通常來說,蛋白質變性后很容易發(fā)生沉淀,所以總有人將二者等同起來,甚至有些生化專業(yè)的學生也不太注意二者的區(qū)別,隨口亂用。其實這是兩個完全不同的概念,變性的蛋白質并不一定發(fā)生沉淀,發(fā)生了沉淀的蛋白也未必一定是變性蛋白。 從生化的概念上來說,天然蛋白因受物理或化學因素影響,高級結構遭到破壞,致使其理化性質和生物功能發(fā)生改變,但并不導致一級結構的改變,這種現(xiàn)象稱為變性。也就是說,變性是以蛋白質的構象來定義的。而蛋白質的沉淀是說原來溶解在水中的蛋白,由于某種原因,溶解度下降,從溶液中沉淀出來。所以,沉淀是以溶解與否來定義的,二者是不同方面的概念。 這兩個概念雖然不同,但有很大相關性。我們說,結構決定功能。蛋白質變性后空間結構改變,分子性質也會改變,非常明顯的一項改變就是溶解度降低。這種變化的原因主要是高級結構的改變。氫鍵等次級鍵被破壞,肽鏈松散,變?yōu)闊o規(guī)卷曲。蛋白質溶于水是因為整個分子折疊成球狀,將疏水性的基團放在內部,而表面則分布很多極性基團,他們親水性強,易吸附水分子,形成水化層,使蛋白溶于水。 蛋白質表面的可解離基團帶相同電荷時,可與周圍的反離子構成穩(wěn)定的雙電層,增加蛋白質的穩(wěn)定性。高級結構破環(huán)之后,水化層、雙電層不復存在,溶解度自然下降。內部的疏水基團暴露后,蛋白之間互相以疏水鍵結合,發(fā)生凝聚,形成巨大的聚集體,很容易沉淀。 ![]() 蛋白質的水化層。引自Proc Natl Acad Sci U S A. 2002 雖然二者相關,但畢竟是兩回事??刂坪线m的條件,就可以只發(fā)生其中的一種。舉例來說,鹽析時蛋白是沉淀的,但并未變性。這是因為鹽析只是用高濃度鹽破壞了蛋白質外部的水化層和雙電層,并未破壞其內部用來維持構象的次級鍵。否則的話,鹽析純化蛋白之后還要設法復性,那可就麻煩了。 另一種情況,當SDS-PAGE電泳的時候,蛋白樣品是充分變性的,整個分子都變成了細長棒狀,但是卻并未沉淀。這是因為在緩沖液中含有大量的SDS,肽鏈上吸附了很多帶負電荷的SDS,SDS的極性使變性的蛋白能夠溶于水,而且變性蛋白之間靠負電荷互相排斥而不聚集沉淀。也就是說,這些SDS起到了類似水化層和雙電層的作用。 ![]() SDS使肽鏈帶負電 所以說,蛋白質的變性與沉淀是兩個完全不同的概念,生化專業(yè)的學生可不能亂用,否則會被人說不專業(yè)。特別是在畢業(yè)答辯、考研面試等場合,如果被老師糾正這個錯誤,問題可就嚴重了。 參考文獻:
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