蛋白质的盐析、水解和变性

1.蛋白质的盐析

向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出，这种作用叫作盐析。盐析是物理变化，可复原，即是一个可逆的过程，故不影响蛋白质的性质。

可利用多次盐析的方法分离、提纯蛋白质。

2.蛋白质的水解

研究蛋白质的水解作用可以为研究蛋白质的组成和结构提供有价值的资料。根据蛋白质的水解程度，可以分为完全水解和部分水解两种。完全水解(或称彻底水解)，得到的水解产物是各种氨基酸的混合物；部分水解(或称不完全水解)，得到的产物是各种大小不等的肽段和氨基酸。蛋白质可以被酸、碱或蛋白酶催化水解。

酸水解：常用硫酸或盐酸，使用最广泛的是盐酸。酸水解的优点是：不引起氨基酸的消旋作用(得到的是L-氨基酸，不产生D-氨基酸)。缺点是：色氨酸全部被酸破坏，丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸等也有一小部分被分解。由于甲基磺酸具有许多优点，目前，常用它代替盐酸水解蛋白质。

碱水解：常用氢氧化钠。碱水解的缺点是：水解过程中多数氨基酸会遭到不同程度的破坏, 并且产生消旋现象(所得产物是D-氨基酸和L-氨基酸的混合物)。优点是：在碱性条件下色氨酸稳定，能定量回收。

酶水解：酶水解获得的是蛋白质的部分水解产物，主要用于蛋白质一级结构分析。常用的蛋 白酶有胰蛋白酶、糜蛋白酶和胃蛋白酶等。酶水解的优点是：不产生消旋作用，也不破坏氨基酸。缺点是：使用一种酶往往水解不彻底，需要几种酶协同作用，才能使蛋白质完全水解。此外，酶水解所需时间较长。因此，酶水解法主要用于蛋白质的部分水解。

3.蛋白质的变性

实践经验告诉我们，吃鸡蛋前要将鸡蛋煮熟，并且知道煮熟的鸡蛋蛋白会变成固态，不再溶于水；实践经验还告诉我们，为了防止病人不受感染，必须对医疗器具进行消毒。我们为什么要对鸡蛋和医疗器具进行这样的处理？或者说这样处理的根据是什么呢？从生化观点来看，是利用蛋白质分子在物理或化学因素的影响下，原有的空间构象发生改变，从而造成蛋白质分子原有的理化性质和生物活性的改变。这种现象在生物化学上叫作蛋白质的变性。

能使蛋白质变性的因素很多，化学因素有强酸、强碱、重金属离子，以及某些弱酸、尿素、 酒精、丙酮等；物理因素有加热（70〜100℃）、剧烈振荡或搅拌、超声波、强磁、紫外线照射及X射线等。

蛋白质变性后首先是失去原有的生物活性，如酶失去催化能力、激素失去激素活性等。蛋白质生物活性的丧失是蛋白质变性的主要特征。

变性后的蛋白质还表现出各种理化性质的改变，如溶解度降低，易形成沉淀析岀。此外，还有结晶能力丧失，球状蛋白分子形状改变等。

从蛋白质本身结构看，肽链变得松散，易被蛋白水解酶消化，因此，一般认为，蛋白质在体内消化的第一步是蛋白质的变性。

蛋白质变性在实际应用上具有重要意义。在临床工作中经常应用酒精、加热、紫外线等来消毒、杀菌，实际上也就是利用这些手段，使菌体和病毒的蛋白质变性而失去其致病性和繁殖能力、在化验工作中常用鸭酸或三氯醋酸使血液中的蛋白质变性沉淀，然后取滤液进行血液中非蛋白化合物的分析。在重金属盐中毒急救时也常常利用蛋白质的这一特性。例如，汞中毒时，早期可以服用大量乳制品或鸡蛋清，使蛋白质在消化道中与汞盐结合成变性的不溶解物，以阻止有毒的汞离子吸收入体内，然后再设法将沉淀物自胃中洗出。

一般认为蛋白质的变性作用，主要是蛋白质分子的空间结构发生了改变。因为蛋白质分子是通过氢键、离子键等，使蛋白质形成一定的空间构型的，而促使变性的理化因素可使氢键、离子键等断裂，这时，蛋白质分子就从原来有序的卷曲的紧密结构变为无序的松散的伸展结构。但在变性过程中，蛋白质分子中的肽键并未断裂，它的化学组成也没有改变，也就是说，蛋白质分子的一级结构并没有改变。

变性后的蛋白质溶解度降低，也是由于肽链的展开，使原来朝向分子内部的疏水基团趋向表面，原来分布在分子表面的亲水基团被掩盖，从而造成蛋白质分子表面构成水膜的程度下降，蛋白质水合作用减少。

蛋白质的变性作用如果不过于激烈，蛋白质分子的内部结构变化不大，变性是可逆的。例如，胃蛋白酶加热到80〜100℃时会失去溶解性，并丧失消化蛋白质的能力，但如果再将温度降到37 °C，就会恢复溶解性与消化蛋白质的能力。

蛋白质的变性作用并不都是可逆的，随着变性时间的延长，条件的加剧，变性的程度也会加深，如豆腐就是大豆蛋白在煮沸和加盐的条件下形成的变性蛋白的凝固体。这样的变性作用是不可逆的。

由于蛋白质的变性作用具有上述条件和特点，在制备蛋白质和酶制剂，以及进行蛋白质的操作时，应注意保持低温，并避免强酸、强碱、重金属盐类的作用，以及振荡等情况发生；相反， 在需要去掉不必要的蛋白质时，则可利用蛋白质的变性作用使之沉淀而除去。