变性是当暴露于变性剂时分子结构偏离其原始状态的过程。发生变性的生物分子的一些例子是蛋白质和核酸。蛋白质变性是通过某种形式的外部压力改变蛋白质的形状,使其不再能发挥其细胞功能。蛋白质变性的原因可能是加热过程、添加酸或碱。变性的类型可以根据原因进行划分,即生物诱导变性和非生物诱导变性。
蛋白质变性过程
经历变性过程的蛋白质可以表现出各种特征,其中之一是由于其中的氢键断裂而具有变形的形状。当蛋白质受到外部压力时,例如受热或暴露于酸(如柠檬酸)中,弱氢键就会断裂。这种情况会导致蛋白质发生变化。因变性而变形的蛋白质具有更松散的结构,更随机,并且在很大程度上不溶。蛋白质变性还可以改变蛋白质结构的形状或分解之前隐藏的部分蛋白质结构,变得开放并与其他蛋白质分子形成键。这种情况会导致蛋白质凝结或结块并变得不溶于水。由于变性过程引起的蛋白质结构变化也会导致蛋白质先天生物活性和功能的丧失。细胞死亡和变性过程中发生突变的风险
蛋白质变性会引发细胞活性紊乱。如果细胞无法修复疾病,细胞中就会发生过早死亡。然而,如果变性剂被去除(复性),已经受损的蛋白质可以恢复其天然活性状态。蛋白质变性后可以进行这一过程的一些蛋白质是来自血液的血清白蛋白、血红蛋白和核糖核酸酶。但是,存在变性过程无法恢复到原始状态的情况。蛋白质变性也有可能增加许多疾病的风险,包括阿尔茨海默病、失明和许多其他神经退行性疾病。蛋白质变性功能
以下是一些对人体有用的蛋白质变性功能。- 身体利用变性来杀死病原体。这是通过调节 pH 值和生化分泌来完成的。
- 蛋白质变性也是食物消化过程中的一个重要过程。食物中的蛋白质在释放的消化酶的作用下发生变性。
- 在细胞水平上,变性是 DNA 过程的重要组成部分。变性可以打开 DNA 并允许复制或转录发生。如果没有变性,就无法复制 DNA 链,以制作用于蛋白质翻译的 mRNA 转录本。
- 在研究领域,变性是聚合酶链反应中使用的一个过程,可同时产生多个 DNA 拷贝 体外 迅速地。
- 在医学领域,变性机制被应用于杀灭各种病原体。