不同物种的细胞色素c分子异同比较分析

1、不同物种的细胞色素 c 分子异同比较分析细胞色素 C 是生物氧化反应中一种起重要作用的蛋白质, 它以铁 叶琳为辅基, 卟琳的 SH 基和 Fe 原子可与蛋白质分子中的氨基酸相 结合，人和其他各种生物的细胞色素 C 已经分离提纯，其蛋白质结 构比较清楚，对近百个生物种，包括各种不同的动物、植物、真菌和 细菌的细胞色素 C 的蛋白质结构进行了化学分析，证明了大部分生 物细胞色素 C 的蛋白质由 105 个左右的氨基酸组成，一除少数氨基酸 顺序略有变动外，大部分氨基酸的顺序是相同的。所选用的物种分类物种界门纲目科属果蝇动物界节肢动物门昆虫纲双翅目果蝇科果蝇属黑猩猩动物界脊索动物门哺乳纲灵长目人科黑猩

2、猩属狼动物界脊索动物门哺乳纲食肉目犬科犬属牛动物界脊索动物门哺乳纲偶蹄目牛科牛属松鼠动物界脊索动物门哺乳纲啮齿目松鼠科松鼠属智人动物界脊索动物门哺乳纲灵长目人科人属野猪动物界脊索动物门哺乳纲偶蹄目猪科猪属文昌鱼动物界脊索动物门头索纲文昌鱼目文昌鱼科文昌鱼属蜜蜂动物界节肢动物门昆虫纲膜翅目蜜蜂科蜜蜂属拟南芥植物界被子植物门双子叶 植物纲十字花目十字花科拟南芥属向日葵植物界被子植物门双子叶 植物纲菊目菊科向日葵属玉米植物界被子植物门单子叶 植物纲禾本目禾本科玉蜀黍属白色念 珠菌真菌届真菌门链抱菌原核生 物界细菌门十四个物种的细胞色素C蛋白质一级结构果蝇 黑運渥文邑鱼拟南芥 冋豆葵果蝇 黑運渥文邑鱼

3、拟南芥 冋豆葵白三念珠茵Clustal Cons Consensuis一一MS一一VPflGDVEKGKKLFVQBCQCHTVEGGKHKVGPNlHGLIGRKTGQAAGFiYTDA WGDVEKGKKIEIMEC8QCHTVEEGGKHKTGPNXHG：LFGPKTGQAPGYSTJlJl： MGDHEKEKK 工 EVCKCQCHTVERGGKHKTGPNLHGLFGR K 史 GQAPGFBYTDSr 则DEKi?KKI：EV!EF；C：EC；IiTE：E：；3GKHP：TGFKIiHiSIihGRK1iSESiFimESYrrEiIV MGDEKEKR 工 EIQKCSQCHTV

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5、T哲 日 眞哲: MSESESPflGNPTTGER 工 IFKTKC!必一一MPPFEKGSEKKG2lTLEKTBCLQCHTVEKGGPHKVGPNXHGVFGPKSGLAEYSVTDJl： 一一MPAEFEKGSEKKGATLFKTBCLQCHTVEEGGPHKVGPNIHGVFGRKSGLAESYSYTDA MGESaGDSKKGJbNLFKTECQCHTliEEGGGNKIGFIiHGLz GRKTGSVDGYAYTDAJr认 4r * W 火丹比 * W Jr 4r sV Jr Jr iV 4* Jr右 * tIBIBHI C QCHT EG ?； GP L G G R G G

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8、LdV-FGFKKPQERELiaYLKTST?.一一 NKKKGVEWTEGTMSDYLENPKKYrPGTKMS-SELKKPKERELVTYLEKaTS一一 NKKKGVEWTEGTM3DYL NKQKGITliiJEETLFEYLENPKKYLPGTKMJiFSELKKEKERXEIITFMKESTJl- 讲* + W 4 4 4 4 2 2 4 4 4* “ Wff Mr sr Wr 希 n n h hnnaiHHiHi nnNK K WYL KPKKYL?GTKM G KK R D黑猩猩和牛的细胞色素 c 的序列对比黒握猩Clustal ConsConsensus黒握猩Clusta

9、l ConsConsensusMDVERrnKKI-VGKCaGCHTVEKGGKHKTnPNIjHGLFGRKTGaAPGFSYTDANKnKITIivGl4r 4七a去总*乐&心 ”认H七去*4总* 4百a去总*也* *”*4 * a去H七心* 442 4f 4f ik 4r -k-MGDVEKGKKIE KC 2CHT7ERGGKHKTGPN1HGLFGRKTGQAPG ST SNKHEGI PvGT T T | T T T T |TTTT|TTTT| T T T T |TTTr|TTTT| T T T T | T T T T | T )70SO90LOOEETLMEYLEMPKKYZP

10、3TKMIFVGIKKKEERZELIiYLEKSTNE EETLMEYLE2QPKKYIZFWTKM1： 3吕G HKK眩左ERECL IYLEKSTNE r iJU JU Jf JU Jf 4t at 4r Jr Jf JU Jf 4f 4r JU Jf 4t Jf JU Jf JU Jf 4t JU1 Jf Jf Jf 4r JU JU Jf aJU Jf Jk JU- JU；E TLMEYIENEKRYIPGTKMIF GIKKK ER DLISYLEKSTNE黑猩猩和玉米的细胞色素 c 序列对比1黑猩猩玉米Clustal ConsConsensus101黑猩猩玉米Clustal Co

11、nsConsensusMGEVEKGKKITIMKCSGCHTVEK ；C HKTGPILHGLZGRKTGGPYSYTSANK： MFFEEKoSEKKGJbTLiKTRCLQCHTVEKoGFHKVGEKllHGVFGRKSGIjSEGYSTTEISIKI Jr火 4* *24 4f Jr Jr JU JrsJU 4Jf Jr Jf * Jr Jr Jr sJU 4 4* 火*f Qe 4 Qf 4Jf Jr Jf KGFCQCHTVEK ；GHKGPMLHGFGRKG召GYSYTANK073BO90LOOLLONKGrlZVirELTZiMETLEHPEKlZPTKMIFV r 匚氐K氐

12、EER正匸L 工土工Ii眩氏為TOEKK 7VEWTE；TM3DYLEMPKKIIPGTKMFGtZKKPEEPl；rLVTYLKKT3-j. Ju Jn j. t/aJuJtJnJft/iiJrJtiJiiJiiJa 4 t/a Ja Jti JuJrh.A Ju Ju ! t/a Ju Ju 4 4mhKG WET Y1ENPEKYIPGTKM F G RK B EL YLKKT上图中，十四个物种分别来自于不同的界门纲目，共有的保守氨 基酸序列有 43 个，一致性非常高，其中黑猩猩和智人的序列式完全 相同的，通过黑猩猩和牛的序列对比发现，同为哺乳动物，它们的细胞色素c序列几乎完全 一直，只

13、有少数几个突变点；通过黑猩猩和玉米的细胞色素 c 的序列 对比发现，它们显然没有黑猩猩和牛的序列一致性高，但仍有超过一 半的一致性序列。虽然有的物种在亲缘关系中相隔很远, 但是氨基酸顺序很多相同, 说明它们在进化过程中, 是由共同祖先演化而来的，又由于生物有机 体突变,，在某一个历史阶段, 产生了许多不同的个体, 各自朝不同的 方向演化，所以，各个生物有机体细胞色素C氨基酸排列顺序不完全 相同。不同物种之间的亲缘关系越近, 其细胞色素 C 的结构越相似, 反之差异越大。但同时虽然朝着不同的方向进化，但是细胞色素 c 的 很多氨基酸序列的进化是非常保守的，因此可以推测这些序列在细胞 色素 c 的

14、基本功能方面发挥着很重要的作用，对细胞色素 c 的结构稳 定起着关键的作用。白色念珠菌、牛和智人分别属于不同的界、门、纲、目, 它们之间的 亲缘关系，总的看来是相距很远的，也有的相对说来亲缘关系比较近, 例如智人和牛, 白色念珠菌、牛和智人分别属于不同的界、门、纲、目, 它们之间的 亲缘关系，总的看来是相距很远的，也有的相对说来亲缘关系比较近, 例如智人和牛, 这种亲缘关系在它们的细胞色素 C 的一级结构中明 显地反映出来。以下是通过它们的细胞色素 c 的序列构建的进化树。+蚩捱+据南芥+向曰葵+玉米+白色念珠菌6T十嶺抱菌! +文昌鱼!II!+_8+-狼III!+黒猩猩!+11+5!+9+智

15、人III I!+-12+松鼠! +牛!+-10!+野猪+果麟Difference count MatrixDifference Count Matrix果蝇黑猩猩狼松鼠智人野猪文昌鱼蜜蜂22拟南芥104向日葵102玉米104白色念珠104链抱菌34果蝇ID9897989898106黑猩猩98ID1180101059810710510510598狼9711ID3121131059810710510410497牛98103ID91001059810710510410498松鼠988129ID8910598107105103103991 厶 PPv智人98011108ID10105981071051

16、0510598野猪981030910ID1059810710510410498文昌鱼106105105105105105105ID1061051014242106蜜蜂22989898989898106ID10410310310341拟南芥104107107107107107107105104ID16105105108向日葵10210510510510510510510110316ID104104106玉米10410510410410310510442103105104ID0103白色念珠菌104105104104103105104421031051040ID103链抱菌349897989998

17、9810641108106103103ID根据多种生物细胞色素 C 氨基酸序列的差异程度, 可绘出生物进 化的系统树。这个系统树与过去传统的依靠形态和解剖上特征绘制的 系统树基本上相符。但是, 这种系统树比过去的系统树有更多的优点, 它反映了生物本质。因为蛋白质是生命活动基础，并且蛋白质的结构 可以定量, 故在这种系统树上有了量的概念, 这是老的系统树做不到 的。对于一些个体大的高等生物, 因为它们形态结构复杂, 异同之处 十分明显, 所以用形态和解剖的方法绘制进化的系统树令人信服, 而 对于一些形态微小、结构简单的微生物进化, 只有用这种新方法才能 得出更加可靠令人信服的结果。十四个物种细胞色素c序列中高度保守氨基酸数目统计种 类GFCQHTEKPLRYNWID数 目9211121832232111这些高度保守的氨基酸多分布在无规则卷曲和B突起中，因为无规则卷曲通常与蛋白质功能密切相关，B突起细调肽链走向而影响蛋白质 三维结构，要形成具有稳定功能和稳定结构的细胞色素c,这些高度保守的氨基酸序列非常关键，并且不能突变，突变会造成其蛋白质功能缺失而被淘汰，这也从另一个角度说明了分子进化的理论依据。十四个物种细胞色素 c 序列熵图t u t u i e u it 14 * it n a ia a* u