生物化學(xué)-第二章　蛋白質(zhì)化學(xué) 7-8（下）

第五節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系〔一〕一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的根底或一級(jí)結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能

Anfinsen定理:一級(jí)結(jié)構(gòu)(即氨基酸序列)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)，

也決定蛋白質(zhì)的功能1、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的種屬差異與同源性

實(shí)例：細(xì)胞色素Ｃ2、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的變異與分子病(p266)

實(shí)例：血紅蛋白質(zhì)異常病變

鐮刀型貧血病3、蛋白質(zhì)前體的激活與一級(jí)結(jié)構(gòu)

實(shí)例：胰島素原的激活不同生物來源的細(xì)胞色素c中不變的AA殘基

14106100134323029271817675952514845413887848280706891GlyGlyPheCysGlyGlyGlyArgLysGlyCysLysPheHisProLeuGlyArgTyrAlaAsnTrpTyr707580LysLysLysProProTyrIleGlyThrMetAsnLeu血紅素細(xì)胞色素c分子的空間結(jié)構(gòu)不變的AA殘基35個(gè)不變的AA殘基，是CytC的生物功能所不可缺少的。其中有的可能參加維持分子構(gòu)象；有的可能參與電子傳遞；有的可能參與“識(shí)別〞并結(jié)合細(xì)胞色素復(fù)原酶和氧化酶。不同生物與人的Cytc的AA差異數(shù)目〔二〕、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的突變—分子病分子病：基因突變引起的某個(gè)功能蛋白的某一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基發(fā)生了遺傳性替代從而導(dǎo)致整個(gè)分子的三維結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，功能局部或全部喪失。鐮刀形紅細(xì)胞貧血現(xiàn)是由于血紅蛋白發(fā)生了遺傳突變引起的鏈第6位的aa殘基由正常的Glu變成了疏水性的Val

正常人血紅蛋白，β.N......Glu6鐮刀型貧血β.N......Val6鐮狀細(xì)胞貧血〔sick-cellanemia〕從患者紅細(xì)胞中鑒定出特異的鐮刀型或月牙型細(xì)胞。β-鏈1234567Hb-AVal-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys…Hb-SVal-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys…Val取代Glu含氧-HbAO2O2粘性疏水斑點(diǎn)含氧HbS脫氧HbS疏水位點(diǎn)血紅蛋白分子凝集生理?xiàng)l件下電荷：

Glu-Val

親水疏水Mathewsetal(2000)Biochemistry(3e)p.239正常紅細(xì)胞與鐮刀形紅細(xì)胞的掃描電鏡圖鐮刀形紅細(xì)胞正常紅細(xì)胞-鏈N端氨基酸排列順序12345678Hb-A〔正常人〕Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys…Hb-S〔患者〕Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys…分子病——蛋白質(zhì)分子一級(jí)結(jié)構(gòu)的氨基酸排列順序與正常有所不同的遺傳病。鐮形血球癥只有一個(gè)氨基酸改變EFpocketGlu→ValMathewsetal(2000)Biochemistry(3e)p.236大部份突變不影響整體分之構(gòu)形非致病突變致病突變豬胰島素原激活成形成胰島素示意圖

高級(jí)構(gòu)象決定蛋白質(zhì)的功能

1、蛋白質(zhì)高級(jí)構(gòu)象破壞，功能喪失實(shí)例：核糖核酸酶的變性與復(fù)性2、蛋白質(zhì)在表現(xiàn)生物功能時(shí)，構(gòu)象發(fā)生一定變化〔變構(gòu)效應(yīng)〕:蛋白質(zhì)的構(gòu)象不是固定不變的,有些蛋白質(zhì)當(dāng)表現(xiàn)其生物學(xué)功能時(shí),構(gòu)象發(fā)生改變,從而改變了整個(gè)分子的性質(zhì).實(shí)例：血紅蛋白的變構(gòu)效應(yīng)和輸氧功能1.同功能蛋白質(zhì)中氨基酸順序的種屬差異與生物進(jìn)化2.一級(jí)結(jié)構(gòu)相同的蛋白質(zhì)功能也相同3.一級(jí)結(jié)構(gòu)上的細(xì)微變化可直接影響其功能分子病：蛋白質(zhì)分子一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變有可能引起其生物功能的顯著變化，甚至引起疾病二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)與功能1.Hb的結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白輸氧功能和構(gòu)象變化O2HbHb-O2O2血紅蛋白和肌紅蛋白的氧合曲線活動(dòng)肌肉毛細(xì)血管中的PO2020406080100肺泡中的PO2MyoglobinHemoglobin(R)relaxedstate(T)tensestate

血中氧分子的運(yùn)送HemoglobinLung氧分子MyoglobinMuscle靜脈動(dòng)脈環(huán)境氧濃度高時(shí)Hb快速吸收氧分子環(huán)境氧濃度低時(shí)Hb迅速釋出氧分子任何