凯氏定氮仪脯氨酸残基

% %%% %%$$$$ $$222$ $$$"% %%#%%%#"%%%!%%%% %%#%%%#"%%%!% %%222$ $$222$ $$$" $" 赖氨酸代醛衍生物 正亮氨酸图 % ()’胶原分子间的共价交联 ’’胶原分子结构或生物合成的异常可引起许多病理改变。例如，动脉血管瘤和心瓣膜功能紊乱等心血管疾病，骨骼脆性增加和容易骨折，皮肤伤口不易愈合，关节活动度超常和关节炎，眼晶状体错位等。胶原分子中的羟脯氨酸是肽链中凯氏定氮仪脯氨酸残基在翻译后经羟化生成的。维生素 #是肽链中脯氨酸羟化酶的辅酶。维生素 #缺乏可引起胶原合成障碍。第三节’蛋白质结构与功能的关系 ’’研究蛋白质结构与功能的关系可以帮助人们进一步了解生命的衍化过程、揭示各种生命现象的分子机制、发现各种疾病的分子根源，并为人工模拟蛋白质奠定基础。一、蛋白质一级结构与功能的关系 ’’（一）蛋白质一级结构对其空间结构和功能的影响 ’’蛋白质的一级结构是其空间结构的物质基础，而蛋白质的空间结构又是其功能的结构基础。一级结构相似的蛋白质是否具有相似的空间结构和相似的功能，主要取决于那些在维系其空间结构和功能中起关键作用的氨基酸残基的差异，以及这些差异是否足以改变其空间构象和相应的生物学活性。

’ ’(*蛋白质一级结构的某些差异对其功能的影响 ’’（(）胰岛素一级结构与功能的关系’不同种属来源的胰岛素分子都由 %条多肽链组成，其中约有 %% 第二章 ,蛋,白,质"!个氨基酸残基的种类与位置完全相同，其空间结构也相似。虽然， !链第 "、#、$%位和 &链第 ’%位的差异最大（表 ()），但其功能不变，都具有调节物质代谢、降低血糖的作用。有人去除胰岛素 &链 *端苯丙氨酸和 +端脯赖苏后，功能不受影响。这说明上述这些氨基酸残基对胰岛素的空间构象和生物学功能并不重要。基于此，人们利用猪和牛胰岛素治疗人类糖尿病取得了满意的疗效。 ,,然而，若将胰岛素 !链 *端甘氨酸去除，则此胰岛素仅存 (-.$%-的活性。如果去除 !链 *端甘异缬谷 /个氨基酸，则其活性完全丧失。这说明 !链前 /个氨基酸对维系胰岛素的空间结构和功能是必需的。表 ! "#几种哺乳动物胰岛素分子中氨基酸残基的差异部分氨基酸残基的差异部分 来,源!" !# !$% &’%人 012 342 564 012猪 012 342 564 !67狗 012 342 564 !67兔 012 342 564 342牛 !67 342 876 !67

羊 !67 96: 876 !67马 012 96: 564 !67抹香鲸 012 342 564 !67 ,,（(）丝氨酸蛋白酶的一级结构和功能的关系 ,丝氨酸蛋白酶（;42<=4>2?@47;4）是一个大家族，包括胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、弹性蛋白酶、缓激肽、尿激酶、凝血酶、凝血因子 A7和纤维蛋白溶酶等。虽然这些蛋白酶的相对分子质量和氨基酸序列不尽相同，但它们活性中心的必需基团均为丝氨酸（$#B）、组氨酸（BC）和天冬氨酸（$%(）。而且这三个氨基酸残基周围的氨基酸序列基本相同（表 (C）。丝氨酸残基（$#B）是这些蛋白酶的催化基团，它们都具有催化蛋白质水解的共同机制。故将它们统称为丝氨酸蛋白水解酶。 A射线衍射研究表明，它们具有相似的三级结构，都包含 (个由 !片层组成的桶状结构域，只是围绕其外周的无规卷曲有所不同，赋予不同的丝氨酸蛋白酶独特的结合底物和键专一性。表 ! $#丝氨酸蛋白酶催化基团丝氨酸周围的固定氨基酸序列蛋白酶催化基团丝氨酸残基周围的固定氨基酸序列胰凝乳蛋白肽 + ! 9 H — G F 9 9 J — E 0 + D 9 E 3（$#B） 9 9 F G 5 ,,（’）镰刀细胞血红蛋白 ,蛋白质一级结构中某个起关键作用的氨基酸的差异可能引起蛋白质的空间结构与功能的严重变化，给机体带来严重的危害。镰刀形红细胞性贫血（;

图 -.’!磷酸丙糖异构酶与丙酮酸激酶结构域 .空间构象的相似性图 -./!生物体细胞色素 0一级结构的种系发生树（图中数字表示该动物与其祖先细胞色素 0的氨基酸残基的差异数） !!（二）蛋白质一级结构与物种进化的关系 第二章!蛋!白!质"!!!人们比较不同种属之间细胞色素 "一级结构的差异时发现，它可以帮助了解物种进化之间的相互关系（图 # $%）。物种越接近，细胞色素 "一级结构的差异越小，其空间结构也越相近。人的细胞色素 "与猕猴只有一个氨基酸的差异；与马有 $#个氨基酸的差异；与鸡有 $&个氨基酸的差异；与蚕蛾有 &$个氨基酸的差异；与面包酵母有 ’(个氨基酸的差异。但是，不能仅把蛋白质一级结构的差异当作生物体进化的基础。人和黑猩猩的细胞色素 "具有完全相同的一级结构，但两者在解剖和行为上的差异却很大，生物学分类上归属于不同的科。相近物种的基因虽然变异不大，但这些基因在蛋白质表达的多寡、时间与部位等的调控上表现出巨大的差异，这才是生物体属性不同的关键所在。二、肌红蛋白和血红蛋白的空间结构与功能的关系 ! !肌红蛋白和血红蛋白的结构与功能的关系是说明蛋白质空间结构与功能关系的最好例子。 ! !（一）肌红蛋白的空间结构与功能的关系 ! !肌红蛋白（)*+,-+./0，1.）是由 $(&个氨基酸残基组成的单一多肽链的蛋白质。其中，约 2(3的氨基酸残基存在于 4个 !螺旋中。从 5端开始，这 4个 !螺旋依次称为 6、7、8、9、:、;、<和>）。 1.折叠成 ’?( 0)@&?( 0)@#?( 0)的球形分子。疏水基团位于分子内部，亲水基团暴露于分子的表面。图