生物化学---第二章　蛋白质化学 7-8（下）.pptxVIP

第五节　蛋白质结构与功能的关系一、一级结构与功能的关系（一）一级结构是空间构象的基础　或一级结构决定蛋白质的生物学功能　　Anfinsen定理:一级结构(即氨基酸序列)决定高级结构一级结构决定高级结构，也决定蛋白质的功能1、蛋白质一级结构的种属差异与同源性 实例：细胞色素Ｃ2、蛋白质一级结构的变异与分子病(p266) 实例：血红蛋白质异常病变?镰刀型贫血病3、蛋白质前体的激活与一级结构 实例：胰岛素原的激活细胞色素c分子的空间结构1GlyGly610Phe14Cys不变的AA残基血红素17Cys18His27Lys29Gly30Pro32Leu34Gly38ArgGly4145Gly48Tyr51AlaAsn5259Trp67TyrAsn7068LeuProLys70LysTyr75IleProGly80ThrLys82PheGlyMet8480Lys8791Arg100不同生物来源的细胞色素c中不变的AA残基 35个不变的AA残基，是Cyt C 的生物功能所不可缺少的。其中有的可能参加维持分子构象；有的可能参与电子传递；有的可能参与“识别”并结合细胞色素还原酶和氧化酶。生物 与人不同的AA数目黑猩猩0恒河猴1兔9袋鼠10牛、猪、羊、狗11马12鸡、火鸡13响尾蛇14海龟15金枪鱼21角饺23小蝇25蛾31小麦35粗早链孢霉43酵母44 不同生物与人的Cytc的AA差异数目（二）、蛋白质一级结构的突变—分子病分子病：基因突变引起的某个功能蛋白的某一个或几个氨基酸残基发生了遗传性替代从而导致整个分子的三维结构发生改变，功能部分或全部丧失。 镰刀形红细胞贫血现是由于血红蛋白发生了遗传突变引起的?链第6位的aa残基由正常的Glu变成了疏水性的Val?正常人血红蛋白，β.N......Glu 6镰刀型贫血β.N......Val 6含氧HbS脱氧HbS含氧-HbA疏水位点粘性疏水斑点血红蛋白分子凝集镰状细胞贫血（sick-cell anemia）从患者红细胞中鉴定出特异的镰刀型或月牙型细胞。β-链1 2 3 4 5 6 7Hb-A Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys…Hb-S Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys…O2 Val 取代GluO2生理条件下电荷： Glu- Val 亲水 疏水Mathews et al (2000) Biochemistry (3e) p.239分子病——蛋白质分子一级结构的氨基酸排列顺序与正常有所不同的遗传病。正常红细胞正常红细胞与镰刀形红细胞的扫描电镜图镰刀形红细胞?-链N端氨基酸排列顺序1 2 3 4 5 6 7 8 Hb-A（正常人）Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys… Hb-S（患 者）Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys…致病突变非致病突变 鐮形血球症只有一個氨基酸改變Glu→Val大部份突变不影响整体分之构形EF pocketMathews et al (2000) Biochemistry (3e) p.236猪胰岛素原激活成形成胰岛素示意图 高级构象决定蛋白质的功能1 、蛋白质高级构象破坏，功能丧失 实例：核糖核酸酶的变性与复性2 、蛋白质在表现生物功能时，构象发生一定变化（变构效应）:蛋白质的构象不是固定不变的,有些蛋白质当表现其生物学功能时,构象发生改变,从而改变了整个分子的性质. 实例：血红蛋白的变构效应和输氧功能1.同功能蛋白质中氨基酸顺序的种属差异与生物进化2.一级结构相同的蛋白质功能也相同3.一级结构上的细微变化可直接影响其功能分子病：蛋白质分子一级结构的改变有可能引起其生物功能的显著变化，甚至引起疾病二、蛋白质的空间结构与功能1.Hb的结构与功能HbMyoglobinO2HemoglobinO20 20 40 60 80 100活动肌肉毛细血管中的PO2肺泡中的PO2Hb- O2血红蛋白和肌红蛋白的氧合曲线血红蛋白输氧功能和构象变化 血中氧分子的运送Lung动脉Muscle静脉任何一個次体接受氧分子後，會增加其它次体吸附氧分子的能力(R)relaxed state氧分子环境氧浓度高時Hb 快速吸收氧分子环境氧浓度低時Hb 迅速释出氧分子(T) tense stateHemoglobinMyoglobinJuang RH (2004) BCba