Disulfidbrücken bestehen aus zwei Cystein-Molekülen, die in einem Peptid oder Protein kovalent über ihre beiden Schwefel-Atome miteinander verbunden sind und so die Raumstruktur des Peptids oder Proteins stabilisieren.
Disulfidbrücken und elektrostatische Anziehungen in einem Peptid
Autor: Ulrich Helmich, Lizenz: Public domain
Dieses Bild zeigt schematisch dargestellt eine Disulfidbrücke in einem Peptid (außerdem eine Ionenbindung, was hier aber nicht weiter interessiert).
Disulfidbrücken bilden sich zwischen zwei nicht-benachbarten Cystein-Resten in einem Protein:
Bildung bzw. Spaltung einer Disulfidbrücke in einem Protein
Autor: Ulrich Helmich, Lizenz: Public domain
Damit eine Disulfidbrücke entsteht, muss ein Oxidationsmittel anwesend sein, das den freigesetzten Wasserstoff aufnimmt. Achtung: Bei der Bildung einer Disulfidbrücke werden nicht nur Protonen H+ abgegeben, sondern Protonen und Elektronen, was formal als 2H+ + 2 e- geschrieben wird. Es handelt sich also nicht um eine Säure-Base-Reaktion, sondern um eine Redoxreaktion.
Auch ist die Bildung von Disulfidbrücken durchaus reversibel. In Anwesenheit eines Reduktionsmittels, also eines Stoffes, der Wasserstoff (2H+ + 2 e-) freisetzen kann, kann eine Disulfidbrücke "gesprengt" werden, es entstehen dann wieder zwei Cystein-Reste.
Disulfid-Brücken und Dauerwellen
Disulfid-Brücken spielen beim Formen der Haare beim Friseur eine große Rolle. Die Haare werden zunächst in der gewünschten neuen Form fixiert (Lockenwickler), dann wird ein Reduktionsmittel wie beispielsweise β-Mercaptan oder Thioglycolsäureester dazugegeben, so dass sich ca. 25% der Disulfidbrücken in den Strukturproteinen der Haare lösen. Die feuchte Wärme, die während der Behandlung angewandt wird, hilft dabei, sie bricht Wasserstoffbrücken-Bindungen und elektrostatische Anziehungen innerhalb der Proteine auf.
Dann wird das Reduktionsmittel ausgewaschen und ein Oxidationsmittel wie Wasserstoffperoxid oder eine Bromat-Lösung dazugegeben. Es bilden sich neue Disulfidbrücken. Durch diese neuen Disulfid-Brücken bleiben die Haare dann längere Zeit in der neuen Form (Dauerwelle).