Chapter6Chapter6蛋白质的结构与功能的关系蛋白质的结构与功能的关系蛋白质的分子的生物学功能是与其化学组成和极其复杂的结构密切相关的。同时，蛋白质功能总是跟蛋白质与其他分子相互作用相联系。相互作用中蛋白质构象有时发生微小变化，有时发生剧烈变化。因此蛋白质的构象不是刚性的、静止的，而是柔性的、动态的。本章主要介绍蛋白质的一级结构与功能的关系——一个分子病发现的故事。一、蛋白质的一级结构与功能的关系遗传病—镰刀贫血病的发现遗传病—镰刀贫血病的发现(Geneticdisease-Sickle-cellanemia)事情发生在1904年，美国东部NewYork,NewYorkcity,当时有一位黑人大学生Smark(18岁），找一位医生（Ingram)看病，自觉头昏、发烧、呼吸困难。医生对Smark进行了检查，发现病人眼睛有黄疸，心跳有杂音，没有发现寄生虫，只发现Redbloodcell350万/mm3，Bloodplatelet25万/mm3,Whitebloodcell5000/mm3.根据正常人的数值（RBC500万/mm3，WBC6000/mm3，BP15.6万/mm3）诊断病人为贫血症。后来Ingram医生又对病人取血，镜检，发现病人的红血球的是半月型的（形状象镰刀）。以后这位医生对这位黑人大学生进行了精心治疗，也就是加强营养和一般治疗。结果，病人有所好转，但是，医生发现病人的红血球还是镰刀状的。于是医生建议该生休学。Ingram对这位黑人大学生进行了6年的跟踪观察。当时医生判断，这个病很可能是一个geneticdisease。后来在美国黑人主要集中的NewYork,Chicago,LosAngeles,Philadelphia,DetroitandWashington发现了很多这样的病例，发病率占4/1000，都是由于得此病以至30岁以前，就由于此病引起血栓、肾功能减退、心肌梗塞，特别是毛细血管阻塞引起死亡。病人的红血球很容易溶血和破裂，且红血球寿命比正常的要短，结果造成严重贫血和庰发许多种严重疾病。后来诊断此病是先天性的或遗传性的，而且在一定条件下甚至是一种绝症。久而久之，医生又发现血红蛋白有缺陷，就是去氧血红蛋白溶解度降低，比正常低1/25。由于溶解度的降低，造成了血红蛋白运氧机能大大降低。后来，对不正常血红蛋白进行了研究。血红蛋白是由4条肽链以亚基连接起来（2条-链，2条-链），大家知道去氧血红蛋白对于新陈代谢起着重要作用。它既可以载氧，又可以运走CO2。这位医生把病人的血红蛋白提取出来，用正常人的血红蛋白和病人的血红蛋白进行电泳比较。结果发现有病的与正常的斜率曲线是平行的，也就是说，在电泳时镰刀状的比正常的要快。++pH病例电泳的泳动速度：V=V—速度E—电场强度Z—带电颗粒所带电荷f—带电颗粒的大小EZf快的原因有几种可能性：可能是Z，也可能是f。后来经过研究推断，泳动速度的加快是由于Z（带电荷）的不同。HbAHbS差异PIO2-Hb6.877.090.22去氧Hb6.686.910.23异常的去氧Hb比正常的Hb的PI高0.23个pH单位。在上述基础上，进一步的研究表明，病例的多了几个电荷。采用滴定法，也就是根据耗碱量知道氨基的数目，耗酸量了解羧基的数目的原理（NH3+可看作可滴定酸，—COO-看作可滴定碱）。结果，改变一个PH就有13个电荷数目变化。设异常带电荷为X1:13=0.23:XX=130.23=2.993这样就决定了异常的比正常的Hb多了3个电荷。~当时认为电荷的增多可能是血红蛋白中铁卜啉所引起的，把铁卜啉环提取出来，结晶，用X-射线衍射，结果没有什么差异。当时认为电荷的增多可能是血红蛋白中铁卜啉所引起的，把铁卜啉环提取出来，结晶，用X-射线衍射，结果没有什么差异。后来把目标转向了肽链分析。在肽链上有三种可能电荷增多：正常异常中+-+-中当然，要知道那一种可能，就必须进行研究——试验。把血红蛋白的一级结构进行分析。首先用胰蛋白酶水解HB，得到28个肽段，采用纸上层析分离与电泳相结合的方法对这些肽与正常的进行比较。得到了Finger-prints.根据该图的比较，27个肽一样，只有一个肽段是不同的。把这个异常的肽段剪下来，进行测序。结果是ß链上的一个8肽。Hba:H2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys-COOHHbs:H2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys-COOH在正常血红蛋白分子的链中，从N-端开始的第6个氨基酸残基是GLU，而镰刀壮贫血患者的血红蛋白分子的链中的第6个氨基...
