尿素对蛋白质的变性作用(denaturation of protein)

尿素及盐酸胍对蛋白的变性作用机制
简单地说，尿素和盐酸胍在高浓度(4～8mol/L)水溶液时能断裂氢键,从而使蛋白质发生不同程度的变性.同时,还可通过增大疏水氨基酸残基在水相中的溶解度,降低疏水相互作用.
在室温下4～6mol/L尿素和3～4mol/L盐酸胍,可使球状蛋白质从天然状态转变至变性状态的中点,通常增加变性剂浓度可提高变性程度,通常8mol/L尿素和约6mol/L盐酸胍可以使蛋白质完全转变为变性状态.盐酸胍由于具有离子特性,因而比尿素的变性能力强.一些球状蛋白质,甚至在8mol/L尿素溶液中也不能完全变性,然而在8mol/L盐酸胍溶液中,它们一般以无规卷曲(完全变性)构象状态存在.
尿素和盐酸胍引起的变性包括两种机制:
第一种机制是变性蛋白质能与尿素和盐酸胍优先结合,形成变性蛋白质-变性剂复合物,当复合物被除去,从而引起N→D反应平衡向右移动.随着变性剂浓度的增加,天然状态的蛋白质不断转变为复合物,最终导致蛋白质完全变性.然而,由于变性剂与变性蛋白的结合是非常弱的.因此,只有高浓度的变性剂才能引起蛋白质完全变性;第二种机制是尿素与盐酸胍对疏水氨基酸残基的增溶作用.因为尿素和盐酸胍具有形成氢键的能力,当它们在高浓度时,可以破坏水的氢键结构,结果尿素和盐酸胍就成为非极性残基的较好溶剂,使之蛋白质分子内部的疏水残基伸展和溶解性增加. 尿素和盐酸胍引起的变性通常是可逆的,但是,在某些情况下,由于一部分尿素可以转变为氰酸盐和氨,而蛋白质的氨基能够与氰酸盐反应改变了蛋白质的电荷分布.因此,尿素引起的蛋白质变性有时很难完全复性. 还原剂(半胱氨酸,抗坏血酸,β-巯基乙醇,二硫苏糖醇)可以还原二硫交联键,因而能改变蛋白质的构象.。

蛋白质分解代谢的最终产物蛋白质是生物体内重要的营养成分之一，它在机体中的分解代谢是一个复杂而精确的过程。

经过一系列酶的作用，蛋白质分解成为最终产物，这些产物在人体中发挥着重要的功能。

本文将介绍蛋白质分解代谢的最终产物及其作用。

蛋白质分解代谢的最终产物主要分为两类：氨基酸和尿素。

氨基酸是蛋白质分解的基本单位，它们通过肠道吸收进入血液，然后被运输到细胞中用于合成新的蛋白质。

氨基酸还可以作为能量的来源，被氧化分解产生ATP（三磷酸腺苷），提供细胞所需的能量。

此外，氨基酸还参与合成多种生物活性物质，如激素、酶和抗体等。

尿素是蛋白质分解代谢的另一个重要产物。

在氨基酸代谢过程中，氨基酸发生脱氨作用产生氨基基团（NH2-），这些氨基基团会与二氧化碳结合形成尿素。

尿素是一种无毒的代谢产物，它通过肾脏被排泄出体外。

尿素的主要作用是维持氮平衡，保持体内氨基酸代谢的正常进行。

除了氨基酸和尿素，蛋白质分解代谢还会产生一些其他的代谢产物，如酮体和亮氨酸等。

酮体是一种由脂肪代谢产生的物质，它在某些情况下可以作为能量的来源，尤其是在长时间禁食或低碳水化合物饮食的情况下。

亮氨酸是一种必需氨基酸，它是蛋白质分解代谢中产生的重要产物之一，参与合成多种生物活性物质，如肌红蛋白和色素等。

蛋白质分解代谢的最终产物对人体具有重要的作用。

首先，氨基酸是构成人体蛋白质的基本单位，它们通过合成新的蛋白质维持身体正常的生长和修复。

其次，氨基酸还参与合成多种生物活性物质，如激素、酶和抗体等，维持机体的正常功能。

尿素的主要作用是维持氮平衡，保持体内氨基酸代谢的正常进行。

酮体在长时间禁食或低碳水化合物饮食的情况下可以作为能量的来源，维持身体的正常代谢。

亮氨酸参与合成多种生物活性物质，如肌红蛋白和色素等，对维持机体的正常功能具有重要作用。

蛋白质分解代谢的最终产物主要包括氨基酸和尿素，它们在人体中发挥着重要的功能。

氨基酸参与合成新的蛋白质以及多种生物活性物质，提供细胞所需的能量；尿素维持氮平衡，保持体内氨基酸代谢的正常进行。

尿素导致蛋白质结构改变的化学机制详解In the field of biochemistry and molecular biology, the interaction between urea and proteins is a well-studied topic due to its significance in protein purification, denaturation, and crystallization processes. Urea, a common chaotropic agent, is known to disrupt protein structures by altering hydrogen bonding patterns and hydration shells. This article delves into the chemical mechanism behind this phenomenon.1. Protein structure basicsProteins are composed of amino acids linked by peptide bonds, forming polypeptide chains that fold into a specificthree-dimensional (3D) structure, the protein's native conformation. This folding is driven by various forces, including hydrophobic interactions, hydrogen bonding, electrostatics, and van der Waals forces.2. Urea as a denaturantUrea disrupts protein structure primarily through its ability to compete with water molecules for hydrogen bonding sites on the protein surface. At low concentrations, urea can temporarily weakenthese bonds without completely breaking them, causing a reversible process called "partial denaturation." As urea concentration increases, it can break stronger hydrogen bonds and stabilize unfolded conformations.3. Hydrogen bond disruptionUrea has a higher dielectric constant than water, which allows it to more effectively solvate charged groups on the protein surface. Urea molecules can form hydrogen bonds with both the protein and water molecules, but their larger size and lower energy requirement for hydrogen bonding make them more effective at displacing water. This leads to a decrease in the overall stability of hydrogen bonds, contributing to protein unfolding.4. Disruption of hydrophobic interactionsUrea's polar nature also weakens nonpolar interactions, such as hydrophobic contacts between amino acid side chains. Thesolvent-exposed hydrophobic regions, which normally stabilize the protein core, become less protected, leading to a loss of secondary and tertiary structure.5. Altered hydration shellsUrea molecules have a lower affinity for water compared to water molecules, which results in the formation of urea-rich hydration shells around the protein. These shells can be less stabilizing than water hydration shells, further destabilizing the protein structure.6. Protein refolding and denaturant reversalAt moderate urea concentrations, proteins may undergo a process called "renaturation" or "desolvation," where they partially regain their native structure upon removal of urea. However, at high concentrations, irreversible denaturation occurs, and the protein loses its native conformation.7. Applications in protein scienceUnderstanding the urea-induced protein structure changes is crucial for techniques like protein purification (to remove aggregates), protein crystallization (by destabilizing native structures), and protein engineering (by controlling denaturation for functional studies).Chinese Translation:在生物化学和分子生物学领域，尿素与蛋白质之间的相互作用是一个研究热点，因为它在蛋白质纯化、变性及结晶过程中起着关键作用。

《生物化学》名词解释与简答题第1章蛋白质的结构与功能（-）名词解释1.肽单元（peptide unit）:参与肽键的6个原子C ot、C、0、N、H、Cot 2位于同一平面，Cot］和Cot2在平面上所处的位置为反式构型，此同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元。

2.Motif （模体）：在许多蛋白质分子中,可发现二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，被称为模体。

3.伴侣（molecular chaperone ）: 一类保守的蛋白质，可识另0肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。

4.Domain （结构域）（P19）:分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密且稳定点的区域,各行使其功能, 称为结构域。

5.蛋白质的四级结构（quaternary）与亚基（subunit）:体内许多功能性蛋白质分子含有二条或两条以上多肽链, 每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基。

蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。

6.协同效应（cooperativity ）: 一个亚基与其配体（Hb中的配体为02）结合后，，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应。

如果是促进作用则称为正协同效应，如果是抑制作用则称为负协同效应。

7.蛋白质变性（denaturation）:在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。

8.pl （等电点）：当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。

9.蛋白质的复性：若蛋白质变性的程度较轻,去除变性因素后，有些蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，称为复性。

10.盐析：是将硫酸铉、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质在水溶液中的稳定性因素去除而沉淀。

蛋白质的变性的名词解释
蛋白质的变性（denaturation），在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象
被破坏，即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质的改变和生物活性
的丧失，称为蛋白质的变性。

引起蛋白质变性的原因可分为物理和化学因素两类。

物理因素可以就是冷却、冷却、水解、烘烤、震荡、紫外线照射、超声波的促进作用等；化学因素存有强酸、强碱、尿素、重金属盐、十二烷基硫酸钠(sds)等。

（一）重金属盐使蛋白质变性，是因为重金属阳离子可以和蛋白质中游离的羧基形成
不溶性的盐，在变性过程中有化学键的断裂和生成，因此是一个化学变化。

（二）强酸、强碱并使蛋白质变性，是因为强酸、强碱可以并使蛋白质中的氢键脱落。

也可以和游离的氨基或羧基构成盐，在变化过程中也存有化学键的脱落和分解成，因此，
可以看做就是一个化学变化。

（三）尿素、乙醇、丙酮等，它们可以提供自己的羟基或羰基上的氢或氧去形成氢键，从而破坏了蛋白质中原有的氢键，使蛋白质变性。

但氢键不是化学键，因此在变化过程中
没有化学键的断裂和生成，所以，通常是一个物理变化。

（四）冷却、紫外线照射、频繁震荡等物理方法并使蛋白质变性，通常就是毁坏蛋白
质分子中的氢键，在变化过程中也没化学键的脱落和分解成，没崭新物质分解成，因此通
常属物理变化。

肉牛可以用尿素作为蛋白质代用品的原理
肉牛可以用尿素作为蛋白质代用品的原理涉及到多个方面。

首先，尿素中的氮元素是肉牛体内合成蛋白质所必需的元素。

在传统的饲养方式中，肉牛通常从植物性饲料中获取蛋白质，但这些来源中的氮元素并不能完全满足肉牛的生长需求。

因此，通过添加尿素，可以有效地为肉牛提供额外的氮源，进而促进蛋白质的合成。

其次，尿素在肉牛体内的消化吸收过程也是其作为蛋白质代用品的重要原理之一。

当尿素被肉牛摄入后，经过胃部和肠道内的消化作用，尿素中的氮元素被分解并转化为氨和二氧化碳。

这个过程中，氨被肉牛的肠道吸收并进入血液，最终被用于合成机体所需的蛋白质。

这一过程使得肉牛能够更高效地利用尿素中的氮元素，从而提高蛋白质的合成效率。

此外，尿素作为蛋白质代用品在肉牛饲养中的应用还基于其经济性和环保性考虑。

相较于传统的植物性蛋白质饲料，尿素的价格更为低廉，使得饲养成本显著降低。

同时，尿素作为一种合成肥料，在适当的条件下可以被微生物分解为无害的氮气和二氧化碳，避免了因蛋白质饲料消化不完全而产生的环境污染问题。

综上所述，肉牛可以用尿素作为蛋白质代用品的原理主要包括尿素提供额外的氮源、消化吸收过程中氮元素的转化和利用以及经济环保方面的优势。

这些原理共同作用，使得尿素成为一种有效的蛋白质代用品，在肉牛饲养中得到广泛应用。

尿素工作原理
尿素的工作原理是通过与蛋白质发生反应，形成尿素-蛋白质
复合物，从而起到降解蛋白质、去除氨气的作用。

尿素是一种含有两个氨基的有机化合物，可以与蛋白质中的氨基酸发生反应。

在生物体内，蛋白质是身体重要的构建和代谢物质，但蛋白质在代谢过程中产生的剩余氨基会产生氨气，而氨气在高浓度下对生物体具有毒性。

因此，降解蛋白质中的氨基是生物体的一项重要任务。

当尿素与蛋白质反应时，会形成尿素-蛋白质复合物。

尿素中
的两个氨基与蛋白质中的氨基酸进行酰基化反应，生成氨基-
酰基尿素化合物。

这些尿素化合物可在机体内转化为尿素和酰胺，从而有效去除产生的氨气。

尿素的工作原理不仅限于生物体内，它也被广泛应用于化肥、处方药物和皮肤护理产品等领域。

在化肥领域，尿素可作为植物的氮源，提供植物所需的养分，促进植物生长。

在药物领域，尿素被用作利尿剂，能够增加尿液的排出，从而帮助排除体内多余的氮负荷和代谢废物。

在皮肤护理产品中，尿素可以作为保湿剂，增加皮肤的水分含量，改善皮肤干燥问题。

总之，尿素通过与蛋白质反应形成复合物，从而降解蛋白质中的氨基并去除氨气。

这一工作原理在生物体内和其他应用领域发挥着重要作用。

现代农业科技2022年第2期植物保护学摘要为了探究尿素对蛋白激发子AMEP 功能活性的影响,设置了一系列浓度梯度的尿素对AMEP 蛋白进行处理,通过烟草叶片的过敏反应来检测尿素对AMEP 的功能活性影响。

结果表明,低浓度尿素不会影响AMEP 蛋白的功能活性,而尿素浓度超过0.5mg/mL ,AMEP 蛋白的功能活性则受到明显抑制。

灰霉菌发病试验结果表明,0.05mg/mL 尿素处理的AMEP 蛋白能够提高植物的抗病性。

综上所述,AMEP 蛋白可与0.05mg/mL 尿素配伍使用,为尿素与AMEP 蛋白的共同使用提供了理论依据。

关键词AMEP ;尿素;枯草芽孢杆菌;叶面肥;灰霉菌中图分类号TQ458文献标识码A 文章编号1007-5739(2022)02-0097-03DOI :10.3969/j.issn.1007-5739.2022.02.032开放科学(资源服务)标识码(OSID ):Effect of Urea on Functional Activity of Protein Elicitor AMEPWAN Hengdong 1YUE Wentao 2ZHAO Feng 2SHANG Xianfu 2CHEN Daowen 2WANG Siwen 1SUN Mingchao 1LIU Quan 1*(1Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing Heilongjiang 163319;2Hongwuyue Farm,Jiusan Branch,Beidahuang Group,Nenjiang Heilongjiang 161400)Abstract In order to explore the effect of urea on the functional activity of protein elicitor AMEP,a series of con-centration gradient urea was set to treat AMEP protein,and the effect of urea on the functional activity of AMEP protein was detected by the hypersensitive reaction of tobacco leaves.The results showed that low concentration urea had no impact on the functional activity of AMEP protein.When the concentration of urea was more than 0.5mg/mL,the functional activity of AMEP protein was significantly inhibited.Results of Botrytis cinerea incidence experiment showed that AMEP protein treated with 0.05mg/mL urea could improve the disease resistance of plants.To sum up,AMEP protein could be applied with 0.05mg/mL urea,which provided a theoretical basis for the joint application of urea and AMEP.Keywords AMEP;urea;Bacillus subtilis ;foliar fertilizer;Botrytis cinerea尿素对蛋白激发子AMEP 功能活性的影响万恒东1岳文涛2赵锋2商宪富2陈道文2王思文1孙明超1刘权1*(1黑龙江八一农垦大学,黑龙江大庆163319;2北大荒集团九三分公司红五月农场,黑龙江嫩江161400)枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis )是一种分布广泛的生防菌,能够分泌多种蛋白类和激素类活性物质,天然无毒害,是一种高效、经济、环保的微生物菌株,具有生长繁殖速度快、适应性强、抗逆性强、利于大量培养的优点[1]。

某大学生物工程学院《生物化学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题（75分，每题5分）1. 在天然氨基酸中只限于αNH2能与亚硝酸反应，定量放出氮气。

（）答案：正确解析：2. 质膜中与膜蛋白和膜脂共价结合的糖都朝向细胞外侧定位。

（）答案：正确解析：3. 可用8molL尿素拆开蛋白质分子中的二硫键。

（）解析：尿素是蛋白质变性剂，它使蛋白质分子中的氢键破坏，但不能拆开二硫键。

4. 脑细胞中也有胰岛素和胆囊收缩素以及其他一些肠道激素。

（）答案：正确解析：通过细胞化学等手段已证明许多肠道激素在脑细胞中也表达，同样某些脑肽在肠道细胞中也表达。

5. 除翻译外，DNA的复制、转录、反转录都按碱基互补原则进行。

（）答案：正确解析：6. 酶经固定化后，一般稳定性增加。

（）答案：正确解析：7. 寡聚蛋白质中亚基与亚基的相互作用的主要作用力是氢键和离子键，因此增加离子强度可以使寡聚蛋白解聚为单体。

（）解析：8. 激酶催化底物的磷酸化反应。

（）答案：正确解析：9. 凡是与茚三酮反应不产生特有的蓝紫色的氨基酸，即可认为不是蛋白质氨基酸。

（）答案：错误解析：有的氨基酸与茚三酮反应不产生特有的蓝紫色，如脯氨酸、羟脯氨酸与茚三酮反应生成的是黄色产物。

10. 酶的反竞争性抑制作用的特点是Km值变小，Vmax也变小。

（）[华中农业大学2017研]答案：正确解析：加入竞争性抑制剂后，Vmax不变，Km变大；加入非竞争性抑制剂后，Km值不变，Vmax变小；加入反竞争性抑制剂后，Km及Vmax都变小。

11. 逆流分溶和纸层析这两个分离氨基酸的方法是基于同一原理。

（）解析：12. 有n个不对称C原子单糖的旋光异构体为2n－1。

（）[四川大学2017研]答案：错误解析：糖分子的旋光异构体数目取决于其所含不对称碳原子数目，用n表示不对称碳原子数目，C表示不对称碳原子。