问答题
应用你学过的“蛋白质结构与功能的相关性”原理,解释以下现象:
不同种属来源的细胞色素c功能相同,但其多肽链的一级结构存在差异。现已测定了60多种不同种属来源的细胞色素c的一级结构,发现其中只有27个氨基酸残基不变,其他氨基酸残基易变。易变的氨基酸残基中,有的属于保守替换,即替换后的氨基酸残基与原来的氨基酸残基具有相同的化学特征(如Arg→Lys);有的则属于非保守替换。请解释细胞色素c的结构与其功能的相关性,并简要说明。
【正确答案】蛋白质的一级结构决定空间结构,空间结构中的特定功能区域体现生物活性。在决定空间结构时,并不一定需要蛋白质一级结构中的所有氨基酸残基参与,而主要与一级结构中参与次级键形成的特定氨基酸残基有关;蛋白质的生物学功能既与空间结构有关,也与一级结构中直接参与生物活性的氨基酸残基有关,对于结合蛋白而言,还与辅助成分有关。蛋白质通过形成空间结构,把参与生物功能的氨基酸残基和辅助成分组合在特定的功能区域,其中多数为表面功能区,共同完成生物学功能。细胞色素c的结构就是这种关系的典型例子。来自不同种属的细胞色素c的一级结构可能相差很大,但易变的氨基酸残基并没有直接参与空间结构的维持或电子传递,因而对细胞色素c生物学功能的影响很小;在不同来源的细胞色素c的结构中,直接参与空间结构形成的氨基酸残基基本不变,包括不变的27个氨基酸残基和一些保守替换的氨基酸残基。这些氨基酸残基尽管也有一定程度的替换,但替换后化学活性不变,碱性氨基酸还是替换为碱性氨基酸,疏水氨基酸还是替换为疏水氨基酸,因而对其空间结构的影响很小。在这些相同或相似氨基酸残基的作用下,不同来源的细胞色素c能够形成相同或相似的空间结构,形成与血红素辅基结合的特定表面功能区,因而可以执行相同的生物学功能,线粒体呼吸链的电子传递过程。
【答案解析】