蛋白质的结构与功能

通过获得的蛋白质结构来理解其功能是结构生物学最激动人心的时候。限于篇幅，这里仅举一例：

从20世纪50年代开始对钾离子通道的研究发现，钾离子通道有两个非常奇特的性质，一是它能严格区分钠离子和钾离子，只允许钾离子通过；二是它通过钾离子的速度非常快，每个钾离子通道每秒能达到10⁸个，钾离子通过钾离子通道时像在水里通过一样，几乎没有电阻。KcsA钾离子通道的晶体结构为我们理解这个特殊的性质提供了结构基础(图4-4-4)。

每个KcsA钾离子通道的亚基含两个穿膜α-螺旋(外螺旋和内螺旋)，一个通道螺旋，以及一个由指纹序列构成的类似折叠片的称为离子选择筛的结构。四个KcsA亚基围成包含一个中央离子通道的孔道，这个离子通道从细胞膜外到细胞膜内依次由离子选择筛、中央空穴和门构成。在离子选择筛上，指纹序列TVGY的主链羰基指向中央离子通道，这些羰基和苏氨酸(T)的侧链羟基构成四个钾离子结合位点，每个钾离子结合位点均由上面四个氧原子和下面四个氧原子构成，这种结构和中央空穴中水合钾离子的结构非常相像。

钾离子要穿过离子选择筛需要经过：①脱水进入离子选择筛：②依次跃迁过四个钾离子结合位点；③离开离子选择筛再水合为水合钾离子。通常情况下，离子在水台状态和脱水状态之间有很大的能量差异，钾离子通道离子选择筛这个特殊的结构导致钾离子在水合状态和进入离子选择筛后脱水状态之间几乎没有能量差异，使得钾离子能够无阻力地穿过离子选择筛。

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