一年级结构和功能关系

1、一年级结构和功能关系（一）一级结构与功能的关系（一）一级结构与功能的关系 以细胞色素以细胞色素C C为例：为例：细胞色素细胞色素C C广泛存在于真核广泛存在于真核生物细胞的线粒体中，是一种含有血红素辅基的单生物细胞的线粒体中，是一种含有血红素辅基的单链蛋白质。在生物氧化时，细胞色素链蛋白质。在生物氧化时，细胞色素C C在呼吸链的电在呼吸链的电子传递系统中起传递电子的作用，使血红素上铁原子传递系统中起传递电子的作用，使血红素上铁原子的价数发生变化。子的价数发生变化。 1.同功能蛋白的种属特异性与一级结构的关系三、蛋白质结构与功能关系三、蛋白质结构与功能关系（一）一级结构与功能的关系（一）一级结构

2、与功能的关系 脊椎动物的细胞色素脊椎动物的细胞色素C C由由l04l04个氨基酸残基组成个氨基酸残基组成，分子量约，分子量约13,00013,000左右；昆虫有左右；昆虫有108108个氨基酸残基组个氨基酸残基组成；植物则有成；植物则有112112个氨基酸残基组成，大都沿个氨基酸残基组成，大都沿N N端延端延伸。对不同生物的细胞色素伸。对不同生物的细胞色素C C的一级结构分析表明，的一级结构分析表明，大约有大约有2828个氨基酸残基是各种生物共有的，表明这个氨基酸残基是各种生物共有的，表明这些氨基酸残基是规定细胞色素些氨基酸残基是规定细胞色素C C的生物功能所必需的的生物功能所必需的。 三、蛋

3、白质结构与功能关系三、蛋白质结构与功能关系（一）一级结构与功能的关系（一）一级结构与功能的关系 三、蛋白质结构与功能关系三、蛋白质结构与功能关系表4-5 不同有机体中细胞色素C中的氨基酸顺序与人的差异生物名称生物名称 氨基酸差异数氨基酸差异数 生物名称生物名称 氨基酸差异数氨基酸差异数黑猩猩黑猩猩0鸡、火鸡鸡、火鸡13恒河猴恒河猴1响尾蛇响尾蛇14兔兔9乌龟乌龟15袋鼠袋鼠10金枪鱼金枪鱼21鲸鲸10狗鱼狗鱼23牛羊猪牛羊猪10蚕蛾蚕蛾31狗狗11小麦小麦43骡骡11面包酵母面包酵母45马马12红色面包霉红色面包霉48 三、蛋白质结构与功能关系三、蛋白质结构与功能关系（一）一级结构与功能的关系

4、（一）一级结构与功能的关系 2.一级结构变异与分子病 所谓分子病是指由于遗传基因突变导致蛋白分子中所谓分子病是指由于遗传基因突变导致蛋白分子中某些氨基酸残基被更换所造成的一种遗传病。镰刀状细某些氨基酸残基被更换所造成的一种遗传病。镰刀状细胞贫血病（胞贫血病（sickle-cell anemia）是最早被认识的一种分是最早被认识的一种分子病，这种疾病在非洲的某些地区十分流行。病人的红子病，这种疾病在非洲的某些地区十分流行。病人的红细胞在氧气不足的情况下变形而呈镰刀状，故由此得名细胞在氧气不足的情况下变形而呈镰刀状，故由此得名 三、蛋白质结构与功能关系三、蛋白质结构与功能关系（一）一级结构与功能的

5、关系（一）一级结构与功能的关系 2.一级结构变异与分子病 通过对血红蛋白分子的一级结构研究表明，病人的通过对血红蛋白分子的一级结构研究表明，病人的血红蛋白（血红蛋白（HbS）与正常人的血红蛋白（与正常人的血红蛋白（HbA）相比，相比，在在574个氨基酸残基中只有个氨基酸残基中只有2个氨基酸残基的差异。个氨基酸残基的差异。HbA和和 HbS的的 -链是完全相同的，所不同只是链是完全相同的，所不同只是 -链上从链上从N末末端开始的第端开始的第6位的氨基酸残基，在正常的位的氨基酸残基，在正常的HbA分子中是分子中是谷氨酸，而患者的谷氨酸，而患者的HbS分子中为缬氨酸所代替，分子中为缬氨酸所代替， 三

6、、蛋白质结构与功能关系三、蛋白质结构与功能关系（一）一级结构与功能的关系（一）一级结构与功能的关系 2.一级结构变异与分子病 镰刀状细胞贫血病：镰刀状细胞贫血病：Hb-AHb-A（正常人）：正常人）：Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-LysVal-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-LysHb-SHb-S（患者）：患者）： Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-LysVal-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys -链链 1 2 3 4 5 6 7 8 三、蛋白质结构与功能关系三、蛋白质结构与功能关系（一）一级结构与功能的关系

7、（一）一级结构与功能的关系 2.一级结构变异与分子病 原因是什么？ Glu 和和Val 分子的侧链在性质上有很大的不同。分子的侧链在性质上有很大的不同。Glu 侧侧链带负电荷，而链带负电荷，而Val侧链是一个非极性基团，所以使得侧链是一个非极性基团，所以使得HbS分子表面的负电荷减少，这种变化使患者的血红蛋白分子表面的负电荷减少，这种变化使患者的血红蛋白容易发生聚集并形成杆状多聚体，这就是导致红细胞变形容易发生聚集并形成杆状多聚体，这就是导致红细胞变形的原因。的原因。 三、蛋白质结构与功能关系三、蛋白质结构与功能关系（一）一级结构与功能的关系（一）一级结构与功能的关系 在体内许多具有一定功能的

8、蛋白质如酶蛋白、在体内许多具有一定功能的蛋白质如酶蛋白、激素类蛋白等常以无活性的前体形式产生和贮存。激素类蛋白等常以无活性的前体形式产生和贮存。在一定情况下，这些前体经特定蛋白酶水解，切除在一定情况下，这些前体经特定蛋白酶水解，切除部分肽段后，才转变成有活性的蛋白质。这一过程部分肽段后，才转变成有活性的蛋白质。这一过程叫做叫做蛋白质前体的激活3.一级结构与蛋白质前体的激活三、蛋白质结构与功能关系三、蛋白质结构与功能关系（一）一级结构与功能的关系（一）一级结构与功能的关系 例如：例如： 有功能的胰岛素含有有功能的胰岛素含有51个氨基酸残基，个氨基酸残基，由由A、B两条链组成。但在胰岛两条链组成。

9、但在胰岛 细胞最初合成的细胞最初合成的是一个比胰岛素分子大一倍多的单链多肽，称前是一个比胰岛素分子大一倍多的单链多肽，称前胰岛素原，它是胰岛素原的前体，而胰岛素原是胰岛素原，它是胰岛素原的前体，而胰岛素原是有活性的胰岛素的前体。前胰岛素原比胰岛素原有活性的胰岛素的前体。前胰岛素原比胰岛素原在在N末端上多一段肽链，称信号肽（末端上多一段肽链，称信号肽（signal peptide），），含有含有20个左右氨基酸残基，其中很多是疏水个左右氨基酸残基，其中很多是疏水侧链残基。侧链残基。 3.一级结构与蛋白质前体的激活三、蛋白质结构与功能关系三、蛋白质结构与功能关系（一）一级结构与功能的关系（一）一级

10、结构与功能的关系 许多蛋白质，如酶蛋白、激素蛋白等，它们在体许多蛋白质，如酶蛋白、激素蛋白等，它们在体内常以无活性的前体存在，在一定情况下经体内的蛋内常以无活性的前体存在，在一定情况下经体内的蛋白酶水解，切去部分肽段后，才变成有活性的蛋白质白酶水解，切去部分肽段后，才变成有活性的蛋白质。 3.一级结构与蛋白质前体的激活 前体胰岛素（前体胰岛素（84 84 aaaa） A A链（链（2121aaaa） B B链（链（3030aaaa） C C链（链（3333aaaa） 活性胰岛素活性胰岛素三、蛋白质结构与功能关系三、蛋白质结构与功能关系（二）空间结构与功能的关系（二）空间结构与功能的关系 牛胰核

11、糖核酸酶牛胰核糖核酸酶A A（RNaseRNase）是由是由124124个氨基个氨基酸残基组成的单链蛋白质，含有酸残基组成的单链蛋白质，含有4 4个二硫键，并个二硫键，并通过其它次级键使多肽链得以折叠成一个具有通过其它次级键使多肽链得以折叠成一个具有三维构象的、有催化能力的活性蛋白质。三维三维构象的、有催化能力的活性蛋白质。三维结构的形成对维持酶的活力是必不可少的。结构的形成对维持酶的活力是必不可少的。 例一例一三、蛋白质结构与功能关系三、蛋白质结构与功能关系（二）空间结构与功能的关系（二）空间结构与功能的关系 当天然的当天然的RNase RNase 在在8 8molLmolL-1-1尿素存在

12、下用尿素存在下用 - -巯基乙巯基乙醇处理后，分子内四个二硫键即被断裂，整个肽链呈醇处理后，分子内四个二硫键即被断裂，整个肽链呈伸展的无规则的线形状态，同时酶活性完全丧失。但伸展的无规则的线形状态，同时酶活性完全丧失。但是当用透析方法将尿素和巯基乙醇除去后，是当用透析方法将尿素和巯基乙醇除去后，RNaseRNase活性活性又可完全恢复。研究表明，复性后的产物与天然又可完全恢复。研究表明，复性后的产物与天然RNaseRNase并无差别。所有正确配对的并无差别。所有正确配对的4 4个二硫键都获得重建。个二硫键都获得重建。 三、蛋白质结构与功能关系三、蛋白质结构与功能关系（二）空间结构与功能的关系（二）空间结构与功能的关系 三、蛋白质结构与功能关系三、蛋白质结构与功能关系（二）空间结构与功能的关系（二）空间结构与功能的关系 血红蛋白的别构效应血红蛋白的别构效应 例二例二三、蛋白质结构与功能关系三、蛋白质结构