蛋白质结构与功能的关系基本要点:
1.蛋白质一级结构与功能的关系
(1)一级结构是空间结构的基础:以核糖核酸酶为例,核糖核酸酶是由124个氨基酸残基组成的一条多肽链,有4对二硫键。加入尿素(或盐酸胍,作用是破坏氢键)和β-巯基乙醇(可将二硫键还原成巯基,破坏二硫键),导致此酶的二、三级结构遭到破坏,酶活性丧失,但肽键不受影响,所以一级结构不变,去除尿素和β-巯基乙醇后,理论上二硫键的形成有105种方式,即正错配对率低于l%,而实验结果发现正确配对率为95%~l00%。证明空间构象遭到破坏的核糖核酸酶,只要其一级结构未被破坏,松散的多肽链可循其特定的氨基酸顺序,卷曲折叠成天然的空间构象,酶活性又逐渐恢复至原来水平。
(2)镰刀型红细胞贫血:发生的根本原因是血红蛋白的一级结构发生了差错,人血红蛋白B亚基的第6位氨基酸应该是谷氨酸,而在镰刀型贫血的血红蛋白中却是缬氨酸,本是水溶性的血红蛋白,就会聚集成丝,相互粘着,导致红细胞变形成镰刀状而极易破裂,产生贫血。
2.蛋白质空间结构与功能的关系以血红蛋白(Hb)为例说明。Hb由2条α链和2条β链和血红素辅基组成,其功能是通过血红素中的Fe2+与氧结合,行使运输氧的作用。4个亚基间通过8个盐键,紧密结合形成亲水的球状蛋白。未结合O2时,α1与β1,α2与β2呈对角排列,结构紧密,称紧张态(tense state,T态),Hb与O2亲和力小。当第1个亚基Fe2+与O2结合后,促进第二、第三、四个亚基与O2结合。随着与O2的结合,4个亚基间的盐键断裂,二、三、四级结构发生剧烈的变化,Hb结构变得松弛,称为松弛态(telaxed state,R态),最后四个亚基全处于R态。
蛋白质结构与功能的关系基本概念:
1.协同效应指一个亚基与其配体结合后,能影响此寡聚体中另一亚基与配体的结合能力,如果是促进作用,则称为正协同效应,反之则为负协同效应。以血红蛋白为例,当Hb的第一个亚基与O2结合以后,促进了第二及第三个亚基与O2结合后,又大大促进了第四个亚基与O2结合,这种效应为正协同效应。
2.变构效应一个蛋白质与它的配体(或其他蛋白质)结合后,蛋白质的构象发生变化,使它更适于功能需要,这一类变化称为变构效应。例如Hb是变构蛋白,小分子O2是Hb的变构剂或效应剂。