蛋白质化学9-蛋白质的结构及功能关系.ppt

蛋白质分子基础 蛋白质的结构与功能 蛋白质一级结构与功能的关系 蛋白质特定的功能都是由其特定的构象所决定的，各种蛋白质特定的构象又与其一级结构密切相关。 一部分氨基酸残基直接参与构成蛋白质的功能活性区，它们的特殊侧链基团即为蛋白质的功能基团，这种氨基酸残基如被置换都会直接影响该蛋白质的功能 另一部分氨基酸残基虽然不直接作为功能基团，但它们在蛋白质的构象中处于关键位置，这种残基一旦被置换就会影响蛋白质的构象，从而影响蛋白质的活性 蛋白质一级结构与功能的关系 一级结构不同的各种蛋白质，它们的构象和功能自然不同；反之，一级结构大体相似的蛋白质，它们的构象和功能也可能相似 例如，来源于不同动物种后的胰岛素，它们的一级结构不完全一样，但其组成的氨基酸总数或排列顺序却很相似，从而使其基本构象和功能相同。 又如几种来源不同的蛋白酶，其一级结构各不相同，但它们的活性部位都含有以丝氨酸残基为中心的相似排列顺序，使其分子中这一局部的构象相似，并显示出相似的催化肽键水解的活性。 蛋白质一级结构与功能的关系 牛胰凝乳蛋白酶??? 丝丝半蛋???? 甘天丝甘甘脯亮缬半 ??? 牛胰蛋白酶?????????? 天丝半谷胺 甘天丝甘甘脯缬缬半 ??? 猪弹性蛋白酶?????? 丝甘半谷胺 甘天丝甘甘脯亮组半 ??? 人凝血酶??????? 天丙半谷???? 甘天丝甘甘脯苯缬蛋 ??? 牛凝血酶??????? 天丙半谷???? 甘天丝甘甘脯苯缬蛋 ??? 人凝血因子Xa????? 天丙半谷胺 甘天丝甘甘脯组缬苏 ??? 牛凝血因子Xa????? 天丙半谷胺 甘天丝甘甘脯组缬苏 但是，有些一级结构同源性较小（10%）的蛋白质如不同物种的血红蛋白，其高级结构非常相似，因此具有非常相似的功能。 蛋白质构象与功能的关系 蛋白质特定的构象显示出特定的功能 ------构象决定功能 别构效应(allosteric effect，也有人译为别位效应或变构效应) ： 当某种小分子物质特异地与某种蛋白质(或酶)结合后(结合部位多在远离活性部位的另一部位，通常称为别位)，能够引起该蛋白质(或酶)的构象发生微妙而规律的变化，从而使其活性发生变化(活性可以从无到有或从有到无，也可以从低到高或从高到低)，这种现象称为别构效应 。别构效应充分说明了构象与功能活性之间的密切关系。 蛋白质的结构与功能 一、活性蛋白质与前体 二、血红蛋白的结构与功能 三、蛋白质的变性 活性蛋白质与前体 激素与激素原 胰岛素与前体（参见p278) -----调节生理功能 酶与酶原 胰蛋白酶与酶原： 胰蛋白酶酶原在肠激酶的作用下，切开它的Lys6-Ile7之间的肽键，切下N-端的6肽，使构象发生变化，形成酶的活性中心。（参见P283) ------信号肽 二、血红蛋白的结构和功能 血红蛋白的结构和功能 血红蛋白(Hb)就是一种最早发现的具有别构效应的蛋白质，它的功能是运输氧和二氧化碳，Hb运输O2的作用是通过它对O2的结合与脱结合(释放)来实现的。 Hb有两种能够互变的天然构象。一种叫紧密型(T型)，另一种叫松弛型(R型)。T型对O2的亲和力低，不易与O2结合；R型则相反，它与O2的亲和力高，易于结合O2。 血红蛋白的结构和功能 血红蛋白的结构和功能 血红蛋白的结构和功能 T型Hb分子的第一个亚基与O2结合后，即引起其构象开始变化，将构象变化的“信息”传递至第二个亚基，使第二、第三和第四个亚基与O2的亲和力依次增高， Hb分子的构象由T型转变成R型。 Hb随红细胞在血循环中往返于肺及其他组织之间，随着条件的变化，Hb的T型与R型不断互变：在肺部毛细血管内，O2分压很高，促使T型转变为R型，利于Hb饱和地“装载”O2；在全身组织毛细血管中，O2分压较低，R型Hb又转变为T型，有利于释放O2。Hb分子两型构象的互变，引起结合O2与释放O2的变化，这就微妙地完成了运O2的功能 血红蛋白的结构和功能 分子病 在蛋白质的一级结构中，参与功能活性部位的残基或处于特定构象关键部位的残基，即使在整个分子中发生一个残基的异常，那么该蛋白质的功能也会受到明显的影响。 分子病 蛋白质的变性 变性是指在一些物理或化学因素作用下，使蛋白质分子空间结构破坏，从而引起蛋白质理化性质改变，包括结晶性能消失。蛋白质溶液粘度增加，呈色反应加强及易被消化水解等，尤其是溶解度降低和生物活性丧失的过程。 蛋白质变性的机理是分子中非共价键断裂，使蛋白质分子从严密且有序的空间结构转变成杂乱松散、无序的空间结构，因此生物活性也必然丧失；同时由于蛋白质变性后，分子内部的疏水基团暴露到了分子的表面，因此其溶解度