thermische auffaltung von myoglobin: dsc · dsc – was ist das? p p c t h = ∂ ∂ aufbau eines...
TRANSCRIPT
Thermische Auffaltung
von Myoglobin: DSC
Susanne Bomke
Cornelia Mömming
� Proteine � Myoglobin
� Vorstellung der DSC
� Proteine als biophysikalische Systeme
� Stabilitätsgleichung von Proteinen
� Thermodynamische Betrachtung der Messkurve
� Auswertung der DSC
� Zusammenfassung
Gliederung
� Grundbausteine: Aminosäuren
� Verschiedene Funktionen : Gerüstsubstanzen (Keratin)
Biokatalysatoren (Enzyme)
Hormone
� Verschiedene strukturelle Ebenen:
Primärstruktur (Sequenz der Aminosäuren)
Sekundärstruktur (Auffaltung von Polypeptidketten)
Tertiärstrukur
Quartärstruktur
Proteine
� Im Muskel enthalten
� Sauerstoffspeicher
� Sauerstofftransport innerhalb des Muskels
Struktur:
� Prosthetische Gruppe: Häm
� Eisen von 6 Liganden umgeben
Myoglobin
� Differential Scanning Calometry: Wärmekapazität Cp einer Probe wird in Abhängigkeit von Temperatur aufgezeichnet
� Messprinzip: Probe und Referenz werden erwärmt (konstante Heizrate), falls endotherme oder exotherme Phasenumwandlung � Temperaturdifferenz
� Ausgleich der Temperatur
� Aufgezeichnete Parameter: Änderung der Wärmemenge (Enthalpieänderung) pro Temperaturänderung
� Messsignal:
DSC – Was ist das?
p
p
CT
H=
∂
∂
Aufbau eines DSC-Gerätes
� Modell: N D
K =
� Keine weiteren Zustände zugelassen
� Gleichgewicht nur, wenn Stabilität von N und D identisch
� Vorzeichen von ∆Gθ entscheidend für die Gleichgewichtslage:
falls ∆Gθ negativ � Gleichgewicht auf der Seite der Produkte
falls ∆Gθ positiv � Gleichgewicht auf der Seite der Edukte
Proteine als biophysikalische Systeme
[ ][ ]N
D
� Stabilität bedeutet Unfähigkeit zur Veränderung
� Zustand genau dann stabil, wenn es keinen anderen erreichbaren Zustand mit höherer Entropie gibt
� Bei p und T = const. ist derjenige Zustand stabil, der die niedrigste freie Enthalpie G aufweist (geschlossenes System)
Was versteht man unter Gleichgewicht und Stabilität?
Ziel dieses Versuchs ist die quantitative Bestimmung der Stabilität
von Proteinen
� ∆Gθ = – RT ln K
� ∆Gθ = ∆Hθ – T ∆Sθ (nur im Gleichgewicht gültig)
� G = Gθ + RT ln
� � ∆G = GD – GN = ∆Gθ + RT ln
Beschreibung des Gleichgewichtes mitthermodynamischen Größen
θc
c
N
D
c
c
� Welche Messgrößen werden benötigt um die Stabilität von Proteinen zu beschreiben?
� Eine Antwort ergibt sich aus der Stabilitätsgleichung:
� Es müssen ∆Hθ(Tm), ∆Cpθ(Tm) sowie Tm bestimmt werden
Stabilitätsgleichung
∆+
∆−−∗∆+∆=∆
m
mp
m
m
mmpmT
TTC
T
THTTTTCTHTG ln)(
)()()()()( θ
θθθθ
� ∆Gθ = ∆Hθ – T ∆Sθ
� Betrachtung der Temperaturabhängigkeit der Enthalpie und der Entropie
� Lösung:
Herleitung der Stabilitätsgleichung
⋅∆+∆=∆
∗
∗
T
TCTSTS p ln)()( θθθ
TCTHTH p∆∆+∆=∆ ∗ )()( θθ
m
p
m
mm
T
TCT
T
THTTST ln
)()( ⋅∆+
∆=∆ θ
θθ
Messkurve
� Stabilitätsgleichung zur Beschreibung von Proteinen:
� Zu bestimmende Parameter: Tm, ∆Hθ(Tm), ∆Cpθ(Tm)
� Zwei Verfahren zur Bestimmung von ∆Hθ(Tm):
kalorimetrische Enthalpiebestimmung
Van‘t Hoff Verfahren
Zusammenfassung
∆+
∆−−∗∆+∆=∆
m
mp
m
m
mmpmT
TTC
T
THTTTTCTHTG ln)(
)()()()()( θ
θθθθ