藥用尿素對蛋白質水合作用的影響

 

　　一、尿素的基本性質

 

　　尿素是一種無色至白色的晶體，具有高溶解度。在水溶液中，尿素幾乎理想地溶解，并且不會顯著破壞水分子之間的氫鍵結構。然而，當尿素濃度達到5M或更高時，它會誘導許多蛋白質發生變性。這種變性作用主要源于尿素與蛋白質及水分子之間的復雜相互作用。

 

　　二、尿素對蛋白質水合作用的影響

 

　　1.氫鍵破壞：蛋白質的二級結構主要由氫鍵和靜電相互作用維持。尿素通過與水分子形成氫鍵，競爭性地破壞了蛋白質內部的氫鍵，導致二級結構的解體。這使得蛋白質從緊密的折疊狀態變為更為松散的結構。

 

　　2.疏水效應解除：蛋白質的三級和四級結構依賴于疏水效應，即脂肪酸側鏈聚集在一起以避開周圍的水環境。尿素的存在削弱了這種疏水作用，使蛋白質的疏水核心受到破壞，從而導致整體結構的瓦解。

 

　　3.溶劑化層的變化：研究表明，尿素能夠在蛋白質表面積聚，取代原本的水分子，形成新的溶劑化層。這一現象改變了蛋白質表面的微環境，進而影響到蛋白質的整體構象。

 

　　4.熱擴散效應：實驗觀察到，尿素在水中的濃度約為5M時，會出現疏水性的轉變。這意味著在此濃度下，尿素分子之間的相互作用增強，而與水分子的相互作用減弱，導致蛋白質更容易失去其天然結構。

 

　　三、低濃度尿素的作用

 

　　值得注意的是，在低濃度下（如0.5M和2.0M），尿素對蛋白質的影響有所不同。研究發現，即使在較低濃度下，尿素也能通過直接與蛋白質相互作用以及對介質溶劑性質的影響，改變蛋白質的分配行為。例如，伴刀豆球蛋白A在這種環境下表現出特殊的穩定性，而其他蛋白質則可能經歷不同程度的結構變化。