天然蛋白因受物理或化學因素影響，高級結構遭到破壞，致使其理化性質和生物功能發(fā)生改變，但并不導致一級結構的改變，這種現(xiàn)象稱為蛋白質的變性。二硫鍵的改變引起的失活可看作變性。

    能使蛋白質變性的因素很多，如強酸、強堿、重金屬鹽、尿素、胍、去污劑、三氯乙酸、有機溶劑、高溫、射線、超聲波、劇烈振蕩或攪拌等。但不同蛋白對各種因素的敏感性不同。

• 溫度：多數蛋白在60℃以上開始變性。熱變性通常是不可逆的，少數蛋白在pH6以下變性時不發(fā)生二硫鍵交換，仍可復性。多數蛋白在低溫下穩(wěn)定，但有些蛋白在低溫下會鈍化，其中有些蛋白的鈍化是不可逆的。如固氮酶的鐵蛋白在0－1℃下15小時就會失活。一個可能的原因是寡聚蛋白發(fā)生解聚，如TMV的丙酮酸羧化酶。

• pH值：蛋白質一般在pH 4－10范圍較穩(wěn)定。當pH超過pK幾個單位時，一些蛋白內部基團可能會翻轉到表面，造成變性。如血紅蛋白分子內部的組氨酸在低pH下會出現(xiàn)在表面。

• 有機溶劑：能破壞氫鍵，削弱疏水鍵，還能降低介電常數，使分子內斥力增加，造成肽鏈伸展、變性。高濃度有機溶劑變性時可能發(fā)生螺旋度上升，稱為重構造變性。

• 胍、尿素等：破壞氫鍵和疏水鍵。硫氰酸胍比鹽酸胍效果好。胍和尿素造成的變性一般生成無規(guī)卷曲，如果二硫鍵被破壞，就成為線性結構。胍的變性作用最徹底。熱變性和酸、堿造成的變性經常保留部分緊密構象，可被胍破壞。

• 某些鹽類：鹽溶效應強的鹽類，如氯化鈣、硫氰酸鉀等，有變性作用，可能是與蛋白內部基團或溶劑相互作用的結果。

• 表面活性劑：如SDS^-、CTAB⁺、triton等。triton因為不帶電荷，所以比較溫和，經常用來破碎病毒。

    蛋白質變性后分子性質改變，粘度升高，溶解度降低，容易沉淀。這是由于其表面的水化層和雙電層被破壞，內部疏水區(qū)暴露造成的。但是，并不是變性的蛋白一定會沉淀。比如在做SDS電泳變性樣品的時候，由于SDS的存在，變性蛋白仍然溶解在緩沖液中。這時一般會控制蛋白濃度不要過高，以防蛋白質凝聚沉淀。

    變性蛋白的旋光度和紅外、紫外光譜均發(fā)生變化，同時結晶能力也會喪失。這是因為結晶需要蛋白質分子規(guī)則排列，所以必需構象相同。變性蛋白則呈現(xiàn)雜亂無章的構象，自然無法規(guī)則排列，也就難以結晶了。所以，結晶能力也常用來衡量蛋白質的空間結構是否正常。

  蛋白質變性時光譜改變。Sci Rep.2016

變性蛋白易被水解，即消化率上升（這是肉類煮熟后容易消化的生化基礎）。同時包埋在分子內部的可反應基團暴露出來，使其反應性增加一些天然構象時無法發(fā)生的反應也可能呈陽性。蛋白質變性后失去生物活性，抗原性也發(fā)生改變，某些針對天然構象的抗體會失效。這些變化的原因主要都是由于高級結構的改變。

    由于變性蛋白的一級結構并不改變，所以高級結構的基礎還在，在適當條件下還可以恢復高級結構和功能，稱為復性。如胃蛋白酶加熱至80－90℃時，失去活性，降溫至37℃，又可恢復活力。但是，蛋白質的折疊是一個復雜的過程，有時候還需要一些分子伴侶之類的分子輔助折疊，所以結構復雜的蛋白往往不易復性。而且蛋白質變性后疏水殘基外露，會導致很多分子凝聚到一起，就會成為不可逆的變性。一般蛋白質濃度越高，越容易發(fā)生凝聚，所以做蛋白質復性的時候，都會將樣品稀釋。

    研究蛋白質的變性，可采取某些措施防止變性，如添加明膠、樹膠、酶的底物和抑制劑、輔基、金屬離子、鹽類、緩沖液、糖類等，可抑制變性作用。但有些酶在有底物時會降低熱穩(wěn)定性。有時有機溶劑也可起穩(wěn)定作用，如豬心蘋果酸脫氫酶，在25℃下保溫30分鐘，酶活為50％；加入70％甘油后，經同樣處理，活力為109％。

    變性現(xiàn)象也可加以利用，如用酒精消毒，就是利用乙醇的變性作用來殺菌。食品工業(yè)上將大豆蛋白變性，使它成為纖維狀，類似肌纖維的樣子，就是人造肉。在提純蛋白時，可用變性劑除去一些易變性的雜蛋白。比如提取雞的卵粘蛋白的時候，就是利用卵粘蛋白不易變性的特點，用三氯乙酸將卵清蛋白等雜蛋白變性除去。