蛋白质和酶的多态现象

蛋白质和酶的多态现象是指一种蛋白质或者一种酶存在多种不同的变型，最典型的例子是血红蛋白和葡糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)。迄今发现人体血红蛋白的变型达300多种，G6PD变型达一百多种，这些变型的产生是由于同一基因位点内的突变，产生复等位基因，导致合成不同类型的蛋白质（或酶）。人类蛋白质和酶的多态现象往往和人种及其地理分布有关。深入研究各种蛋白质和酶变型的基因频率与民族及地理环境的关系，对于探讨人种的起源和发展具有十分重要的意义。
蛋白质多态现象 在人类的血红蛋白变异中最常见的有血红蛋白S、C和E等，它们各有不同的分布。HbS发生在非洲黑人中，HbC局限在西非地区，而HbE主要分布在东南亚和我国两广地区。这些血红蛋白的纯合体都有不良的血液系统的症状，但发生率高低不同。以血红蛋白S为例，由于HbS分子发生凝胶化，导致HbS纯合体的红细胞扭曲成镰刀状，称为镰形细胞。这种细胞易被网状内皮系统破坏和排除，导致溶血性贫血，病人多于成年以前死亡。但是在非洲地区人群中携带HbS基因的竟高达20%以上，原来HbS基因杂合体的红细胞不易被疟原虫侵入，因此在当地恶性疟疾流行地区更适于生存，这和HbS基因纯合体的过早死亡相抵消，构成动态平衡，使HbS在非洲以高频率出现。
不少血浆蛋白也具有显著的多态现象。例如血浆中有一种结合珠蛋白，存在三种主要的类型：Hp1-1,Hp2-1和Hp2-2。它们是由一对等位基因Hp-1和Hp-2控制的。各型Hp在人种和地理分布上有明显的差别。Hp-1基因的频率在亚洲的黄种人中最低(0.261)，欧洲白种人次之(0.384)，非洲黑人最高(0.552)，我国的调查结果为0.3。蛋白质这种多态现象可能在人种的发生和发展过程中，与某些地理适应性有关。
酶多态现象 酶的多态现象也相当普遍，称为同功酶现象。同功酶是指功能相同而分子结构不相同的各种酶变型。产生这种现象的原因可能是由于单个基因位点的突变而产生复等位基因。例如α₁抗胰蛋白酶，迄今发现在同一位点上有23个等位基因，存在20多种变型； 也可能是多个基因位点的相互组合，因而形成多种不同类型的酶，例如磷酸葡糖变位酶(PGM)共有三个位点，每个位点又有多种复等位基因，其中PGM₁有8个，PGM₂有5个，PGM₃有2个，可以组成不同基因型和酶系。葡糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)的变型更加多样，各种变型的酶动力学各有不同，和正常的类型(G6PDB型)相比较，有些酶变型活力高达4倍，有些酶变型活力降低到零。通过蛋白质和酶多态现象的研究不仅有助于了解人类种族的进化，并且通过对各种蛋白质和酶变型的结构分析，帮助阐明蛋白质结构和功能的关系，以及先天性代谢缺陷的生化本质，使遗传病的研究深入到分子病理学的水平。
下面列举目前发现的一些具有多态现象的蛋白质和酶： 血红蛋白，结合珠蛋白，白蛋白，铁传递蛋白，血清α球蛋白，免疫球蛋白，血浆铜蓝蛋白，血清α抗胰蛋白酶，补体3，血清α2巨球蛋白，血清α1酸性糖蛋白，酪蛋白，葡糖-6-磷酸脱氢酶，磷酸葡糖变位酶，胎盘碱性磷酸酶，血清胆碱酯酶，肽酶A（二肽酶），红细胞酸性磷酸酶，腺苷酸激酶，腺苷脱氨酶，磷酸葡糖酸脱氢酶，乳酸脱氢酶，红细胞烟酰胺腺嘌呤二核苷酸酶(即辅酶Ⅰ)，半乳糖-1-磷酸转尿苷酰酶，谷胱甘肽还原酶，肝乙酰转移酶，胰腺淀粉酶，唾腺淀粉酶，肽酶D〔氨酰基脯氨酸（二肽）酶〕肽酶C，胃蛋白酶原，碳酸酐酶，谷草转氨酶，谷丙转氨酶，乙醇脱氢酶，苹果酸脱氢酶，乙酰胆碱酯酶，酯酶D，谷胱甘肽过氧化物酶，尿苷单磷酸激酶。