突变蛋白质的物理化学性质分析

1、 突变蛋白质的物理化学性质分析突变蛋白质的物理化学性质分析 1. 蛋白质溶液的热力学蛋白质溶液的热力学 2. 蛋白质的折叠动理学蛋白质的折叠动理学 3. 突变、稳定性和折叠突变、稳定性和折叠 蛋白质热力学研究要解决的问题蛋白质热力学研究要解决的问题 在什么样的溶液体系中和条件下、经过过什么样在什么样的溶液体系中和条件下、经过过什么样 的内能变化和运动状态变化，多肽链可以由线性的内能变化和运动状态变化，多肽链可以由线性 的、不规则的柔性构造转换成紧致有序的稳定的的、不规则的柔性构造转换成紧致有序的稳定的 立体构造。立体构造。蛋白质溶液的热力学蛋白质溶液的热力学 1. 热力学四大定律热力学四大定律

2、 2. 热运动与蛋白质构象热运动与蛋白质构象 3. 蛋白质的热力学函数与热力学平衡蛋白质的热力学函数与热力学平衡 4. 热容量热容量 5. vant Hoff焓焓 6. 折叠与退折叠转变折叠与退折叠转变 7. 量热法与折叠过程热力学量热法与折叠过程热力学热热 力力 学学 四四 大大 定定 律律 1. 1. 热力学第零定律热力学第零定律 2. 2. 热力学第一定律热力学第一定律 3. 3. 热力学第二定律热力学第二定律 4. 4. 热力学第三定律热力学第三定律热运动与蛋白质构象热运动与蛋白质构象 1. 1. 与蛋白质构象形成有关的相互作用与蛋白质构象形成有关的相互作用 2. 2. 蛋白质分子的热

3、运动及其构象的形成蛋白质分子的热运动及其构象的形成 突变蛋白质的物理化学性质分析突变蛋白质的物理化学性质分析 1. 蛋白质溶液的热力学蛋白质溶液的热力学 2. 蛋白质的折叠动理学蛋白质的折叠动理学 3. 突变、稳定性和折叠突变、稳定性和折叠蛋白质溶液的热力学蛋白质溶液的热力学 1. 热力学四大定律热力学四大定律 2. 热运动与蛋白质构象热运动与蛋白质构象 3. 蛋白质的热力学函数与热力学平衡蛋白质的热力学函数与热力学平衡 4. 热容量热容量 5. vant Hoff焓焓 6. 折叠与退折叠转变折叠与退折叠转变 7. 量热法与折叠过程热力学量热法与折叠过程热力学蛋白质的热力学函数与热力学平衡蛋白

4、质的热力学函数与热力学平衡 1. 1. 蛋白质体系的焓：蛋白质体系的焓：H = E + pVH = E + pV 2. 2. 蛋白质体系的吉布斯自由能：蛋白质体系的吉布斯自由能：G = H TSG = H TS 3. 3. 蛋白质体系的热力学平衡蛋白质体系的热力学平衡热容量研究热容量研究 通过使用微分扫描量热仪等测定热容量通过使用微分扫描量热仪等测定热容量 的实验，可以得到焓变化和熵变化，预的实验，可以得到焓变化和熵变化，预 测蛋白质体系构象的稳定性测蛋白质体系构象的稳定性 vant Hoff焓焓通过解析通过解析vanvant Hofft Hoff焓随温度变化的焓随温度变化的曲线特点，可以用于

5、测定蛋白质体系曲线特点，可以用于测定蛋白质体系构象平衡的转变，主要是两态转变模构象平衡的转变，主要是两态转变模型的分析。也就是通过这样的曲线分型的分析。也就是通过这样的曲线分 析，可以预测蛋白质天然构象退在折析，可以预测蛋白质天然构象退在折叠时的容易程度。叠时的容易程度。折叠与退折叠转变折叠与退折叠转变可以通过特定的实验手段得到反可以通过特定的实验手段得到反映结构变化的观测值（如：映结构变化的观测值（如：vant Hoffvant Hoff焓），然后作出该观焓），然后作出该观测值随失活因素变化的曲线图，测值随失活因素变化的曲线图，来分析折叠与退折叠转变的转变来分析折叠与退折叠转变的转变特点。特

6、点。量热法与折叠过程热力学量热法与折叠过程热力学与一般的谱学方法对蛋白质折叠与一般的谱学方法对蛋白质折叠/退折叠退折叠方法不同，用微分扫描量热计对折叠方法不同，用微分扫描量热计对折叠/退退折叠过程的监测可以测定热力学量的变折叠过程的监测可以测定热力学量的变化特点，提供更多的关于热力学的能量化特点，提供更多的关于热力学的能量学信息。学信息。 蛋白质的折叠动理学蛋白质的折叠动理学 需要解决的问题：在蛋白质折叠需要解决的问题：在蛋白质折叠 过程中，是否存在以及存在什么过程中，是否存在以及存在什么 样的中间态或者过渡态样的中间态或者过渡态 1. 1. 折叠动理研究技术折叠动理研究技术 2. 2. 两态

7、动理两态动理 3.3. 过渡态与中间态过渡态与中间态 4. 4. 蛋白质折叠的基本过程蛋白质折叠的基本过程 突变、稳定性和折叠突变、稳定性和折叠 用于研究天然蛋白质的热力学及动理学的理论、方法和研究范用于研究天然蛋白质的热力学及动理学的理论、方法和研究范畴，仍然可以适用于突变蛋白质结构和性质的分析。目前，在突变畴，仍然可以适用于突变蛋白质结构和性质的分析。目前，在突变蛋白质的热力学和动理学研究中，主要关注的是疏水突变、氢键突蛋白质的热力学和动理学研究中，主要关注的是疏水突变、氢键突变、二硫健突变等对蛋白质构象形成和性能表现过程的影响。变、二硫健突变等对蛋白质构象形成和性能表现过程的影响。1.1.热力学参数与分子间相互作用热力学参数与分子间相互作用 静电相互作用静电相互作用、范德华作用、氢键、疏水效应、二硫键范德华作用、氢键、疏水效应、二硫键 2.2.突变与稳定性突变与稳定性