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五、利用蛋白质颗粒沉降行为不同可进行超速离心分离 超速离心法(ultracentrifugation)既可以用来分离纯化蛋白质也可以用作测定蛋白质的分子量。 蛋白质在离心场中的行为用沉降系数(sedimentation coefficient, S)表示,沉降系数与蛋白质的密度和形状相关 。 因为沉降系数S大体上和分子量成正比关系,故可应用超速离心法测定蛋白质分子量,但对分子形状的高度不对称的大多数纤维状蛋白质不适用。 六、应用化学或反向遗传学方法可分析多肽链的氨基酸序列 分析已纯化蛋白质的氨基酸残基组成 测定多肽链的氨基末端与羧基末端为何种氨基酸残基 把肽链水解成片段,分别进行分析 测定各肽段的氨基酸排列顺序,一般采用Edman降解法 一般需用数种水解法,并分析出各肽段中的氨基酸顺序,然后经过组合排列对比,最终得出完整肽链中氨基酸顺序的结果。 通过核酸来推演蛋白质中的氨基酸序列 按照三联密码的原则推演出氨基酸的序列 分离编码蛋白质的基因 测定DNA序列 排列出mRNA序列 七、应用物理学、生物信息学原理可进行蛋白质空间结构测定 二级结构测定 通常采用圆二色光谱(circular dichroism,CD)测定溶液状态下的蛋白质二级结构含量。 ?-螺旋的CD峰有222nm处的负峰、208nm处的负峰和198 nm处的正峰三个成分;而?-折叠的CD谱不很固定。 三级结构测定 X射线衍射法(X-ray diffraction)和核磁共振技术(nuclear magnetic resonance, NMR)是研究蛋白质三维空间结构最准确的方法。 同源模建:将待研究的序列与已知结构的同源蛋白质序列对齐——补偿氨基酸替补、插入和缺失——通过模建和能量优化计算,产生目标序列三维结构。序列相似性越高,预测的模型也越准确。 折叠识别:通过预测二级结构、预测折叠方式和参考其它蛋白的空间结构,从而产生目标序列的三维结构。 从无到有:根据单个氨基酸形成二级结构的倾向,加上各种作用力力场信息,直接产生目标序列三维结构。 根据蛋白质的氨基酸序列预测其三维空间结构: 都有D、L两种异构体(α—碳原子为不对称碳原子)所以有旋光性 * 血红蛋白(hemoglobin,Hb) 血红蛋白具有4个亚基组成的四级结构,每个亚基可结合1个血红素并携带1分子氧。 Hb亚基之间通过8对盐键,使4个亚基紧密结合而形成亲水的球状蛋白。 Hb与Mb一样能可逆地与O2结合, Hb与O2结合后称为氧合Hb。氧合Hb占总Hb的百分数(称百分饱和度)随O2浓度变化而改变。 (二)血红蛋白亚基构象变化可影响亚基与氧结合 肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线 协同效应(cooperativity) 一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后,能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象,称为协同效应。 如果是促进作用则称为正协同效应 (positive cooperativity) 如果是抑制作用则称为负协同效应 (negative cooperativity) O2 血红素与氧结合后,铁原子半径变小,就能进入卟啉环的小孔中,继而引起肽链位置的变动。 变构效应(allosteric effect) 蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化,称为变构效应。 (三)蛋白质构象改变可引起疾病 蛋白质构象疾病:若蛋白质的折叠发生错误,尽管其一级结构不变,但蛋白质的构象发生改变,仍可影响其功能,严重时可导致疾病发生。 蛋白质构象改变导致疾病的机理:有些蛋白质错误折叠后相互聚集,常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀,产生毒性而致病,表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。 这类疾病包括:人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。 疯牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。 正常的PrP富含α-螺旋,称为PrPc。 PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为β-折叠的PrPsc,从而致病。 PrPc α-螺旋 PrPsc β-折叠 正常 疯牛病 疯牛病中的蛋白质构象改变 第四节 蛋白质的理化性质 The Physical and Chemical Characters of Protein 一、蛋白质具有两性电离的性质 蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外,氨基酸残基侧链中某些基团,在一定的溶液pH条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。 当蛋白质溶液处于某一pH时,蛋白质解离成正、负离子的趋势相等,即成为兼性离子,净电荷为零,此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。 蛋白质的等电点( isoelectric point, pI) 二、蛋白质具有胶体性质 蛋白质属于生物大分子之一,分子量可自1万至100万之巨,其分子的直径可
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