蛋白质结构与功能关系精品课件.ppt

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1、生物化学蛋白质结构与功能的关系蛋白质的性质及其应用§蛋白质结构与功能的关系§蛋白质的理化性质§蛋白质的分离、纯化与测定1.4蛋白质结构与功能的关系一、蛋白质一级结构与功能的关系⒈一级结构是空间构象的基础RNase是由124氨基酸残基组成的单肽链，分子中8个Cys的-SH构成4对二硫键，形成具有一定空间构象的蛋白质分子。在蛋白质变性剂（如8mol/L的尿素）和一些还原剂（如巯基乙醇）存在下，酶分子中的二硫键全部被还原，酶的空间结构破坏，肽链完全伸展，酶的催化活性完全丧失。当用透析的方法除去变性剂和巯基乙醇后，发现酶大部分活性恢复，所有的二硫键准确无误地

2、恢复原来状态。若用其他的方法改变分子中二硫键的配对方式，酶完全丧失活性。这个实验表明，蛋白质的一级结构决定它的空间结构，而特定的空间结构是蛋白质具有生物活性的保证。如下图：2.蛋白质一级结构决定其高级结构，因此最终决定了蛋白质的功能。84个氨基酸的胰岛素原（proinsulin），胰岛素原也没活性，在包装分泌时，A、B链之间的33个氨基酸残基被切除，才形成具有活性的胰岛素。如图所示:猪胰岛素原激活成形成胰岛素示意图胰岛素：AB两条链构成，A链含21个氨基酸残基，B链含30个氨基酸残基，链间有两对二硫键，A链上有一对二硫键。3.功能相似的蛋白质往往能显

3、似它们在进化上的亲缘关系：比较不同来源的细胞色素C发现，与功能密切相关的氨基酸残基是高度保守的，这说明不同种属具有同一功能的蛋白质，在进化上来自相同的祖先，但存在种属差异。不同种属间的同源蛋白质一级结构上相对应的氨基酸差别越大，其亲缘关系愈远，反之，其亲缘关系愈近。14106100134323029271817675952514845413887848280706891GlyGlyPheCysGlyGlyGlyArgLysGlyCysLysPheHisProLeuGlyArgTyrAlaAsnTrpTyr707580LysLysLysProProTy

4、rIleGlyThrMetAsnLeu血红素不同生物来源的细胞色素c中不变的AA残基不变的AA残基35个不变的AA残基，是CytC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。血红蛋白的亚基与肌红蛋白一级结构中的保守氨基酸残基⒋许多疾病都是由于相关蛋白质结构异常引起的基因突变导致蛋白质一级结构改变而产生的遗传病。称之为分子病。例如镰刀型贫血症，它是由于血红蛋白的β-亚基上的第六位氨基酸由谷氨酸变成了缬氨酸，导致血红蛋白的结构和功能的改变，其运输氧气的能力大大地降低，并且红

5、细胞呈镰刀状。正常红细胞与镰刀形红细胞的扫描电镜图所以，蛋白质一定的结构执行一定的功能。功能不同的蛋白质总是有着不同的序列；比较种属来源不同而功能相同的蛋白质的一级结构，可能有某些差异，但与功能相关的结构也总是相同。若一级结构变化，蛋白质的功能可能发生很大的变化。二、蛋白质的空间结构与功能的关系肌红蛋白（Mb）与血红蛋白的结构与功能：肌红蛋白的结构肌红蛋白的亚基铁卟啉肌红蛋白的氧合曲线Hb由4条肽链组成：2α、2β，功能是运载O2。在去氧Hb亚基中有下列几对离子键：由于血红蛋白亚基之间存在大量离子键，使其构象呈紧张态，对氧的亲和力很低，第一个亚基与O

6、2结合时，离子键的破坏较难，所需要的能量较多。当血红蛋白的一个亚基结合氧之后引起它的构象从紧张态变成松弛态，其它的离子键也依次破坏，此时破坏离子键所需要的能量也少，构象的变化导致血红蛋白对氧的亲和力大大增强，因此第四个亚基结合氧的能力比第一个大几百倍。活动肌肉毛细血管中的PO2020406080100肺泡中的PO2MyoglobinHemoglobin血红蛋白和肌红蛋白的氧合曲线上述Hb与O2结合后，Hb的构象发生变化，这类变化称为变构效应，即通过构象变化影响蛋白质的功能。像血红蛋白这种具有变构效应的蛋白质称为变构蛋白（allostericprote

7、in）。血红蛋白的这种变构效应能更有效地行使其运氧的生物学功能。血红蛋白的变构效应使其有利于氧的运输总之，各种蛋白质都有特定的空间构象，而特定的空间构象又与它们特定的生物学功能相适应，蛋白质的结构与功能是高度统一的。1.5蛋白质的理化性质及分离纯化1、蛋白质的两性电离和等电点蛋白质与氨基酸相似，也具有两性电离的性质。蛋白质的多肽链含有末端氨基和羧基，一些侧链上含有可解离的基团，有的可以接受氢离子，有的可以电离出氢离子，因此蛋白质具有酸碱两性电离的性质。它的两性电离比氨基酸复杂。对某一蛋白质而言，在某一pH下，当它所带正负电荷相等的时候，该溶液的pH就

8、称为该蛋白质的等电点。蛋白质的等电点的大小与蛋白质的氨基酸组成有关。蛋白质的性质及其应用2、蛋白质的高分子性