蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

1、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1.一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系2.空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 生物化學(xué)專業(yè)：生物科學(xué)學(xué)號：021064317姓名：張文蛋白質(zhì)的三圍結(jié)構(gòu)及圖蛋白質(zhì)的三圍結(jié)構(gòu)及圖片片蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu) 組成蛋白質(zhì)分子的多肽鏈中氨基酸殘基的排列順序。一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)中最重要的內(nèi)容，但完整的蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)，一般還包括：多肽鏈的數(shù)目；鏈間和鏈內(nèi)的二硫鍵數(shù)目和位置；與蛋白質(zhì)分子共價結(jié)合的其他成分。 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與其構(gòu)象及功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與其構(gòu)象及功能的關(guān)系 蛋白質(zhì)一級結(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)形成的次級鍵來維持，在生物體內(nèi)，蛋白質(zhì)的多肽鏈一旦被合

2、成后，即可根據(jù)一級結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)自然折疊和盤曲，形成一定的空間構(gòu)象。 一級結(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的同一功能的蛋白質(zhì)，其一級結(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。 在蛋白質(zhì)的一級結(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，即使在整個分子中發(fā)生一個殘基的異常，那么該蛋白質(zhì)的功能也會受到明顯的影響。被稱之為“分子病”的鐮刀狀紅細(xì)胞性貧血僅僅是574個氨基酸殘基中，一個氨基酸殘基即亞基N端的第6號氨基酸殘基發(fā)生了變異所造成的，這種變異來源于基因上遺傳信息的突變。 蛋白質(zhì)空間橡象與功能活性的關(guān)系蛋白質(zhì)空間橡象與功能活

3、性的關(guān)系 血紅素中鐵與亞基和氧的結(jié)合 血紅素 原卟啉 蛋白質(zhì)空間橡象與功能活性的關(guān)系蛋白質(zhì)空間橡象與功能活性的關(guān)系 蛋白質(zhì)多種多樣的功能與各種蛋白質(zhì)特定的空間構(gòu)象密切相關(guān)，蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象是其功能活性的基礎(chǔ)，構(gòu)象發(fā)生變化，其功能活性也隨之改變。蛋白質(zhì)變性時，由于其空間構(gòu)象被破壞，故引起功能活性喪失，變性蛋白質(zhì)在復(fù)性后，構(gòu)象復(fù)原，活性即能恢復(fù)。 在生物體內(nèi)，當(dāng)某種物質(zhì)特異地與蛋白質(zhì)分子的某個部位結(jié)合，觸發(fā)該蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生一定變化，從而導(dǎo)致其功能活性的變化，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的別構(gòu)效應(yīng)(allostery)。 蛋白質(zhì)(或酶)的別構(gòu)效應(yīng)，在生物體內(nèi)普遍存在，這對物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)和某些生理功能的變化都

4、是十分重要的。 現(xiàn)以血紅蛋白(hemoglobin,簡寫Hb)為例來說明構(gòu)象與功能的關(guān)系。 血紅蛋白(avi)是紅細(xì)胞中所含有的一種結(jié)合蛋白質(zhì)，它的蛋白質(zhì)部分稱為珠蛋白(globin)，非蛋白質(zhì)部分(輔基)稱為血紅素(見下圖)。Hb分子由四個亞基構(gòu)成，每一亞基結(jié)合一分子血紅素。正常成人Hb分子的四個亞基為兩條鏈，兩條鏈。鏈由141個氨基酸殘基組成，鏈由146個氨基酸殘基組成，它們的一級結(jié)構(gòu)均已確定。每一亞基都具有獨(dú)立的三級結(jié)構(gòu)(avi)，各肽鏈折疊盤曲成一定構(gòu)象，亞基中有8個螺旋區(qū)(分別稱A、BH螺旋區(qū))，亞基中有7個螺旋區(qū)。在此基礎(chǔ)上肽鏈進(jìn)一步折疊形成球狀，依賴側(cè)鏈間形成的各種次級鍵維持穩(wěn)定

5、，使之球形表面為親水區(qū)，球形向內(nèi)，在E和F螺旋段間的20多個巰水氨基酸側(cè)鏈構(gòu)成口袋形的疏水區(qū)，輔基血紅素就嵌接在其中，亞基和亞基構(gòu)象相似，最后，四個亞基22聚合成具有四級結(jié)構(gòu)的Hb分子(見前圖血紅蛋白)。在此分子中，四個亞基沿中央軸排布四方，兩亞基沿不同方向嵌入兩個亞基間，各亞基間依多種次級健聯(lián)系，使整個分子呈球形，這些次級鍵對于維系Hb分子空間構(gòu)象有重要作用，例如在四亞基間的8對鹽鍵(見前圖血紅蛋白結(jié)構(gòu)與亞基間連接示意)，它們的形成和斷裂將使整個分子的空間構(gòu)象發(fā)生變化。 蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)分子井非如一級結(jié)構(gòu)那樣是完全展開的“線狀”，而是處于更高級的水平。天然蛋白

6、質(zhì)可折疊、盤曲成定的空間結(jié)構(gòu)(三維結(jié)構(gòu))。蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)分子內(nèi)各原子圍繞某些共價鍵的旋轉(zhuǎn)而形成的各種空間排布及相互關(guān)系，這種空間結(jié)構(gòu)稱為構(gòu)象。按不同層次，蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)可分為二，三和四級結(jié)構(gòu)。 蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)圖化學(xué)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì) 重要耕犁類生物 大分子 提出在所有生物有機(jī)體，由這樣做成 元素 碳, 氫, 氮?dú)? 氧氣和 硫磺. 所有蛋白質(zhì)耕犁 聚合物 氨基酸. 聚合物，也知道 多縮氨基酸 包括，也被提到的20不同L 氨基酸序列您殘滓。 殘滓將是鏈子到在以下40期限 肽 頻繁地使用而不是蛋白質(zhì)。 您能您執(zhí)行到他們的生物作用，蛋白質(zhì)折疊入一個或者生活，具體空間相應(yīng)一致，被駕駛到數(shù)字的

7、非共價 互作用這樣 氫接合, 離子互作用, 范 der Waals的您強(qiáng)迫 并且 疏水 包裝。 在命令您了解蛋白質(zhì)的作用在分子水平，它經(jīng)常是必要的您確定蛋白質(zhì)三尺寸結(jié)構(gòu)。 這是科學(xué)領(lǐng)域的題目 結(jié)構(gòu)生物那使用技術(shù)這樣 X-射線結(jié)晶學(xué) 或 核磁共振的分光學(xué)您它確定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。確定到殘滓的數(shù)字是必要的您執(zhí)行特殊一個 生物化學(xué) 作用和大約40-50殘滓出現(xiàn)您是到低限將是工作 領(lǐng)域 大小。 蛋白質(zhì)估量咯吱咯吱聲從此到低限您多功能幾一千殘滓或結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)。 然而，當(dāng)前估計(jì)將是平均蛋白質(zhì)長度是大約300殘滓。 非常大聚集體可以被形成從 蛋白質(zhì)亞單位許多將是例子一千 肌動蛋白 分子聚集入膠原細(xì)絲。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測

8、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測v科學(xué)家利用電腦模擬技術(shù)，根據(jù)一種蛋白質(zhì)的基因編碼，準(zhǔn)確地預(yù)測了它是怎樣折疊成三維結(jié)構(gòu)的1。幾乎所有的生命活動都是靠蛋白質(zhì)完成的，而蛋白質(zhì)的功能與它的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。隨著人類和其它動物基因組破譯工作的完成，生物學(xué)研究面臨的最重要的挑戰(zhàn)之一，就是如何由這些生物大分子的基因序列預(yù)測它們的結(jié)構(gòu)。如果能夠做到這一點(diǎn)，將在所有生物技術(shù)與藥物設(shè)計(jì)領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的影響。蛋白質(zhì)是由氨基酸脫水縮合形成的多肽鏈組成的。DNA中的基因控制合成蛋白質(zhì)，基因里所包含的信息，決定了蛋白質(zhì)里的氨基酸的種類及其排列順序。但是科學(xué)家們還不知道人類大部分蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)究竟是什么樣、執(zhí)行什么樣的功能，因?yàn)橹澜M成蛋白質(zhì)的氨

9、基酸序列僅僅是一個開始。蛋白質(zhì)分子的多肽鏈折疊成一個緊湊的三維結(jié)構(gòu)。目前研究員們正在用相當(dāng)繁瑣的實(shí)驗(yàn)技術(shù)確定這種三維結(jié)構(gòu)中每一個原子的位置。利用電腦分析模擬多肽鏈的折疊、了解氨基酸之間怎樣相互吸引或排斥，應(yīng)該可以預(yù)測蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。但是，由于許多蛋白質(zhì)有數(shù)百個或者數(shù)千個氨基酸，這個問題對于現(xiàn)在的電腦而言還太過復(fù)雜。紐約州立大學(xué)石溪分校的Carlos Simmerling和他的同事們從分子量較小的蛋白質(zhì)開始著手。他們研究了一種小分子量的人造蛋白質(zhì)“色氨酸籠”(Trp-cage)。這種蛋白質(zhì)僅由20個氨基酸構(gòu)成，是華盛頓大學(xué)的Jonathan Neidigh和同事于去年制造出來的2。大部分小分子短鏈結(jié)構(gòu)比較松散，這種蛋白質(zhì)卻像大分子蛋白質(zhì)一樣，具有緊湊、明確的結(jié)構(gòu)。Simmerling等人的預(yù)測結(jié)果，幾乎完全符合華盛頓大學(xué)研究小組利用核磁共振技術(shù)測量出的這種“迷你”蛋白的形狀。在這之前有許多學(xué)者試圖預(yù)測蛋白質(zhì)的折疊方式，