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蛋白质变性和DNA变性后,黏度变化方向不同

(2018-09-13 04:11:11)
标签:

三维结构

分子内部折叠

分子复性

贝塔折叠

双链分子

分类: 生物化学

蛋白质变性黏度升高,而DNA变性黏度降低,这时什么原因?有各种解释。主要解释是,球状体分子的结构不对称系数假设可看为1,而像线状分子的结构不对称系数可看为无穷大。从1到无穷之间,分子形状有个渐变,由圆球状,变为直线状。 所以线性分子不对称系数最大,黏度最大。所以DNA这类分子本来黏度最大。

DNA在溶液中处于天然状态时,由于右手双螺旋的刚性以及线性结构,使得DNA具有很大的黏度,流体力学中溶液的粘度与多种因素有关,其中之一就是分子的刚性,其次还有分子量的大小和温度,介质的性质等等。而RNA一般为单链,是不具备这种结构上的刚性的,溶液中以无规则卷曲的形式存在,所以粘度不及DNA。

当它DNA变性时,是向着非线性变化的,单链分子内部折叠,局部复性,类似RNA分子的三维结构,大家还记得tRNA的三维结构,比二维的三叶草结构还复杂吧?不对称系数就相应变小,黏度也就变小了。

不规则团分子比球状分子的粘度要大,而线形分子的粘度更大。因此在溶液中呈线形分子的DNA,即使是极稀的溶液,也具有极大的粘度。RNA溶液的粘度要小得多。当核酸溶液在某些理化因素作用下发生变性,使线性螺旋结构转变为球状时,粘度降低。

而大部分蛋白质分子可看为近似球形(当然也有线状的蛋白质分子,例如纤维蛋白等,这里为了好理解,以球状蛋白为例),它变性的时候是向着线性这个方向变化的,所以黏度反而增大。蛋白质在溶液中大多数以规则的球蛋白形式存在,变性后规则的球形还可以变成无规则的线团,互相搅缠在一起,导致粘度增大和难以结晶。

       黏度主要是由温度,浓度等因素决定。DNA变性黏度降低,是因为DNA变性是双链分子的解链。蛋白质变性黏度升高,因为其一级以上的结构被破坏,容易形成为贝塔折叠状多肽链。
黏度也可以称为粘度,是指流体对流动所表现的阻力。当流体 (气体或液体) 流动时, 一部分在另一部分上面流动时, 就受到阻力, 这是流体的内摩擦力。要使流体流动,就需在流体流动方向上加一切线力以对抗阻力作用。
黏度系数(简称黏度)η的物理意义是: 在相距单位距离的两液层中, 使单位面积液层维持单位速度差所需的切线力。其单位在厘米·克·秒(c·g·s)制中为泊(g·cm-1·s-1),在SI制中为帕斯卡·秒(Pa·s或kg·m-1·s-1),1泊=0.1帕·秒。符合牛顿公式的流体。 黏度只与温度有关,与切变速率无关, τ与D为正比关系。牛顿公式 τ/D=f(D)

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