純化蛋白質的用途 純化所得的蛋白質組成均一,可用於進行活性分析的生理生化研究、析出晶體的結構研究、工業上固定化酵素的應用等 3. 蛋白質分離與純化的原理分離的原理 -可利用蛋白質的分子量大小、帶電特性、精氨酸溶解度或蛋白質與特定物質間的吸附作用等 利用分子量大小的方法- 透析*- 超過濾*- 分子篩或膠體過濾管柱層析* 超過濾(ultrafiltration) 透析(dialysis) 分子篩(molecular sieve)或膠體過濾(gel filtration)管柱層析(column chromatography) 利用帶電特性的方法- 離子交換管柱層析法*- 等電點焦集*在特定pH值時,蛋白質所帶的正、負電荷相等, 蛋白質分子的淨電荷為零,在電場中不移動,此pH值稱為等電點(pI)- 電泳SDS-PAGE (SDS-polyacrylamide gelelectrophoresis)*二維電泳(two-dimensional gel electrophoresis, 2D電泳)*毛細管電泳 離子交換(ion exchange)管柱層析
胺基酸簡介胺基酸基本結構是含㆒胺基 ( NH2 ) 以及㆒羧基 ( COOH ) 以及㆒氧原子連結 2 個碳原子。附屬部分 ( R ),稱之為副鍵,通常它表現出每㆒胺基酸獨特之功能及屬性。此項結構對於所屬精氨酸㆒體通用,僅有甘胺酸為同質異構。世㆖有超過 300 種胺基酸存在,但僅有 20 種存在於動物性蛋白質(甘胺酸除外)皆是左旋結構。傳統㆖胺基酸存於動物蛋白質並分為必須胺基酸及非必須胺基酸兩類 ( 見表㆒ )。必須胺基酸無法內因性合成因此在食物㆗攝取是必須的。另類非必須胺基酸意指可在㆟體內合成,此兩大群胺基酸對於尿素平衡以及正常組織生長及新陳代謝維持是必須的。飲食攝取以及身體本身合成胺基酸以利維持整體胺基酸含量。多餘量之胺基酸從尿量排除。若從皮膚、糞便排出過多之胺基酸,就會產生非蛋白合成代謝路徑之先前產物,產生不可逆的變化以及不可還原之氧化反應。食物胺基酸之不平衡供應會導致組織修復減緩的結果。然而過多攝取或特殊胺基酸存在會導致組織及器官毒性。吾㆟已知在特殊情況㆘ ( 譬如:敗血症、創傷、成長 ),內因性可以合成之胺基酸,統稱為非必須性。後者對於㆟體尿素需求是不充足的。也因此,除非這些胺基酸存在於食物㆗,不正常的組織蛋白質代謝終究會發生。而這些胺基酸通常基本㆖會被稱為〝必須的。也因此大部分胺基酸大體分為必須及非必須兩類。事實㆖,係有㆔種胺基酸 ( L-胺基㆛酸、L- ㆝門冬酸及 L-麩胺酸 ) ㆔者皆可經由胺基轉移作用反應來產生,此㆔種乃真正是非必須的
胜肽為胺基酸結合成之鏈狀體 兩個精氨酸可藉由一取代之醯胺鍵結, 即胜肽鍵 (peptide bond)作共價性聯結形成所謂雙肽。此鍵結是由一個胺基酸之羧基及另一胺基酸之胺基共同脫去一個水分子而形成(圖3-13)。 胜肽鍵之形成為一縮合反應,這是一種活體細胞中常見的化學反應。在標準生化條件下,圖3-13 之反應式會較傾向於胺基酸,而非雙肽。 圖3-13 中,官能基標示為 R2 之精氨酸中之α-胺基可作為親核性反應基團,取代另一個標示為 R1 之胺基酸中的 -OH 基,以形成胜肽鍵(黃色)。
顯示此特徵序列(方框內)為一12個精氨酸之嵌入序列,接近蛋白質之胺基端。黃色標示者為在所有比對序列中均相同之殘基。 古生菌與真核生物均具有此特徵序列,但嵌入序列卻有顯著的差異;特徵序列的差異反映出兩群生物在演化上的歧異性。 可以胺基酸序列比較,繪製演化樹。 圖 3-32 EF-1/EF-Tu 蛋白質家族的特徵序列。 總結 蛋白質序列中富含蛋白質結構與功能之資訊,也包含地球上生物演化的證據。 目前正有許多精心設計的方法用以分析同源蛋白質中變化緩慢的胺基酸序列,以期追蹤生物演化的進程。 蛋白質怎麼來的?胺基酸是蛋白質的最基本結構胺基(鹼性) 羧基(酸性) 如果胺基多於羧基則為鹼性精氨酸,反之,就是酸性胺基酸,兩者數目一樣,為中性胺基酸 2 蛋白質怎麼來的?蛋白質是DNA的最終產物蛋白質怎麼來的?從遺傳密碼到蛋白質甲硫胺酸
雙硫鍵的定位 如果蛋白質一級結構中有雙硫鍵存在,則它們會在定序完成後,以另一個步驟來決定。取原始蛋白質,先不打開雙硫鍵,直接以胰蛋白酶(Trypsin)切割。所得之胜肽片段與第一次胰蛋白酶切割片段比較。每一對雙硫鍵的存在會造成原有兩個片段消失,取而代之的是一條較長之片段。消失的片段代表原始多胜肽中被雙硫鍵聯結的區域。 由其他方法決定精氨酸序列 由於快速 DNA 定序法的發展、遺傳訊息的解碼以及 基因分離技術之開發,研究者現在已可對基因進行核苷酸定序,間接地決定產物多肽之胺基酸序列(圖3- 28),用來決定蛋白質與 DNA 序列的技術是互補的。當基因可取得時,對 DNA 定序比對蛋白質定序來得更快速且正確 圖3-28 顯示每個胺基酸是由 DNA 中的三個特定核酸序列進行編碼。 圖 3-28 DNA 與胺基酸序列間之對應。
2025年7月6日 星期日
古生菌與真核生物均具有此特徵序列,但嵌入序列卻有顯著的差異;特徵序列的差異反映出兩群生物在演化上的歧異性。 可以胺基酸序列比較,繪製演化樹。 圖 3-32 EF-1/EF-Tu 蛋白質家族的特徵序列。 總結 蛋白質序列中富含蛋白質結構與功能之資訊,也包含地球上生物演化的證據
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