2009 年第 26 題 生物化學 A 型題
蛋白質變性後的主要表現是
A. 相對分子質量變小
B. 粘度降低
C. 溶解度降低
D. 不易被蛋白酶水解
題目解析
蛋白質變性是指：在某些物理和化學因素作用下，其特定的空間結構被破壞，即有序的空間結構變成無序的空間結構，從而導致其理化性質的改變和生物活性喪失的現象。因此蛋白質的變性就是空間結構被破壞，即蛋白質的二、三、四級結構被破壞，其一級結構並沒有發生破壞。
A. 相對分子質量變小。蛋白質變性後，只是空間結構改變，其胺基酸組成沒有發生變化，所以相對分子質量不變。A 錯。
B. 粘度降低。蛋白質變性後，空間結構被破壞，有些原本在蛋白質分子內部的疏水基團就暴露了出來，就容易通過疏水鍵相互聚集，所以溶解度降低，黏度增加，還可能發生沉澱現象。B 錯。
註：蛋白質變性後黏度增加，但是 DNA 變性後黏度降低。關於蛋白質變性後黏度增加，可以想像煮雞蛋，雞蛋煮熟變性，都已經形成固體沉澱，可見其溶解度降低，黏度增加。
C. 溶解度降低。鑑於 B 選項，蛋白質變性後溶解度降低。C 正確。
D. 不易被蛋白酶水解。蛋白質變性後，更易被酶水解，同樣想像正在吃雞蛋的你，煮熟以後怕是要好消化一點吧。D 錯。
本題可參考《生物化學與分子生物學》人衛 8 版教材 P28。
本題答案
C
考點講解
【2016年大綱 生物化學（一）生物大分子的結構和功能6. 蛋白質的理化性質（兩性解離、沉澱、變性、凝固及呈色反應等）】
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一、概述
蛋白質由胺基酸組成，所以蛋白質的理化性質會跟胺基酸有相似之處。比如：兩性電離及等電點、紫外吸收性質、呈色反應等；但蛋白質又是生物大分子，具有一些胺基酸沒有的理化性質，比如膠體的性質、與雙縮脲反應的性質等。
二、蛋白質具有兩性電離性質
1. 因為蛋白質有 N-端的氨基、C-端的羧基和某些側鏈基團（羧基、氨基、胍基和咪唑基），這些基團在一定 pH 條件下可以解離成帶負電荷或正電荷。
2. 蛋白質的等電點：當溶液處於某一 pH 時，蛋白質解離成正、負離子的趨勢相等，即成為兼性離子，淨電荷為零，此時溶液 pH 值成為蛋白質的等電點（pI）。
可以參照對比胺基酸的等電點：
（1）pH > pI 時，蛋白質帶負電；pH < pI 時，蛋白質帶正電；pH ＝ pI 時，蛋白質所帶正、負電荷相等。
（2）體內大多數蛋白質的 pI 接近於 5.0，所以在人體體液 pH = 7.4 的環境下，大多數蛋白質為陰離子。
（3）鹼性蛋白質：有些蛋白質含鹼性胺基酸較多，其等電點偏於鹼性，被稱為鹼性蛋白質。比如：魚精蛋白、組蛋白。
（4）酸性蛋白質：有些蛋白質含酸性胺基酸較多，其等電點偏於酸性，被稱為酸性蛋白質。比如：胃蛋白酶、絲蛋白。
三、蛋白質具有膠體性質
蛋白質分子的顆粒直徑已達 1～100 nm，處於膠體顆粒的範圍。因此，蛋白質具有親水溶膠的性質。
1. 水化膜
由於蛋白質表面的親水基團可吸引水分子，使表面形成一層水化膜，從而阻斷蛋白質顆粒的相互聚集，防止膠體溶液中蛋白質沉澱析出。
2. 表面電荷
當 pH > pI 時，蛋白質帶負電；pH < pI 時，蛋白質帶正電；同種電荷相互排斥，阻止蛋白質顆粒相互聚集，防止膠體溶液中蛋白質沉澱析出。所以當溶液 pH ＝ pI 時，蛋白質所帶正、負電荷相等，此時蛋白質的溶解度最小，膠體溶液不太穩定。
四、蛋白質的變性
1. 定義
蛋白質變性，是指在某些物理和化學因素作用下，其特定的空間結構被破壞，即有序的空間結構變成無序的空間結構，從而導致其理化性質的改變和生物活性的喪失。
2. 本質
蛋白質的變性只破壞了空間結構，因此有非共價鍵、二硫鍵（-S-S-）的破壞。
注意：二硫鍵不僅維繫三級結構，還維繫一級結構，而蛋白質的變性只能破壞空間結構，因此只會破壞維繫三級結構的那些二硫鍵，不會破壞維繫一級結構的那些二硫鍵。
3. 變性因素
加熱、有機溶劑、強酸、強鹼、重金屬鹽、生物鹼。
4. 結果
溶解度降低，結晶能力降低，生物活性喪失，溶液黏度增加，易被蛋白酶水解。
（1）溶解度降低，溶液黏度增加
蛋白質變性後，空間結構被破壞，有些原本在蛋白質分子內部的疏水基團就暴露了出來，就容易通過疏水鍵相互聚集，所以溶解度降低，黏度增加，還可能發生沉澱現象。
（2）結晶能力降低
結晶是指在其溶液中由於溶劑溶解度的改變或其他原因，從原溶液中析出，通過分子間的作用力相互聚集形成的具有特定規格排列的析出物。也就是說蛋白質結晶是需要蛋白質有規則的結構。
天然蛋白質往往都是具有特定的空間結構，當蛋白質發生變性後，原有的空間結構被破壞，破壞程度也有差異，所以無法形成規則晶體。
（3）生物活性喪失
蛋白質具有生物活性功能，這些功能需要蛋白質有正確的空間結構。蛋白質變性後，空間結構破壞，所以生物活性喪失。
（4）易被蛋白酶水解
一般的蛋白酶，其作用機制是通過識別相應的切割位點來水解胺基酸。例如胰蛋白酶識別並切割多肽鏈中賴氨酸和精氨酸殘基中的羧基。而蛋白質變性後，空間結構破壞，使胺基酸充分暴露，即更多的作用位點暴露，就更易被酶解。煮熟的食物易消化就是這個原因。
五、蛋白質的凝固
蛋白質變性後的絮狀物在加熱後可變成比較堅固的凝塊，此凝塊不易再溶於強酸和強鹼中，這種現象稱為蛋白質的凝固。
註：一般的蛋白質經強酸、強鹼作用發生變性後，是仍能溶於強酸、強鹼溶液中的，如果這時 pH = pI，變性的蛋白質會結成絮狀不溶物，該絮狀物可以溶解於強酸、強鹼。
但如果再加熱，此絮狀物就可以發生凝固現象，形成不溶於強酸、強鹼的凝塊。所以實際上凝固現象是蛋白質變性後進一步發展的不可逆的結果。
六、應用蛋白質呈色反應可測定溶液中蛋白質含量
1. 茚三酮反應
蛋白質水解後產生的胺基酸可發生茚三酮反應。是指茚三酮水合物在弱鹼性溶液中與胺基酸共加熱，生成藍紫色化合物，此化合物最大吸收峰在 570 nm，可用作胺基酸定量分析。
2. 雙縮脲反應
蛋白質和多肽分子中的肽鍵在稀鹼溶液中與硫酸銅共熱，呈現紫色或紅色。
參加反應的蛋白質或多肽要求至少有 2 個肽鍵才會形成紫紅色絡合物，而蛋白質的水解會破壞一級結構，即破壞肽鍵，因此雙縮脲反應可用於監測蛋白質的水解程度。
總結：
思考題
關於蛋白質變性後其紫外吸收性質是增加還是不變，你怎麼看？
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題圖來自：58pic.com
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