Protein có bốn bậc cấu trúc, cấu trúc bậc I, bậc II, bậc III, bậc IV. Protein bị biến tính khi cấu trúc của nó bị biến đổi kèm theo sự thay đổi các tính chất sinh học của nó. Khi bị biến tính, các liên kết phi đồng hóa trị (liên kết hydro, tương tác kị nước, tương tác tĩnh điện,…) bị phá vỡ dẫn đến cấu trúc bậc II, III, IV của protein bị biến đổi, còn cấu trúc bậc I không thay đổi. Một số các tác nhân như nhiệt, các hợp chất hữu cơ, thay đổi pH và các ion kim loại nặng có thể gây biến tính protein.
Bảng 1: Các phương pháp làm biến tính protein
Phương pháp
Ảnh hưởng lên cấu trúc protein
Nhiệt độ trên 50°C
hoặc tia cực tím (UV)
Bức xạ nhiệt hoặc tia cực tím cung cấp năng lượng động học cho các phân tử protein, khiến các nguyên tử trong phân tử protein rung động nhanh hơn và gây phá vỡ các liên kết yếu như liên kết hydro.
Sử dụng các hợp chất hữu cơ, chẳng hạn như etanol
Các hợp chất này có khả năng tham gia tạo liên kết liên kết hydro giữa các phân tử với các phân tử protein, dẫn đến phá vỡ liên kết hydro trong phân tử protein.
Muối của các ion kim loại nặng như thủy ngân, bạc, chì
Các ion này tạo liên kết mạnh với các anion cacboxylat của amino acid có tính acid hoặc nhóm -SH của cysteine, phá vỡ liên kết ion và liên kết disulfide.
Thuốc thử alkaloid,
chẳng hạn như acid tannic
(được sử dụng trong thuộc da)
Các thuốc thử này kết hợp với các nhóm amin tích điện dương trong protein dẫn đến phá vỡ liên kết ion.
Chúng ta sẽ quan sát được sự biến tính của protein khi rán trứng. Lòng trắng trứng ban đầu trong suốt sẽ trở nên bị đục vì các albumin của lòng trắng đã bị biến tính. Quá trình ngược lại thì chưa thể thực hiện được.
Sau khi bị biến tính, protein thường có một số biểu hiện như:
– Độ hòa tan và khả năng giữ nước giảm, do các nhóm kỵ nước lộ ra nhiều hơn.
– Mất hoạt tính sinh học (như khả năng xúc tác, khả năng tạo liên kết, khả năng phản ứng…)
– Dễ bị thủy phân bởi các enzyme, do các liên kết peptide lộ ra nhiều nên dễ bị enzyme tấn công.
– Mất khả năng kết tinh và tăng độ nhớt trong dung dịch.