蛋白質(zhì)的折疊的熱力學(xué)與動力學(xué)-資料下載頁
2025-05-03 07:58本頁面
【正文】 疊和去折疊相關(guān)。非折疊態(tài)的熱容量要比折疊態(tài)的蛋白質(zhì)的熱容量要大。 Cp = H/T = TS/T ? 天然態(tài)和非天然態(tài)中水有序結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致了蛋白質(zhì)熱容量的改變。 ? 量熱實(shí)驗(yàn)：以恒定的速率加熱兩個(gè)量熱池，一個(gè)量熱池裝蛋白質(zhì)溶液，另一個(gè)量熱池裝緩沖液作對照，為了保持兩個(gè)量熱池的溫度相等分別加熱，它們熱量需求的差別就是兩個(gè)池中熱容量的差別。 ? 差示掃描量熱法 (differential scanning calorimetry。DSC) ? 是一種熱分析法。在程序控制溫度下，測量輸入到試樣和參比物的功率差（如以熱的形式）與溫度的關(guān)系。差示掃描量熱儀記錄到的曲線稱 DSC曲線，可以測定多種熱力學(xué)和動力學(xué)參數(shù)。 差異掃描量熱法 (DSC) ? DSC measures the heat required to raise the temperature of the solution of macromolecules relative to that required to the buffer alone . ? DSC can be used to directly measure the enthalpy and melting temperature of a thermally induced transition. At Tm (50% unfolded), DG = 0, DH = TDS Van‘t Hoff焓 DG = GN GU = RTlnK DG =DH T D S RTlnK =DH T D S lnK = ( DH/R)(1/T)+ D S/R y=mx+b Van‘t Hoff 曲線 (lnK vs. 1/T)可以從平衡常數(shù)隨溫度的變化關(guān)系中得到蛋白質(zhì)熱變性的 Van‘t Hoff 焓。 發(fā)現(xiàn)中間體 ? 與蛋白質(zhì)折疊相關(guān)的焓有兩個(gè)： ? 通過平衡常數(shù)算得的 Van‘t Hoff 焓， DHVH ? 通過量熱法獲得的量熱焓， DHcal ? 如果 DHVH ＝ DHcal ，表明在 Tm處沒有中間體的存在 , 系統(tǒng)屬于兩態(tài)轉(zhuǎn)變 ? 對于大部分兩態(tài)轉(zhuǎn)變的蛋白來說 DHVH/Dhcal = 177。 蛋白質(zhì)折疊的兩態(tài)轉(zhuǎn)變 ? Keq=[N]/[U]= = FN/(1 FN) FN = fraction folded 核糖核酸酶的熱變性 溫泉和嗜熱菌（ Thermus aquaticus） 嗜熱蛋白 ? 嗜熱菌的蛋白要比嗜溫菌中的同源蛋白更穩(wěn)定 (即使自由能只有 3 8 kcal/mol的差異 )。 ? 二者的三維結(jié)構(gòu)非常相似，僅僅是少數(shù)幾個(gè)氫鍵的改變。 ? 細(xì)菌可以存活的溫度上限為 110 186。 C。 ? 嗜熱蛋白中 Arg含量增加，螺旋中 Ala的含量增加， Gly/Ala的替換增加（增加變性狀態(tài)的構(gòu)象熵和自由能），鹽鍵的數(shù)目增加。 ? 每種改變的效應(yīng)都不大，但是他們的加權(quán)卻明顯的增加了蛋白的穩(wěn)定性。 ? 從親極端條件的生物與尋常生物蛋白質(zhì)的比較分析并不能得到一般的結(jié)論來說明在極端條件下穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)并保持其生物活性的機(jī)制。 ? 蛋白質(zhì)是非常具有個(gè)性的對象。每種蛋白質(zhì)都有自己的方式來增加穩(wěn)定性和保持活性。上述機(jī)制可能適用于某種蛋白質(zhì)，但卻不能適合于所有蛋白質(zhì)。 穩(wěn)定性和活性的交換？ ? 某些嗜熱菌的酶在常溫下非常穩(wěn)定但在低溫下活性降低。 ? 酶活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定性和活性上有折衷性。 ? 活性位點(diǎn)增強(qiáng)其穩(wěn)定性突變卻使其活性降低，增加活性的突變卻明顯降低其穩(wěn)定性。 ? 酶的活性位點(diǎn)和結(jié)合位點(diǎn)一般穩(wěn)定性較差。因?yàn)檫@些部位需要和底物或者配基結(jié)合所以沒有和本身別的部位結(jié)合。 ? 1) pH: ? 蛋白質(zhì)在其等電點(diǎn)附近穩(wěn)定性較強(qiáng) ? 2) 配基結(jié)合 : ? 結(jié)合配基，像酶和抑制因子結(jié)合后其穩(wěn)定性增強(qiáng)。蛋白的活性中心與金屬離子結(jié)合。 ? 3) 二硫鍵 : ? 胞外蛋白常含有二硫鍵，而胞內(nèi)蛋白一般沒有二硫鍵。 ? 蛋白質(zhì)二硫鍵斷裂或還原后再被 氧化會導(dǎo)致蛋白變性。 . ? 二硫鍵可以通過交聯(lián)而降低非折疊態(tài)的構(gòu)象熵來增強(qiáng)天然態(tài)的穩(wěn)定性 (i. e. 降低了非折疊態(tài)的自由能。 ? 4) 氨基酸殘基對蛋白的穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)并不是相同的。那些在天然態(tài)下位于蛋白內(nèi)部的殘基要比外部和溶劑接觸的殘基對穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)更大。 思考題 ? 試述熵判據(jù)和自由能判據(jù)在蛋白質(zhì)折疊中的體現(xiàn)？ ? 試述分子伴侶和折疊酶在蛋白質(zhì)折疊動力學(xué)中的作用。 ? 試述熱力學(xué)第二定律在蛋白質(zhì)穩(wěn)定性中的體現(xiàn)。
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