蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

1、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系丟白質(zhì)的結(jié)構(gòu)包括一圾結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)、四級結(jié)構(gòu)。一級結(jié)構(gòu)是餐白質(zhì)的一紙結(jié)構(gòu)指在罷白質(zhì)分于從N-端至C-端的氨基發(fā)排列順序。一統(tǒng). 結(jié)構(gòu)是餐白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基咄，但不是決定餐白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。罷白質(zhì)的二圾結(jié)構(gòu)是指多肽鏈的主鏈背架本身在空間上有規(guī)律的折疊和盤繞，它是由 氨殺酸殘基非側(cè)鏈埜團(tuán)之間的氫鍵決定的。常見的二圾結(jié)構(gòu)有a螺建、三股螺旋、3折疊、卩 轉(zhuǎn)角、卩凸起和無規(guī)卷*0螺旌中肽鏈骨架圍繞一個(gè)軸以螺旋的方式伸展，它可能是枕性的、 疏水的或兩親的。卩折疊是肽鏈的一種相當(dāng)仲展的結(jié)構(gòu)，有平行和反平行兩種。如杲$股交替 出現(xiàn)枕性殘基和非枚性殘茶，那么就

2、可以形成兩親的卩折疊。$轉(zhuǎn)角指仲展的肽鏈形成180 的U形回折結(jié)構(gòu)而改炎了肽鏈的方向。卩凸起畏由于$折疊股中額外插入一個(gè)氨基雞殘基而 形成的，它也能改變多肽鏈的走向。無規(guī)卷曲畏在丟白質(zhì)分于中的一些秋不規(guī)則的二紙結(jié)構(gòu) 的總稱。無規(guī)卷曲無同定走向，有時(shí)以環(huán)的形式存在，但不是任意變動的。從結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 It,右手a螺昶P折疊U型回折無規(guī)卷由，但在功能上，酶與罷白質(zhì)的活性中心通 常由無規(guī)卷曲充當(dāng)，a右手螺能和0折疊一般只起支捋作用。丟白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步盤統(tǒng)、卷曲和折疊，形成主 要通過氨基酸側(cè)鏈以次級鍵以71二硫鍵維系的完整的三維結(jié)構(gòu)。三級結(jié)構(gòu)通常由模體和結(jié)構(gòu) 域組成。穩(wěn)

3、定三紙結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵包括氫鍵、疏水鍍、離于鍍、范徳華力、金厲配位鍵和二硫 鍍。模體可用在一纟氏結(jié)構(gòu)上，倚指具有待殊生化功能的序列模體，也可被用于功能摸體或結(jié) 構(gòu)棋體，相當(dāng)于超二紙結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)模體是結(jié)構(gòu)域的組分，基本形式有如、陽卩和卩陽等。常見 的模體包括：左手超螺旋、右手超螺旋、卷曲螺就、螺就束、螺旋環(huán)w螺旌、Rossmann 巻曲和希臘鑰匙模體。結(jié)構(gòu)域愛在一個(gè)奚白質(zhì)分于內(nèi)的相對獨(dú)立的球狀結(jié)構(gòu)和/或功能模塊, 由若干個(gè)結(jié)構(gòu)模體組成的相對獨(dú)立的球形結(jié)構(gòu)單位，它們通常曼獨(dú)自折疊形成的，與鳥白質(zhì) 的功能宜接相關(guān)。一個(gè)結(jié)構(gòu)域通常由一段連綾的氨基酸序列組成。根據(jù)其占優(yōu)勢的二級結(jié)構(gòu) 元件的類型，結(jié)構(gòu)域可分為五

4、大類：a結(jié)構(gòu)域、卩結(jié)構(gòu)域、a/卩結(jié)構(gòu)域、oc+9結(jié)構(gòu)域、交聯(lián)結(jié) 構(gòu)域。以上每一類結(jié)構(gòu)域的二級結(jié)構(gòu)元件可能有不同的組織方式，每一種組織就是一種結(jié)構(gòu) 模體。這些結(jié)構(gòu)域都有疏水的核心，疏水核心是結(jié)構(gòu)域穩(wěn)定所必需的。具有兩條和兩條以上多肽鏈的寒聚丟白質(zhì)或多聚餐白質(zhì)才會有四級結(jié)構(gòu)。組成家聚罷白 質(zhì)或多聚墓白質(zhì)的每一個(gè)亞基都有自己的三級結(jié)構(gòu)。罷白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)內(nèi)容包括亞基的種 類、數(shù)目、空間排市以氏亞基之間的相互作用。驅(qū)動四圾結(jié)構(gòu)形成或穩(wěn)定四級結(jié)構(gòu)的作用力包括氫鍍、疏水鍍、范徳華力和離于鍍。因?yàn)樘N(yùn)白質(zhì)的不同結(jié)構(gòu)，從而使餐白質(zhì)具有各種不同的功能，像催化、運(yùn)輸、調(diào)節(jié)、運(yùn) 動、防御、營兼等等。以下是幾個(gè)妥白質(zhì)結(jié)構(gòu)

5、影響功能的舉例.一級結(jié)構(gòu)柯似的蛋白質(zhì)具有相似的髙級結(jié)構(gòu)與功能：膜島素氨娃酸殘埜序號A5A6A10B30人ThrScrlieThr豬ThrScrlieAla狗ThrScrlieAla兔ThrGlvlieScr牛AlaGlvVaiAla羊AlaScrVaiAla馬ThrScrlieAla一級結(jié)構(gòu)相似的墓白質(zhì)具有相似的功能。功能柏似的蘊(yùn)白往往在進(jìn)化上具親緣關(guān)系，一級結(jié) 構(gòu)相似的罷白質(zhì)往往具有共同的起源。許多疾病畏由相關(guān)的餐白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常引起的。0C-角餐白來源于動物的毛發(fā)、角、鳥喙和爪子。每一個(gè)0C-角奚白分子在其中央形成典型 的a螺施，而兩靖為非螺旋區(qū)。兩個(gè)*角丟白分于通過疏水的R殺團(tuán)的結(jié)合，柯互纏

6、統(tǒng)形成 雙股的卷曲螺旋，這大大地提高了a螺旋的穩(wěn)定性。鏈間形成的多個(gè)二硫鍵還可進(jìn)一步提高 爐角養(yǎng)白的強(qiáng)度。P-角罷白主要來源于蠶絲和蜘蛛絲中的絲心罷白，其一紙結(jié)構(gòu)具有畫復(fù)序列Gly Ala/ScrGhAla/Scr；二級結(jié)構(gòu)主要是反平行p折疊。Gly和Ala/Scr分別分布于折疊片層 的兩側(cè)，使得相鄰的卩折疊更加緊密地堆積形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，賦予蛛絲較高的抗張強(qiáng)度，同時(shí)a 螺旌又賦予蛛絲一定的柔軟性。相鄰的P角罷白之間無共價(jià)交聯(lián)。肌紅罷白的三級結(jié)構(gòu)是由一簇八個(gè)螺就組成的，螺直之間通過一些片段連接。肌紅丟 白中的四分之三氨基酸殘基都處于餌螺旋中。盡管肌紅罷白中的髙螺旋合量不是球餐白結(jié)構(gòu) 中的普遍現(xiàn)象，

7、但肌紅罷白的一些結(jié)構(gòu)還姥代表了球罷白的典型結(jié)構(gòu)特征。肌紅丟白的內(nèi)部 幾乎都是由疏水氨基酸殘埜組成的，特別曼一些疏水性強(qiáng)的氨荃酸，如纏氨酸、亮氨酸、異 亮氨酸、裝丙氨雞和奚氨酸。而喪面圧合有親水的氨基雞殘基，也合有疏水的氨基酸殘基， 通常水分子被排除在球餐白內(nèi)咅隊(duì)大多數(shù)可離于化的殘殺都位于表面。血紅素輔基處于一個(gè) 由蠶白部分形成的疏水的、象個(gè)籠于似的裂隙內(nèi)，血紅素中的鐵原子畏義結(jié)合部位。無較的 肌紅丟白稱之脫氧肌紅丟白，而載義的分于稱之氧合肌紅丟白，可逆結(jié)合氧的過程稱之義合 作用。血紅罷白的主要功能是在血液中結(jié)合并轉(zhuǎn)運(yùn)氧。它存在于紅細(xì)胞中，每個(gè)成熟紅細(xì)胞約 合3億個(gè)血紅罷白分于。血紅丟白從肺部經(jīng)心臟到達(dá)外圍組織的動脈血中有96%氧飽和度。 在靜脈血中的飽和度為64%。閔此，每100ml的血經(jīng)過組織約釋放1/3的氧或相當(dāng)于大氣壓 和體溫下6.5ml 氣。氧合血紅罷白顯菩改芟Hb的四級結(jié)構(gòu)，血紅素鐵的微小移動導(dǎo)致血 紅罷白構(gòu)象的轉(zhuǎn)換，義合血紅罷白和去氧血紅罷白代表不同的構(gòu)象態(tài).生物膜的各種功能畏由各種結(jié)構(gòu)不同的濮罷白完成的。朕丟白可分為外周奚白、內(nèi)在墓白和 脂錨定餐白。膜奚白與非