蛋白質(zhì)的分形特征研究.pdf

1、像其他生物大分子如多糖和核酸一樣,蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)必需的組成部分,參與細(xì)胞內(nèi)每一生命活動過程。幾乎一切生命現(xiàn)象都要通過蛋白質(zhì)來體現(xiàn),因此研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能具有非常重要的意義。分形理論作為現(xiàn)代非線性科學(xué)研究中十分活躍的一個數(shù)學(xué)分支,被廣泛應(yīng)用于自然界和科學(xué)研究中產(chǎn)生的不規(guī)則和不可微的幾何形體的研究和描述,其理論和應(yīng)用已滲透到自然科學(xué)的各個領(lǐng)域。采用分形理論研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)已有很多報道,本文將從模擬計算和實(shí)驗測定兩方面對蛋白質(zhì)進(jìn)行分形特

2、性分析,具體內(nèi)容和主要結(jié)論如下:
　　 1.采用重標(biāo)極差分析方法對蛋白質(zhì)的氨基酸序列進(jìn)行分析,將蛋白質(zhì)符號序列通過編碼轉(zhuǎn)化為數(shù)字序列,發(fā)現(xiàn)無論采用何種編碼規(guī)則,都能得到理想的結(jié)果,即蛋白質(zhì)序列類似于隨機(jī)序列,可通過分形維數(shù)解析蛋白質(zhì)序列與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
　　 2.基于局域維數(shù)原理,推導(dǎo)出蛋白質(zhì)骨架維數(shù)計算公式,可更準(zhǔn)確且更易于理解地分析蛋白質(zhì)的雜化軌道；運(yùn)用這兩種分形原理對蛋白質(zhì)進(jìn)行研究,結(jié)果表明:在Ⅳ≤15時,蛋白質(zhì)

3、表現(xiàn)出分形行為,且骨架維數(shù)大于局域維數(shù),兩者之間的相關(guān)性較好；四類蛋白質(zhì)分維值從大到小依次為α,α／β,α+β,β。
　　 3.采用鏈分維、質(zhì)量分維和關(guān)聯(lián)分維三種不同的分形原理計算了絲氨酸蛋白酶家族中四種酶(胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、彈性蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶)的分形維數(shù)；分析了酶蛋白的分形維數(shù)與空間構(gòu)象以及二級結(jié)構(gòu)含量之間的關(guān)系,結(jié)果表明:如果蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)越相似,則分形維數(shù)越相近；反之,如果兩個蛋白質(zhì)的分形維數(shù)相差很大,則它們的

4、結(jié)構(gòu)亦差異很大；同時,分形方法還可用于研究蛋白質(zhì)的進(jìn)化關(guān)系；此外,對于蛋白質(zhì)整體分維與活性中心分維之間的關(guān)系宜采用多重分形原理去解析。
　　 4.利用動態(tài)光散射技術(shù)對十種蛋白質(zhì)溶液進(jìn)行分析測定,結(jié)果表明:對于反常擴(kuò)散的蛋白質(zhì)溶液可采用動態(tài)光散射實(shí)驗測定分形維數(shù)；同時考察了不同物化條件即溫度、濃度、pH和尿素濃度對溶菌酶和牛血清蛋白的分形維數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)和流體力學(xué)半徑的影響,得到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)在相應(yīng)環(huán)境下的變化規(guī)律,證明分形維數(shù)可用于表