中对于蛋白质变性的定义是：在某些外界的物理、化学因素的影响下，蛋白质的理化性质和生理功能发生改变的现象n]。蛋白质变性的实质是外界的物理、化学因素作用于蛋白质并导致蛋白质原有的严格的、有高度规律性的空间结构受到破坏[2门]，从而引起蛋白质理化性质和牛物活性的改变。变性蛋白质的主要标志是生物功能的丧失[2]而非沉淀。因此蛋白质变性后会失去其生物活性。另外，蛋白质变性后还可能现出理化性质的变化，如溶解度减低【2]。生物学中，常通过检测蛋白质的活性来确定蛋白质是否变性；生物物理学中，常通过测定变性蛋白质(溶液)的圆二色光谱来确定其结构，从而了解蛋白质的结构在蛋白质变性时如何发生变化[4~6]，而利用此方法验证蛋白质是否变性时，变性蛋白质通常要求不沉淀。另外，我们也曾经对重金属盐使蛋白质变性进行过详细研究：高浓度重金属盐使蛋白变性后，变性的蛋白只在pH接近等电点附近时沉淀，当体系的pH远离蛋白等电点后，变性沉淀的蛋白又能溶解17]。所以，蛋白质变性后并不一定发生沉淀，蛋白质变性后是否沉淀还取决于体系的pH等因素。．因此，在“蛋白质变性因素”存在的条件下，可通过测定蛋白质的活性或圆二色光谱来确定蛋白质是否变性。而仅通过蛋白质是否沉淀来判断蛋白质是否变性所得出的结论可能并不可靠[8]：即便在某些条件下，甲醛不能引起蛋白质沉淀，这也不能说明蛋白质一定不变性，可能在这种条件下，蛋白质发生变性但却没有沉淀而已。 3变性条件与蛋白质变性的关系 中学化学中认为“蛋白质变性是一个不可逆过程”。然而，蛋白质的变性作用，如不过于剧烈，是一种可逆反应[2]。也就是说，有些蛋白质在一定条件下变性，但如去除变性因素，蛋白质仍能恢复或部分恢复其原来的构象及功能。人们曾经对于牛奶中的a一乳白蛋白和p乳球蛋白的可逆热变性及不可逆热变性进行了较为详尽的研究[4~6’9~11|。所以，蛋白 质的变性是否町逆主要取决于引起变性的条件。教材中提到了能够使蛋白质变性的物理及化学因素。但是需要注意的是，这些因素并不是一定能够使所有的蛋白质变性。例如，在极端生物体内发现的极端蛋白[12’13]可以在“很强的变性条件”下不变性：嗜酸、嗜碱、嗜热、嗜冷、嗜盐蛋白可以分别在很强的酸性、碱性、极高温、极低温、高浓度盐的条件保持牛理活性。 4结论 综上所述，蛋白质的变性起因于其结构的改变。蛋白质变性主要表现为生理活性的丧失，而与蛋白质是否沉淀没有必然的联系。并且，蛋白质变性是否可逆与引起蛋白质变性的条件有关。所以，我们认为仅仅通过蛋白质沉淀来判断蛋白质是否发生变性并不科学。另外，更不能不考虑蛋白质的变性条件而笼统地说蛋白质的变性是不可逆的。 参考文献 [1]宋心琦主编．普通高中课程标准实验教科书·化学l(必修)． 北京：人民教育出版社。2007：90 [2]聂剑初等．生物化学简明教程．第3版，北京：高等教育出版社， 2007：30一34 [3]陈光旭．有机化学2．北京：北京师范大学出版社，1990，350 [4] chang J Y，Li LJ．Bi01．Chem．，2001，276：9705—9712 [5]Dong s Y，Ma H M，Duan xJ“4z．J．Proteome Re&，2005，4 (1)：161—166 [6]Dbng s Y，zho z w，Ma H MJ．Proteome Res．，2006，5(1)： 26—31 [9] I锄etti s，De Gregori B，veccllio G以口f．Eur．J．BiocheITL t 1996，237：106—112一 [10] Jayat D，Gaudin J C，chobert J M以“．Bioche蚵stry，2004， 43：6312—6321 [1 1] Palazolo G，Rodriguez F，Farruggia B以口z．J．Agri己Food— Che札，2000，48：3817—3822 [12]苏苗赏，李昌崇，罗运春等．浙江l临床医学，2005，7(1z)：1247 一1248 [13]郭德军，孙爱民，纪振杰．中国乳品工业，2006，34(8)：46—49 万方数据   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fdenatura．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。I生(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(Huntingl：on 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％)酒精使菌体表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—maihxug@bjmu．edu．ca) ．‘止．IL．9L．‘‘．‘止．址．．‘IL．址．|IL．‘lL．‘止．址．‘止．SlL．‘l王．．‘IL．‘|Lj‘L．‘止．‘‘L．；‘L．‘IL．‘‘L．‘．L．址．‘止．‘lL．‘t．‘止．址_‘IL．址．轧．．址．1止．‘止．‘止．‘lL．‘‘．‘．L．‘‘．‘‘L．‘IL．1止．‘IL．址． 色品种嫁接到一起，可以轻松实现一株双色或多嫁接是生物学基本知识在生产中的具体应色、绚丽多姿，大大提高其观赏价值；将李属(Prunus)的桃(P．persiea)、杏(P．armeniaca)、李(P．sedicina)、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，提高庭院等有限窄问的利用率。圈7接芽斜放切口愈合状 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。160一179． 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．corn) 万方数据            鲻(M倒cepha／us)隶属于鲻科(Mug／／／dae)、鲻属、广温、广盐性鱼类。对温度的适应范围为3— 35℃，适宜水温为】2—32℃，对盐度的适应范围为O～40．可在淡水，咸淡水和咸水中生活．喜欢栖息在 沿海近岸、海湾和江河人海I：l处，足我国南方沿海成淡水养殖的最辛要的经济鱼类之一，【乜是世界L分 布最广的重要经济鱼类之一⋯。目前广东鲻鱼养殖面积已达6500 ha，随着鲻鱼养殖面积的扩大和养殖 技术的提高，鲻鱼产量电在不断的增长，但是鲻鱼的加工技术跟不上养殖业的发展，主要原因是鲻鱼容 易发生冷冻变性，所以鲻鱼的销售只停留在鲜销，这样大大抑制了鲻鱼养殖业的发展。目前应用ca2+一 ATPase活惟来研究鱼糜蛋白质冷冻变性的报道不少，但以ca2+．ATPase活性作为冷冻变性的指标来研 究鲻鱼蛋白质的冷冻变性，几乎未见报道。本文借鉴前人在研究鱼糜蛋白质冷冻变性方面的工作”J，通 过研究鲻鱼在冷冻过程中ca2+一ATPase的活性、挥发性盐基氮(TvB．N)和凝胶强度的变化，探讨鲻鱼冷 冻加T=的可行性，为鲻鱼的冷冻加工提供理论依据和工艺技术。 收稿日期：2000-024／2 基金项目：中国水产科学研究院“九且”基金资助项目【99—04—01) 第一作者：李米好(1963一)，男，广卉、潮阳^．副研究髓，砸L生导师．从事水产品加工与综台利用。Tel：020—84195166．E-maill：jgs@ gz oagb corn 万方 文档已经阅读完毕，请返回上一页！