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  雙硫鍵在一些蛋白質的摺疊及穩定性佔有重要的地位,而這些蛋白質多是分泌在細胞外的環境。由於大部分細胞的區間都是還原環境,這令在細胞質基質中的雙硫鍵十分不穩定(但亦有例外)。  蛋白質的雙硫鍵是在半胱氨酸殘基的硫醇之間形成。其他含有硫的氨基酸——蛋氨酸就不能形成雙硫鍵。一條雙硫鍵一般是將半胱氨酸的簡寫用連結符號來表示,例如「Cys26-Cys84雙硫鍵」,或簡化為「26-84雙硫鍵」,或更簡單的「C26-C84」,當中已暗示了雙硫鍵而不須明言。蛋白質雙硫鍵的原型是雙氨基酸肽的胱氨酸,它是以雙硫鍵將兩個半胱氨酸結合組成。雙硫鍵結構是以它在formula_2原子之間的formula_3兩面角來描述,而一般都是接近±90°。  雙硫鍵從以下方式穩定摺疊後的蛋白質:  蛋白質的雙硫鍵是由硫醇雙硫交換反應來形成。"disulfide species"是指半胱氨酸在雙硫連線蛋白質中的特定配對,一般會以括號來表示,例如「(26-84, 58-110)disulfide species」。"disulfide ensemble"則是一組有著相同編號雙硫鍵的disulfide species.並以1S ensemble、2S ensemble等來分別表示有一條、兩條等雙硫鍵的disulfide ensemble。因此,(26-84) disulfide species屬於1S ensemble,而(26-84, 58-110) species則屬於2S ensemble。而沒有雙硫鍵的species就會以R來表示,代表完全還原的意思。在一般的情況下,雙硫鍵的重新現置是比形成新雙硫鍵或是它們的還原來得要快。所以,在ensemble中的disulfide species比在 ensemble之間更快獲得平衡。  蛋白質的原始形式一般是一個單一的disulfide species,而有些蛋白質在功能上會轉變雙硫鍵的狀態,例如硫氧還蛋白。在多於兩個半胱氨酸的蛋白質中,可以生成非原始的雙硫鍵,而這些蛋白質差不多都是沒有摺疊的。當半胱氨酸的數量增加時,非原始的蛋白質會以幾何級數增加。從n個半胱氨酸生成p條雙硫鍵的方法的數量可以由以下方程式獲得:  例如8個半胱氨酸的蛋白質(如核糖核酸酶A)有著105種不同的four-disulfide species,只有一個是原始的disulfide species。異構酶可以催化disulfide species之間的轉變,加速形成原始的disulfide species。  有著原始雙硫鍵的Disulfide species是以des及方括號來表示。例如des[40-95] disulfide species就有著除了40及95的半胱氨酸外的所有雙硫鍵。缺乏一條原始雙硫鍵的Disulfide species多是摺疊的,尤其是當它暴露於在已摺疊及原始的蛋白質中的溶劑。

  雙硫鍵在細菌中負責重要的保護作用,當細菌暴露於氧化反應時,雙硫鍵可以作為可逆的開關,將蛋白質開啟或關閉。若沒有雙硫鍵的保護作用,低濃度的過氧化氫就能嚴重地破壞細菌的DNA及殺死細菌。

  在真核生物細胞中,雙硫鍵一般是在粗麵內質網內生成,而非原生質。這是因內質網的氧化環境及原生質的還原環境(參考谷胱甘肽)。所以雙硫鍵多會在分泌的蛋白質、溶酶蛋白質及膜蛋白質的外漿區域中找到。  但是亦有例外的情況。在原生質的蛋白質附近出現的半胱氨酸殘基會成為氧化感應器,當細胞的還原潛能轉弱時,它們氧化及觸發細胞反應。牛痘病毒亦會產生有著多個雙硫鍵的原生質蛋白質及肽,雖然原因不明,它們有著保護的效力抵抗細胞間的蛋白質加水分解。  雙硫鍵亦會在多種哺乳動物的精子染色質內的精蛋白之間產生。

  毛髮是一種生物聚合體,乾重量超過90%是由角質素的蛋白質造成。在正常情況下,人類毛髮約有10%的水分,相當地影響著毛髮的機械特性。毛髮蛋白質是由雙硫鍵經半胱氨酸連在一起。這個連結非常堅韌,在古埃及墓穴內就曾發現接近完整的毛髮。毛髮的不同部位亦有不同的半胱氨酸水平,造成較硬或較軟的髮質。建立或破壞雙硫鍵可以用來控制波浪的或捲曲的髮型。燙髮的基礎原理就是破壞及重造雙硫鍵。  二硫鍵屬共價鍵,某些蛋白質肽鏈中含有一些半胱氨酸殘基, 這種氨基酸殘基可形成二硫鍵, 二硫鍵可在同一條肽鏈內或不同肽鏈之間形成,這種共價鍵比上述非共價鍵的強度大,是頭髮強度的決定因素,其存在的數量對頭髮的物理化學效能影響很大。燙髮過程其實就是二硫鍵的破壞與重建。

  京克二硫化物分裂是一個有機反應,將一個二硫化物轉變為硫鹵化物(R-S-X),當中X是溴(Br)或氯(Cl)。例如將二硫化鄰硝基苯(di-o-nitrophenyl disulfide)轉為氯化鄰硝基苯基硫(o-nitrophenylsulphur chloride),及其他相關反應等。
雙硫鍵在化學上是一條從結合硫醇而衍生的單共價鍵。它又稱為二硫鍵或雙硫橋,大部分用於生物化學的範疇。其正式名稱應為過硫化物,但卻甚少使用。與過氧化物(R-O-O-R)相似,它的整體連結是R-S-S-R。雙硫鍵一般都是從巰基的氧化形成: