一年級(jí)結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系

1、一年級(jí)結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 以細(xì)胞色素以細(xì)胞色素C C為例：為例：細(xì)胞色素細(xì)胞色素C C廣泛存在于真核廣泛存在于真核生物細(xì)胞的線粒體中，是一種含有血紅素輔基的單生物細(xì)胞的線粒體中，是一種含有血紅素輔基的單鏈蛋白質(zhì)。在生物氧化時(shí)，細(xì)胞色素鏈蛋白質(zhì)。在生物氧化時(shí)，細(xì)胞色素C C在呼吸鏈的電在呼吸鏈的電子傳遞系統(tǒng)中起傳遞電子的作用，使血紅素上鐵原子傳遞系統(tǒng)中起傳遞電子的作用，使血紅素上鐵原子的價(jià)數(shù)發(fā)生變化。子的價(jià)數(shù)發(fā)生變化。 1.同功能蛋白的種屬特異性與一級(jí)結(jié)構(gòu)的關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)

2、與功能的關(guān)系 脊椎動(dòng)物的細(xì)胞色素脊椎動(dòng)物的細(xì)胞色素C C由由l04l04個(gè)氨基酸殘基組成個(gè)氨基酸殘基組成，分子量約，分子量約13,00013,000左右；昆蟲有左右；昆蟲有108108個(gè)氨基酸殘基組個(gè)氨基酸殘基組成；植物則有成；植物則有112112個(gè)氨基酸殘基組成，大都沿個(gè)氨基酸殘基組成，大都沿N N端延端延伸。對(duì)不同生物的細(xì)胞色素伸。對(duì)不同生物的細(xì)胞色素C C的一級(jí)結(jié)構(gòu)分析表明，的一級(jí)結(jié)構(gòu)分析表明，大約有大約有2828個(gè)氨基酸殘基是各種生物共有的，表明這個(gè)氨基酸殘基是各種生物共有的，表明這些氨基酸殘基是規(guī)定細(xì)胞色素些氨基酸殘基是規(guī)定細(xì)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、白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系表4-5 不同有機(jī)體中細(xì)胞色素C中的氨基酸順序與人的差異生物名稱生物名稱 氨基酸差異數(shù)氨基酸差異數(shù) 生物名稱生物名稱 氨基酸差異數(shù)氨基酸差異數(shù)黑猩猩黑猩猩0雞、火雞雞、火雞13恒河猴恒河猴1響尾蛇響尾蛇14兔兔9烏龜烏龜15袋鼠袋鼠10金槍魚金槍魚21鯨鯨10狗魚狗魚23牛羊豬牛羊豬10蠶蛾蠶蛾31狗狗11小麥小麥43騾騾11面包酵母面包酵母45馬馬12紅色面包霉紅色面包霉48 三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

4、（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 2.一級(jí)結(jié)構(gòu)變異與分子病 所謂分子病是指由于遺傳基因突變導(dǎo)致蛋白分子中所謂分子病是指由于遺傳基因突變導(dǎo)致蛋白分子中某些氨基酸殘基被更換所造成的一種遺傳病。鐮刀狀細(xì)某些氨基酸殘基被更換所造成的一種遺傳病。鐮刀狀細(xì)胞貧血?。ò氀。╯ickle-cell anemia）是最早被認(rèn)識(shí)的一種分是最早被認(rèn)識(shí)的一種分子病，這種疾病在非洲的某些地區(qū)十分流行。病人的紅子病，這種疾病在非洲的某些地區(qū)十分流行。病人的紅細(xì)胞在氧氣不足的情況下變形而呈鐮刀狀，故由此得名細(xì)胞在氧氣不足的情況下變形而呈鐮刀狀，故由此得名 三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的

5、關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 2.一級(jí)結(jié)構(gòu)變異與分子病 通過(guò)對(duì)血紅蛋白分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)研究表明，病人的通過(guò)對(duì)血紅蛋白分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)研究表明，病人的血紅蛋白（血紅蛋白（HbS）與正常人的血紅蛋白（與正常人的血紅蛋白（HbA）相比，相比，在在574個(gè)氨基酸殘基中只有個(gè)氨基酸殘基中只有2個(gè)氨基酸殘基的差異。個(gè)氨基酸殘基的差異。HbA和和 HbS的的 -鏈?zhǔn)峭耆嗤模煌皇擎準(zhǔn)峭耆嗤?，所不同只?-鏈上從鏈上從N末末端開始的第端開始的第6位的氨基酸殘基，在正常的位的氨基酸殘基，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分子中為纈氨酸所代替，分子中為纈氨酸所代替， 三

6、、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 2.一級(jí)結(jié)構(gòu)變異與分子病 鐮刀狀細(xì)胞貧血?。虹牭稜罴?xì)胞貧血?。篐b-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 -鏈鏈 1 2 3 4 5 6 7 8 三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

7、（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 2.一級(jí)結(jié)構(gòu)變異與分子病 原因是什么？ Glu 和和Val 分子的側(cè)鏈在性質(zhì)上有很大的不同。分子的側(cè)鏈在性質(zhì)上有很大的不同。Glu 側(cè)側(cè)鏈帶負(fù)電荷，而鏈帶負(fù)電荷，而Val側(cè)鏈?zhǔn)且粋€(gè)非極性基團(tuán)，所以使得側(cè)鏈?zhǔn)且粋€(gè)非極性基團(tuán)，所以使得HbS分子表面的負(fù)電荷減少，這種變化使患者的血紅蛋白分子表面的負(fù)電荷減少，這種變化使患者的血紅蛋白容易發(fā)生聚集并形成桿狀多聚體，這就是導(dǎo)致紅細(xì)胞變形容易發(fā)生聚集并形成桿狀多聚體，這就是導(dǎo)致紅細(xì)胞變形的原因。的原因。 三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 在體內(nèi)許多具有一定功能的

8、蛋白質(zhì)如酶蛋白、在體內(nèi)許多具有一定功能的蛋白質(zhì)如酶蛋白、激素類蛋白等常以無(wú)活性的前體形式產(chǎn)生和貯存。激素類蛋白等常以無(wú)活性的前體形式產(chǎn)生和貯存。在一定情況下，這些前體經(jīng)特定蛋白酶水解，切除在一定情況下，這些前體經(jīng)特定蛋白酶水解，切除部分肽段后，才轉(zhuǎn)變成有活性的蛋白質(zhì)。這一過(guò)程部分肽段后，才轉(zhuǎn)變成有活性的蛋白質(zhì)。這一過(guò)程叫做叫做蛋白質(zhì)前體的激活3.一級(jí)結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)前體的激活三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 例如：例如： 有功能的胰島素含有有功能的胰島素含有51個(gè)氨基酸殘基，個(gè)氨基酸殘基，由由A、B兩條鏈組成。但在胰島兩條鏈組成。

9、但在胰島 細(xì)胞最初合成的細(xì)胞最初合成的是一個(gè)比胰島素分子大一倍多的單鏈多肽，稱前是一個(gè)比胰島素分子大一倍多的單鏈多肽，稱前胰島素原，它是胰島素原的前體，而胰島素原是胰島素原，它是胰島素原的前體，而胰島素原是有活性的胰島素的前體。前胰島素原比胰島素原有活性的胰島素的前體。前胰島素原比胰島素原在在N末端上多一段肽鏈，稱信號(hào)肽（末端上多一段肽鏈，稱信號(hào)肽（signal peptide），），含有含有20個(gè)左右氨基酸殘基，其中很多是疏水個(gè)左右氨基酸殘基，其中很多是疏水側(cè)鏈殘基。側(cè)鏈殘基。 3.一級(jí)結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)前體的激活三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）一級(jí)

10、結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 許多蛋白質(zhì)，如酶蛋白、激素蛋白等，它們?cè)隗w許多蛋白質(zhì)，如酶蛋白、激素蛋白等，它們?cè)隗w內(nèi)常以無(wú)活性的前體存在，在一定情況下經(jīng)體內(nèi)的蛋內(nèi)常以無(wú)活性的前體存在，在一定情況下經(jīng)體內(nèi)的蛋白酶水解，切去部分肽段后，才變成有活性的蛋白質(zhì)白酶水解，切去部分肽段后，才變成有活性的蛋白質(zhì)。 3.一級(jí)結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)前體的激活 前體胰島素（前體胰島素（84 84 aaaa） A A鏈（鏈（2121aaaa） B B鏈（鏈（3030aaaa） C C鏈（鏈（3333aaaa） 活性胰島素活性胰島素三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系（二）空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（二）空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 牛胰核

11、糖核酸酶牛胰核糖核酸酶A A（RNaseRNase）是由是由124124個(gè)氨基個(gè)氨基酸殘基組成的單鏈蛋白質(zhì)，含有酸殘基組成的單鏈蛋白質(zhì)，含有4 4個(gè)二硫鍵，并個(gè)二硫鍵，并通過(guò)其它次級(jí)鍵使多肽鏈得以折疊成一個(gè)具有通過(guò)其它次級(jí)鍵使多肽鏈得以折疊成一個(gè)具有三維構(gòu)象的、有催化能力的活性蛋白質(zhì)。三維三維構(gòu)象的、有催化能力的活性蛋白質(zhì)。三維結(jié)構(gòu)的形成對(duì)維持酶的活力是必不可少的。結(jié)構(gòu)的形成對(duì)維持酶的活力是必不可少的。 例一例一三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系（二）空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（二）空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 當(dāng)天然的當(dāng)天然的RNase RNase 在在8 8molLmolL-1-1尿素存在

12、下用尿素存在下用 - -巰基乙?guī)€基乙醇處理后，分子內(nèi)四個(gè)二硫鍵即被斷裂，整個(gè)肽鏈呈醇處理后，分子內(nèi)四個(gè)二硫鍵即被斷裂，整個(gè)肽鏈呈伸展的無(wú)規(guī)則的線形狀態(tài)，同時(shí)酶活性完全喪失。但伸展的無(wú)規(guī)則的線形狀態(tài)，同時(shí)酶活性完全喪失。但是當(dāng)用透析方法將尿素和巰基乙醇除去后，是當(dāng)用透析方法將尿素和巰基乙醇除去后，RNaseRNase活性活性又可完全恢復(fù)。研究表明，復(fù)性后的產(chǎn)物與天然又可完全恢復(fù)。研究表明，復(fù)性后的產(chǎn)物與天然RNaseRNase并無(wú)差別。所有正確配對(duì)的并無(wú)差別。所有正確配對(duì)的4 4個(gè)二硫鍵都獲得重建。個(gè)二硫鍵都獲得重建。 三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系（二）空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（二）空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系（二）空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（二）空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 血紅蛋白的別構(gòu)效應(yīng)血紅蛋白的別構(gòu)效應(yīng) 例二例二三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)