文档介绍：第四节 蛋白质分子结构与功能的关系
研究蛋白质一级结构与功能的关系主要是：研究多肽链中不同部位的残基与生物功能的关系。
进行这方面的研究常用的方法有：同源蛋白质氨基酸序列相似性分析、氨基酸残基的化学修饰等。
例1 镰刀形贫血病(一种血红蛋白分子病)
患者血红细胞合成了一种不正常的血红蛋白（Hb-S, hemoglobin - sickle）
它与正常的血红蛋白（Hb-A）的差别：仅仅在于β链的N-末端第6位残基发生了变化
（Hb-A）第6位残基是极性谷氨酸残基，（Hb-S）中换成了非极性的缬氨酸残基
使血红蛋白细胞收缩成镰刀形，输氧能力下降，易发生溶血(导致贫血)
这说明了蛋白质分子结构与功能关系的高度统一性
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例2 一级结构的局部断裂与蛋白质的激活
体内的某些蛋白质分子初合成时，常带有抑制肽，呈无活性状态，，才变为活性分子。
胰岛素的激活：胰岛素，在刚合成时，是一个比成熟的胰岛素分子大一倍多的单链多肽，称为前胰岛素原
前胰岛素原的N-末端有一段肽链，称为信号肽.
信号肽被切去，剩下的是胰岛素原。
胰岛素原比胰岛素分子多一段C肽，只有当C肽被切除后才成为有51个残基，分A、B两条链的胰岛素分子单体.
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例3 血液凝固与氨基酸序列的局部断裂
在动物体内的某些生物化学过程中，蛋白质分子的部分肽链必须先按特定的方式断裂，然后才呈现生物活性。蛋白质分子的这一特性具有它的重要生物学意义。它是在生物进化过程中发展起来的，是蛋白质分于的结构与功能具有高度统一性的表现。
血液凝固是一系列复杂的生物化学过程。这一过程的主要环节有二：一是血浆中的凝血酶原受到血浆和血小板中一些因子的激活而形成凝血酶(thrombin)；二是血浆中的纤维蛋白原在凝血酶的激活下转变为不溶性纤维蛋白(fibrin)网状结构，使血液变成凝胶。
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凝血酶原是一种糖蛋白。在凝血酶原致活物的催化下，凝血酶原分子中的二个肽键(Arg274-Thr275和Arg323-Ile324）发生断裂，释放出分子量力32000的氨基末端片段．形成有活性的凝血酶。
凝血酶由二条肽链通过一个二硫键交联而成，一条肽键（A链)含49个残基，另一条肽键含259个残基。
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纤维蛋白原分子长46nm，分子量为340 000，属纤维状蛋白质。每一分子含6条肽链，这6条肽链两两相同，分三种类，分别称为α链(含600个残基左右)、β链(461个残基)和γ链(410个残基)。整个分子由对称的两部分组成，6条肽链的N末端部分集中在中间。纤维蛋白原分子共含29个二硫键，6条肽链由这些二硫键交联成一个整体分子。肽链的氨基酸之间有顺序同源现象。
纤维蛋白原一级结构示意图
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纤维蛋白原转变为纤维蛋白的过程是在凝血酶的作用下，从二条α链和二条β链的N末端各断裂一个特定的肽键(－Arg-Gly-)，释放出二个纤维肽A和二个纤维肽B。
A、B肽切除后，减少了蛋白质分子的负电荷，促进了纤维蛋白分子的直线聚合和侧向聚合，从而形成网状结构的纤维蛋白。电子显微镜观察表明，纤维蛋白单体的聚合是按1/2错位的方式进行的。
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例4 同源蛋白质
同源蛋白质：指在不同生物体中实现同一功能或相似功能的蛋白质。同源蛋白中的一级结构中有许多位置的氨基酸对所有种属来说都是相同的，称为不变残基；.
例：细胞色素C（位于线粒体中）
60 个物种中，有 27 个位置上的氨基酸残基完全不变，是维持其构象中发挥特有功能所必要的部位，属于不变残基.
可变残基可能随着进化而变异，而且不同种属的细胞色素 C氨基酸差异数与种属之间的亲缘关系相关。亲缘关系越近，氨基酸差异少，反之则反（进化树）.
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黄色： 不变残基（invariable residues）
蓝色 ： 保守氨基酸（conservative residues）
未标记：可变残基（variable residues）
别构效应（allosteric effect）：又称变构效应，是指寡聚蛋白与配基结合，改变蛋白质构象，导致蛋白质生物活性改变的现象。
可分为同促效应（正协同性、负协同性）和异促效应。它是细胞内最简单的调节方式。
例：血红蛋白的别构效应
一个亚基与氧结合后，引起该亚基构象改变
进而引起另三个亚基的构象改变
整个分子构象改变
与氧的结合能力增加
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第五