问答题 试述蛋白质的结构与功能的关系。
【正确答案】蛋白质的结构与功能的关系十分密切。一方面蛋白质是构成生命体的重要物质;另一方面人工合成蛋白质或者修复损伤的组织等也是以知道蛋白质结构或功能作为前提条件的。
   (1)一级结构与功能的关系  蛋白质实现其生物功能的结构基础主要取决于它的一级结构。因为一级结构的确定意味着空间结构的确定,而空间结构的确定则表示蛋白质功能的确定。例如“镰刀型贫血病。”“镰刀型贫血病”是由于血红蛋白分子中,两条肽链上的2个处于正常排列顺序位置的谷氨酸被缬氨酸替代了,恰恰是这种替代改变了血红蛋白的一级结构,进而导致血红蛋白空间结构的改变,因而使得血红蛋白的运氧能力的下降。
   (2)体内蛋白质所特有的空间结构与其发挥特殊的生理功能有密切关系  肌红蛋白和血红蛋白在输氧功能上的差别就是一个例子。肌红蛋白是第一个用X射线晶体分析法测定结构的蛋白质,由一条多肽链组成。通过测定,人们发现组成肌红蛋白的153个氨基酸残基中大多数处于8个α-螺旋中,呈球形状。它的主要功能是贮存氧气。肌红蛋白分子中含有一个血红素辅基。血红素是卟啉化合物,可以与氧气可逆结合。肌红蛋白分子内部有一个袋型空穴,血红素居于其中。这种结构有利于氧气的贮存。而血红蛋白的结构比肌红蛋白复杂。它有4条多肽链(或4个亚基)组成,血红蛋白与肌红蛋白相比,氨基酸的排列顺序只有18/%是相同的,但由于两者三级结构的安排极为相似,因而在功能上也表现出相似性,都能进行可逆的氧合作用。
   血红蛋白在与O2结合的过程中,结构发生了明显的变化。由于血红蛋白是由4条多肽链组成的,因此,比肌红蛋白多结合3个O2。并且,一条多肽链上血红素与O2结合后,可以增加其他三条多肽链与O2亲和的能力,所以血红蛋白与氧结合的速度大大加快。(人们又把这种现象称作氧结合的协同性。)
   (3)肌肉的分子组成与功能之间也存在有密切的相关关系  例如,肌原纤维主要是由粗丝的肌球蛋白与细丝的肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白组成。骨骼肌蛋白质分子组成和特有的结构是肌肉收缩时粗丝与细丝相对滑行,实现肌肉收缩功能的重要基础。通过有针对性地练习可以促使肌肉的结构成分和工作能力发生相应的变化。
【答案解析】