蛋白质的变性与沉淀是两个不同的概念

通常来说，蛋白质变性后很容易发生沉淀，所以总有人将二者等同起来，甚至有些生化专业的学生也不太注意二者的区别，随口乱用。其实这是两个完全不同的概念，变性的蛋白质并不一定发生沉淀，发生了沉淀的蛋白也未必一定是变性蛋白。

从生化的概念上来说，天然蛋白因受物理或化学因素影响，高级结构遭到破坏，致使其理化性质和生物功能发生改变，但并不导致一级结构的改变，这种现象称为变性。也就是说，变性是以蛋白质的构象来定义的。而蛋白质的沉淀是说原来溶解在水中的蛋白，由于某种原因，溶解度下降，从溶液中沉淀出来。所以，沉淀是以溶解与否来定义的，二者是不同方面的概念。

这两个概念虽然不同，但有很大相关性。我们说，结构决定功能。蛋白质变性后空间结构改变，分子性质也会改变，非常明显的一项改变就是溶解度降低。这种变化的原因主要是高级结构的改变。氢键等次级键被破坏，肽链松散，变为无规卷曲。蛋白质溶于水是因为整个分子折叠成球状，将疏水性的基团放在内部，而表面则分布很多极性基团，他们亲水性强，易吸附水分子，形成水化层，使蛋白溶于水。

蛋白质表面的可解离基团带相同电荷时，可与周围的反离子构成稳定的双电层，增加蛋白质的稳定性。高级结构破环之后，水化层、双电层不复存在，溶解度自然下降。内部的疏水基团暴露后，蛋白之间互相以疏水键结合，发生凝聚，形成巨大的聚集体，很容易沉淀。

  蛋白质的水化层。引自Proc Natl Acad Sci U S A. 2002

虽然二者相关，但毕竟是两回事。控制合适的条件，就可以只发生其中的一种。举例来说，盐析时蛋白是沉淀的，但并未变性。这是因为盐析只是用高浓度盐破坏了蛋白质外部的水化层和双电层，并未破坏其内部用来维持构象的次级键。否则的话，盐析纯化蛋白之后还要设法复性，那可就麻烦了。

另一种情况，当SDS-PAGE电泳的时候，蛋白样品是充分变性的，整个分子都变成了细长棒状，但是却并未沉淀。这是因为在缓冲液中含有大量的SDS，肽链上吸附了很多带负电荷的SDS，SDS的极性使变性的蛋白能够溶于水，而且变性蛋白之间靠负电荷互相排斥而不聚集沉淀。也就是说，这些SDS起到了类似水化层和双电层的作用。

  SDS使肽链带负电

所以说，蛋白质的变性与沉淀是两个完全不同的概念，生化专业的学生可不能乱用，否则会被人说不专业。特别是在毕业答辩、考研面试等场合，如果被老师纠正这个错误，问题可就严重了。

参考文献：

1. Samir Kumar Pal, et al. Ultrafast surface hydration dynamics and expression of protein functionality: alpha -Chymotrypsin. Proc Natl Acad Sci U S A. 2002 Nov 26;99(24):15297-302.