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酶是具有生物催化活性的蛋白質,甚至是特殊的RNA。所以在今天的生物學中,蛋白質不一定是酶,酶也不一定是蛋白質。那麼怎麼鑑別你分離純化的蛋白質是一種酶呢?
首先,我們需要把分離純化的蛋白質進行蛋白質測序,獲得該蛋白質的氨基酸序列。然後,透過生物資訊學網站分析該蛋白的性質和結構,從而預測功能,看是否具有酶的活性結合域或變構域,是否具有輔因子結合位點。
先用NCBI中的BLAST比對分析蛋白序列的相似性,看是否有相似度較高的已知酶蛋白序列,再結合Motif資料庫中的PROSITE分析,分析樣品蛋白是否具有酶活性位點、輔因子結合位點、變構域、二硫鍵等結構,該庫可以輔助分析,樣品蛋白是否屬於已知的某種酶家族。此外,還可以結合ExPASy中的SWISS-PROT進行蛋白晶體結構建模分析,能夠更加直觀地看出樣品蛋白的整體結構及功能域,後期再結合酶活反應實驗加以驗證。
如果在NCBI資料庫種比對不到任何高相似度的已知酶蛋白序列,也不能完全排除樣品蛋白不是酶,但此時,我們就需要先分析該樣品蛋白所在細胞內的各種化合物,常識用這些化合物作為底物與樣品蛋白進行酶活反應,看是否有新化合物的生成,當然,有的還需要新增輔助因子,無論是試細胞內的這些化合物,還是摸索輔助因子,工作量都是非常大的。如果透過酶活反應和輔因子實驗,發現有新化合物的產生,那麼它就屬於酶類,如果,既比對不到,嘗試用細胞內化合物作為底物,結合輔因子,進行酶活實驗後也無新產物的生成,那麼它很可能就不屬於酶類。
蛋白質是由氨基酸組成的,可以由幾十個甚至上千個氨基酸來組成一個蛋白質分子,生物界參與蛋白質合成的有20種氨基酸,基因只有四個核苷酸,蛋白質的複雜度比基因高得多。因為在蛋白質的序列中,這20種氨基酸可以隨意的按基因序列,基因的遺傳資訊加入到氨基酸序列中去,所以它能給出的複雜度是非常高的。每種氨基酸是透過碳鍵連線成線性分子,相當於前面談的,核酸是由磷酸二酯鍵連成線性分子。蛋白質形成的功能可以非常多,比如說可以作為生物催化劑,叫做酶,生物體中每一種反應都有一種酶來參與,幫助催化劑進行反應的。酶作為催化劑本身就是蛋白質分子。我們設想在代謝過程中,比如個體在消化過程中,某種酶發生問題,消化過程就會發生障礙,就會導致疾病。酶作為催化劑可以很好地調節生物體的生物功能。它靠的是調節生物體內反應的速度。如果消化不良,可能是蛋白水解酶,還有澱粉酶等這些出現問題,就會導致那些情況。我小時候大人經常給我吃多酶片,多酶片就是含有許多蛋白酶、脂肪酶、澱粉酶的片劑,給小孩吃是為了幫助消化。酶是蛋白質,生物催化劑,可以調節生理代謝過程。還有比如一些轉運的蛋白,身體內有許多物質需要運輸,比如吸進去的氧氣,在血液中需血紅蛋白的幫助運送,這是血紅蛋白的功能。還有調節功能,比如說激素,象胰島素,大家知道可以治糖尿病,生物體血糖升高時刺激胰腺分泌胰島素,它透過跟生物細胞(靶細胞)的作用,可以啟用這細胞中有關參與血糖(葡萄糖)降解、氧化的一系列酶系,也就是增加這些酶的活性,加快它的速度,把血液中的高的血糖(即葡萄糖)的濃度降下來,把這些葡萄糖變成人體活動需要的能量。人體的能量分子主要是ATP這樣的分子。在商業性競賽中有ATP拉力賽之類。ATP是生物體中的一種能量物質,這能量可以由食物轉化得到。蛋白質的防禦功能,比如抗體,它是一種蛋白質分子,當外來抗原入侵我們的身體時,免疫系統產生出抗體消滅外來抗原分子。可見,蛋白質的功能是非常複雜的。這裡大家可以看到的是氨基酸的結構,R可以有20種,生物體內蛋白質裡氨基酸可以有20種。氨基可以與前一個氨基酸的羧基形成一個碳鍵。這個羧基可以跟後面一個氨基酸的氨基形成一個碳鍵,這樣就可以形成鏈狀分子。比如這裡,這是賴氨酸,它有許多氨基酸,每個之間透過碳鍵來