단백질

소개글

단백질에 대한 보고서 자료입니다.

목차

단백질의 특징
단백질의 구조 1차,2차, 3차, 4차 구조의 특징
단백질의 정제방법 크로마토그래피-겔여과 크로마토그래피, 이온교환크로마토그래피, 친화크로마토그래피, 전기영동

본문내용

침전한다. 많은 양의 염 이온은 물 분자에 대해 단백질과 경쟁하는데, 즉 단백질의 이온화 그룹을 에워싸고 있는 용매화 구가 제거 된다. 이때 단백질 분자들은 응집하여 침전하는데 이 현상을 염석이라고 한다. 염석 현상은 가역적이기Eoansdp 단백질 정제의 초기 단계에 널리 이용된다.
6) 중금속 이온
수은이나 납 같은 중금속 이온은 단백질 구조에 영향을 미친다. 이들은 음전하와 이온결합을 함으로써 염다리 형성을 방해한다. 또한 중금속은 술프히드릴기와 결합하여 단백질의 구조와 기능에 변화를 준다. 예를 들면 납은 헴 합성 과정에 관련된 두 효소의 술프히드릴기와 결합한다. 그 결과로 헤모글로빈 합성이 감소되어 심한 빈혈을 일으킨다. 빈혈은 납중독의 증상 정도를 나타내는 척도가 된다.
7) 온도 변화
온도가 상승하면 분자의 운동 속도가 증가한다. 따라서 수소결합 같은 약한 결합은 파괴되어 단백질이 풀어진다. 어떤 단백질은 열에 의한 변성에 대해 강한 저항 능력을 갖고 있는데, 이러한 특성은 효소나 단백질 정제 과정에 응용되기도 한다.
8) 기계적 스트레스
단백질을 휘젓거나 잘게 갈아주면 단백질 구조를 유지하려는 힘이 파괴된다. 예를 들면 달걀의 흰자를 세계 휘저으면 거품이 형성되어 단백질을 변성시킨다.
단백질의 정제
단백질 분석은 분리와 정제에서 시작한다. 단백질 추출에는 우선 세포파괴와 균질화(homogenization)가 필요하다. 세포파괴와 균질화 다음에는 차등 원심 분리법(differential centrifugation)을 사용한다. 만약 단백질이 세포소기관의 성분이면 밀도 기울기 원심분리법(density gradient centrifugation)을 사용한다. 단백질을 정제하기 위해 여러 방법이 사용된다. 그 한 예로 고농도의 염을 단백질 용액에 첨가하여 단백질을 침전시키는 염석(salting out)이 있다. 각 단백질은 특징적인 염석점(salting-out point)을 갖고 있기 때문에 이 방법으로 많은 불순물들을 제거할 수 있다. 단백질이 세포막에 단단히 붙어 있을 경우 유기용매나 세척제를 사용하여 추출한다. 보통 투석은 염, 용매와 세척제 같은 저분자량의 불순물을 제거하는 데 사용된다.
단백질이 점점 더 정제될수록 더욱 정교한 정제방법이 동원되는데, 크로마토그래피(chromatography)와 전기영동(electrophoresis)등이 여기에 해당한다.
크로마토그래피(chromatography)
크로마토그래피는 단백질 정제에 매우 중요한 방법으로서 그 기술이 다양하다. 즉 단백질의 크기, 모양, 분자량, 전하 또는 다른 친화력 등을 이용하여 정제한다.
모든 크로마토그래피 방법의 경우 단백질 혼합물을 이동상(mobile phase)에 용해된 단백질이 정지상(stationary phase)을 통과할 때 일어나는 두 상(phase)사이의 분포차이에 의해 분리된다. 크로마토그래피 상에서 각 단백질의 상대적 이동은 정지상과의 결합 능력에 달려 있다. 흔히 사용하는 3가지 크로마토그래피는 겔 여과 크로마토그래피(gel-filtration chromatography), 이온 교환 크로마토그래피(ion-exchange chromatography)와 친화 크로마토그래피(affinity chromatography)이다.
겔 여과 크로마토그래피(gel-filtration chromatography)
단백질을 그 크기와 모양에 따라 분리한다. 겔 구멍(gel pore)보다 더 큰 분자는 제외되어 칼럼(column)을 빨리 통과한다. 그러나 겔 구멍보다 더 작은 분자는 구멍 안으로 또는 바깥으로 확산되어 칼럼을 통과하는 이동 속도가 느려진다. 따라서 분자량이 작으면 작을수록 이동 속도는 더 느리다. 결국 이동속도의 차이가 단백질을 분리한다.
이온 교환 크로마토그래피(ion-exchange chromatography)
단백질의 전하에 따라 분리한다. 양(+)전하의 물질로 된 음이온 교환 수지(resin)는 단백질의 음(-) 전하 그룹과 가역적으로 결합한다. 유사하게 양이온 교환 수지는 음전하 그룹과 결합한다. 수지와 결합하지 않는 단백질을 제거한 후 관심의 대상이 되는 단백질을 완충액 pH 또는 염농도를 변화시켜 정제한다.
친화 크로마토그래피(affinity chromatography)
단백질의 고유한 생물학적 특성을 이용하는데, 즉 단백질과 리간드 사이의 비공유결합 친화력을 이용한다. 보통 리간드는 칼럼의 불용성 기질에 공유결합으로 결합되어 있다. 결합하지 않은 단백질을 통과시킨 후 관심의 대상이 되는 단백질은 완충액 pH 또는 염농도를 변화시켜 정제 한다.
전기영동(electrophoresis)
일반적으로 단백질은 전하를 띠고 있기 때문에 전기장(electric field)에서 이동한다. 전기영
동은 분자의 순 전하 차이에의해 분자를 분리한다. 예를 들어 양(+)전하를 띤 분자는 음극을 향해 이동하고 음(-)전하를 띤 분자는 양극을 향해 이동한다. 전하가 없는 분자는 전혀 이동하지 않는다.
전기영동은 폴리아크릴아미드(polyacrylamide)나 아가로오스(agalose) 같은 겔을 사용한다. 이 겔은 분자량과 모양에 따라 단백질을 분리 한다. 겔 전기 영동은 단백질이나 다른 분다들의 복잡한 혼합물을 분리하는 데 매우 효과적이다.
단백질 분리 과정 중 형성된 단백질 띠(band)는 자외선으로 관찰한 후 겔로부터 제거한다. 단백질을 포함한 이 겔 조각을 완충액으로 용출한다. 높은 해상력 때문에 겔 전기영동은 가끔 단백질 순도를 평가하는데 쓰인다. 단백질 정제 단계의 성공 여부를 신속히 평가하기 위해 겔을 Coomassie Brilliant Blue 염색으로 염색한다. SDS-폴리아크릴아미드 겔 전기영동(SDS-polyacrylamide gel electrophoresis)은 단백질 분자량의 측정에 널리 사용괸다. 음(-)전하를 띤 SDS는 단백질의 소수성 부위에 결합하여 단백질을 변성시키고 막대 모양으로 만든다. 대부분의 단백질이 그분자량의 크기에 비례해서 SDS와 결합하기 때문에 전기영동 중 SDS 처리를 한 단백질은 분자량의 크기에 의해서만 양극(+)으로 이동한다.

키워드

단백질,   단백질 구조,   단백질 정제