7.蛋白质结构与功能的-王镜岩生物化学(全)课稿.ppt

第六章 蛋白质结构与功能的关系 第一节 蛋白质的一级结构与生物功能的关系 一级结构（同源序列、活性蛋白前体） 高级结构 功能 核糖核酸酶变性与复性作用 在不同生物体中行使相同或相似功能的蛋白质（血红蛋白、细胞色素C ），它们的氨基酸序列具有明显的相似性。有许多位置的氨基酸残基都是相同的，称不变残基。但是其他位置氨基酸残基对不同物种有相当大的变化，称可变残基。 同源蛋白质：在不同生物体中功能相似或序列相似的蛋白质 。 如血红蛋白、细胞色素C 一、蛋白质一级结构的种属差异与同源性 实例：细胞色素Ｃ（182页） 不同生物来源的细胞色素c中不变的AA残基 不同生物与人的Cytc的AA差异数目 细胞色素c和其他同源蛋白质的序列资料分析得出了一个重要的结论： 二、蛋白质一级结构的变异与分子病 实例：血红蛋白异常病变?镰刀型贫血病（267页） 血红蛋白分子病 血红蛋白的异常由基因突变引起，如果突变是有害的，将产生遗传病。至今已知存在人类群体中的血红蛋白遗传变体有300多种（很多中性突变）。 与有缺陷的血红蛋白有关的疾病分为两类： 一类称为血红蛋白病，是由于链发生了变化，例如镰刀状细胞贫血病等；这种疾病在非洲的某些分流行(高达40％)。 另一类称为地中海贫血病，是由于缺少了α-链或β-链。例如α—和β—地中海贫血病。 1 镰刀状细胞贫血病 镰刀状细胞贫血病是最早被认识的一种分子病。它是由于遗传基因突变导致血红蛋白分子中氨基酸残基被更换所造成的。 症状：镰刀状细胞贫血病患者的血红蛋白含量仅为正常人的一半，红细胞数目也是正常人的一半左右，而且红细胞的形态也不正常，除有非常大量的未成熟红细胞之外，还有很多长而薄，成新月状或镰刀状的红细胞 。 正常红细胞与镰刀形红细胞的扫描电镜图 2、 镰刀状细胞血红蛋白致病机理 2 、镰刀状细胞血红蛋白致病机理 由于β6位于分子表面，伸出HbS分子表面的Val侧链创造了一个“粘性”的突起，与另一HbS分子上的互补口袋（可能由EF拐弯附近的Pheβ85(F1)和Leuβ88(F4)形成）通过疏水相互作用而聚集沉淀。 2 镰刀状细胞血红蛋白致病机理 纤维沉淀的形成压迫细胞质膜，使它弯曲成镰刀状。镰刀状细胞不像正常细胞那样平滑而有弹性，因此不易通过毛细血管。 如果氧压低，镰刀状化的程度将增加，导致组织缺血受伤，影响器官的正常功能。这是镰刀状细胞贫血患者早死的主要原因。 三 、蛋白质前体的激活与一级结构 实例：血液凝固与血栓溶解 （185页） 蛋白质前体的激活与氨基酸序列的局部断裂 生物体内的某些生物化学过程中，蛋白质分子的部分肽链必须先按特定的方式断裂才能呈现生物活性。 例如：血液凝固时血纤蛋白原和凝血酶原的复杂变化，消化液中很多蛋白水解酶原的激活及许多蛋白质和多肽激素前体转变为有活性的激素都属于这种情况。 蛋白质的这一特性有着它重要的生物学意义，它是在生物进化过程中发展起来的，是蛋白质结构与功能具有高度统一性的表现。 总结 （1）蛋白质的功能的体现最终与一级结构的重新组合有关。 （2）功能 高级结构 一级结构 蛋白质的功能和高级结构构象密切相关。球状蛋白质的构象不是刚性、静止的，而是柔性、动态的。蛋白质在行使功能时，蛋白质构象有时发生微小的改变，有时发生剧烈的变化(肽段可能移动几个纳米)。 蛋白质—配体相互作用的瞬时性质对生命至关重要，因为它允许生物体在内、外环境发生变化时，能快速、可逆地作出反应。 例一、肌红蛋白的结构与功能 肌红蛋白(myoglobin，Mb)是哺乳动物细胞主要是肌细胞贮存和分配氧的蛋白质。潜水哺乳类如鲸、海豹和海豚的肌肉中肌红蛋白含量十分丰富，以致使它们的肌肉呈棕红色。由于肌红蛋白贮存氧使这些动物能长时间地潜在水下。 肌红蛋白是由一条多肽链和一个血红素（辅基）构成，含153个氨基酸残基。除去血红素的脱辅基肌红蛋白称珠蛋白(globin)。 1. 肌红蛋白的三级结构特点 （1）肌红蛋白分子呈扁平的棱形，分子中多肽主链由长短不等的8段直的α螺旋组成，这8段螺旋分别命名为A、B、C…H。 相应的非螺旋区肽段称为NA(N—末端段)、AB、BC、…FG、GH、HC(C—末端段)。 （2）8个螺旋段大体上组装成两层。拐弯处α螺旋受到破坏，拐弯是由8个残基组成的无规卷曲，在C—末端也有一段5残基的松散肽链。肌红蛋白中4个Pro残基各自处在一个拐弯处；处在拐弯处的残基还有Ser、Thr、Asn和I1e. （3）肌红蛋白的整个分子显得