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蛋白質構造 |
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四級構造 |
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蛋白質構造 |
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四級構造 |
.四級構造 |
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.網路漫畫 |
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■ 四級構造 |
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圖 例 |
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血紅蛋白是解釋蛋白質分子四級構造的範例。 |
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上圖由左至右依序說明,如何一級一級組合成血紅蛋白的最後構形,而形成一個有活性的分子。有很多蛋白質在三級構造即有完整或性,但有些則需要再組成四級構造,以利更複雜的生理功能。 |
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S5A1 |
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■ 血中氧分子的運送 |
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圖 例 |
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為何血紅蛋白要有第四級構造,而肌紅蛋白只需有三級構造? |
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四級構造 的妙用,可以 血紅蛋白 (Hb) 與 肌紅蛋白 (Mb) 的例子說明。 Hb 是四元體,有所謂的四級構造;Mb 為單元體,只有三級構造。Hb 在血中循環,由肺泡中取得氧分子,運送到肌肉中,下載給 Mb。 因此 Hb 必須得知,何時該吸收氧分子,何時該放出;也就是說 Hb 必須有感應氧分子濃度的能力,同時還得做出吸收或放出的動作。這些能力都源自其四級構造的組成。 在靜脈中 Hb 都不載有氧分子,這時候它的四個次體分子都處於一種休息狀態,結合區不容易張開讓 heme 接受氧分子。 當 Hb 循環到肺部時,環境的氧分子濃度提高了,四個次體的任何一個分子接上一個氧分子後,馬上會牽動其它次體,使得其它次體的分子構造舒張,變得很容易接受氧分子。因此在肺部的 Hb 都很容易地滿載氧分子,經動脈輸送至肌肉。若當時肌肉相當勞累,需要大量氧分子的補充,其酸鹼度會降得比較低,Hb 就更容易釋出氧分子,而 Mb 則一昧地吸收 Hb 所下的氧分子,並無調節作用。放下氧分子的 Hb 就回復休息狀態,循著靜脈流回肺部。 蛋白質的構形事實上都不是固定不動,其分子會有某些程度的運動,上述的 Hb 分子也是如此。當其處於休息狀態時,是分子較為緊密的一種構形,稱之為 tense (T) 型;反之,若其構造較為疏鬆,則基質或其結合對象比較容易進入,稱之為 relaxed (R) 型。 T 與 R 型的變化,在酵素分子的活性調節也很重要。 ■ 下載動畫檔 Hb.pps (MS PowerPoint) |
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S5A2 |
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■ 四級構造的意義 |
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圖 例 |
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四級構造賦予蛋白質調節自身活性的智慧。 |
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蛋白質的四級構造區分,似乎不只是在構造上的一種組織單位,而有其在生理功能上的重大意義。 光看一級構造時,其胺基酸序列只是一條胺基酸的連續排列,沒有人能說它是有生命的。 當此胺基酸序列漸漸捲成二級構造,生成 a helix 及 b sheet 等固定結構,再集合成三級的獨立單位,蛋白質因為有了固定的構形,產生了催化活性或生理功能。而當數個如此的三級構造進一步組成四級構造,分子似乎會有辨認的能力,知道何時該有較大的活性,何時該休息。具有活性的蛋白質巨分子,已經是生命細胞的基礎;而具有辨別力的四級構造,則似乎有所謂的智慧了。 回想一下宇宙的生成,起先是基本粒子的組成,接著是一連串的 組合,由小分子組成巨分子,到了巨分子的蛋白質,竟然還是以組合來達成某些特定的功能。這些大大小小的分子,組成了細胞膜、染色體、器官組織等,也組成了生命。 |
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S5A3 |
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■ 原態與變性 |
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圖 例 |
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保持原態的構形,是蛋白質所有功能性質的基本。 |
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雖然 部份蛋白質經變性後可以在變性條件去除後,回復原態蛋白質,但並非所有蛋白質均可如此。 請如下表整理出組成蛋白質四級構造的鍵結力量,然後看哪些因素可以破壞這些力量,就是使蛋白質變性的方法。 構成力量: 共價鍵 非共價鍵 一級構造 二級構造 三級構造 四級構造 |
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S5A3-1 |
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■ 網路漫畫 |
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圖 例 |
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說明蛋白質四級構造組成的漫畫。 |
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我以漫畫方式,說明蛋白質如何由胺基酸開始,一步一步組合成具有立體構形的活性分子;除了這個漫畫之外,還有解釋 基因重組、單株抗體、以及 免疫系統 的漫畫故事。這些網頁,都可從 莊榮輝首頁 中連結。 |
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S5A4 |
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▼ 下一節︰ 蛋白質純化 鹽溶及鹽析
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Protein/Structure/S4 |
本網頁最近修訂日期: 2001/07/19 |