蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及蛋白質(zhì)的功能

　　三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

　　(一)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與其構(gòu)象及功能的關(guān)系

　　蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，特定的空間構(gòu)象主要是由蛋白質(zhì)分子中肽鏈和側(cè)鏈R基團(tuán)形成的次級(jí)鍵來(lái)維持，在生物體內(nèi)，蛋白質(zhì)的多肽鏈一旦被合成后，即可根據(jù)一級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)自然折疊和盤曲，形成一定的空間構(gòu)象。

　　Anfinsen以一條肽鏈的蛋白質(zhì)核糖核酸酶為對(duì)象，研究二硫鍵的還原和氧化問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)該酶的124個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成的多肽鏈中存在四對(duì)二硫鍵，在大量β－巰基乙醇和適量尿素作用下，四對(duì)二硫鍵全部被還原為桽H，酶活力也全部喪失，但是如將尿素和β－巰基乙醇除去，并在有氧條件下使巰基緩慢氧化成二硫鍵，此時(shí)酶的活力水平可接近于天然的酶。Anfinsen在此基礎(chǔ)上認(rèn)為蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定了它的二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)，即由一級(jí)結(jié)構(gòu)可以自動(dòng)地發(fā)展到二、三級(jí)結(jié)構(gòu)(圖1-10)。

　　一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)，其基本構(gòu)象及功能也相似，例如，不同種屬的生物體分離出來(lái)的同一功能的蛋白質(zhì)，其一級(jí)結(jié)構(gòu)只有極少的差別，而且在系統(tǒng)發(fā)生上進(jìn)化位置相距愈近的差異愈小(表1-2，表1－3)。

表1-2　胰島素分子中氨基酸殘基的差異部分

表1-3　細(xì)胞色素C分子中氨基酸殘基的差異數(shù)目及分歧時(shí)間

圖1-11　核糖核酸酶的變性和復(fù)性示意圖

(A)天然核糖核酸酶(B)變性失活(C)“錯(cuò)亂”核糖核酸酶

　　促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)和促黑激素(MSH)均為垂體分泌的多肽激素。α－MSH和ACTh 4～10位的氨基酸結(jié)構(gòu)與β－MSH的11～17位一樣，故ACTH有較弱的MSH的生理作用(圖1-12)。

　　在蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)中，參與功能活性部位的殘基或處于特定構(gòu)象關(guān)鍵部位的殘基，即使在整個(gè)分子中發(fā)生一個(gè)殘基的異常，那么該蛋白質(zhì)的功能也會(huì)受到明顯的影響。被稱之為“分子病”的鐮刀狀紅細(xì)胞性貧血僅僅是574個(gè)氨基酸殘基中，一個(gè)氨基酸殘基即β亞基N端的第6號(hào)氨基酸殘基發(fā)生了變異所造成的，這種變異來(lái)源于基因上遺傳信息的突變(如圖1-13)。

圖1-12　ACTH、α-MSH和β-MSH一級(jí)結(jié)構(gòu)比較

圖1-13　鐮刀狀紅細(xì)胞性貧血血紅蛋白遺傳信息的異常

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