学文网摘要：蛋白质是生物体内占有特殊地位的生物大分子，它是生物体的基本构件，也是生命活动的重要物质基础。因此，深刻阐明蛋白质的结构和功能，是探索生命奥秘的最基本任务。本文分别从蛋白质的结构、功能以及其相互关系等方面对蛋白质进行了探讨。具有相同结构和特征的蛋白质往往具有相似的功能，行使同一功能的蛋白质常常在结构上具有许多共同点，但结构和功能间的关系并不是必然的，一种蛋白质结构可能具有多种功能，从蛋白质的生物化学功能和催化机制来看，也不一定能够准确预测出其高级构象。
关键词：蛋白质；结构；功能
蛋白质是一切生命的物质基础，机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质的参与，它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。蛋白质的生物活性不仅取决于蛋白质分子的一级结构，而且作为在生命活动中起重要作用的生物大分子，其在生物体内的各种功能都由其空间结构决定。异常的蛋白质空间结构很可能导致其生物活性的降低、丧失，甚至会导致疾病。对于蛋白质空间结构的研究不仅有利于认识蛋白质的功能，也有利于认识蛋白质的生物功能以及蛋白质与蛋白质之间的相互作用。
1 蛋白质的结构
蛋白质是一类非常重要的生物大分子，在人类以及各种生物体重占有特殊地位。它是细胞组织成分中含量最丰富，功能最多的高分子物质。它们是构成生命的基本要素之一，在生命体的生命活动中起着关键性的作用[1]。任何一个生物细胞都蕴含着多种蛋白质，它们的结构各不相同，各有其特殊的功能，其多样性的功能由其千差万别的结构所决定的。
1.1 蛋白质的一级机构 蛋白质是由一条或者几条具有确定氨基酸序列的多肽链构成的大分子。蛋白质一级结构即指蛋白质多肽链的氨基酸残基序列。一条肽链由L型氨基酸按照一定序列排列，相邻氨基酸之间通过缩合脱去一分子水而形成肽键，肽键由羰基碳和酰胺氮连接而成。
每一种蛋白质分子都有自己特有的氨基酸的组成和排列顺序即一级结构，由这种氨基酸排列顺序决定它的特定的空间结构，也就是蛋白质的一级结构决定了蛋白质的二级三级等高级结构，这就是荣获诺贝尔奖的著名的Anfinsen 原理。
1.2 蛋白质的二级机构 蛋白质的二级结构主要分为α螺旋，β折叠和无规卷曲。
1.3 蛋白质的三级机构 蛋白质的三级结构也多指球状蛋白的三级结构，即在蛋白质二级结构的基础上，在多种非共价键的作用下构成的蛋白质三维空间的结构。
1.4 蛋白质的四级机构 四级结构是蛋白质最高级的结构，四级结构增加了蛋白质的稳定性，提高了遗传经济性和效率，亚基间的协同性和别构效应对蛋白质在发挥蛋白质功能方面起着巨大作用。
2 蛋白质的功能
蛋白质是生命活动的最终执行者，蛋白质功能的认识可用于了解蛋白质在生物过程中所起到得作用，从而有助于人们理解复杂的生命现象。
2.1 蛋白质的结合功能 蛋白质可以结合到其他分子上或者蛋白质上。特异性地识别其他分子是蛋白质功能的关键，这主要得益于蛋白质结构和表面化学性质的多样性。结合的分子（配体）可大可小，小的如与肌红蛋白血红素基团协同结合的氧分子，大的如结合在TA―TA 结合蛋白上被弯曲的特定DNA 顺序（TA―TA box）。
2.2 蛋白质的催化功能 基本上活细胞中的每个化学反应都是被催化的，大多数的催化剂是酶蛋白。酶的许多结构特性都为催化作出了贡献。
2.3 蛋白质作为分子开关的功能 蛋白质是柔性分子，其构象可以随着pH值的变化或结合配体而改变。这种变化可以作为控制细胞变化的分子开关。
2.4 蛋白质的结构功能 蛋白质可以作为活体中一些主要结构的元件。这种功能来自于蛋白质亚基自身之间，以及与其他蛋白质、碳水化合物等特异性结合，使得像肌动蛋白丝这样的复杂系统也可以自发组装。
3 蛋白质的结构与功能的关系
3.1 蛋白质结构与催化功能的关系 催化同一类化学反应的酶往往具有相似的特征结构，如丝氨酸蛋白酶是一类庞大的酶系，在这类酶中活性位点丝氨酸残基的侧链羟基攻击将要被水解的酰胺键的碳原子、组氨酸残基和天冬氨酸残基协助这一水解过程的进行，并与丝氨酸一起形成一个催化三连体。
3.2 蛋白质超家族与结构预测 超家族被定义为具有相似三维结构和相关但不一定相同的生物化学功能的同源蛋白质。把一个蛋白质归属到某个特定超家族是由于结构和功能上的关系。每个超家族中又有家族，它们的功能更加紧密，序列一致性更加显著（>50%）。
4 结论
蛋白质的生物功能很大程度上取决于蛋白质的三维结构性质。具有相同结构和特征的蛋白质往往具有相似的功能，行使同一功能的蛋白质常常在结构上具有许多共同点，如具有相同的活性位点、相似的氨基酸组成或类似的构象。蛋白质序列有30%相似的蛋白质总体上的反应类型是相似的，序列一致性在40%以上的生物化学功能上很少有差异。在生物进化中，两物种的亲缘关系越近，其蛋白质序列越相以，反之则氨基酸的替换增多，序列的差异增大。 因此，蛋白质的氨基酸序列为进化的演变提供了进化过程近似的时间尺度。
目前比较蛋白质之间的相似性是蛋白质分析的重要方法。比对结果指明了蛋白质之间的相关性，如果两条蛋白质的比对结果显示有明显的相似性，那么它们就可能具有相似的生物学功能。由于蛋白质结构更加保守，因此，利用结构比对可以发现更远距的同源关系，从而可更有效的分析蛋白质功能。
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