蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

1.4蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系⒈一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)

RNase是由124氨基酸殘基組成的單肽鏈，分子中8個Cys的-SH構(gòu)成4對二硫鍵，形成具有一定空間構(gòu)象的蛋白質(zhì)分子。在蛋白質(zhì)變性劑（如8mol/L的尿素）和一些還原劑（如巰基乙醇）存在下，酶分子中的二硫鍵全部被還原，酶的空間結(jié)構(gòu)破壞，肽鏈完全伸展，酶的催化活性完全喪失。當(dāng)用透析的方法除去變性劑和巰基乙醇后，發(fā)現(xiàn)酶大部分活性恢復(fù)，所有的二硫鍵準(zhǔn)確無誤地恢復(fù)原來狀態(tài)。若用其他的方法改變分子中二硫鍵的配對方式，酶完全喪失活性。這個實驗表明，蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定它的空間結(jié)構(gòu)，而特定的空間結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)具有生物活性的保證。如下圖：概述目前一頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前二頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點2.前體與活性蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的關(guān)系

由108個氨基酸殘基構(gòu)成的前胰島素原(pre-proinsulin），在合成的時候完全沒有活性，當(dāng)切去N-端的24個氨基酸信號肽，形成84個氨基酸的胰島素原（proinsulin），胰島素原也沒活性，在包裝分泌時，A、B鏈之間的33個氨基酸殘基被切除，才形成具有活性的胰島素。如圖所示:目前三頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點胰島素：AB兩條鏈構(gòu)成，A鏈含21個氨基酸殘基，B鏈含30個氨基酸殘基，鏈間有兩對二硫鍵，A鏈上有一對二硫鍵。目前四頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點3.同源蛋白質(zhì)有順序同源性：比較不同來源的細(xì)胞色素C發(fā)現(xiàn)，與功能密切相關(guān)的氨基酸殘基是高度保守的，這說明不同種屬具有同一功能的蛋白質(zhì)，在進化上來自相同的祖先，但存在種屬差異。不同種屬間的同源蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)上相對應(yīng)的氨基酸差別越大，其親緣關(guān)系愈遠(yuǎn)，反之，其親緣關(guān)系愈近。目前五頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點一肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)珠蛋白目前六頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前七頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點

所以，蛋白質(zhì)一定的結(jié)構(gòu)執(zhí)行一定的功能。功能不同的蛋白質(zhì)總是有著不同的序列；比較種屬來源不同而功能相同的蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，可能有某些差異，但與功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)也總是相同。若一級結(jié)構(gòu)變化，蛋白質(zhì)的功能可能發(fā)生很大的變化。目前八頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前九頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)目前十頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前十一頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點肌紅蛋白的亞基鐵卟啉目前十二頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前十三頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前十四頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前十五頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前十六頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前十七頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點肌紅蛋白的氧合曲線目前十八頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前十九頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前二十頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前二十一頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前二十二頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前二十三頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點血紅蛋白目前二十四頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前二十五頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前二十六頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前二十七頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點

Hb由4條肽鏈組成：2α、2β，功能是運載O2。在去氧Hb亞基中有下列幾對離子鍵：目前二十八頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前二十九頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前三十頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前三十一頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前三十二頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前三十三頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前三十四頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點

由于血紅蛋白亞基之間存在大量離子鍵，使其構(gòu)象呈緊張態(tài)，對氧的親和力很低，第一個亞基與O2結(jié)合時，離子鍵的破壞較難，所需要的能量較多。當(dāng)血紅蛋白的一個亞基結(jié)合氧之后引起它的構(gòu)象從緊張態(tài)變成松弛態(tài)，其它的離子鍵也依次破壞，此時破壞離子鍵所需要的能量也少，構(gòu)象的變化導(dǎo)致血紅蛋白對氧的親和力大大增強，因此第四個亞基結(jié)合氧的能力比第一個大幾百倍。目前三十五頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前三十六頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前三十七頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前三十八頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點上述Hb與O2結(jié)合后，Hb的構(gòu)象發(fā)生變化，這類變化稱為變構(gòu)效應(yīng)，即通過構(gòu)象變化影響蛋白質(zhì)的功能。像血紅蛋白這種具有變構(gòu)效應(yīng)的蛋白質(zhì)稱為變構(gòu)蛋白（allostericprotein）。血紅蛋白的這種變構(gòu)效應(yīng)能更有效地行使其運氧的生物學(xué)功能。目前三十九頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前四十頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點

血紅蛋白（Hb）和肌紅蛋白（Mb）氧結(jié)合曲線的比較目前四十一頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前四十二頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前四十三頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前四十四頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點二磷酸甘油酸（BPG）結(jié)合于四個亞基的中央空穴處目前四十五頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點BPG分子與Hb的兩條β鏈的結(jié)合目前四十六頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點二磷酸甘油酸（BPG）降低血紅蛋白對氧的親和力目前四十七頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點波爾（Bohr）效應(yīng)有利于血紅蛋白對氧的運輸目前四十八頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前四十九頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前五十頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點⒋蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與分子病

現(xiàn)知幾乎所有遺傳病都與蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)改變有關(guān)，都稱之為分子病。例如鐮刀型貧血癥，它是由于血紅蛋白的β-亞基上的第六位氨基酸由谷氨酸變成了纈氨酸，導(dǎo)致血紅蛋白的結(jié)構(gòu)和功能的改變，其運輸氧氣的能力大大地降低，并且紅細(xì)胞呈鐮刀狀。目前五十一頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點鐮刀狀血紅細(xì)胞目前五十二頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前五十三頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點

1.鐮刀狀細(xì)胞貧血病是血紅蛋白分子突變引起的

2.鐮刀狀細(xì)胞血紅蛋白的氨基酸序列的細(xì)微變化

3.鐮刀狀細(xì)胞血紅蛋白可形成纖維狀沉淀

4.鐮刀狀細(xì)胞血紅蛋白的治療性矯正目前五十四頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點由于基因水平的突變導(dǎo)致的血紅蛋白的分子病目前五十五頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點地中海貧血癥可以由幾條途徑產(chǎn)生：①缺失一個或多個編碼血紅蛋白鏈的基因；②所有基因都可能存在，但一個或多個基因發(fā)生無義突變，結(jié)果產(chǎn)生縮短了的蛋白鏈，或發(fā)生移碼突變致使合成的鏈含不正確的氨基酸序列；③所有基因都可能存在，但突變發(fā)生在編碼區(qū)之外，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄被阻斷或前體mRNA的不正確加工。目前五十六頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點蛋白質(zhì)工程利用基因工程手段，包括用基因的點突變和基因表達等改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)與功能，使之更完善、甚至是新的性質(zhì)和功能。

目前五十七頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點免疫系統(tǒng)和免疫球蛋白

（一）免疫系統(tǒng)

（二）免疫系統(tǒng)能識別自我和非我

（三）在細(xì)胞表面的分子相互作用引發(fā)免疫反應(yīng)

（四）免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)和類型

（五）基于抗體—抗原相互作用的生化分析方法目前五十八頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點免疫系統(tǒng)機體執(zhí)行免疫應(yīng)答和免疫功能的組織系統(tǒng)。由免疫器官和組織、免疫細(xì)胞和免疫分子組成。

目前五十九頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前六十頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前六十一頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前六十二頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前六十三頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前六十四頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前六十五頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前六十六頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)目前六十七頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前六十八頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前六十九頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前七十頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前七十一頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前七十二頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前七十三頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前七十四頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前七十五頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前七十六頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前七十七頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點目前七十八頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點骨骼肌以及很多非肌肉細(xì)胞含有兩種形成特有的纖維狀或絲狀結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)：肌球蛋白和肌動蛋白。它們參與需能的收縮活動。肌球蛋白是一種很長的捧狀分子，有兩條彼此纏繞的“—螺旋肽鏈的尾巴和一個復(fù)雜的“頭”。它的總分子量為450000，約160nm長，實際上含有六條肽鏈。長尾巴是由二條分子量各為200000的肽鏈組成，這兩條肽鏈稱為重鏈(heavychainH鏈)。重鏈具有柔軟的可轉(zhuǎn)動鉸鏈。頭是球形的，含有重鏈的末端和四條輕鏈(lightchain，L鏈)，其中兩條稱作L2，分子量為18000，另外兩條稱為Ll和L3,分子量分別為16000和25000。肌球蛋白分子的頭部具有酶活性，催化ATP水解成ADP和磷酸，并釋放能量。許多肌球蛋白分子裝配在一起形成骨骼肌的粗絲(thickfilament)。肌球蛋白也存在于非肌肉細(xì)胞內(nèi)。肌肉的構(gòu)成目前七十九頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點骨骼肌的組織水平目前八十頁\總數(shù)八十二頁\編于十八點粗絲是由肌球蛋白構(gòu)成的。細(xì)絲是由肌動蛋白構(gòu)成的。

在骨骼肌中與粗絲緊密締合在一起的是細(xì)絲(thinfilament)，它由肌動蛋白組成。肌動蛋白以兩種形式存在，球狀肌動蛋白(G—肌動蛋白)和纖維狀肌動蛋白(F—肌動蛋白)。纖維狀肌動蛋白實際上是一根由G—肌動蛋白分子(分子量為46000)締合而成的細(xì)絲。兩根F—