问答题 (哈尔滨工业大学2007年考研试题)蛋白质结构与功能的关系?
【正确答案】正确答案:(1)蛋白质一级结构与功能的关系。 1)一级结构是空间构象的基础。例如,RNase是由124氨基酸残基组成的单肽链,分子中8个Cys的-SH构成4对二硫键,形成具有一定空间构象的蛋白质分子。在蛋白质变性剂(如8mol/L的尿素)和一些还原剂(如巯基乙醇)存在下,酶分子中的二硫键全部被还原,酶的空问结构破坏,肽链完全伸展,酶的催化活性完全丧失。当用透析的方法除去变性剂和巯基乙醇后,发现酶大部分活性恢复,所有的二硫键准确无误地恢复原来状态。若用其他的方法改变分子中二硫键的配对方式,酶完全丧失活性。这个实验表明,蛋白质的一级结构决定它的空间结构,而特定的空间结构是蛋白质具有生物活性的保证。 2)蛋白质一级结构决定其高级结构,冈此最终决定了蛋白质的功能。例如,84个氨基酸的胰岛素原(proinsulin),胰岛素原也没活性,在包装分泌时,A、B链之间的33个氨基酸残基被切除,才形成具有活性的胰岛素。 3)功能相似的蛋白质往往能显示它们在进化上的亲缘关系:比较不同来源的细胞色素C发现,与功能密切相关的氨基酸残基是高度保守的,这说明不同种属具有同一功能的蛋白质,在进化上来自相同的祖先,但存在种属差异。不同种属间的同源蛋白质一级结构上相对应的氨基酸差别越大,其亲缘关系愈远,反之,其亲缘关系愈近。 4)许多疾病都是由于相关蛋白质结构异常引起的。基因突变导致蛋白质一级结构改变而产生的遗传病。称之为分子病。例如,镰刀型贫血症是由于血红蛋白的p.亚基上的第六位氨基酸由谷氨酸变成了缬氨酸,导致血红蛋白的结构和功能的改变,其运输氧气的能力大大地降低,并且红细胞呈镰刀状。 所以,蛋白质一定的结构执行一定的功能。功能不同的蛋白质总是有着不同的序列;比较种属来源不同而功能相同的蛋白质的一级结构,可能有某些差异,但与功能相关的结构也总是相同的。若一级结构变化,蛋白质的功能可能发生很大的变化。 (2)蛋白质的空间结构与功能的关系。各种蛋白质都有特定的空间构象,而特定的空间构象又与它们特定的生物学功能相适应,蛋白质的结构与功能是高度统一的。 例如,Hb与O 2 结合后,Hb的构象发生变化,这类变化称为变构效应,即通过构象变化影响蛋白质的功能。像血红蛋白这种具有变构效应的蛋白质称为变构蛋白(allosteric protein)。血红蛋白的这种变构效应能更有效地行使其运氧的生物学功能。
【答案解析】