什么是蛋白质的变性作用?简述其机制,如何判断蛋白质的变性?如何避免蛋白质变性?
 
【正确答案】(1)蛋白质的变性作用 蛋白质的变性作用是指天然蛋白质分子受到某些物理因素,如热、紫外线照射、高压和表面张力等或化学因素,如有机溶剂、脲、胍、酸、碱等的影响时,生物活性丧失,溶解度降低,不对称性增高以及其他的物理、化学常数发生改变的过程。蛋白质变性主要发生在二硫键和非共价键的破坏,不涉及一级结构中氨基酸序列的改变。 (2)蛋白质变性的机制 蛋白质变性主要是由于在物理或化学因素的影响下,蛋白质分子中的次级键(即维持蛋白质高级结构的主要化学键,包括氢键、离子键、疏水键、二硫键以及范德华力)被破坏,引起天然构象解体,同时发生生物活性丧失、侧链基团暴露以及其他理化性质的改变等现象。变性不涉及共价键的破裂,一级结构(即氨基酸残基的排列顺序)仍保持完好。蛋白质的变性是一个协同过程,它是在所加变性剂(如尿素、盐酸胍和去污剂等)的很窄浓度范围内或很窄pH或温度间隔内突然发生的。 (3)蛋白质变性的判断 蛋白质变性过程中,常发生下列现象,通过这些现象可以判断蛋白质的变性: ①生物活性丧失。蛋白质的生物活性是指蛋白质所具有的酶、激素、毒素、抗原与抗体等活性,以及其他性质如血红蛋白的载氧能力,肌球蛋白与肌动蛋白相互作用时的收缩能力等。生物活性的丧失是蛋白质变性的主要特征。 ②一些侧链基团暴露。蛋白质在变性时,有些原来在分子内部包藏而不易与化学试剂起反应的侧链基团,由于结构的伸展松散而暴露出来。 ③一些理化性质发生改变。蛋白质变性后,疏水基外露,溶解度降低,一般在等电点区域不溶解,分子相互凝集,形成沉淀。球状蛋白变性后,分子形状也发生变化,蛋白质分子伸展,不对称程度增高,反映在黏度增加、扩散系数降低以及旋光和紫外吸收发生变化。 ④生化性质发生改变。蛋白质变性后,分子结构伸展松散,易被蛋白水解酶分解。 (4)避免蛋白质变性的方法 根据物理因素或化学因素均可以导致蛋白质变性的原理,为了避免蛋白质变性要尽量避免其受物理因素,如加热、加压、脱水、搅拌、振荡、紫外照射、超声波等的影响及化学因素,如强酸、强碱、尿素、重金属盐、十二烷基磺酸钠等的影响。 ①控制温度、pH,避开强酸强碱和等电点。 ②尽量减少与有机溶剂、变性剂的接触。 ③在分离纯化蛋白质的过程中添加蛋白酶抑制剂,减少蛋白质分解。 ④控制盐浓度在合适的范围,避免过高的盐浓度。
【答案解析】