蛋白质的变性
蛋白质的变性名词解释
蛋白质的变性名词解释蛋白质是生物体中一类重要的有机物质，它在细胞内发挥着各种重要的功能。
而蛋白质的变性是指在一定条件下，蛋白质分子结构的空间构象发生改变，导致其失去原有的生物活性和功能。
这是一种可逆或不可逆的结构变化，常见于各种环境因素的影响下。
以下将对蛋白质变性的一些常见名词进行解释和讨论。
1. 热变性（Thermal denaturation）热变性是指在高温下，蛋白质分子结构受热能影响而发生改变的过程。
高温使蛋白质分子中的氢键和疏水力相互作用受到破坏，导致蛋白质空间结构的彻底破坏，失去其生物活性和功能。
常见的热变性现象发生在煮蛋白质、加热肉类等烹饪过程中。
2. 酸性变性（Acid denaturation）酸性变性是指在低pH值环境下，蛋白质分子的空间构象发生改变的过程。
在酸性条件下，蛋白质分子中的酸碱性残基（如赖氨酸、组氨酸等）容易受到质子化而改变电荷状态，从而破坏氢键和离子键的稳定性，导致蛋白质结构的紊乱。
3. 碱性变性（Alkaline denaturation）碱性变性是指在高pH值环境下，蛋白质分子的空间构象发生改变的过程。
在碱性条件下，蛋白质分子中的酸性残基（如天冬氨酸、谷氨酸等）容易失去质子而改变电荷状态，从而破坏氢键和离子键的稳定性，导致蛋白质结构的紊乱。
碱性物质如氢氧化钠、氨水等能引起蛋白质的碱性变性。
4. 氧化变性（Oxidative denaturation）氧化变性是指蛋白质分子受到氧化剂的作用而发生结构变化的过程。
氧化剂可以引发蛋白质内氧化还原反应，导致酶活性的丧失、氨基酸残基的氧化或硫醇基团的氧化，从而破坏蛋白质的空间结构。
5. 盐溶液变性（Salt-induced denaturation）盐溶液变性是指在高浓度盐溶液中，蛋白质分子的空间构象发生改变的过程。
高盐浓度能够抵消溶液中的静电排斥作用，从而使蛋白质分子中的离子键和水合作用减弱，导致蛋白质的空间结构纠缠或解离。
蛋白质变性的名词解释
蛋白质变性的名词解释蛋白质是生命中不可或缺的基本分子，它们在细胞中扮演着各种关键角色。
然而，当蛋白质受到外界环境的变化或异常状况的影响时，它们可能会发生变性。
蛋白质变性是指蛋白质原有的结构被破坏或改变，导致其失去正常功能的一种现象。
在本文中，我将讨论蛋白质变性的机制、影响以及一些常见的变性形式。
蛋白质通过它们的氨基酸序列决定其特定的结构和功能。
正常情况下，蛋白质会折叠成特定的形状，使得其能够与其他分子发生特异性的相互作用。
然而，蛋白质变性可能会导致其结构发生明显的改变，从而无法正确地与其他分子进行交互。
蛋白质变性发生的原因很多，其中包括温度、pH值、离子浓度、有机溶剂、胁迫条件以及生理病理状态等。
温度是最常见的蛋白质变性因素之一。
高温可以破坏蛋白质内部的非共价键，如氢键和疏水相互作用，导致蛋白质结构的解体。
低温下，蛋白质的折叠可能会变得过度稳定，导致部分蛋白质变性。
pH值的改变也会导致蛋白质结构的变化，因为特定的氨基酸侧链带有电荷，在不同的pH值下电荷状态可能会改变，从而影响蛋白质的折叠和构象。
蛋白质变性不仅会导致蛋白质失去原本的功能，还可能导致各种疾病的发生。
例如，阿尔茨海默症与淀粉样蛋白质变性相关，帕金森病与α-突触核蛋白的异常聚集有关，乳腺癌与HER2蛋白的过表达有关等。
此外，蛋白质变性还会对人体的免疫系统产生影响。
当蛋白质变性时，它们可能会被认为是外来物质或病原体，从而激活免疫系统并引起炎症反应。
常见的蛋白质变性形式包括变性折叠、非结构化变性、聚集和交联。
变性折叠是由于氢键、疏水相互作用等内部力的破坏而导致蛋白质部分或完全失去正常折叠结构的现象。
非结构化变性则是蛋白质折叠结构的完全丧失，使其呈现出高度动态的随机构象。
聚集是指蛋白质异常聚集形成团块或纤维，这种聚集通常与一些神经系统疾病有关。
交联是指蛋白质中含有化学键的形成或激发，进而导致蛋白质的异类点和团块的形成。
为了预防蛋白质变性的发生，科学家们一直在努力研究各种保护机制。
蛋白质变性的条件
蛋白质变性的条件蛋白质变性是蛋白质结构和活动发生变化的过程，它引发了许多疾病，成为研究者关注的焦点。
蛋白质变性是受到多种因素影响的，其中包括氧化应激、温度、pH等外界环境因素，也包括蛋白质自身的生物化学特征，如磷酸化、糖基化和甘露醇化等。
本文将阐述蛋白质变性的条件及其影响。
一、氧化应激氧化应激是指自由基与氧相结合形成活性氧，从而改变蛋白质的结构和功能，促使蛋白质变性的一种条件。
对蛋白质的氧化应激一般是由外部环境的氧化剂(如氧、自由基、过氧化物)提供的。
这些氧化剂可能会引起蛋白质的紊乱，如使蛋白质结构和活性发生改变，从而使蛋白质变性。
二、温度温度是蛋白质变性的重要条件之一，一般情况下，蛋白质变性的可能性随温度的升高而增加。
过高的温度会导致蛋白质结构的融化，从而使蛋白质失去功能，进而发生变性。
此外，过低的温度也会导致蛋白质变性，因为过低的温度可能会使蛋白质结构失去稳定性，从而发生变性。
三、pHpH值是蛋白质变性的一个重要条件，它与蛋白质结构关系密切。
pH值对蛋白质结构和活性有显著影响，在一定范围内，pH值越接近蛋白质的最佳活性pH值，蛋白质的活性越高。
但是，当pH值远离其最佳活性pH值时，蛋白质的活性会急剧下降，从而使蛋白质变性。
四、蛋白质生物化学特征蛋白质的生物化学特征也是蛋白质变性的条件之一。
蛋白质的磷酸化、糖基化和甘露醇化等生物特征会影响蛋白质结构和活性，磷酸化可以调节蛋白质活性，但它过度磷酸化会导致蛋白质失去活性，从而使蛋白质发生变性。
糖基化可以影响蛋白质在体内的移动、稳定性、活性等，当糖基化过多时，蛋白质活性会受到影响，从而引起蛋白质变性。
甘露醇化可以使蛋白质变性，这是因为甘露醇可以增加蛋白质的氢键的弱力，从而导致蛋白质结构的改变，使蛋白质变性。
五、其他条件除了上述因素之外，还有一些其他条件也会导致蛋白质变性，如钙离子浓度、离子替换剂、特有的氨基酸序列以及蛋白质组装等。
蛋白质变性是一个复杂的过程，它可能是由多种因素联合起来的。
蛋白质变性条件
蛋白质变性条件
蛋白质变性是蛋白质分子结构发生改变的过程。
蛋白质发生变性后，它的原有功能就会丧失，甚至会损害细胞的正常运行。
蛋白质变性的条件主要包括物理因素、生物化学因素和环境因素。
物理因素是蛋白质变性最常见的原因之一，比如升温、降温、电场、超声波等可以使蛋白质从原来的折叠状态发生改变，从而导致其活性下降或丧失。
另外，蛋白质变性也与生物化学因素有关，比如pH值、温度、盐度、乙醇等变化，都会导致蛋白质的折叠结构发生变化，尤其是pH值的变化对蛋白质影响最大，它会改变蛋白质分子中电荷的分布，从而影响蛋白质的结构稳定性，最终导致变性。
此外，外界的环境也会影响蛋白质的变性。
如长期处于辐射和有毒有害污染物的环境中，会使蛋白质从原有的折叠状态发生变化，并最终导致变性和失活。
蛋白质变性对细胞的正常运行有极大的危害，因此在实验和生产中，通常需要采取措施来防止蛋白质的变性，比如控制pH值、温度和水分的变化等，以确保蛋白质的正常活性不受影响。
简述蛋白质变性及其条件
简述蛋白质变性及其条件蛋白质变性是生物体中最重要的一类生化反应，由于它对细胞结构和功能的影响，特别是对非活性蛋白的影响，该反应在生物体中十分重要。
蛋白质变性是指当环境条件不适宜时，溶解在水中的蛋白质结构发生改变，从而影响它们的性质和功能。
变性过程可分为光、热、pH和化学变性四个过程，它们都会导致蛋白质的结构改变，从而使蛋白质的功能损失。
光变性是指把蛋白质暴露在光线下，蛋白质的二级结构会发生变化。
在与紫外线或可见光线的直接接触下，蛋白质的稳定性会受到损害，有些特定的蛋白质会产生光变性反应，即蛋白质发生高能量光反应，从而使其结构、形态和功能发生变化。
热变性是指当蛋白质被高温加热后，其结构会发生变化，从而使蛋白质的活性减弱或完全中断。
高温会导致蛋白质失去原来的属性，在含水环境中，蛋白质结构受到非常强烈的打乱，蛋白质的链状结构发生改变，大多数蛋白质都会被热加工打乱，失去原有的特性和功能。
pH变性是指蛋白质暴露在酸性或碱性环境中，蛋白质的结构会发生变化，从而影响蛋白质的性质和功能。
蛋白质的结构受pH值的影响，变性的过程往往伴随着改变pH值，由于蛋白质的氨基酸残基有很强的酸碱性，当pH值发生变化时，蛋白质结构会发生变化，从而改变它们的性质和功能。
化学变性是指蛋白质暴露在一定化学条件下，蛋白质的结构会发生变化，从而影响蛋白质的性质和功能。
化学变性的发生受多种因素的影响，例如酸碱性、温度、酶、含水量、酯酶、离子以及糖原等。
通过上述因素的影响，可以使蛋白质失去原有的活性，从而导致蛋白质结构发生改变，从而降低蛋白质的功能。
蛋白质变性是影响生物体正常功能和结构的重要因素，它可能会影响蛋白质的功能，从而导致生物体的疾病和健康问题。
因此，人们需要了解蛋白质变性的原因和机制，以更好地控制和预防蛋白质变性。
综上，蛋白质变性是一种十分重要的生化过程，它可以通过光、热、pH和化学等条件来发生变化，从而影响蛋白质的结构和功能，了解蛋白质变性和机制对人类健康非常重要。
蛋白质变性与复性
蛋白质相互作用与复合物分离
蛋白质变性
利用变性剂分离和纯化蛋白质复合物 中的各个组分，有助于研究蛋白质之 间的相互作用和复合物的组成。
蛋白质复性
在研究蛋白质相互作用和复合物分离 后，通过复性技术将蛋白质恢复其天 然状态，可用于进一步的功能和结构 研究。
蛋白质优化与改造
蛋白质变性
通过蛋白质变性技术可以去除非必需的氨基酸残基或引入突 变，从而优化蛋白质的稳定性、活性或选择性。
蛋白质复性
复性后的蛋白质可用于进一步的功能和结构研究，以验证优 化和改造的效果。
人工酶设计与合成
蛋白质变性
在人工酶设计与合成过程中，利用变性技术可以去除天然酶中的非必需部分，提 高酶的活性和选择性。
蛋白质复性
复性后的酶可用于催化特定化学反应，以验证人工酶的活性和效果。
生物制药与疫苗开发
蛋白质变性
医疗领域
改进蛋白质检测和诊断技术，提高疾病诊断的准 确性和效率，为患者提供更好的医疗服务。
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蛋白质变性与复性
目录
CONTENTS
• 蛋白质变性 • 蛋白质复性 • 蛋白质变性与复性的应用 • 蛋白质变性与复性的研究进展 • 蛋白质变性与复性的挑战与前景
01 蛋白质变性
定义
蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和 化学因素作用下，其特定的空间构象 被破坏，导致理化性质发生改变，生 物学活性丧失的现象。
复性后的蛋白质溶解度增加，有利于其在溶液中的稳 定性。
Байду номын сангаас
03 蛋白质变性与复性的应用
蛋白质结构与功能关系
蛋白质变性
通过改变蛋白质的理化条件，使其空间构象发生改变，从而改变其生物学活性。 有助于研究蛋白质的结构与功能关系，深入了解蛋白质在生物体内的生理作用。
简述蛋白质变性及其条件
简述蛋白质变性及其条件蛋白质变性是蛋白质在适当条件下发生的一种性质变化，它可以改变蛋白质的结构，影响其生物学功能。
蛋白质变性的发生，对细胞和生物体的重要生理过程及功能有重要影响。
蛋白质变性的发生条件主要有两大方面：环境条件和内部条件。
环境条件主要有温度、pH值、光照、有机溶剂、金属离子活性及放射线照射等；内部条件主要指蛋白质中各种化学成分以及构象及关联基团的变化。
温度是影响蛋白质变性的最基本环境条件。
随着温度的升高，蛋白质的结构稳定性下降，热变性蛋白质的变性速度增加，折叠的程度越强；但当温度过高时，蛋白质会出现聚集，形成多聚集体，并失去生物功能。
pH值也是重要的环境条件。
变性有两种：酸变性和碱变性。
变性发生时，随着pH值的变化，蛋白质的热稳定性也会有所改变。
蛋白质变性是常温处pH变化对蛋白质稳定性结构的影响，pH值超出它的最适宜范围，蛋白质就容易发生变性，使蛋白质的形成及行为发生变化。
因此，正确控制pH值是蛋白质的稳定性的重要条件。
光照也是蛋白质变性的重要因素。
蛋白质在自由基和活性氧中，易发生变性，特别是蛋白质在高强紫外线下更容易发生变性，变性也会随着能量的升高而加速，所以，一定要控制蛋白质暴露在强光下的时间。
有机溶剂是影响蛋白质变性的另外一个环境因素。
蛋白质在弱溶剂（如水）下没有变性，然而，当溶剂替换率较高时，蛋白质的热变性就会变大；特定的有机溶剂也会影响蛋白的折叠形态，造成变性。
金属离子活性是指，金属离子和一定物质一起参与某些反应，然后在反应中改变蛋白质结构，从而发生变性。
放射线照射也可以改变蛋白质结构，从而发生变性。
蛋白质中的化学组成也是引起蛋白质变性的内部条件之一.例如，D-氨基酸和非天然的氨基酸在蛋白质中含量较高时，容易发生变性。
蛋白质的构象及关联基团的变化也是影响蛋白质变性的另一个内部条件。
构象和关联基团的变化可以改变蛋白质结构，例如键的断裂和重新形成，局部折叠，分子间相互作用的力及问题的改变，从而导致蛋白质的变性。
蛋白质变性名词解释
蛋白质变性名词解释蛋白质变性是指当蛋白质分子受到一定外界条件（如温度、酸碱度、离子浓度等）的影响时，其原有的生物学结构和功能发生改变的现象。
蛋白质变性可以导致蛋白质失去原有的构象和功能，进而影响生物体的正常生理活动。
以下是常见的蛋白质变性的类型和解释。
1. 热变性：当蛋白质分子受到高温的影响时，其分子内部的稳定性降低，发生变性。
这种变性通常会导致蛋白质的结构解开、失去生物活性。
举例来说，蛋白质在高温下会发生部分或全部解离、蛋白质的二级结构（α-螺旋、β-折叠等）会解开、α-螺旋结构变成无规卷波状结构等。
2. 酸碱变性：当蛋白质分子受到酸碱条件的变化时，其分子内的离子键和氢键可能会断裂，导致蛋白质分子结构变性，失去原有的构象和功能。
举例来说，强酸、强碱可以影响蛋白质的离子键，使得分子结构发生变化。
3. 溶剂变性：当蛋白质分子受到溶剂的作用时，溶剂分子能与蛋白质分子中的极性基团（如羟基、氨基等）发生作用，导致蛋白质分子结构的改变，进而发生变性。
举例来说，有机溶剂（如醇类）可以与蛋白质的极性基团形成氢键，使蛋白质变性。
4. 盐变性：当蛋白质分子处于高浓度的盐溶液中时，盐离子可以与蛋白质中的水合层相互作用，破坏蛋白质分子结构，导致蛋白质变性。
举例来说，高盐浓度的溶液中，盐离子会与蛋白质分子的氢键相互作用，导致蛋白质变性。
5. 氧化变性：当蛋白质分子受到氧化剂的影响时，蛋白质中的硫氨基酸（如半胱氨酸）可能会发生氧化反应，引起蛋白质的构象和功能改变，导致蛋白质变性。
这种变性常见于蛋白质的氧化降解和肿瘤中氧化应激。
总的来说，蛋白质变性是蛋白质分子受到外界条件影响后，原有的折叠结构、构象和功能发生改变的现象。
不同类型的变性会导致蛋白质的不同变化，进而影响其生物学功能。
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蛋白质和氨基酸一样，是两性电解质。 在蛋白质分子中，可解离基团除了肽链末 端的α -氨基和α -羧基外，主要的还是肽 链上氨基酸残基的一些侧链基团， 如： ε －NH2、γ －COOH、β -COOH、咪唑基、胍
基、－OH等。
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6
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7
pH=pI时，净电荷为零，在电场中不移动
变性蛋白质为什么能复性？
在一定的环境条件下，蛋白质的一级 结构能够决定二、三、四级结构。变性蛋 白质的二、三、四级结构虽然遭到破坏， 但是一级结构仍然保持不变，因此除去变 性剂后，在适当的环境条件下，蛋白质能
卷曲折叠成为能量最低的构象，一般天然
蛋白质正是具有这种能量最低的构象。
2018/11/2 21S NhomakorabeaS自然状态蛋白质
boiling
变性蛋白質成一线狀分子 並且均勻帶上一层负电荷
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Juang RH (2004) BCbasics
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核糖核酸酶变性与复性作用
8 M urea and -mercapotoethanol
变性
Native ribonuclease
Guanidine HCl
Mercaptoethanol SDS
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=
=
SDS 是一种表面活性剂
极性头部
非极性尾巴
sodium dodecyl sulfate
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Stryer (1995) Biochemistry (4e) p.275
SDS 在蛋白质表面均勻铺上一层负电荷
第六节：蛋白质的性质
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一、蛋白质性质：
胶体性质(p299) 两性性质及等电点 (p291) 蛋白质的变性、复性、沉淀和凝固 (p233,300) 蛋白质的紫外吸收 蛋白质的分子量 (p291) 蛋白质的呈色反应
二、蛋白质含量测定法 (p315)
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(一)胶体性质
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高温、高压
物理因素
紫外线、X射线、 电离辐射和超声波等
变 性 因 素
有机酸、生物碱
化学因素
有机溶剂、重金属盐
高浓度尿素、盐酸胍等
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变性实质：破坏了空间结构，一级结构不受
影响（分子组成、MW不变）。
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①生物学活性丧失 溶解度↓，沉降率↑
What’s coagulation of protein?
• 加热使蛋白质变性并凝聚成块状称为凝 固（coagulation）。 • 因此，凝固的蛋白质一定发生变性。
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3. 沉淀与凝固
沉淀：蛋白质分子相互聚集而从溶液中析出的现 象称沉淀。 凝固：变性后的蛋白质由于疏水基团的暴露而易于
Denative reduced ribonuclease Dialysis 复性
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Native ribonuclease
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2.复性（renaturation）
• 去除变性因素后，变性蛋白恢复原来
的空间结构，恢复生物活性的现象。
• 本质—一级结构决定高级结构
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举例：医疗；生物制品保存；生活等。 应用：变性灭菌、消毒；变性制食品；抗衰老……
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常見的蛋白质变性剂 O NH2- C -NH2 NH2+ ClNH2- C -NH2 HOCH2CH2SH SO4- -(CH2)11CH3
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Juang RH (2004) BCbasics
Urea
3.沉淀和凝固
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沉淀类型
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1. 蛋白质的变性(denaturation)
(1)定义：在某些理化因素的作用下，蛋白质严格 的空间结构（不包括肽键）被破坏，从而引起若 干理化性质改变和生物学功能丧失的现象。 吴宪教授 1931年：“天然 Pr分子借助次级键 连接而成一种紧密，有规则的空间结构，变 性作用使次级键破坏从而使结构松散”。
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机理：夺取蛋白质颗粒上的水化膜，
降低溶液的介电常数
沉淀(但沉淀的蛋白质不一定都是变性后的蛋白质 ) ，
加热等因素使蛋白质变性并凝聚成块状。
总结：Pr变性、沉淀与凝固之间的关系 变性Pr不一定沉淀 沉淀Pr不一定变性 变性Pr不一定凝固 凝固的Pr一定变性
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沉淀类型
① PI法 ② 盐析法 ③ 有机溶剂沉淀法 ④ 重金属盐沉淀蛋白质 ⑤ 生物碱、有机酸试剂沉淀蛋白质 ⑥ 加热变性沉淀法 ⑦ 抗体对蛋白质的沉淀：
pH＞pI时，净电荷为负，在电场中向阳极移动
pH＜pI时，净电荷为正，在电场中向阴极移动
在pI时，蛋白质失去了胶体的稳定条件，即没有相 同电荷相互排斥的作用。所以不稳定，溶解度最小， 易沉淀.
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（三）蛋白质的变性、复性、沉淀和凝固
定义
变性因素
1.变性
2.复性
定义
变性实质 变性蛋白质的特点 变性的分类
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(二)两性性质及等电点
Pr
COOH H+
OH+ NH3
Pr
COONH3+
OHH+
Pr
COONH2
pH<pI
净电荷为正
pH=pI
净电荷=0
pH>pI
净电荷为负
Isoelectric point (pI)定义： 在某一pH值溶液中，Pr酸性基团和碱性基团 的解离程度相当, Pr分子所带正负电荷相等，净 电荷为零,在电场中既不向阳极也不向阴极移动， 此时溶液的 pH值称为该蛋白质的pI。 2018/11/2 5
蛋白质分子量大，它在水溶液中所形成 的颗粒直径约为1－100nm。 胶体溶液具有布朗运动、丁达尔现象、电泳现 象、不能透过半透膜以及具有吸附能力等。
利用蛋白质不能透过半透膜的性质，可 以对蛋白质进行纯化，这是提纯蛋白质的一 种常用方法。
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在溶液中能形成稳定的胶体的因素
极性不电离基团： 形成水化层 原 因 极性电离基团： 形成双电子层
变性蛋白 质 的特点
②理化性质改变
粘度↑ 扩散速度↓ 旋光性、光吸收改变等
③易被蛋白酶水解
空间结构改变
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可逆变性: Pr变性后如将变性剂除去，该Pr
变性 分类
分子的天然构象和生物学 活性还能恢复，这
一过程称为复性（renaturation）
不可逆变性：若变性条件强烈，作用时 间长，构像变化大，理化性质难以恢复。