生物化学：第一章 蛋白质的结构与功能 3.ppt

第三节 蛋白质结构与功能的关系 The Relation of Structure and Function of Protein 一、蛋白质一级结构与功能的关系 （一）一级结构是空间构象的基础 空间结构决定生物学功能； 空间级结构破坏则功能丧失，但在不破坏一级结构的基础上还可能重新形成有生物学活性的空间结构。 一级结构决定空间结构。 （二）一级结构相似或相近可以有相近或相同的功能（如某些激素） （三）一级结构破坏则功能改变（如分子病：镰形贫血） （四）一级结构与生物进化——进化树 二、蛋白质空间结构与功能的关系 （一）肌红蛋白与血红蛋白的结构与功能 （二）血红蛋白的构象变化与结合氧 Hb能可逆地与O2结合，Hb与O2结合后称为氧合Hb。 氧合Hb占总Hb的百分数（氧饱和度）随O2浓度变化而改变。 血红蛋白与氧气结合（亚基间）具有协同效应。 协同效应 协同效应（cooperativity） 一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应。 协同效应有两种： 正协同效应(positive cooperativity)：促进作用。 负协同效应(negative cooperativity)：抑制作用。 协同效应与变构效应？？？互为因果？ 因为变构产生协同？ 课间 变构效应 变构效应（allosteric-effect） 蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化，称为变构效应。 变构的原因是氧气与血红素的结合。 Changes in Quaternary structure of HEMOGLOBIN 血红素与氧结合模示图 Hb与氧结合前后血红素的变化 （三）蛋白质构象改变与疾病 蛋白质构象疾病： 若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。 蛋白质构象改变导致疾病的机理： 有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。 这类疾病包括： 人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。 疯牛病 疯牛病 是由朊病毒蛋白(prion-protein,-PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。 疯牛病中的蛋白质构象改变 正常的PrP富含α-螺旋，称为PrPc。 PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为β-折叠的PrPsc，从而致病。 第四节蛋白质的理化性质与分离纯化 The-Physical-and-Chemical-Characters-and-Separation-and-Purification-of-Protein ★一、理化性质 第三次课结束 二、蛋白质的分离和纯化 三、多肽链中氨基酸序列分析 四、蛋白质空间结构测定 二级结构测定 通常采用圆二色光谱(circular dichroism，CD)测定溶液状态下的蛋白质二级结构含量。 ?-螺旋的CD峰有222nm处的负峰、208nm处的负峰和198-nm处的正峰三个成分； 而?-折叠的CD谱不很固定。 三级结构测定 X射线衍射法(X ray diffraction)和核磁共振技术(nuclear magnetic resonance, NMR)是研究蛋白质三维空间结构最准确的方法。 蛋白质水解方法 * * 肌红蛋白与血红蛋白的功能：可逆地结合氧气。 Deoxy-Hb exists in the T-state or T-conformation （tense，tight，taut）： Noncovalent interactions between the heterodimers are stronger，and the cavity between the β subunits is large Oxy-Hb exists in the R-state or R-conformation （ralaxed）：Noncovalent interactions between the heterodimers are weaker，and the cavity between the β subunits is smal Deoxygenation-oxygenation equilibrium 血红素是4个吡咯环通过4个甲炔桥相连形成的平板状铁卟啉化合物，Fe2+居于卟啉环的中央。 Fe2+有6个配位键:其中 4个吡咯环的N原子相连 1个与F ?-螺旋中第8个残基组氨酸（93）相结合 第6个配位键与氧分子相结合，并与E7组氨酸（64）相接近。 铁原子半径变小，就能进入卟啉环的小孔中； 继而引起肽链位置的变动。 血红素与氧结合引起Hb变化 Fe Fe O O O O 血红素