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마인드 맵 갤러리 화학생물학 1장 단백질
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화학생물학 1장 단백질
이것은 단백질의 개요, 단백질의 기본 단위, 단백질의 기본 구조 등을 포함하는 화학 생물학 1장 단백질에 대한 마인드 맵입니다.
2023-11-15 16:55:42에 편집됨
- 추천 사항
- 개요
단백질
1. 단백질의 개요
단백질
특정 순서로 아미드 결합(펩티드 결합)을 통해 다양한 아미노산이 축합되어 형성된 하나 이상의 폴리펩티드 사슬입니다. 이들은 상대적으로 안정적인 형태와 특정 생물학적 기능을 가진 거대분자입니다.
분자량 추정식: 110*아미노산수
단백질의 생물학적 기능
신호 분자로서
체액 균형 유지
운송 캐리어
항체(방어기능)
에너지, 합성 지방 및 포도당을 제공합니다.
촉매(프로테아제)
단백질의 원소 조성
N은 특징적인 요소로 평균 16%입니다.
단백질 함량 = 단백질 N 함량 / 16% = 단백질 N 함량 * 6.25
2. 단백질의 기본단위
아미노산 구조식
차이점: ① 글리신에는 키랄 탄소 원자가 포함되어 있지 않지만 다른 것에는 포함되어 있습니다. ②프롤린은 α-이미노산이고, 나머지는 α-아미노산이다.
아미노산의 분류 및 구조
첨부 파일을 참조
아미노산의 물리화학적 성질
물리적 특성
백색 결정(노란색은 염산염)
물에 용해되고, 묽은 산, 묽은 알칼리, 에탄올 및 에테르에 용해되지 않음
이온 결정, 녹는점은 200-300℃
광학 활성: 글리신을 제외하고 모두 키랄 탄소 원자를 가지고 있습니다.
광학적 특성
페닐알라닌(Phe) 흡수파 259nm 티로신(Tyr)은 278nm 파장을 흡수합니다. 트립토판(Trp) 흡수파 279nm
아미노산의 해리 특성 및 등전점
첨부 파일을 참조
각 아미노산의 등전점
첨부 파일을 참조
화학적 특성
α-아미노
포름알데히드
아미노산 용액에 과량의 포름알데히드를 첨가하면 표준 수산화나트륨으로 적정합니다. 적정 종말점은 pH12에서 pH9로 변경됩니다.
아질산(1차 아미노기) Van Slyke 방법을 통한 아미노산 측정
질소는 절반은 아미노산에서, 절반은 아질산에서 나옵니다.
이민을 함유한 프롤린은 아질산과 반응할 수 없습니다.
아실화 반응
약알칼리성 용액에서 아미노산의 아미노기가 산염화물이나 산무수물과 상호작용하면 아미노기가 아실화됩니다. 아실화 시약은 종종 아미노기 보호제로 사용됩니다. Dansyl 염화물은 폴리펩티드 사슬의 N 말단 아미노산을 표시하고 미량 아미노산을 정량화하는 데 사용됩니다(형광!)
알킬화 반응
아미노산 아미노기의 H 원자 1개는 탄화수소기로 대체될 수 있습니다(고리형 탄화수소 및 그 유도체 포함). a.sanger 반응: 2,4-디니트로플루오로벤젠(DNFB/FDNB)은 약한 염기 조건에서 아미노기와 반응하여 DNP-클로로히드록시산(노란색 오일)을 생성합니다. b. 에드만 반응: 페닐 이소티오시아네이트(PITC)는 약한 염기 조건에서 PTH를 생성합니다.
사이퍼 베이스
아미노산의 아미노기는 알데히드 및 케톤과 반응하여 쉬프 염기를 형성할 수 있습니다.
α-카르복시
염 형성 반응
아미노산의 알칼리 금속염은 물에 용해되지만 중금속염은 물에 용해되지 않습니다.
에스테르 형성 반응
산 염화물을 형성하는 반응
아미노산의 아미노기가 보호된 후 카르복실기는 디메틸술폭시드 또는 5염화인과 반응하여 산염화물을 형성합니다.
아지드 반응
탈카르복실화 반응
단백질 부패 과정이 일어나고 아미노산은 탈카르복실화되어 아민과 이산화탄소를 형성합니다.
α-아미노 α-카르복시
닌히드린 반응
반응은 청자색 물질을 생성하며, 반응은 570nm에서 분광광도법으로 정성적, 정량적으로 측정할 수 있습니다. 프롤린과 하이드록시프롤린은 최대 광 흡수가 440nm인 노란색 생성물을 직접 생성합니다.
펩타이드 반응
제품은 방향성이 있습니다
사이드 체인
벤젠 고리
진한 질산과 반응하여 노란색 물질을 생성함
페놀(티로신)
질산과 반응하여 붉은색으로 변함 인몰리브덴산과 인텅스텐산을 환원하여 몰리브덴 블루와 텅스텐 블루를 형성합니다. 디아조 화합물과 결합하여 주황색-노란색 물질을 생성합니다.
인돌릴(트립토판)
온화한 조건에서 N세대 숙신이미드에 의해 산화될 수 있음
구아니디노(아르기닌)
알칼리성 용액에서 α-나프톨 및 하이포아브롬산염과 반응하여 적색 물질을 생성합니다. 이 반응은 하이드록실아민 완충액에서 역전될 수 있습니다.
메틸티오
친핵성 그룹, 알킬화 시약과 함께 쉽게 설포늄염을 형성함
티올(시스테인)
티올 음이온은 약알칼리성 pH에서 해리에 의해 형성됩니다. 음이온은 요오도아세트산, 요오도아세트아미드, 요오드화 메틸 등과 같은 할로겐화물과 빠르게 반응하여 상응하는 안정한 알킬 유도체를 생성할 수 있습니다. 금속 이온과 착화합물이 쉽게 산화됩니다.
아미노산의 용도
약
화학 산업
음식
농업
화장품 산업
아미노산 분리 및 분석
컬럼 크로마토그래피
종이 크로마토그래피
이온 교환 크로마토그래피
분리 속도는 주로 정전기적 인력에 따라 달라지며, 이차적으로는 소수성 상호작용에 따라 달라집니다. 극성 그룹이 동일할 경우, 분자량이 더 작은 극성 그룹이 먼저 씻겨 나가게 됩니다.
양이온 교환수지(산성): 용출 순서 산성>중성>알칼리성
음이온 교환수지(알칼리성) : 역용출 순서
전기영동
AA가 등전점에 있으면 외부 전기장에서는 움직이지 않습니다.
매질의 pH가 AA의 등전점보다 낮으면 AA는 양전하를 띠고 전기장에서 음극쪽으로 이동합니다.
반대로, 배지의 pH가 AA보다 큰 경우
등전 침전법
AA의 등전점에 가까울수록 AA의 용해도는 작아지고 침전되기 쉬워집니다.
3. 단백질의 1차 구조
기본 구조
1차 구조에는 단백질을 구성하는 아미노산의 수, 유형, 배열 순서, 폴리펩티드 사슬의 수, 폴리펩티드 사슬 내 또는 폴리펩티드 사슬 사이의 이황화 결합의 수와 위치가 포함됩니다.
기본 구조 결정
기본 전략: 단편 중첩 방법 및 직접 아미노산 서열 결정 방법
기본 단계
① 단백질 분자의 폴리펩티드 사슬 수를 결정합니다.
말단 아미노산 잔기의 몰수와 단백질의 몰수 사이의 관계를 결정함으로써
② 단백질의 폴리펩타이드 사슬을 분리하고 폴리펩타이드 사슬 간 및 내부의 이황화 결합을 끊는다
펩타이드 사슬 간 비공유 결합: 온화한 조건에서 8mol/L 요소 또는 6mol/L 구아니딘 염산염 또는 고농도 염산을 사용합니다.
펩타이드 사슬 간 공유결합: 산화제(산화산) 또는 환원제(설프히드릴 화합물)
산화를 방지하기 위해 환원으로 생성된 시스테인 잔류물에 -SH를 보호하기 위해 알킬화제(요오드아세트산)를 사용합니다.
③각 폴리펩타이드 사슬의 아미노산 조성을 분석합니다.
④각 폴리펩타이드 사슬의 아미노산 서열을 분석합니다.
N-말단 아미노산 측정
디니트로플루오로벤젠(DNFB/FDNB)
염화단실(DNS)
페닐 이소티오시아네이트(PITC)
아미노펩티다아제
C 말단 아미노산 측정
히드라진 용액
카르복시펩티다아제 방법
Carboxypeptidase A: Pro, Arg 및 Lys를 제외한 모든 C 말단 아미노산 잔기를 가수분해합니다.
카르복시펩티다제 B: Arg 및 Lys의 C-말단 아미노산 잔기만 가수분해할 수 있습니다.
카르복시펩티다제 감마: 모든 C 말단 장애에 작용할 수 있습니다.
감소 방법
수소화붕소나트륨
폴리펩티드 사슬을 절단하는 방법
화학적 방법
시아노겐 브로마이드법
Met의 카르복실기에 의해 형성된 펩타이드 결합을 특이적으로 절단합니다.
하이드록실아민법
pH=9에서 Asn-Gly 사이의 펩타이드 결합을 특이적으로 절단합니다.
효소 가수분해
트립신
Lys와 Arg의 카르복시기만 끊어져서 형성된 펩타이드 결합
키모트립신
Phe, Trp, Tyr(빠른 가수분해)/Leu, Met, His(두 번째)
펩신
소수성 아미노산 잔기(pH=2)
써모리신
⑤ 시스테인 잔기 사이에 이황화 결합이 형성되는 위치를 확인
펩신은 일반적으로 단백질을 가수분해하는 데 사용되는데, 이는 특이성이 낮고 컷 포인트가 많으며 이황화 결합을 포함하는 펩타이드 결합이 적고 이황화 결합 교환 반응을 방지하기 위해 pH가 낮습니다. 대각선 전기영동 분리
분리 및 정제
분리방법
분자 크기
원심침전법
투석
겔 크로마토그래피
가독성이 다릅니다
등전 침전법
소금에 녹는
염장
유기용매
온도
전하 특성
이온 교환 크로마토그래피
전기영동
하위 주제
흡착 특성
흡착 크로마토그래피
친화성 크로마토그래피
이온 교환 크로마토그래피
소수성 크로마토그래피
6. 단백질의 중요한 특성
단백질 양성 해리 특성 및 전기 영동 현상
단백질 등전점
콜로이드 특성 및 강수량
분산상 입자 크기는 1-100nm 사이이며 콜로이드 용액입니다.
수용액에서의 안정성을 위한 세 가지 조건
분산상 입자의 범위는 1-100nm이며 역학은 안정적입니다.
단백질 표면은 동일한 전하를 갖고 서로 반발할 수 있으므로 큰 입자로 응집되어 침전되기가 쉽지 않습니다.
표면 에너지와 물은 수화층을 형성하는데, 이는 서로 가까워지고 뭉치기가 쉽지 않습니다.
침전방식
고농도 중성소금(염석, 소금 용해)
염화나트륨, 황산암모늄, 황산나트륨
거꾸로 할 수 있는
산과 염기(등전점 침전)
유기용매 침전
중금속염 침전
단백질 변성을 쉽게 유발
알칼로이드 시약 침전
단백질 변성을 쉽게 유발
가열 변성 침전
하위 주제
가장 완벽하고 빠른
투석
단백질 응고
변성된 단백질이 서로 뭉치거나 교차하는 현상
이는 본질적으로 단백질 변성 후 비가역적인 발달 결과입니다.
변성 및 재생
단백질 변성: 물리적 또는 화학적 요인으로 인해 단백질 분자가 원래의 특정 공간 구조를 변경합니다. 펩타이드 사슬은 촘촘하게 정렬된 구조에서 느슨하고 무질서한 구조로 변화하여 단백질의 물리적, 화학적 특성을 변화시킵니다.
단백질 재생: 변성 인자를 제거한 후 일부 변성 단백질은 자연적인 형태와 생물학적 활성을 복원할 수 있습니다.
변성 인자
화학적인
산, 알칼리, 유기용매, 단백질 변성제(요소, 구아니딘 염산염), 중금속염
물리학
가열, 자외선, X선, 초음파, 격렬한 진동
특징
2차 결합이 깨지고, 개념이 파괴되고, 공유 결합이 포함되지 않으며, 1차 구조는 변하지 않고 그대로 유지됩니다.
활동 상실 또는 부분 상실
용해도는 감소하고 점도는 증가합니다.
G
280nm 특성 흡수
색상 반응
뷰레 반응
붉은 보라색 콤플렉스
폴린-페놀법
네이비 블루
쿠마시 브릴리언트 블루 G-250
488nm→595nm
5. 단백질 구조와 기능의 관계
단백질의 복잡한 구성과 구조는 다양한 생물학적 기능의 기초이며, 단백질의 독특한 특성과 기능은 단백질의 구조를 반영합니다.
기본 구조와 기능의 관계
상동성 단백질: 서로 다른 유기체에서 동일하거나 유사한 기능을 수행하는 단백질은 아미노산 서열에서 명백한 유사성, 즉 직렬 상동성을 갖습니다.
시토크롬 C
4. 단백질의 3차원 구조
포함하다
2차 구조
도메인
초2차 구조
3차 구조
4차 구조
단백질 3차원 구조 결정 방법
X선 회절
UV 차이 분광학
형광 및 형광 편광
원형 이색성
NMR
저온전자현미경
단백질의 3차원 구조를 안정화시키는 힘
약한 상호작용/비공유력
수소 결합
주쇄의 카르보닐산소와 아미드수소가 미리 형성되는데, 이는 2차구조를 안정시키는 주된 힘이며 방향성 내포성과 포화성을 갖는다.
반 데르 발스 힘
방향 효과
유도 효과
분산 효과
소수성
소수성기나 곁사슬은 물을 피해야 하기 때문에 강제로 접근하게 됩니다. 소수성기의 집합은 질서정연한 과정이며 엔트로피는 감소합니다.
이온 결합
공유력
이황화 결합
단백질 2차 구조
폴리펩티드 사슬이 스스로 꼬이고 접혀서 형성되고 원하는 방향으로 수소 결합에 의해 서로 결합되어 있는 규칙적인 구조입니다.
포함하다
알파 나선
반복 구조
나선을 안정화시키는 주요 힘은 수소 결합입니다.
사슬 내에서 -NH와 -CO 사이에 형성된 수소 결합
단백질의 α-나선은 거의 항상 오른쪽 방향이고 키랄 구조를 가지며 광학적으로 활성입니다.
나선 한 바퀴당 3.6개의 AA가 있으며 상승폭은 0.53nm이고 각 잔여물은 100° 회전하여 상승폭이 0.15nm입니다.
수소결합으로 닫힌 고리를 13원고리라 하며 알파나선이라고도 한다.
β-시트
반복 구조
주된 힘은 수소결합이다.
인접한 펩타이드 백본의 모든 -NH 및 -CO에 의해 형성된 수소 결합
종이를 지그재그 모양으로 접어주세요
병렬 및 역병렬
β-턴
무작위 구조
구조
화합물 분자의 원자와 그룹의 공간적 방향과 구성 변화는 공유 결합의 형성과 파괴를 포함하지만 수소 결합과는 아무런 관련이 없습니다
형태
화합물 분자의 공유 단일 결합을 따라 회전하여 생성되는 다양한 공간 배열 구조 변화에는 비공유 결합의 형성 및 파괴가 포함되지 않습니다.
단백질의 초이차구조와 도메인
초2차 구조
단백질, 특히 구형 단백질 분자는 서로 상호작용하여 다양한 단백질 구성원에서 3차 구조 역할을 하는 작은 다양한 규칙적인 2차 구조 조합을 형성하는 여러 개의 인접한 2차 구조 요소로 구성됩니다.
콤비네이션
αα
βαβ
ββ
β-우회
링 토폴로지
도메인
구형 단백질의 독립적인 접힘 단위
단백질의 3차 구조
구형 단백질
단백질의 4차 구조
올리고머 단백질 및 서브유닛
올리고덴신: 두 개 이상의 구형 단백질이 비공유 결합으로 결합된 중합체
하위 단위: 올리고머 단백질의 각 개별 구형 단백질
단백질의 4차 구조
소단위체의 유형과 양, 올리고머 단백질의 각 소단위체의 공간적 배열 및 소단위체 간의 상호작용
4단계 구조 특성
하위 단위는 단독으로 존재할 때 완전한 생물학적 활성을 갖지 않습니다.
하위 단위는 비공유 결합으로 묶여 있습니다.
대칭
구조적, 기능적 우수성
향상된 구조적 안정성
향상된 유전 경제 및 효율성
촉매가 함께 모인다
시너지 효과 및 알로스테릭 효과
알로스테릭 효과: 단백질 분자의 특정 부분에 결합된 리간드가 다른 부분에 영향을 미칩니다.
단백질 구조를 유지하는 주요 힘
1차 구조: 펩타이드 결합, 이황화 결합
2차 구조: 수소 결합
3차 구조: 수소결합, 소수성 상호작용
4차 구조: 수소 결합, 소수성 상호 작용, 이온 결합, 반 데르 발스 힘
단백질 농도 측정: 뷰렛법, 폴린페놀법, 자외선흡수법, 킬달법, 쿠마시 브릴리언트 블루법, 닌히드린법, 콜로이드금 정량법 뷰렛, 폴린-페놀은 온전한 펩타이드 결합을 필요로 함 닌히드린에는 아미노산이 없는 아미노 그룹이 필요합니다. UV 흡수는 주로 티로신과 트립토판 잔류물을 측정합니다. 콜로이드 금은 가장 민감합니다
펩타이드 결합과 수소 결합은 단백질 구조를 결정하는 주요 요소입니다. 단백질 구조적 질환/단백질 변성
①소장은 단백질 소화의 주요 장소이다. ②장내세균에 의해 소화되지 않은 단백질이나 흡수되지 않은 단백질 소화산물이 분해되는 현상을 단백질부패라고 합니다. ③유해한 물질과 유익한 물질이 모두 있습니다
따라서 UV 분광광도계를 사용하여 단백질 함량을 측정할 수 있습니다. 흡수피크가 여기만 있는게 아니라 여기가 더 강해요 대략 280nm 정도라고 보시면 됩니다.
멜라민→삼루분유 사건