蛋白质简介-它们的组成和结构，以及大小、分子量和ζ电位测量的应用

蛋白质结构和功能的表征在生物技术工业中是至关重要的。因此，正在不断发展新的方法来执行这项任务。本文介绍了蛋白质的领域，它们的结构和组成，以及分子量、大小和ζ电位的测量是如何应用的。

氨基酸

图1所示。氨基酸的结构。

氨基酸是具有共同结构的微小分子。它们有一个中心碳原子和一个氢原子，一个氨基和一个羧基，还有一个可变的第四个官能团(R)。

图1显示了氨基酸带电态和不带电态的基本结构。

图2。肽键的形成。

氨基酸通过氨基氮和羧基碳之间的肽键相互连接。当键形成时，水分子被释放出来，如图2所示。

利用这些肽键，氨基酸可以以几乎任何序列连接在一起，这就是我们所知的多肽。当多肽具有适当的大小、结构和序列时，它在功能上就成为蛋白质。

蛋白质结构

蛋白质的功能是由它的结构决定的，而不是由氨基酸的顺序决定的。然而，氨基酸的序列对确定蛋白质的末端结构很重要。功能蛋白具有严格调控的结构，通过疏水相互作用、氢键和附近氨基酸之间的范德华力以及半胱氨酸残基之间的二硫桥连接在一起。蛋白质结构有四个层次的复杂性。

一级结构描述了多肽链中的氨基酸链。次级结构描述了巨大的规则的次级结构。α-螺旋和β-薄片是两个主要的次级结构。

图3为α-螺旋结构。

图3。α螺旋结构。

三级结构由二级结构形成，是蛋白质最终的三维结构。它是由疏水相互作用、二硫化物桥、氢键和范德华力结合在一起的。

图4。血红蛋白结构的带状图。

相反，一些蛋白质只有在两条或两条以上的多肽链形成二聚体或三聚体时才能发挥作用，这就是所谓的低聚体。由低聚物形成的排列称为四级结构。

例如，同型四聚体是血红蛋白的最终结构，包含四个亚基，每个亚基本身是异四聚体，由两对亚基α和β组成(图4)。

转录后修饰

转译是指在生物细胞内制造蛋白质的过程。在这个阶段，氨基酸按顺序连接在一起，蛋白质折叠。这一过程是由核糖体完成的，核糖体部分是蛋白质，它将RNA链的序列转化为蛋白质的氨基酸序列。

变性

随着温度的升高，支撑蛋白质结构的内力被克服，蛋白质展开。pH值的变化不仅会影响二硫化物桥的形成，还会影响可能参与内键的氨基酸上各种官能团的电离态。在大多数蛋白质中，这个过程一直持续到蛋白质结构完全丧失，包括蛋白质活性。这种蛋白质据说是变性的。

聚合

当蛋白质开始变性时，偶极疏水区域和带电离子团会暴露在周围的介质中。部分变性的蛋白质通过这些区域相互结合，使蛋白质结构结合在一起的力量也会使蛋白质相互结合。这些强大的化学键可以将许多蛋白质组合在一起，并且在不使蛋白质完全变性的情况下不会分解。这个过程被称为聚合。

在储存或生产治疗蛋白的过程中必须防止聚集，因为药物制剂中的聚集物会引起患者强烈的免疫反应。

蛋白质的活动

蛋白质作为离子或其他分子的转运体，并调节发生在生物体内的大多数化学反应。它们在局部和整个有机体的细胞之间和细胞内发出信号。蛋白质还能形成和分解DNA和其他蛋白质;以及刺激和调节细胞的生长和分裂。

参考前面的例子，氧气是由血液中的血红蛋白携带的。当氧分子与血红蛋白结合时，蛋白质的结构就会发生变化。这被称为构象变化，这是蛋白质活性的一个常见过程。

抗体

图5。抗体的结构。

抗体或免疫球蛋白是具有明确结构的大蛋白质(图5)。在给定的生物体中，分子的基础具有相同的一级、二级和三级结构。抗体是用来结合抗原或异物，如体内的病毒或细菌。抗体有大量的变异，以便识别尽可能多的外来分子。它们被广泛应用于生物技术实验室。

蛋白质测量

间歇动态光散射

批量动态光散射(DLS)是蛋白质的基本测量方法。的Zetasizer软件通过DLS建立了一个从流体力学大小预测蛋白质分子量的模型。蛋白质的功能和活性直接关系到蛋白质的正确折叠和结构。

因此，活性也与蛋白质的大小直接相关。因此，大小也可以作为活动的预测指标。为了适当地发挥作用，许多蛋白质依赖于正确的四元结构。这意味着，水动力大小也可以作为活动性的预测指标。

光散射技术在制备小分子时对大分子特别敏感。聚集的形成将导致蛋白质的大小增加。DLS测量对较大蛋白质的敏感性意味着变性的初始阶段将促进平均水动力大小的变化。因此，DLS是检测制剂中痕量团聚体最灵敏的方法。

静态光散射

静态光散射(SLS)也可以对蛋白质进行测量。只要精确地知道浓度，许多蛋白质样品可以用SLS批量测量分子量。通过测定不同浓度样品的光散射量，可以通过产生德拜图来确定分子量。

电动电位测量

高灵敏度仪器，如Zetasizer Nano ZSP专利的扩散屏障技术可用于蛋白质的ζ电位测量。总的来说，电位是溶液中分子间排斥力强度的量度。

传统上，这被用作样品制备的稳定性的主要指标。由于具有高的zeta电位和高的分子间排斥力，与具有低zeta电位的类似制剂相比，蛋白质或药物制剂可以预期具有更长的稳定时间。

结论

图6。A: Zetasizer Nano B: Zetasizer APS C: ZetasizerµV D: GPCmax

Zetasizer纳米(图6A)是市场上最通用的光散射仪器。Zetasizer Nano ZSP是专门设计的，可以满足低散射材料(如蛋白质)的zeta电位和尺寸测量的要求。欧洲杯足球竞彩

在高通量情况下，筛选可能的候选药物时，Zetasizer APS与DLS平板取样技术(图6B)提供了一个合适的解决方案。它是市场上最灵敏、最省时的DLS仪器。

在蛋白质分析研究中，蛋白质通常是提纯的，而且可以获得的数量非常少。在这种情况下，ZetasizerµV(图6C)的灵敏度可以达到Zetasizer量程的2µl。此外，vistek系列探测器(图6D)提供了关于蛋白质分子大小、重量和结构的精确和完整的信息。

这些信息已经从Malvern Panalytical提供的材料中获得，审查和改编。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问莫尔文Panalytical．