蛋白质的结构与功能.ppt

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1、蛋白质的结构与功能的关系蛋白质的结构与功能的关系（一）一级结构与功能的关系1.同功能蛋白的种属特异性与一级结构的关系同源蛋白质可变残基不变残基序列同源以细胞色素C为例：细胞色素C广泛存在于真核生物细胞的线粒体中，是一种含有血红素辅基的单链蛋白质。在生物氧化时，细胞色素C在呼吸链的电子传递系统中起传递电子的作用，使血红素上铁原子的价数发生变化。蛋白质的结构与功能的关系（一）一级结构与功能的关系脊椎动物的细胞色素C由l04个氨基酸残基组成，分子量约13,000左右；昆虫有108个氨基酸残基组成；植物则有112个氨

2、基酸残基组成，大都沿N端延伸。对不同生物的细胞色素C的一级结构分析表明，大约有28个氨基酸残基是各种生物共有的，表明这些氨基酸残基是规定细胞色素C的生物功能所必需的。蛋白质的结构与功能的关系（一）一级结构与功能的关系其中包括第14和17位上两个半胱氨酸残基是细胞色素C与血红素辅基共价相连的位置；第70-80位上成串的不变氨基酸残基可能是细胞色素C与酶结合的部位。在分子进化过程中，细胞色素C分子中保持氨基酸残基不变的区域称为保守部位。保守部位的氨基酸都是细胞色素C完成其生物学功能所必需的。不同生物来源的细胞色素

3、c中不变的AA残基14106100134323029271817675952514845413887848280706891GlyGlyPheCysGlyGlyGlyArgLysGlyCysLysPheHisProLeuGlyArgTyrAlaAsnTrpTyr707580LysLysLysProProTyrIleGlyThrMetAsnLeu血红素细胞色素c分子的空间结构不变的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

4、别”并结合细胞色素还原酶和氧化酶。蛋白质的结构与功能的关系表4-5不同有机体中细胞色素C中的氨基酸顺序与人的差异生物名称氨基酸差异数生物名称氨基酸差异数黑猩猩0鸡、火鸡13恒河猴1响尾蛇14兔9乌龟15袋鼠10金枪鱼21鲸10狗鱼23牛羊猪10蚕蛾31狗11小麦43骡11面包酵母45马12红色面包霉48PhylogenetictreeforcytochromeC蛋白质的结构与功能的关系（一）一级结构与功能的关系2.一级结构变异与分子病所谓分子病是指由于遗传基因突变导致蛋白分子中某些氨基酸残基被更换所造成的一种

5、遗传病。镰刀状细胞贫血病（sickle-cellanemia）是最早被认识的一种分子病，这种疾病在非洲的某些地区十分流行。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结构与功能的关系（一）一级结构与功能的关系2.一级结构变异与分子病通过对血红蛋白分子的一级结构研究表明，病人的血红蛋白（HbS）与正常人的血红蛋白（HbA）相比，在574个氨基酸残基中只有2个氨基酸残基的差异。HbA和HbS的-链是完全相同的，所不同只是-链上从N末端开始的第6位的氨基酸残基，在正常的HbA分子中是谷氨酸，

6、而患者的HbS分子中为缬氨酸所代替，蛋白质的结构与功能的关系（一）一级结构与功能的关系2.一级结构变异与分子病镰刀状细胞贫血病：Hb-A（正常人）：Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-LysHb-S（患者）：Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys-链12345678蛋白质的结构与功能的关系（一）一级结构与功能的关系2.一级结构变异与分子病原因是什么？Glu和Val分子的侧链在性质上有很大的不同。Glu侧链带负电荷，而Val侧链是一个非极性基团，所以使得HbS分子表

7、面的负电荷减少，这种变化使患者的血红蛋白容易发生聚集并形成杆状多聚体，这就是导致红细胞变形的原因。蛋白质的结构与功能的关系（一）一级结构与功能的关系在体内许多具有一定功能的蛋白质如酶蛋白、激素类蛋白等常以无活性的前体形式产生和贮存。在一定情况下，这些前体经特定蛋白酶水解，切除部分肽段后，才转变成有活性的蛋白质。这一过程叫做蛋白质前体的激活3.一级结构与蛋白质前体的激活蛋白质的结构与功能的关系（一）一级结构与功能的关系例如：有功能的胰岛素含有51个氨基酸残基，由A、B两条链组成。但在胰岛细胞最初合成的是一个比

8、胰岛素分子大一倍多的单链多肽，称前胰岛素原，它是胰岛素原的前体，而胰岛素原是有活性的胰岛素的前体。前胰岛素原比胰岛素原在N末端上多一段肽链，称信号肽（signalpeptide），含有20个左右氨基酸残基，其中很多是疏水侧链残基。3.一级结构与蛋白质前体的激活蛋白质的结构与功能的关系（一）一级结构与功能的关系许多蛋白质，如酶蛋白、激素蛋白等，它们在体内常以无活性的前体存在，在一定情况下经体内的蛋白酶