蛋白質的分形特征研究.pdf

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

2、性分析,具體內容和主要結論如下:
　　 1.采用重標極差分析方法對蛋白質的氨基酸序列進行分析,將蛋白質符號序列通過編碼轉化為數字序列,發(fā)現無論采用何種編碼規(guī)則,都能得到理想的結果,即蛋白質序列類似于隨機序列,可通過分形維數解析蛋白質序列與結構之間的關系。
　　 2.基于局域維數原理,推導出蛋白質骨架維數計算公式,可更準確且更易于理解地分析蛋白質的雜化軌道；運用這兩種分形原理對蛋白質進行研究,結果表明:在Ⅳ≤15時,蛋白質

3、表現出分形行為,且骨架維數大于局域維數,兩者之間的相關性較好；四類蛋白質分維值從大到小依次為α,α／β,α+β,β。
　　 3.采用鏈分維、質量分維和關聯(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；分析了酶蛋白的分形維數與空間構象以及二級結構含量之間的關系,結果表明:如果蛋白質的結構越相似,則分形維數越相近；反之,如果兩個蛋白質的分形維數相差很大,則它們的

4、結構亦差異很大；同時,分形方法還可用于研究蛋白質的進化關系；此外,對于蛋白質整體分維與活性中心分維之間的關系宜采用多重分形原理去解析。
　　 4.利用動態(tài)光散射技術對十種蛋白質溶液進行分析測定,結果表明:對于反常擴散的蛋白質溶液可采用動態(tài)光散射實驗測定分形維數；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、擴散系數和流體力學半徑的影響,得到蛋白質結構在相應環(huán)境下的變化規(guī)律,證明分形維數可用于表