蛋白质空间结构.docx

蛋白质结构与功能的关系
—白质的一级结构
一、蛋白质的空间结构决定了其生物学功能
下面以肌红蛋白和血红蛋白为例，说明蛋白质空间结构和功能关系。
（一） 蛋白质的一级结构决定其高级结构
如核糖核酸酶含124个氨基酸残基，含4对二硫键蛋白质结构与功能的关系
—白质的一级结构
一、蛋白质的空间结构决定了其生物学功能
下面以肌红蛋白和血红蛋白为例，说明蛋白质空间结构和功能关系。
（一） 蛋白质的一级结构决定其高级结构
如核糖核酸酶含124个氨基酸残基，含4对二硫键，在尿素和还原剂阡蔬基乙醇存在下 松解为非折叠状态。但去除尿素和0—蔬基乙醇后，该有正确一级结构的肽链，可自动形成 4对二硫键，盘曲成天然三级结构构象并恢复生物学功能。
（二） 一级结构与功能的关系
已有大量的实验结果证明，如果多肽或蛋白质一级结构相似，其折叠后的空间构象以及 功能也相似。几种氨基酸序列明显相似的蛋白质，彼此称为同源蛋白质。可认为同源蛋白质 来自同一祖先，它们的基因编码序列及蛋白质氨基酸组成有较大的保守性构成蛋白质家族。 在进化过程中祖先蛋白的基因发生突变，蛋白质结构逐渐发生变异，同源蛋白质序列的相似 性大小反映蛋白质之间的进化关系的近远。比较广泛存在各种生物的某种蛋白质，如细胞色 素C的一级结构，通过分析不同物种的细胞色素C 一级结构间相似程度，可反映出该物种 在进化中的位置。
二蛋白质的空间结构与功能的关系
蛋白质的空间结构决定了其生物学功能。下面以肌红蛋白和血红蛋白为例，说明蛋白质 空间结构和功能关系。
（一） 肌红蛋白（Mb）和血红蛋白（Hb）的结构的相似性决定了功能的相似性
肌红蛋白与血红蛋白都都能与氧结合，因为它们以血红素为辅基，并且在血红素周围以 疏水性氨基酸残基为主，形成空穴，为铁原子与氧结合创造了结构环境。
（二） 肌红蛋白（Mb）和血红蛋白（Hb）的结构的差异性决定了功能的不同
肌红蛋白为单肽链蛋白质，而血红蛋白是由四个亚基组成的寡聚蛋白，这样的空间结构 差异决定了它们之间的功能的各自特性。
肌红蛋白的主要功能是储存氧。其三级结构折叠方式使辅基血红素对环境中O2的浓度 改变非常敏感，当环境中的O2分压高时，Mb与O2结合能力极高，起到对O2的储存功能； 当环境中的O2分压低时，Mb与O2结合能力大大降低，对外释放O2,为环境提供O2供 机体所需。
血红蛋白的主要功用是在循环中转运氧°Hb由4个亚基组成四级结构，每个亚基可结合 1个血红素并携带1分子氧，共结合4分子氧。Hb各亚基的三级结构与Mb极为相似，也有 可逆结合氧分子的能力，但Hb各亚基与氧的结合存在着正协同效应。
血红蛋白的构象变化与运氧功能
变构^(allosteric effect):当血红蛋白的一个a亚基与氧分子结合以后，可引起 其他亚基的构象发生改变，对氧的亲和力增加，从而导致整个分子的氧结合力迅速增高，使 血红蛋白的氧饱和曲线呈"S"形(图2-11 )。这种由于蛋白质分子构象改变而导致蛋白质分 子功能发生改变的现象称为变构效应。引起变构效应的小分子称变构效应剂。变构效应在细 胞蛋白与酶功能调节中有普遍意义。
^同效^(cooperativity):—个亚基与其配体(Hb中的配体为O2 )结合后，能影响 此寡聚体中另一亚基与配体的结合能力，称为协同效应。