蛋白质结晶
蛋白质结晶和结晶品质的优化
蛋白质结晶和结晶品质的优化蛋白质是生命体内存在的一种重要有机分子，它的形成和结晶过程不仅直接关系到蛋白质自身的功能和活性，还与医药、食品、生物工程等领域密不可分。
因此，研究蛋白质结晶和结晶品质的优化，对推动科技进步和社会发展具有重要意义。
1. 蛋白质结晶的基本原理蛋白质结晶是指将蛋白质从溶液中逐渐凝聚并形成晶体的过程。
它所需的条件包括：适当的pH值、离子强度、蛋白质浓度、溶剂成分等。
此外，由于蛋白质分子复杂，所以凝聚的范围和形态也是多种多样的。
2. 常见的蛋白质结晶方法目前，常见的蛋白质结晶方法包括：扩散法、悬滴法、喷涂法等。
扩散法是将蛋白质溶液放置在一层缓慢蒸发的溶剂上，使溶液逐渐浓缩，蛋白质分子因无空间可扩展而逐渐靠近形成固定晶体。
悬滴法是将蛋白质溶液悬在一小滴液体中，然后把这个小滴放置在另一层缓慢蒸发的液体上，最后蛋白质逐渐凝聚成晶体。
喷涂法是用喷雾器将蛋白质溶液均匀喷洒到缓慢蒸发的液体表面，使其逐渐浓缩、形成晶体。
3. 蛋白质结晶品质的影响因素蛋白质结晶完美的品质是指形成了规则、均匀、稳定的晶体构型。
而蛋白质结晶的品质不仅受其本身性质的影响，还受操作方法、外部条件等多种因素的影响。
下面列出蛋白质结晶品质的影响因素：（1）蛋白质的物理化学特性；（2）操作方法：包括温度、时间、pH值、离子强度、面积、液滴深度、聚集状态等；（3）外部条件：温度、湿度、空气质量、光线等。
4. 蛋白质结晶品质的优化蛋白质结晶品质的优化需要综合考虑各种因素，可采取以下策略：（1）优化溶液配方和结晶条件，选择最佳的操作方法和结晶条件。
（2）采用高通量的分析方法，开展更加精细的蛋白质结晶研究。
例如，利用微流控技术、振荡晶体技术等快速高效地制备蛋白质晶体。
（3）通过结晶培养和控制结晶形态，促进晶体的生长和形态的优化。
（4）采用新型结晶剂，具有更高的结晶效率和结晶品质。
（5）利用机器学习、深度学习等现代技术加速蛋白质结晶研究的迭代和优化。
蛋白质结晶与结构解析
蛋白质结晶与结构解析蛋白质是生命体内最基础的分子之一，它们在细胞的正常功能和生物体的发育过程中扮演着至关重要的角色。
了解蛋白质的结构对于揭示其功能和活性具有重要意义。
蛋白质结晶和结构解析是一种常用的方法，可以揭示蛋白质的三维结构，从而帮助我们深入了解其功能和参与的生物过程。
一、蛋白质结晶方法蛋白质结晶是一种重要的手段，用于获得具有良好结晶性质的蛋白质晶体。
在结晶过程中，蛋白质分子以及周围溶剂分子按照一定的规则排列，形成有序的晶格结构。
这种结晶结构可以通过X射线衍射等技术进行解析，并用于确定蛋白质的三维结构。
目前常用的蛋白质结晶方法包括批量结晶法、母液对流结晶法和薄层结晶法等。
批量结晶法是最常见的一种方法，它通过改变溶液中蛋白质和溶剂的浓度，以及pH值等条件，逐渐形成可见的蛋白质晶体。
母液对流结晶法则利用旋转的结晶容器，产生对流并增加晶体的生长速度。
薄层结晶法则将蛋白质溶液均匀涂抹在固体基底上，使其在基底上结晶生长。
二、蛋白质结构解析方法蛋白质结晶得到的晶体通过X射线衍射、核磁共振和电子显微镜等技术进行结构解析。
其中，X射线衍射是最常用的方法之一。
X射线衍射技术利用X射线的波粒二象性，当X射线通过晶体时，会发生衍射现象。
根据被衍射的X射线的强度和衍射角度，可以确定晶体的结构信息。
蛋白质晶体的衍射图样可以通过衍射仪器进行记录并进行分析，最终得到蛋白质的空间结构。
核磁共振和电子显微镜是蛋白质结构解析的其他重要手段。
核磁共振通过观察蛋白质分子内原子核的相互作用，得出结构信息。
而电子显微镜则通过使用高能电子束照射蛋白质晶体，观察其衍射图样，进而获得结构信息。
三、蛋白质结晶与结构解析的挑战与前景蛋白质的结晶和结构解析是一项复杂且耗时的工作。
不同蛋白质具有不同的生理功能和结构特征，因此其结晶条件和解析方法也各不相同。
有些蛋白质很难结晶，需要通过多种尝试来寻找适合的结晶条件。
而有些蛋白质结晶后的晶体质量较差，会对结构解析带来困难。
蛋白质结晶的原理
蛋白质结晶的原理
蛋白质结晶的原理是通过控制溶液中的温度、pH值、浓度和
添加特定的沉淀剂来促使蛋白质分子自发地形成有序的晶体结构。
蛋白质是一种复杂的生物大分子，其结晶过程主要包括溶质溶解、成核和晶体生长三个步骤。
在溶质溶解过程中，蛋白质分子通过与溶剂中的水分子相互作用，逐渐解开原有的空间构型，使蛋白质分子转化为溶解态。
成核阶段是指蛋白质分子在溶液中形成微小的结晶核心。
结晶核心起始于蛋白质分子之间的相互作用，如水合作用、范德华力等。
通过加入沉淀剂或改变溶液中的条件，可以促使结晶核心的形成。
晶体生长阶段是指结晶核心进一步生长，形成具有完整晶体结构的蛋白质晶体。
在溶液中，蛋白质分子会不断沉积到结晶核心上，逐渐增大晶体的体积和尺寸。
晶体生长的速率取决于溶液中蛋白质的浓度和晶体界面的能量。
蛋白质结晶的成功与否取决于多个因素的综合作用。
溶液中的温度、pH值、浓度和沉淀剂的选择都会对晶体形成产生影响。
此外，蛋白质本身的性质、纯度和溶液的处理方式也会影响结晶结果。
通过探索不同的结晶条件和优化晶体生长过程，科学家们可以
获得高质量的蛋白质晶体，为进一步的结构研究和药物设计提供基础。
结晶后的蛋白质晶体可以通过X射线衍射等技术进行结构解析，从而揭示蛋白质分子的空间构型和功能机制。
蛋白质结晶的理论和实验研究
蛋白质结晶的理论和实验研究一、概述蛋白质结晶在生物学、物理学、化学及药学等领域具有极其重要的应用价值。
该过程的理论研究主要包括蛋白质分子的相互作用力学、蛋白质晶核形成原理和蛋白质晶体生长动力学等，而实验研究则涉及蛋白质样品制备、晶体结构分析和机械机制分析等多个方面。
本文将重点从理论和实验两个方面对蛋白质结晶进行详细讲解。
二、理论研究2.1 蛋白质分子的相互作用力学蛋白质结晶的第一步是分子间的相互作用。
根据近年来的研究，蛋白质分子间相互作用的主要力学机制包括氢键、离子键、范德华力、疏水相互作用和氢键内部相互作用等。
随着计算机技术的不断发展，科学家们越来越能够准确地描述蛋白质分子间的相互作用。
但是，在实际结晶过程中，上述相互作用的具体权重因素却往往会因样品性质的不同而有所变化。
2.2 蛋白质晶核形成原理蛋白质晶核的形成与蛋白质分子相互作用的性质密不可分。
根据LOS Theory，蛋白质晶核的形成主要涉及蛋白质分子在一定条件下自聚合，形成三维晶核。
具体来说，晶核形成需满足三个条件：蛋白质的分子浓度要较高；蛋白质分子需要在单位时间内有足够的相互接触机会；蛋白质分子相互作用的能量需要超过一定的阈值。
当这三个条件满足时，蛋白质晶核形成，进而导致晶体生长。
2.3 蛋白质晶体生长动力学蛋白质晶体生长是指晶核保存并不断生长的过程。
晶体生长与蛋白质溶解度、超饱和度、温度、pH值等因素有关。
晶体生长机制包括扩散控制、表面活性因素调节和晶体生长区热力学控制等机制。
其中，表面活性因素调节机制是一种常见的晶体生长机制，它主要通过添加分子量较小的表面活性剂来稳定晶面，改变溶液pH值、温度等因素来促进晶体生长。
三、实验研究3.1 蛋白质样品制备蛋白质样品制备是蛋白质结晶研究中的关键步骤之一。
常用的制备方法包括蒸发结晶、溶剂热力学结晶和冷冻结晶等方法。
其中，蒸发结晶是最常用的制备方法，该方法适用于水溶性蛋白质。
溶剂热力学结晶适用于溶解度低的蛋白质，该方法可利用反溶剂将蛋白质移动到高分子量溶液中，使蛋白质晶核形成并生长。
蛋白质结晶的研究
蛋白质结晶的研究蛋白质结晶，是指将蛋白质从水溶液中过渡到晶体状态的一种过程。
蛋白质结晶广泛应用于各领域的研究工作中，如新药开发、生物制剂生产等。
因此，对于蛋白质结晶的研究，一直是科学家关注的重点。
本文将从蛋白质结晶的形成机理、影响因素以及研究进展等方面进行阐述。
一、蛋白质结晶的形成机理蛋白质结晶的形成并不是一个简单的过程，它涉及到复杂的力学和物理化学作用。
蛋白质分子在水溶液中处于热运动状态，与其相互作用的溶剂分子和离子不断变化，这种过程被称为蛋白质的“溶剂动力学效应”。
在这个过程中，蛋白质分子的构象和电荷状态发生了变化。
同时，蛋白质分子与溶剂分子和离子之间的相互作用力也很重要。
晶体中的蛋白质分子通常由多个水合离子和氢键等强相互作用力维持，这种作用力被称为“结晶能”。
蛋白质结晶的形成取决于蛋白质和离子的浓度、温度、PH值、溶剂的种类和质量等多种因素。
二、影响蛋白质结晶的因素1. 蛋白质的性质蛋白质的分子量、构型、电荷状态等性质都将影响结晶的形成。
例如，分子量较小的蛋白质更容易形成结晶，构型更紧密的蛋白质也有助于结晶的形成。
2. 溶液的成分溶液的成分包括纯净度、pH值、离子力度等多种因素。
将蛋白质分子溶于纯净的水中是困难的，因为水中的离子会干扰蛋白质结晶的形成。
因此，许多研究人员使用缓冲溶液来优化水中蛋白质的稳定性，并且这些缓冲溶液也会影响蛋白质结晶的形成。
3. Temprature温度是影响蛋白质结晶形成的一个重要因素。
过高或者过低的温度可能会导致蛋白质分解或失活，影响其结晶的形成。
三、蛋白质结晶研究的进展蛋白质结晶的开发已成为许多重要科学和医学问题的解决方案。
其中，X射线结晶学是目前蛋白质结晶研究中最常用的技术。
研究人员使用3D X射线晶体成像技术来确定蛋白质的空间构域，并深入研究蛋白质的结构和功能。
近年来，一些新技术也正在研究中应用，例如冷冻电子显微镜(Cryo-EM)、筛选剂中的微流控技术、脉冲强场技术等，这些技术有望加速蛋白质结晶研究的进展。
生命科学中的蛋白质结晶
生命科学中的蛋白质结晶在生物领域中，蛋白质结晶被广泛地应用在各个领域，尤其在药物研究领域中扮演了重要的角色。
细胞内的生化过程都是以蛋白质为主体的，因此蛋白质的结构和功能研究很重要。
目前，蛋白质结晶技术是最重要和成果最显著的方法之一，在新药研究、基础生命科学研究和工业生产领域具有广泛的应用。
1.蛋白质结晶技术简介蛋白质结晶技术是一种将纯化的蛋白质从溶液中结晶出来的技术，这种技术将蛋白质样品放入结晶试剂溶液中，在一定的条件下，蛋白质分子会在试剂中形成三维结晶。
这些结晶的尺寸通常只有几微米到几毫米。
通常，结晶的质量和尺寸需要得到精确地控制和优化以方便进行X射线晶体学或核磁共振（NMR）研究。
2.蛋白质结晶的挑战蛋白质结晶被广泛应用在许多领域中，但是在实际应用中，蛋白质结晶仍然存在着各种挑战。
对于许多蛋白质而言，其结晶过程需要满足很高的溶解度、纯度和稳定性要求，此外，还需要考虑蛋白质的天然含水量，PH值，离子强度、温度、结晶方式等因素，同时，也需要关注用于促进结晶的溶剂和添加剂等配体的选择。
因此，所有这些因素对于结晶的成功与否至关重要。
3.蛋白质结晶的重要性蛋白质结晶技术是生命科学研究中最为困难和复杂的部分之一。
成功的蛋白质结晶能够为新药研究提供重要的平台，能够帮助科学家确定蛋白质分子的三维结构，这样研究人员便可以了解蛋白质包含的功能和工作方式。
另外，在结晶试验和晶体学研究过程中，科学家还能够将分子的化学性质以及环境因素统一到一个控制条件中，这也有助于更好的了解分子层面上的生化过程。
值得一提的是，目前在药物研究领域中，蛋白质结晶技术已经成功应用在超过70%的药物研究项目中，包括小分子药物、激素药物和抗体类药物等等，这就足以证明蛋白质结晶技术在生命科学领域中的重要性。
4.结语综上所述，蛋白质结晶技术的应用可以使科学家们更好的了解蛋白质分子的结构和功能，同时还有助于新药开发等研究。
目前，每年都有大量的文献和研究论文在这一领域发表，证明了蛋白质结晶技术在生命科学领域中有着不可替代的重要地位。
结构生物学中的蛋白质结晶技术
结构生物学中的蛋白质结晶技术蛋白质是生命的基础，通过了解蛋白质的结构和功能，我们可以深入了解生命的本质。
蛋白质的结晶是结构生物学研究中最关键的一步，其重要性不言而喻。
本文将介绍结构生物学中的蛋白质结晶技术，包括蛋白质结晶的基本原理、结晶方法和结晶分析等方面。
一、蛋白质结晶的基本原理蛋白质的结晶是将溶液中的蛋白质分子聚集在一起，形成有序、重复的晶体结构的过程。
为了使蛋白质分子在溶液中聚集成晶体，需要满足一定的条件。
首先，蛋白质分子必须处于足够浓度的溶液中，以便它们之间相互作用。
然后，溶液的pH值、离子强度、结晶加剂的种类和浓度等参数也会对蛋白质结晶产生影响。
最后，蛋白质分子的纯度、稳定性、溶液中的杂质等因素也会影响结晶。
二、蛋白质结晶的方法1. 手工结晶法手工结晶法是最传统的结晶方法。
这种方法通常需要使用悬滴法或层析针法。
在悬滴法中，将蛋白质溶液滴在盖片上，在盖片和盛有结晶缓冲液的蒸发皿之间进行慢速蒸发。
层析针法则是用专门的器具将蛋白质溶液挤入玻璃芯管中，再挤出来，使蛋白质溶液缓慢地滴入结晶缓冲液中。
2. 滴定法滴定法是通过逐渐加入结晶缓冲液，在不断搅拌溶液的情况下使溶液中蛋白质的质量浓度逐渐升高，最终引起蛋白质结晶的一种方法。
3. 蒸发结晶法蒸发结晶法是利用蒸发浓缩的原理，通过加热等方式将溶液中水分蒸发，使蛋白质逐渐浓缩，最终引起蛋白质结晶的一种方法。
三、蛋白质结晶的分析1. X射线晶体学X射线晶体学是蛋白质结晶中最常用的方法。
在X射线照射下，蛋白质晶体会产生衍射图样。
通过对衍射图样的分析，可以确定蛋白质晶体的结构。
2. 电镜电镜技术是一种高分辨率的显微镜技术，可以用来观察蛋白质晶体的微观结构。
3. 红外光谱红外光谱可以用来确定分子中键的振动频率，从而分析蛋白质晶体中化学键的特征和分子的构型。
四、结论蛋白质结晶技术是结构生物学研究中不可或缺的一部分。
在结晶的过程中，需要注意多种因素的影响，包括溶液环境、pH值、加剂种类和纯度等等。
蛋白分析结晶实验报告
一、实验目的1. 了解蛋白质结晶的基本原理和方法。
2. 掌握蛋白质结晶的实验操作技巧。
3. 分析蛋白质结晶过程中的影响因素。
二、实验原理蛋白质结晶是指蛋白质分子在溶液中从液态转变为固态的过程。
蛋白质结晶实验的原理是利用蛋白质在特定条件下，如低温、高盐、有机溶剂等，溶解度降低，从而析出晶体。
本实验通过蛋白质结晶实验，观察蛋白质在不同条件下的结晶现象，分析影响蛋白质结晶的因素。
三、实验材料1. 蛋白质样品：鸡蛋清蛋白、牛血清白蛋白等。
2. 试剂：硫酸铵、氯化钠、乙醇、异丙醇等。
3. 仪器：烧杯、玻璃棒、冰浴、显微镜、离心机等。
四、实验步骤1. 准备实验材料：将蛋白质样品溶解于适量蒸馏水中，制成蛋白质溶液。
2. 硫酸铵沉淀法：（1）将蛋白质溶液加入一定浓度的硫酸铵溶液，搅拌均匀。
（2）将混合溶液置于冰浴中，使温度降至0～4℃。
（3）观察蛋白质结晶现象，记录结晶时间。
（4）离心分离蛋白质晶体，洗涤、干燥。
3. 氯化钠沉淀法：（1）将蛋白质溶液加入一定浓度的氯化钠溶液，搅拌均匀。
（2）将混合溶液置于冰浴中，使温度降至0～4℃。
（3）观察蛋白质结晶现象，记录结晶时间。
（4）离心分离蛋白质晶体，洗涤、干燥。
4. 有机溶剂沉淀法：（1）将蛋白质溶液加入一定浓度的有机溶剂（如乙醇、异丙醇等），搅拌均匀。
（2）将混合溶液置于冰浴中，使温度降至0～4℃。
（3）观察蛋白质结晶现象，记录结晶时间。
（4）离心分离蛋白质晶体，洗涤、干燥。
五、实验结果与分析1. 实验结果：（1）硫酸铵沉淀法：蛋白质在硫酸铵溶液中结晶速度较快，结晶形态良好。
（2）氯化钠沉淀法：蛋白质在氯化钠溶液中结晶速度较慢，结晶形态较差。
（3）有机溶剂沉淀法：蛋白质在有机溶剂中结晶速度较慢，结晶形态较差。
2. 分析：（1）硫酸铵浓度对蛋白质结晶的影响：随着硫酸铵浓度的增加，蛋白质结晶速度加快，结晶形态良好。
（2）温度对蛋白质结晶的影响：低温条件下，蛋白质结晶速度加快，结晶形态良好。
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1.3 结晶方法(Crystallization Techniques)1.3.1 分批结晶(Batch Crystallization) 这是最老的最简单的结晶方法，其原理是同步地在蛋白质溶液中加入沉淀剂，立即使溶液达到一个高过饱和状态。
幸运的话，不需进一步处理即可在过饱和溶液中逐渐长出晶体。
一个用于微分批结晶的自动化系统已被Chayen等人设计出（1991，1992），其微分批方法中，他们在1-2μl包含蛋白质和沉淀剂的液滴中生长晶体。
液滴被悬浮在油（如石蜡）中，油的作用是作为封层以防止蒸发，它并不干扰普通沉淀剂，但是干扰能溶解油的有机溶剂(Chayen, 1997; see also Chayen, 1998)。
1.3.2 液-液扩散(Liquid–Liquid Diffusion) 这种方法中，蛋白质溶液和含有沉淀剂的溶液是彼此分层在一个有小孔的毛细管中，一个测熔点用的毛细管一般即可（如图1.2）。
下层是密度大的溶液，例如浓硫酸铵或PEG溶液。
如果有机溶剂如MPD被用作沉淀剂，它会在上层。
以1：1混合，沉淀剂的浓度应该是所期最终浓度的二倍。
两种溶液（各自约5μl）通过注射器针头导入毛细管，先导入下层的。
通过一个简易的摇摆式离心机去除气泡。
再加入上层，进而两层之间形成一个明显的界面，它们会逐渐彼此扩散。
Garc´?a-Ruiz and Moreno （1994）已经发展液-液扩散技术至针刺法。
蛋白质溶液通过毛细力被吸入狭窄的管中，管的一端是封闭的。
接着，开放端被插入置于小容器的凝胶中，凝胶使得管竖直，蛋白质溶液与凝胶接触。
含有沉淀剂的溶液被倒在凝胶上，整个装置被保存于封闭的盒子以防蒸发。
沉淀剂通过凝胶和毛细管的扩散时间可以由毛细管插入凝胶的深度控制，从而蛋白质溶液中即可形成过饱和区域，毛细管底部高而顶部低。
这也可作为一个筛选最佳结晶条件的额外信息。
1.3.3 蒸气扩散（Vapor Diffusion）1.3.3.1 悬滴法（The Hanging Drop Method）这种方法中，在一个硅化的显微镜盖玻片上通过混合3-10μl蛋白质溶液和等量的沉淀剂溶液来制备液滴。
盖玻片置于一个盘子的凹槽之上，凹槽的一部分填有所需的沉淀剂溶液约1ml。
在盖玻片放好之前，小室的凹槽周围用油或油脂密封（如图3）。
1.3.3.2 沉滴法（The Sitting Drop Method）在悬滴法中，如果蛋白质溶液表面张力很小就会在盖玻片表面展开。
此时，沉滴法更有利，图4给出了沉滴法的简图。
1.3.4 透析法（Dialysis）除了上述使得蛋白质结晶的方法，还有许多透析技术。
透析的优点是沉淀溶液容易改变，对于适量的蛋白质溶液（多于0.1ml），可用透析管完成（如图1.5a）。
透析膜通过橡皮圈连在管子上，但在使用前要用水大量漂洗或最好在水中煮约10min。
对微升量的蛋白质溶液而言，可以使用覆有透析膜的厚壁微毛细管（Zeppezauer method）或者树脂玻璃纽扣（如图1.5b）。
纽扣的缺点是纽扣中的蛋白质晶体不能通过极化显微镜观察到。
另一中微透析方法在图1.6中有描述，将5μl蛋白质溶液注射到一个毛细管中，毛细管覆有透析膜，膜可用塑料管套紧。
对蛋白质溶液进行简单离心，然后用铸模粘土将毛细管封闭，接着将毛细管放入含有透析液的Eppendorf管中。
蛋白质结晶系列之一（自译）已有 1971 次阅读2008-11-10 22:11|个人分类:科研1. 蛋白质结晶（Crystallizing a Protein）1.1 引言（Introduction）当别人在谈论傅立叶和帕特森，或者分子置换及分子动力学改良时，新到蛋白质X射线晶体学实验室的同学们可能会迷惑。
然而，他们立即会明白要想确定蛋白质的结构，首先必须生长出合适的晶体。
没有晶体，便谈不上用X射线确定蛋白质结构。
这一章，我们讨论蛋白质晶体生长的原理。
作为实践，我们将给出结晶溶菌酶的方法。
我们还将得到一个溶菌酶晶体的X射线衍射图像，这将提供对X射线衍射的简介。
这一章包括一个关于常见问题的讨论。
1.2 蛋白质结晶原理（Principles of Protein Crystallization）蛋白质的X射线结构分析首先要获得合适的单晶。
蛋白质结晶学尚未发展成熟，尽管很受人亲睐，特别是受航天飞机中微重力实验(Kundrot et al., 2001; McPherson et al., 1995) 的激发。
蛋白质结晶是一个反复试验的过程，蛋白质逐渐会从溶液中析出，杂质、晶核及其他未知因素对此过程有所影响。
通常，蛋白质越纯，生长晶体几率越大。
蛋白质结晶学者对蛋白质的纯度要求要严于生化学家的要求，后者往往在酶催化活性足够高时就很满意。
另一方面，为了使蛋白质结晶，不仅要加其他成分，所有蛋白质分子的表面性质也必须是相同的，特别是表面的电荷分布，因为它影响晶体内分子的聚集。
质谱是蛋白质结晶中的一种有效工具，例如检测重组蛋白的表达、样品纯度、重原子衍生物及蛋白质结构的特性(Cohen, 1996; Potier et al.,2000)。
蛋白质结晶涉及四个重要步骤如下：1.蛋白质纯度的确定。
如果不够非常纯，必须要进一步纯化。
2.蛋白质溶解于合适的溶剂中，从中它能通过一种盐或有机化合物而析出。
溶剂通常是水-缓冲剂溶液，有时加有机溶剂，如2-甲基-2，4-戊二醇（MPD）。
正常情况下，沉淀剂也被加入，但是浓度不高于使沉淀产生。
对于不溶于水-缓冲剂或水-有机溶剂的膜蛋白，还需要加入去污剂。
3.使溶液过饱和。
在这一步中，小聚集体形成，它是晶体生长所需的核。
对小分子的结晶来说，相比于蛋白质更为人熟知，晶核的自发形成需要提供表面张力能。
一旦这个能障被突破了，晶体开始生长。
能障在高水平的过饱和度时很容易克服。
因此，在高过饱和度时，晶核更易自发形成。
晶核的形成可作为一个过饱和度和其他参数的函数通过多种方法来研究，包括光散射、荧光去极化及电子显微镜。
4.一旦晶核形成，晶体生长正式开始。
对低分子量的化合物而言，新分子会逐步结合到正在生长的晶体表面。
这是由于这些位置的结合能比较大，相对于分子结合到平滑的表面。
这些步骤要么由晶系缺陷造成，要么发生在表面随机形成的晶核。
收藏分享蛋白质结晶系列之二（自译）已有 1094 次阅读2008-11-11 20:23|个人分类:科研理论告诉我们，最好的晶体生长要减少过饱和度到一个低的水平；维持高饱和度可能导致过多晶核的形成，从而产生很多小晶体（如图1.1）。
同时，晶体需要缓慢地生长以在表面达到一个最高的有序度。
然而实际中，并没有遵从这个基本规则。
最简单的改变过饱和度的方式是改变温度或沉淀剂的浓度。
蛋白质沉淀可以通过添加盐、聚乙二醇或有机溶剂。
作为沉淀剂，盐有双重作用，即盐析和盐溶。
盐离子屏蔽了蛋白质分子表面的电荷，因此从而减弱了分子间的排斥力。
此外，部分水被固定从而不可与蛋白质结合，因为盐离子周围形成水化层。
最常用的盐是硫酸铵，其优点是溶解性好，对大多数蛋白质无损害，即使浓度很高。
聚乙二醇对水有高亲和性，能像盐那样固定水。
而且，它以不同的方式影响蛋白质的溶解度。
PEG分子不能超过其半径而更接近蛋白质分子表面，蛋白质分子周围有PEG中心不能接近的水化层。
如果蛋白质分子聚集，这些水化层部分重叠，从而不可接近的区域变小。
结果，可接近区域变大。
从而有更多的空间对PEG分子可用，它们的熵增加（以一些蛋白质熵为代价），系统的自由能降低。
因此，蛋白质分子聚集的这种情况在使用PEG时是最有利的。
蛋白质结晶中最普遍的有机溶剂是MPD。
有机溶剂具有静电效应，它们能降低介质的的介电常数。
静电力变强，从而压缩蛋白质分子周围离子的双电层。
这些分子可以彼此更加接近，如果在一个有利的方向，它们便可以聚集。
一些蛋白质在水中溶解度不好，但是如果加入少量盐（比盐析少的多）就可溶解。
移除盐后，蛋白质便会析出。
这种盐溶效应可以解释为蛋白质分子表面带电基团和溶液中离子相互竞争的结果。
在有溶剂离子时，蛋白质分子不会被离子双层包围，而能通过不同蛋白质分子上异种电荷之间的库仑力相互聚集。
如果少量离子被加入，蛋白质周围会形成离子双层，它们彼此之间不扩散不排斥。
其他降低蛋白质溶解度的方法有改变溶液pH或温度。
综上所述，通常结晶蛋白质的步骤如下：1.仔细检测纯度。
2. a. 慢慢增加沉淀剂的浓度，如PEG、盐或有机溶剂等。
b. 改变pH或温度。
实际中，通常可用作结晶实验的蛋白质的量非常少。
要确定最好的结晶条件，经常需要进行大量的实验。
因此，每次实验应该用最少量的蛋白质。
一个合理大小(0.2×0.2×0.2mm = 0.008mm3)的蛋白质晶体重约10μg。
因此，1mg纯化的蛋白质可以足够做大约100次结晶实验。
膜蛋白在水中不溶解，因此很难结晶。
通常的策略是使用洗涤剂将其溶解于水溶液中，然后采用水溶性蛋白的操作程序(Michel,1990; Sowadski, 1994)。
Landau和Rosenbusch（1996）引进一种新的方法能够结晶膜蛋白。
他们采用脂立方相作为各种化合物结晶的母体，脂立方相是具有立体对称性的液晶，它们能在脂和水的混合物中形成(Lindblom and Rilfors, 1989)。
一些类型的脂立方相是存在的。
Landau等人（1997）成功地在某一类型脂立方相中生长出了高度有序的细菌视紫红质（bacteriorhodopsin）膜蛋白晶体(see also Gouaux, 1998)。
但仍要看是否这种方法在结晶更多膜蛋白中取得成功。