掌握蛋白质的结构与功能关系

一、蛋白质一级结构与功能的关系

  1．一级结构的种属差异与分子进化不同种属的同一种蛋白质其一级结构上有些变化，这就是所谓的  种属差异。如细胞色素C。

  2．一级结构变异与分子病

 分子病是指蛋白质分子一级结构的氨基酸排列顺序与正常顺序有所不同的遗传病，如镰刀型贫血病，在574个氨基酸中有2个不同。正常人血红蛋白（HbA）的β-链N-端第6位氨基酸为谷氨酸，而病人血红蛋白（HbS）的β-链N-端第6位氨基酸为缬氨酸。

Glu是酸性、带负电荷、亲水性的氨基酸，而Val是中性、不带电、非极性的氨基酸，这一个氨基酸的改变就使得血红蛋白分子表面的负电荷减少，亲水基团成为疏水基团，导致细胞内的血红蛋白分子容易聚集形成杆状多聚体，丧失了结合氧的能力（氧气不足），红细胞收缩变形呈镰刀状。镰状细胞不像正常细胞那样平滑而有弹性，通过毛细血管时细胞容易破裂，导致红细胞的数量减少，破坏血液循环，并可能收起严重的组织损伤。因此，蛋白质的一级结构是其行使功能的基础，有时甚至只有一个氨基酸的改变就能引起功能的改变或丧失。

 3．一级结构的局部断裂与蛋白质的激活

生物体中的很多酶、蛋白激素、凝血因子等蛋白质都具有重要的生物学功能，但它们在体内往往以无活性的前体（precursor）形式存在着，酶的无活性的前体称为酶原。这些酶原在体内被切去一个或几个段肽后才能被激活成有催化活性的酶。

二、蛋白质空间结构与功能的关系

蛋白质的特定空间结构对其行使生物功能是十分重要的。结构改变则其活性就会发生变化；当蛋白质空间结构遭到破坏时，它的生物学功能也随之丧失。

 1．核糖核酸酶的变性与复性

    实例：核糖核酸酶。

 2．蛋白质的变构现象

变构现象是蛋白质表现其生物功能的一种普遍而十分重要的现象，也是调节蛋白质生物功能的极为有效的方式。实例，血红蛋白。

疯牛病

疯牛病，即牛脑海绵状病（Bovine spongiformencephalopathy，BSE）。1986年11月将该病定名为BSE，首次在英国报刊上报道。该病涉及世界很多国家，如法国、爱尔兰、加拿大、丹麦、葡萄牙、瑞士、阿曼和德国，这些国家有的是因为进口英国牛肉引起的。

食用被疯牛病病素污染了的牛肉、牛脊髓的人，有可能染上致命海绵状脑病，其典型临床症状为出现痴呆或神经错乱，视觉模糊，平衡障碍，肌肉收缩等，病人最终因精神错乱而死亡。由此引起了全球对疯牛病的恐慌。

美国加利福尼亚大学旧金山分校的斯坦利普鲁西纳博士和他同事们，在动物肌肉组织中收集到大量畸形蛋白质，研究结果是这些蛋白质类样的称为普里昂（Prion）的朊病毒引起疯牛病。普鲁西纳1997年曾因他在疯牛病病因问题上的研究贡献而获得当年的诺贝尔医学奖。正常的Prion与异常的Prion其一级结构的氨基酸顺序相同，但其多肽链折叠或盘曲所形成的空间构象不同，因而导致功能不同。