1、蛋白質一級結構與功能的關系

蛋白質一級結構是高級結構與功能的基礎。

1）一級結構是空間構象的基礎。

2）一級結構相似的蛋白質具有相似的高級結構和功能。

3）氨基酸序列提供重要的生物進化信息。

4）重要蛋白質的氨基酸序列改變可引起疾病。

?? 鐮狀細胞貧血患者血紅蛋白β亞基的第六位的谷氨酸轉變?yōu)槔i氨酸，即酸性氨基酸被中性氨基酸替代，原先水溶性的血紅蛋白聚集成絲，相互黏著，導致紅細胞變形形成鐮刀狀而極易破碎，產生貧血。

這種蛋白質分子發(fā)生變異導致的疾病稱作分子病。

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2、蛋白質的理化性質

1）蛋白質具有兩性電離性質。

蛋白質同氨基酸一樣，都具有兩性解離的特性，因此均為兩性電解質。

蛋白質在溶液中的帶電狀況主要取決于溶液的pH值。

?? 等電點（pI）：當蛋白質處于某一pH溶液時，蛋白質酸性基團和堿性基團的解離程度相當，蛋白質分子上的正、負電荷相等，凈電荷為零，此時溶液的pH值稱為蛋白質的等電點(pI)。

pH＞pI，帶負電荷。pH＜pI，帶正電荷。

?? 體內蛋白質pI接近5，所以人體體液pH7.4環(huán)境下，大多數蛋白質解離成陰離子。少數呈堿性（魚精蛋白、組蛋白），少數呈酸性（胃蛋白酶、絲蛋白）。

2）蛋白質具有膠體性質。

蛋白質在溶液中形成的顆粒直徑可達1～100nm，屬于膠體顆粒的范圍。

蛋白質膠體穩(wěn)定的因素：分子表面的水化膜和分子表面的電荷。

3）蛋白質的變性與復性。

蛋白質變性：蛋白質在某些物理和化學因素作用下，其特定的空間構象被破壞，也即有序的空間結構變成無序的空間結構，從而導致其理化性質的改變和生物活性的喪失。如粘度增加。

變性蛋白質的主要特征：

①空間結構劇烈變化，主要是二硫鍵和非共價鍵的破壞，不涉及一級結構中氨基酸序列的改變。

②疏水基團暴露，其溶解度常降低，在pH接近等電點狀態(tài)易聚集而發(fā)生蛋白質沉淀——變性蛋白質易于沉淀，，但沉淀的蛋白質不一定變性。

③生物活性喪失。

④肽鍵暴露，易被酶水解，容易消化。

蛋白質復性：若蛋白質變性程度較輕，去除變性因素后，蛋白質仍可恢復或部分恢復其原有的構象和功能。

?? 蛋白質的凝固作用：蛋白質經強酸、強堿變性仍能溶于其中，pH調至pI——變性蛋白質結成絮狀不溶解物，其仍能溶解于強酸強堿——加熱后形成堅固凝塊，不溶于其中。

實際上是蛋白質變性后進一步發(fā)展的不可逆結果。

4）蛋白質在紫外光譜區(qū)有特征性光吸收。

由于蛋白質分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波長處有特征性吸收峰。蛋白質的A280與其濃度呈正比關系，因此可作蛋白質定量測定。

5）呈色反應

茚三酮反應：氨基酸也有。

雙縮脲反應：氨基酸無此反應，故可用作檢測蛋白質的水解程度。

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3、蛋白質高級結構與功能的關系

1）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結構相似。

肌紅蛋白/血紅蛋白含有血紅素輔基。

肌紅蛋白是一個只有三級結構的單鏈蛋白質，有8段α-螺旋結構。血紅素輔基與蛋白質部分穩(wěn)定結合。

血紅蛋白具有4個亞基組成的四級結構，每個亞基可結合1個血紅素并攜帶1分子氧。Hb亞基之間通過8對鹽鍵，使4個亞基緊密結合而形成親水的球狀蛋白。

2）血紅蛋白亞基構象變化可影響亞基與氧結合。

Hb與Mb一樣能可逆地與O2結合， Hb與O2結合后稱為氧合Hb。

氧合Hb占總Hb的百分數（稱百分飽和度）隨O2濃度變化而改變。

Mb易于O2結合。

?? 協(xié)同效應：一個亞基與其配體結合后，能影響此寡聚體中另一個亞基與配體結合能力的現象。如果是促進作用則稱為正協(xié)同效應。如果是抑制作用則稱為負協(xié)同效應。

?? 變構作用（別構效應）：蛋白質分子可與某些小分子物質相互作用，致使構象發(fā)生輕微的改變，生物學效應隨之發(fā)生較大的改變。

血紅蛋白未與O2結合時，其亞基處于一種空間緊密的構象（T構象），與O2親和力小。

在氧豐富的肺里，血紅蛋白轉變成疏松構象（R構象），此時與O2的親和力變大。

3）蛋白質構象改變可引起疾病。

蛋白質構象疾病：若蛋白質的折疊發(fā)生錯誤，盡管其一級結構不變，但蛋白質的構象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴重時可導致疾病發(fā)生。如人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨廷頓舞蹈病、瘋牛病等。