生物化学 第四节 蛋白质的结构和功能

第四节蛋白质的结构和功能(P82)一．蛋白质一级结构与功能的关系1、一级结构不同，生物学功能不同一级结构指氨基酸种类数量以及排列顺序，一级结构的差异可表现为生物学活性的不同，如p58，加压素与催产素。都是9个氨基酸，但只有3位和8位两个氨基酸不同：加压素：Cys-Tyr-Phe-Glu-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly

催产素：Cys-Tyr-Ile-Glu-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly

加压素能促进血管收缩，升高血压，促进肾小管对水的重吸收，表现为抗利尿的功能。催产素能刺激子宫平滑肌收缩，表现为催产的功能。2、一级结构中关键部分相同，其功能也相同如促肾上腺皮质激素（ACTH）是39肽激素，其1-24位氨基酸是活性所必须的关键部分，切去其后的25-39位氨基酸后的片断仍具有全部活性。不同动物来源的ACTH，表现出相同的生化功能，其氨基酸顺序差异主要在25-33位（种族差异）。

31-AA33-AA

人 Ser Glu

猪 Leu Glu

牛 Ser Gln

启示：化学合成ACTH时，只需要合成其活性所必须的关键部位。3、一级结构关键部分的变化，其生物学活性也改变。实验表明，多肽链中重要的氨基酸变化，其生物学活性也发生改变。p82表4-7可见：有的增加，有的降低。有些关键氨基酸变化可使活性增加，如脑啡肽；而有些关键氨基酸变化可使活性大大降低，如促黄体生成释放素。4、一级结构的变化与疾病的关系

最常见，最经典的例子使1949年美国科学家L.Pauling提出的镰状细胞贫血症（sicklecellanemia），在美国黑人中流行的一种致命的血液疾病Hbs。

Hb是由两种异型亚基α与β构成的四聚体（α2β2

）正常人Hb为α2β2与辅基共同构成，红细胞（RBC）呈盘状。而Hbs仅仅是因为β链中6位的Glu突变为Val而导致RBC呈镰刀状，产生溶血性贫血症。

糖尿病胰岛细胞损伤—胰岛素合成下降，血糖升高导致尿糖肾脏受损，糖从尿中排出胰岛素原的活化(空间结构与功能)

胰岛素分子病，由于一个氨基酸变异，胰岛素活性下降以上是一级结构与功能关系，下面再看看高级结构与功能之间的关系。二．蛋白质的空间结构与功能关系

蛋白质生物学活性（生物学功能）与其空间结构密切相关，空间结构的变化往往会影响其生物学功能，表现在两个方面：

1）、蛋白质变性，生物学活性丧失（重点内容）。

2）、蛋白质前体活化以及酶原的激活（酶的化学中讲述）。1、蛋白质前体的活化

许多蛋白质前体并无活性或活性很低。在一定条件下，才能转变为有特定构象的蛋白质而表现其活性。如胰岛素前体---胰岛素原，经水解酶切，除去部分氨基酸（C肽，31个氨基酸）并在A链（21个氨基酸）和B链（30个氨基酸）两条肽链之间形成两对二硫键，在A肽链上形成另一对链内二硫键，使胰岛素分子具有特定的空间结构，从而表现其完整的生物活性。详见下页的两张图：2、蛋白质的变构现象

一些蛋白质由于受到某些因素的影响，其一级结构不变而空间构象发生一定的变化，导致其生物学功能的改变，称蛋白质的变构现象或别构现象（allostericeffect。变构现象是蛋白质表现其生物学功能的一种普遍而又重要的现象，也是调节蛋白质生物学功能极有效的方法。举例如下：Hb通过其变构作用来达到其结合氧和释放氧的能力。

Hb的主要功能之一是体内氧的运输。它与氧气的结合的饱和度随着氧分压的升高而增加，但不是直线关系，而是呈S型曲线。意义：曲线上部比较平坦，pO2由100mmHg降至80mmHg时，pO2下降少，所以，当血液经pO2高的肺时，即使pO2有相当大改变，也不影响肺部Hb与氧气结合功能。但S型曲线中段坡度较大，意味着组织中pO2稍微有下降就可引起HbO2的解离明显增加，保证组织的氧供应。Hb的氧饱和曲线三．蛋白质结构与生物进化

P86

蛋白质的合成是由DNA控制的，DNA的变化从蛋白质的组成、结构上体现出来。1.变异发生在蛋白质的非“关键”部位，对其生物学活性无影响，变异蛋白被保留下来。2.变异发生在蛋白质的“关键”部位，生物学功能受到影响或完全尚失。3.DNA突变使产生的蛋白质功能更加完善，或更加适应