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生物系06级本二班潘海朋 生物化学：蛋白质的一级结构和空间结构与功能的关系 /.蛋白质结构与功能的关系 蛋白质的一级结构与功能的关系 蛋白质的空间结构 与功能的关系 蛋白质的一级结构与功能的关系 -.由较短肽链组成的蛋白质一级结构，其结构不同，生物功能也不同。 =.由较长肽链组成的蛋白质一级结构中，其中“关键”部分结构相同，其功能也相同；“关键”部分改变，其功能也随之改变。 —.由较短肽链组成的蛋白质一级结构，其结构不同，生物功能也不同。 1.如加压素和催产素都是由垂体后叶分泌的九肽激素。它们之间仅在分子中有两个氨基酸残基的差异，以异亮氨酸代替苯丙氨酸，以亮氨酸代替精氨酸。加压素促进血管收缩、血压升高和促进肾小管对水的重吸收，起抗利尿作用，故又称抗利尿素；而催产素则刺激子宫平滑肌收缩，起催产作用。 2.由较长肽链组成的蛋白质一级结构中，其中“关键”部分结构相同，其功能也相同；“关键”部分改变，其功能也随之改变。 =.由较长肽链组成的蛋白质一级结构中，其中“关键”部分结构相同，其功能也相同；“关键”部分改变，其功能也随之改变。 1.基因突变可能引起蛋白质的一级结构改变，导致功能改变而致病，如镰刀型贫血。这是由于血红蛋白（HbA）中的β链N端第6个氨基酸残基谷氨酸被缬氨酸替代所引起的一种遗传性疾病（详见核酸代谢与蛋白质生物合成章）。 2.蛋白质的一级结构决定了蛋白质的二级、三级等高级结构，成百亿的天然蛋白质各有其特殊的生物学活性，决定每一种蛋白质的生物学活性的结构特点，首先在于其肽链的氨基酸序列，由于组成蛋白质的20种氨基酸各具特殊的侧链，侧链基团的理化性质和空间排布各不相同，当它们按照不同的序列关系组合时，就可形成多种多样的空间结构和不同生物学活性的蛋白质分子。 蛋白质的空间结构 与功能的关系 蛋白质分子的多肽链并非呈线形伸展，而是折叠和盘曲构成特有的比较稳定的空间结构。蛋白质的生物学活性和理化性质主要决定于空间结构的完整，因此仅仅测定蛋白质分子的氨基酸组成和它们的排列顺序并不能完全了解蛋白质分子的生物学活性和理化性质。例如球状蛋白质（多见于血浆中的白蛋白、球蛋白、血红蛋白和酶等）和纤维状蛋白质（角蛋白、胶原蛋白、肌凝蛋白、纤维蛋白等），前者溶于水，后者不溶于水，显而易见，此种性质不能仅用蛋白质的一级结构的氨基酸排列顺序来解释。 　　蛋白质的空间结构就是指蛋白质的二级、三级和四级结构。 2.蛋白质的结构与功能的关系 （一）蛋白质的一级结构与其构象及功能的关系 （二）蛋白质空间橡象与功能活性的关系 表1-2　胰岛素分子中氨基酸残基的差异部分 蛋白质一级结构的图片 一级结构决定了二级结构： 　　　　　Chou和Fasman对29种蛋白质的一级结构和二级结构关系 　　　　进行统计分析，发现： Glu、Met、Ala和Leu残基是α-螺旋最强的生成者， 　　　　　　Gly、Pro是α-螺旋最强的破坏者 Gly、Ala、Ser是β折迭最强生成者 Gly、Pro、Asp、Ser是β转角最强生成者， 　　　　　　Ile、Val、Leu是β转角最强破坏者。 一级结构决定了三级结构： 　　　　如牛胰核糖核酸酶 一级结构决定了四级结构： 　　　　如血红蛋白的四级结构，见球状蛋白质。 氨机酸与蛋白质的一级结构 相似的一级结构有相似的功能： 　　　　　如ACTH的N端13个氨基酸残基与α-MSH相同， 　　　故ACTH亦有微弱的α-MSH的作用。 一级结构的改变一定有相应功能的改变： 　　　　　如无活性的酶原向活性酶的转变过程。 一级结构与蛋白质的活性密切相关 不变残基：不变残基的改变影响蛋白质的构象与功能 可变残基：可变残基的改变不影响蛋白质的构象与功能 举例说明蛋白质一级结构、空间构象与其功能之间有何关系？ 一)氨基酸在蛋白质分子中的连接方式 1．肽键 蛋白质分子中的氨基酸之间是通过肽键相连的，—个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合，即形成肽键(酰胺键，图2-1-2)。 2．肽与多肽链 图2-1-2 肽与肽键 氨基酸通过肽键(-CO-NH-)相连而形成的化合物称为肽(peptide)。由两个氨基酸缩合成的肽称为二肽，三个氨基酸缩合成三肽，以此类推。一般由十个以下的氨基酸缩合成的肽统称为寡肽，由十个以上氨基酸形成的肽被称为多肽(polypeptide)或多肽链。 氨基酸在形成肽链后，氨基酸的部分基团已参加肽键的形成，已经不是完整的氨基酸，称为氨基酸残基。肽键连接各氨基酸残基形成肽链的长链骨架，即…Cα-CO-NH-Cα…结构称为多肽主链。各氨基酸侧链基团称为多肽侧链。每个肽分子都有一个游离的α-NH2末端(称氨基末端或N端)和一个游离α-COOH末端(称羧基末端或