第六章 蛋白质的功能与进化VIP免费

第六章蛋白质的功能与进化一、蛋白质一级结构与功能的关系二、蛋白质空间结构与功能的关系1、一级结构中的保守序列决定空间结构（1）不同蛋白质之间的比较：相似结构相似功能、不同结构不同功能（2）同一蛋白质不同状态的比较：一级结构决定空间结构【经典举例】蛋白变性与复性、酶原激活、分子病（3）保守序列、保守氨基酸改变，功能改变；保守氨基酸不变，功能不变【经典举例】分子病一、蛋白质一级结构与功能的关系�一级结构是空间构象的基础牛核糖核酸酶的一级结构二硫键�前体与活性蛋白质一级结构的关系一级结构的局部断裂与蛋白质的激活体内的某些蛋白质初合成时，常带有抑制肽，以无活性的前体形式产生和贮存，称为蛋白质原。蛋白质原的部分肽链以特定的方式断裂后，才变为活性分子。例如：胰岛素，在刚合成时是一个比成熟的胰岛素分子大一倍多的单链多肽，称为前胰岛素原。•前胰岛素原的N-末端有一段肽链，称为信号肽。•信号肽被切除去，剩下的是胰岛素原。•胰岛素原比胰岛素分子多一段C肽，只有当C肽被切除后才成为含有51个残基，分A、B两条链的胰岛素分子单体。�前体与活性蛋白质一级结构的关系岛胰岛素�同源蛋白质有顺序同源性同源蛋白：是指在不同的有机体中实现同一功能的蛋白质。同源蛋白中的一级结构中有许多位置的氨基酸对所有种属来说都是相同的，称为不变残基；其他位置的氨基酸称可变残基。不同种属的可变残基有很大变化。可用于判断生物体间亲缘关系的远近。P85沿分支线的数字表示物种和潜在的祖先之间的氨基酸变化。60个物种中，有28个位置上的氨基酸残基完全不变，属于不变残基。可变残基可能随着进化而变异，亲缘关系相近者，氨基酸差异少，反之则多（进化树）。细胞色素C分子病：指由于DNA分子核苷酸发生错差，导致蛋白质分子合成异常引起的疾病。蛋白质中氨基酸的改变是由于基因突变的结果，所以，分子病是一类基因突变引起的遗传病。镰刀状细胞贫血病是人类认识的第一个分子病。它是一种慢性溶血性贫血，病人的红细胞在氧气不足的情况下变形而呈镰刀状，故由此得名。�蛋白质的一级结构与分子病P81β-链1234567Hb-AN-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys…Hb-SN-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys…镰刀形细胞贫血病�蛋白质的一级结构与分子病Glu（极性）Val（非极性）•由于缬氨酸上的非极性基团与相邻非极性基团间在疏水作用下相互靠拢，并引发所在链扭曲为束状，整个蛋白质由球状变为镰刀状，与氧结合功能下降乃至丧失，导致病人窒息甚至死亡。�蛋白质的一级结构与分子病镰刀形细胞贫血病这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为“分子病＂。�蛋白质的一级结构与分子病2、一级结构并非影响空间结构的唯一因素�分子伴娘(molecularchaperons，分子伴侣)：在蛋白质加工、折叠形成特定空间构象及穿膜进入细胞器的转位过程中起关键作用的一类蛋白质。•与未折叠的肽段（疏水部分）进行可逆的结合，辅助二硫键的正确形成；•引导肽链的正确折叠并集合多条肽链成为较大的结构；•可以解聚错误聚合的肽段，防止错误发生。�肌红蛋白的结构与功能�血红蛋白的结构与功能二、蛋白质空间结构与功能的关系1、空间结构体现生物特异性2、空间结构体现生物活性3、空间结构的灵活性，体现了生物活性的可调节性�空间结构中的特定区域体现生物活性蛋白质的功能与进化－－空间结构哺乳动物肌细胞储存和分配氧的蛋白质。由一条多肽链(珠蛋白)和一个血红素辅基组成。多肽链：由8段直的α-螺旋组成，分别命名为A、B、…H，拐弯处是由1~8个氨基酸组成的无规卷曲。4个Pro残基各自处在一个拐弯处，另外4个是Ser、Thr、Asn、Ile残基。血红素辅基：由原卟啉Ⅸ和Fe2+组成，结合在肌红蛋白表面的一个洞穴内。蛋白质的功能与进化－－空间结构－－肌红蛋白肌红蛋白(Mb)P74蛋白质的功能与进化－－空间结构－－肌红蛋白肌红蛋白的三级结构原卟啉Ⅸ(protoporphyprinⅨ)由四个吡咯环通过次甲基桥（=CH-）互联而形成的大分子杂环化合物。血红素(heme)——原卟啉Ⅸ与还原型铁Fe2+的络合物氧合肌红蛋白中血红素Fe2+的六个配体d2sp3高铁血红素(ferriheme)----无结合氧的能力蛋白质的功能...