酶與催化

酵素的變性(denaturation)

/ dee-NAY-chur-AY-shun /

想想煎一個雞蛋。透明、流動的蛋清變成了固態的白色,而且不管你怎麼冷卻它都回不去了。發生的事情是:蛋清中那些被精心引導成工作形狀的蛋白質,被熱搖散,糾纏成一團新的、毫無用處的亂麻。那種不可逆的散解就是變性,同樣的事情也能讓一種酵素失效。

酵素之所以能工作,全在於它那條胺基酸鏈被折疊成一個精確的三維形狀,由許多弱鍵維繫。變性就是這個形狀的喪失。熱、極端pH、重金屬或強烈的化學物質會打斷這些弱鍵,於是蛋白質散開,或者錯誤地重新折疊。關鍵在於,胺基酸的化學序列依然完好——沒有任何東西被切斷——但形狀被毀了,活性部位也隨之毀了。因此一個變性的酵素在催化上已經'死'了,儘管逐個原子來看,它還是'同一個'分子。有時若條件恢復正常,變性是可逆的;但往往像煎蛋一樣,是永久的。

變性正是高燒危險的原因(你自己的酵素開始失靈),是煮沸或巴氏消毒能殺菌的原因(它摧毀微生物的酵素),也是烹飪讓食物更易消化的原因(它把蛋白質展開,讓消化酵素夠得著)。一個常見的誤解是認為變性'摧毀'了蛋白質鏈;其實它根本沒有切斷這條鏈——它只是讓那個曾使鏈發揮功能的、精心折疊的形狀坍塌了。

用檸檬汁讓牛奶凝結,或把牛奶煮沸,都會使其中的蛋白質變性——酸或熱把它們展開,於是它們抱團結塊。這些讓牛奶凝結的力量,若施加到一種酵素上,也會展開它的活性部位,使它徹底停擺。

變性使折疊的形狀坍塌——就像煎蛋一樣,往往一去不返。

變性毀的是形狀,而不是胺基酸序列——鏈上沒有任何鍵被打斷,但酵素已經'死了',因為它的活性部位沒有了。

又稱
protein denaturation失活变性失活