蛋白质的变性

某些物理、化学因素可以破坏蛋白质分子的空间结构，致使它的理化性质和生物活性也发生显著变化，这种现象称为蛋白质的变性。引起蛋白质变性的物理因素有热、紫外线照射、高压及机械搅拌等，化学因素有强酸、强碱、有机溶剂、脲、胍、去污剂等。蛋白质的变性并不涉及到一级结构的改变，即肽链的共价键并未断裂。由此认为，变性作用的实质是蛋白质分子中某些副键的破坏，从而使蛋白质分子原有的特定空间结构变为无规则而松散。由于副键属于弱键，所以容易被某些物理、化学因素破坏。
蛋白质生物活性的丧失是蛋白质变性的主要表现。所谓蛋白质的生物活性是指蛋白质所具有的酶、激素、抗体、抗原或毒素等活性，以及其他特殊性质，如血红蛋白的载氧能力、肌球蛋白与肌动蛋白相互作用后的收缩能力等。有时，变性蛋白质的空间结构仅有轻微的或局部改变，当这些变化还没有反映到其他理化性质的改变时，已经可以引起生物活性的丧失。因此，在提取制备具有生物活性的蛋白质时，例如酶、激素等制剂时，应避免变性。
蛋白质变性时，某些原来在分子内部包藏而不易与化学试剂起反应的侧链基团，由于蛋白质结构的伸展松散而暴露出来。例如巯基、酪氨酸侧链上的苯酚基、组氨酸上的咪唑基等，因而这些活性基团的反应性可以增强。蛋白质变性后，其溶解度降低，一般在其等电点区域颇易沉淀； 但在碱性溶液中或有尿素、胍等变性剂存在时，则仍保持溶解状态，透析除去这些变性剂后，又可沉淀出来。变性的蛋白质常丧失其结晶能力。球状蛋白质变性后，分子形状亦有所改变，例如蛋白质分子伸展而不对称性增加，表现为粘度增加； 扩散系数降低等。由于蛋白质变性后分子结构伸展松散，则易为蛋白水解酶所分解，所以变性蛋白质远比天然蛋白质易受蛋白水解酶作用。
由几个亚基组成的蛋白质变性后可表现亚基的解聚或聚合，此时每个亚基的构象可能并未改变，但变性程度加深则可使其结构进一步松散。由于各种蛋白质结构的稳定性不同、变性的难易程度亦异。
一般认为，如果引起变性的因素比较温和或在变性的初期，蛋白质分子的构象尚未受深度破坏，则一旦引起变性的因素解除后，仍能使蛋白质空间结构和原有的性质与功能一概恢复原状，亦即变性作用是可逆的。例如，核糖核酸酶用尿素及β巯基乙醇处理后，—S—S—键还原成—SH，氢键受破坏，肽链松散，核糖核酸酶即失去催化功能，成为变性蛋白质。但是，经透析除去尿素与β巯基乙醇以后，—SH基又缓慢地重新氧化成—S—S键，氢键又逐渐形成，因而恢复了原来的空间结构，随之也恢复了酶的功能（图），称为蛋白质复性。然而较强烈的处理往往使蛋白质的变性成为不可逆。例如，受强酸、强碱、加热等处理而变性的蛋白质溶解度降低，生物活性完全丧失。

核糖核酸酶的可逆变性

图中的数目是二硫键的位置

蛋白质变性的原理已广泛应用于医学实践。例如，酒精， HgC1₂、加热高压、紫外线等用于消毒、杀菌， 都是使菌体和病毒的蛋白质变性而失去致病性及繁殖能力。