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对蛋白质变性中一些问题的探究

时间:2022-12-21 18:55:01 公文范文 来源:网友投稿

摘要 蛋白质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 问题提出

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,观察到的现象是蛋白质沉淀且不溶于过量的水。所以,学生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,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。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,从而引起蛋白质理化性质和生物活性的改变。变性蛋白质的主要标志是生物功能的丧失而非沉淀。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表现出理化性质的变化,如溶解度减低。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,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。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: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。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α乳白蛋白和β-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。所以,蛋白质的变性是否可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生理活性。

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。

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