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蛋白质结构解析
第五章
蛋白质结构解析
人体基因数目仅比低等生物线虫多两倍。如此少的基因是如何创造出人体如此复杂的生命活动？
人体基因
1954年伯纳尔(Bernal)获得第一张胃蛋白酶晶体Ｘ衍射图片。
1957年肯特罗(Kendrew) nm分辨率的蛋白质晶体结构
图片出处:

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肌红蛋白的三维结构
肌红蛋白的三维结构模型
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1959年佩鲁茨(Perute)
图片出处:- (1962)
血红蛋白的四级结构 模型
图片出处
血红蛋白分子就是由二个由141个氨基酸残基组成的α亚基和二个由146个氨基酸残基组成的β亚基按特定的接触和排列组成的一个球状蛋白质分子，每个亚基中各有一个含亚铁离子的血红素辅基。四个亚基间靠氢键和八个盐键维系着血红蛋白分子严密的空间构象。
由于测定出蛋白质的精细结构,。
图片出处：
1997年,核小体八组蛋白结构 2004年,菠菜捕光复合物LHC-II
2005年，线粒体膜蛋白复合物2精细结构
X射线衍射测定蛋白和核酸精细结构，为新药设计提供了全新方向
中国科学家研制抗癌新药首获瑞典爱明诺夫奖
施一公抗癌抗乙肝病毒新药Birinapant，进入临床二期
蛋白质X射线晶体结构测定程序
1、样品制备
2、蛋白质结晶和晶体生长
3、衍射数据收集和处理
4、位相求解
5、模型建立和修正
1、样品制备
大量表达、分离和纯化目标蛋白
一般要求纯度大于97%，
浓度达到5mg/ml以上。
2、蛋白质结晶和晶体生长
蛋白质结晶原理
与小分子结晶一样，蛋白质在溶液中处于过饱和状态时，分子间可以规则的方式堆积起来形成晶体析出
蛋白质晶体生长的影响因素
物理因素：温度、重力、压力、震动、时间、电场磁场、介质的电解质性质和粘度、均相或非均相成核等
化学因素：pH值、沉淀剂类型和浓度、添加剂、离子种类、离子强度、过饱和度、氧化还原环境、蛋白质浓度等

生化因素：蛋白质纯度、配合体、抑制剂、化学修饰、遗传修饰、蛋白质的聚集状态、蛋白质水解、蛋白质自身的对称性、蛋白质的稳定性和等电点等
蛋白质结晶方法
（1）批量结晶法（Batch crystallization）
（2）透析法( Dialysis )
（3） 液相扩散法(Liquid diffusion)
（4） 气相扩散法（Vapour diffusion）
（5） 蛋白质结晶新方法
（1）批量结晶法（Batch crystallization）
通过在待测结晶蛋白质溶液的体积、浓度和组成固定的条件下，直接将不同量的饱和沉淀剂加入未饱和的蛋白质溶液以产生一个浓度梯度而使蛋白质在不同的过饱和溶液中结晶。
（2）透析法( Dialysis )
利用半透膜允许小分子透过而大分子不能透过的性质来调节蛋白质溶液的沉淀剂浓度、pH或离子强度，从而使蛋白质溶液缓慢形成过饱和状态以形成晶核。该法是培养蛋白质晶体的常用方法。
（3） 液相扩散法(Liquid diffusion)
利用液相平衡原理而设计的。由于蛋白质在不同溶液中的溶解度不同，把待结晶蛋白质溶液缓慢加入溶解性差异大的溶剂中，在界面处形成沉淀剂浓度梯度在局部达到瞬间过饱和，从而促使晶核形成。
（4） 气相扩散法（Vapour diffusion）
把待结晶蛋白质、高于此蛋