二硫鍵是由一條多肽鏈內或二條多肽鏈中的2個半胱氨酸殘基經脫氫氧化生成，二硫鍵遇到還原性的化合物，比如GSH、還原型抗壞血酸等，二硫鍵被變成兩個半胱氨酸從而斷開。

二硫鍵通常由兩個硫醇基團耦合而成。在生物學中，兩個半胱氨酸殘基中硫醇基團間形成的二硫鍵是蛋白質二級結構和三級結構的重要組成部分。此鍵在蛋白質分子的立體結構形成上起著一定的重要作用。

多肽的二硫鍵的反應：

多肽的二硫鍵脩飾中，分子內或者分子間一對二硫鍵的合成通常比較容易，反應條件有多種選擇，比如空氣氧化，DMSO氧化等溫和的氧化過程，也可以採用H2O2，I2，汞鹽等激烈的反應條件，反應產物也比較容易純化分離，得到較高的純度和產率。

空氣氧化法形成二硫鍵是多肽合成中最經典的方法，並且在早期的研究中取得了較好的結果。採用空氣氧化法通常是將巰基處於還原態的多肽溶於水中，在近中性或弱鹼性條件下（PH值6.5～10），反應24小時以上。為了降低分子之間二硫鍵形成的可能，該方法通常需要在低濃度條件下進行。

二硫鍵是很多蛋白質立體結構中不可或缺的組成部分。二硫鍵屬於共價鍵，是由一條多肽鏈內或二條多肽鏈中的2個半胱氨酸殘基經脫氫氧化生成，所以有鏈內和鏈間的二硫鍵。幾乎可以在所有的胞外肽類和蛋白質分子中發現這些共價鍵。

　二硫鍵的形成和半胱氨酸有關，半胱氨酸（Cys）的側鏈有一個非常活躍的反應性巰基。此基團中的的氫原子可很容易地被自由基和其他基團取代，因而易與其他分子形成共價鍵。通常情況下，半胱氨酸的巰基很不穩定，極易氧化形成二硫鍵，當一個半胱氨酸的硫原子與位於蛋白質不同位置的另一半胱氨酸的硫原子形成共價單鍵時，一個二硫鍵就形成了。

二硫鍵

二硫鍵（disulfide bond） 是連接不同肽鏈或同一肽鏈中，兩個不同半胱氨酸殘基的巰基的化學鍵。二硫鍵是比較穩定的共價鍵，在蛋白質分子中，起著穩定肽鏈空間結構的作用。二硫鍵數目越多，蛋白質分子對抗外界因素影響的穩定性就愈大。

中文名

二硫鍵

外文名

disulfide bond/disulfide bridge/S-S bond

性質

蛋白質

反應

2RSH ⇌ RS−SR’ + 2H+ + 2e−

釋義

連接不同肽鏈或同一肽鏈中，兩個不同半胱氨酸殘基之巰基的化學鍵

性質功能還原反應

基本信息

在化學中，二硫鍵指結構為R-S-S-R '的官能團。二硫鍵通常由兩個硫醇基團耦合而成。在生物學中，兩個半胱氨酸殘基中硫醇基團間形成的二硫鍵是蛋白質二級結構和三級結構的重要組成部分。此鍵在蛋白質分子的立體結構形成上起著一定的重要作用。

兩個半胱氨酸分子的氧化可逆反應，形成二硫鍵。

性質

二硫鍵結合能力較強，典型的二硫鍵鍵離解能為60 kcal/mol (251 kJ/mol)。由於二硫鍵比C-C鍵和C-H鍵弱40%左右，在許多分子中二硫鍵往往是”弱鍵”。此外，S-S鍵反映了二價硫的極化特性，容易被極性試劑（包括親電試劑和親核試劑，特別是親核試劑）切斷[1]。

二硫鍵的長度約為2.05 A，比C-C鍵長約0.5 A。繞S-S軸旋轉的勢壘較低。二硫化物對接近90°的二面角有明顯的偏好。當角度接近0°或180°時，二硫化物是一種更好的氧化劑。兩個R基團相同的二硫化物稱為對稱二硫化物的，例如二苯二硫和二甲基二硫。當兩個R基團不完全相同時，該化合物被稱為不對稱或混合二硫化物[2]。

功能

二硫鍵與蛋白質高級結構的生物活性有關，同時與蛋白質的復性也有關聯。如核糖核酸酶A經巰基乙醇（還原劑）和尿素（蛋白質變性劑）處理後，發生變性作用，4對二硫鍵斷裂，多肽鏈伸展開來，高級結構發生變化，失去生物活性。如果用透析法將大量還原劑和變性劑除去，在微量還原劑存在下，4對二硫鍵在原來的位置重新形成，伸展開的多肽肽鏈會自發折疊成天然構象，生物活性得到恢復。此試驗也證明蛋白質高級結構的信息存在於一級結構中[3]。

還原反應

二硫鍵最重要的一個特性就是它在還原劑作用下的裂解。使二硫鍵裂解的還原劑較多。在生物化學中，常用的還原劑有硫醇如β-硫基乙醇（β-mercaptoethanol，β-ME）或二硫蘇糖醇（DTT）。通常要使用過量硫醇試劑保證二硫鍵的完全裂解。其它還原劑還有三羥甲基氨基甲烷磷化氫液[ tris(2-carboxyethyl)phosphine,TCEP]，與β-ME和DTT不同，TCEP無味，有選擇性的，可以在鹼性和酸性環境下工作（不像DTT），更親水性，耐氧化。此外，在蛋白硫醇脩飾前，通常不需要去除TCEP[4]。

硫醇和二硫鍵之間的氧化和還原交換是蛋白質中形成和重新排列二硫鍵的主要反應。蛋白質中二硫鍵的重排通常通過蛋白質內硫醇和二硫鍵交換反應進行；半胱氨酸殘基的一組硫化物會攻擊自身蛋白質的一個二硫鍵。這種二硫鍵重排的過程（稱為二硫鍵洗牌）並不會改變蛋白質中二硫鍵的數量，改變的僅僅是它們的位置。

生物體內通過硫醇和二硫鍵交換形成的二硫鍵的氧化和還原變化受到一種硫氧還蛋白的促進。這種小蛋白在所有已知的生物體中都是必需的，它包含兩個半胱氨酸氨基酸殘基，以鄰近的方式排列（一個挨著一個）。這使得它可以形成一個內部二硫鍵，或者與其他蛋白質形成一個非內部二硫鍵。因此，它可以作為還原型或氧化型二硫鍵的存儲庫。