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蛋白质的结构与层次-混匀仪技术文章
蛋白质的结构与层次-混匀仪技术文章
蛋白质的结构与层次-混匀仪技术文章
目前解析结构的主要方法:X-射线晶体衍射和NMR</P>
<P> X-射线晶体衍射方法的主要发展历史见:<a href="http://blogs.ustcers.com/shininglake/articles/184.aspx" target="_blank" >http://blogs.ustcers.com/shininglake/articles/184.aspx</A></P>
<P> 它的缺点是首先要拿到晶体,但是不是所有的生物大分子都能够获得晶体,有些大分子的复合物晶体获得比较困难,所以有些大分子达不到测定的要求;其次分子在晶体中往往是被锁定于某一状态,晶体培养的时间较长,所得到的晶体往往是分子处于基态,而分子功能的行使多发生在激发态,过渡态,X-射线晶体技术很难捕捉的分子的功能状态。</P>
<P> NMR 的历史:1945年发现NMR现象,70-80年代 ,多维核磁共振波谱学的发明使得在水溶液中研究生物大分子成为可能,水溶液中的生物大分子更接近于生理状态。</P>
<P>核磁共振衍射技术同样具有高分辨率的特点,仅次于X-射线晶体学技术,另外可以在溶液中操作,接近生理状态。</P>
<P> 它的缺点是所作样品的分子量要比较小,一般 在50KD以下,而且分子量越大所测到的谱线就越多,有时各谱线很难分辨,所以有时波谱不容易分辨.当然随着超导磁铁的发展,有可能分子量向大分子挺进,但还是有一定限制。另外核磁共振衍射技术的反应体系是溶液,这对不溶的蛋白比较困难,如膜蛋白,很难溶解,需要用去垢剂才可溶解,这就使研究复杂化。在核磁共振衍射的观察中,去垢剂会造成很大的噪音和假相.</P>
<P>(关于用NMR方法解析蛋白质结构的教程见:<a href="http://www.cryst.bbk.ac.uk/PPS2/projects/schirra/html/home.htm" target="_blank" >http://www.cryst.bbk.ac.uk/PPS2/projects/schirra/html/home.htm</A>)</P>
<P>**结构:</P>
<P> 70年代, Anfinsen就提出了蛋白质**结构决定其**结构的有名学说, 认为蛋白质折叠是受热力学因素控制的. 天然蛋白质处于能量*低(即热力学*稳定)的状态. 一般来说, 天然蛋白质的结构是相对稳定的, 结构的稳定性也是其保持生物个体功能和物种的相对稳定所要求的. 这已有大量实验事实证明. 然而, 并不是所有蛋白质的天然活性状态一定是热力学上的*稳定态; 动力学因素对折叠途径和亚稳态的形成有一定程度的影响。(如“构象病”)</P>
<P>* 除甘氨酸外,所有其它氨基酸的α碳原子都是一个不对称的碳原子,即手性碳原子。除了Gly,蛋白质中的所有氨基酸都是L-型的。</P>
<P>* <FONT size=2>通常根据侧链在生理条件下的极性将这<FONT face="Times New Roman">20</FONT>种氨基酸分为<FONT face="Times New Roman">4</FONT>类:</FONT></P>
<P><FONT size=2> <FONT face="Times New Roman">(1)</FONT>非极性(疏水):甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸、色氨酸(GBVLIFMPW);</FONT></P>
<P><FONT size=2> <FONT face="Times New Roman">(2)</FONT>极性(亲水),不带电荷,有:丝氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、谷氨酚胺、酪氨酸、半胱氨酸(STNQYC);</FONT></P>
<P><FONT size=2> <FONT face="Times New Roman">(3)</FONT>极性(亲水),带负电荷,有:天冬氨酸、谷氨酸(DE);</FONT></P>
<P><FONT size=2> <FONT face="Times New Roman">(4)</FONT>极性(亲水),带正电荷,有:组氨酸、赖氨酸、精氨酸(HKR)。</FONT></P>
<P><FONT color=#ff0000 size=3><B>氨基酸结构如下:</B></FONT></P>
<P><IMG src="http://jpkc.bjmu.cn/shenghua/biochemistry1/IMAGE/chapter%20one/aminoacids.gif" border=0></P>
<P>其3D结构可以在<a href="http://www.paccd.cc.ca.us/instadmn/physcidv/chem_dp/chemweb/amino/aminotab.htm" target="_blank" >http://www.paccd.cc.ca.us/instadmn/physcidv/chem_dp/chemweb/amino/aminotab.htm</A>看到(要先装CHIME插件)</P>
<P>* Cys也很重要,两个Cys之间形成二硫键,使蛋白形成特定结构并更加稳定。王志珍提出:蛋白质二硫键异构酶(protein disulfide isomerase,PDI) 在蛋白折叠过程中帮助折叠,既起酶的作用又起分子伴侣作用。</P>
<P><FONT size=3><FONT size=2>* 两个位于肽链不同部分的半胱氨酸(Cys),如果彼此在空间上互相靠近,则有可能被氧化形成二硫桥。这种反应需要一个氧化环境,二硫桥通常不能存在于胞内蛋白中,因为胞内蛋白主要处于还原状态。但二硫桥在胞外蛋白中则频繁出现,在真核生物中这种二硫桥的形成发生于内质网的腔中。二硫桥可稳定蛋白质的三维结构。在一些蛋白质中,这些二硫桥可把不同的肽链连接在一起形成稳定的三维结构,例如胰岛素的A链和B链即依靠两个二硫键相连接。更通常的情况是分子内的二硫桥稳定单个多肽链的折叠,使蛋白质分子不易被降解。对于许多蛋白质和酶,人们可以通过定向突变技术引入二硫键的方法,使这些蛋白质和酶更稳定,以利于工业化的应用,例如对一些医药、食品等工业所应用的催化酶进行改造,提高酶活力和热稳定性等。</FONT>
* </FONT><FONT size=2>疏水性氨基酸残基的侧链可贡献于形成蛋白质分子的疏水内核及某些蛋白质分子表面间的疏水相互作用。若带有相反电荷的侧链在空间上靠近处于合适的距离,往往较易形成盐桥,可稳定蛋白质的三维结构。带电荷的残基和极性残基对于蛋白质功能的发挥往往是必需的。</FONT></P>
<P>* 蛋白质**结构的测定通常采用这样的程序,即纯净样品的末端分析、氨基酸组成分析、专一性酶或化学试剂进行部分水解、Edman降解法测定肽碎片的氨基酸残基的顺序以及片段重叠。末端分析常有丹磺酰氯法和二硝基氟苯法;肽链的部分水解一般是有胰蛋白酶法、胰凝乳蛋白酶法以及溴化氰法。、
转自生命科学论坛
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