なぜタンパク質は界面活性剤を加えると変性するのですか？２

質問

以前、教えてgooで聞いた話によるとタンパク質のアミノ酸同士の水素結合や疎水性相互作用の間に界面活性剤が入り込み、それらの結合を切るというものでした。
そこで、新たに２つの質問があります。

質問１．水素結合を切るというのは、
Ｏ・・・Ｈ　を
（１）
Ｏ・・【親水部】・・Ｈ
　　　【疎水部】
（２）
Ｏ・・【親水部-疎水部】・・Ｈ

のどちらのようになっているのでしょうか？
化学についてあまり詳しくないのですが、Ｈは電気陰性度が低いので（２）の場合なのかな？と思うのですが。　

質問２．前記の内容はタンパク質の２次構造を変性させる理由になると思うのですが、３次構造を変性させるのは界面活性剤がどのように働いているのでしょうか？

回答No.4

geneticist12

化学カテで訊けばもっと詳しい人がいるかもしれませんが、

生体内は水に富んだ水溶媒の環境です。コップのなかの水にたとえましょう。
その中に油（水に沈む比重を持つものとしましょう）を一滴たらすと、水との排斥力、疎水性である油分子同士の親和力が働き、小さくまとまって油滴を作ります。油分子同士を一つにまとめているのが疎水結合でです。

これに界面活性剤を入れると、油分子が界面活性剤の疎水部で親和し、界面活性剤の親水部が親水性を与えるので、水分子に対する親和性が高く、油分子同士の疎水結合力が弱くなり、油滴がバラバラになります。これと同様なことがペプチドの疎水性基同士の会合にも起こるというわけです。

界面活性剤によるタンパク質変性は、主に疎水結合の切断と言われているはずで、水素結合の切断はあんまり言わないですが、もしそれが関係あるとしたら、ご質問のように一水素結合に対して、一分子の界面活性剤が配位して結合をじゃまするというものではないでしょう。

それぞれの極性基に対して、多分子の界面活性剤が親水性基で親和するからとか、溶媒の水分子が界面活性剤に親和し極性が下がるから（水に界面活性剤を混ぜると、水分子同士の水素結合が弱まって表面張力が下がりますよね）というような理由でしょう。水素結合は原子団のなかでのわずかな電位の偏りで生じた極性で引きつけ合っているので、強い極性をもった界面活性剤があると、それに取って代わられてしまうわけです。

＞３次構造を変性させるのは界面活性剤がどのように働いているのでしょうか？　

これも上で書いたのと同じことなるのですが、
生体内のように水が溶媒になっている環境では、タンパク質は外側が親水性部になり疎水性部になるように立体構造をとります。界面活性剤によって溶媒が疎水性部に対して親和性を持つと、疎水性部も外側に出てこられるようになるので、立体構造が崩れます。

お礼

回答ありがとうございます。
３次構造の場合は界面活性剤がタンパク質に吸着して変性させるというよりも、界面活性剤がタンパク質のある特定の部分の周りに存在するために（？）変性するという感じでしょうか。
私が思っている以上にもっとタンパク質の構造はナイーブなものかもしれないですね。

他の方にもお願いしたのですが、これは何かに記載されているのでしょうか？（教科書、論文など

回答No.3

noname#160321

こんにちわ、私が以前お答えした件と関係しているかな？
>２次構造は崩れていないものの３次構造は変性している場合…
２次構造は少なくとも１次構造という原子間結合によって結びあわされた分子内の配列ですので、エントロピー的には結構有利な配列だと言えます。
一方３次構造以上はあくまで非結合的な会合ですから、接触部位が他の原子団に覆われてしまうと、もうバラバラになるしかありません。
特に生体では親水系と疎水系のバランスの上で会合が起きているので、界面活性剤のような物質は致命的な擾乱をもたらします。

お礼

回答ありがとうございます。
なるほど、そのために３次構造は崩れやすいのですね。
ちなみに、このような記載は教科書、論文などにあるのでしょうか？

回答No.2

otx

例えば、ベニヤ板で作った犬小屋を薬品処理すると
ベニヤ板とベニヤ板の接着部が取れたら
犬小屋はもとの形と違っていると思います。

ベニヤ板の結合部が、水素結合や疎水性相互作用であったらどうでしょうか？

お礼

回答ありがとうございます。
なんとなくですが、イメージできました。

回答No.1

otx

質問１は専門じゃないのでわかりません。専門家にお任せします。

質問２ですが、

二次構造が変化するのだから三次構造をも変化すると想像できないでしょうか？

例えば、ベニヤ板で作った犬小屋を薬品処理するとベニヤ板が平面じゃなくなったとしたら、犬小屋はもとの形と違っていると思いますが。

お礼

回答ありがとうございます。
２次構造は崩れていないものの３次構造は変性している場合があるようです。すなわち、２次構造が崩れる理由だけで、同じように３次構造が崩れるとは言えないと思います。