蛋白质的结构与功能-22

1、会计学1蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能-22前体将在其他因子的作用下被激活，使血液前体将在其他因子的作用下被激活，使血液迅迅速凝固而将伤口封闭。速凝固而将伤口封闭。一级结构的局部断裂和蛋白质激活一级结构的局部断裂和蛋白质激活表表 不同哺乳动物的胰岛素分子中的氨基酸差异不同哺乳动物的胰岛素分子中的氨基酸差异表表 不同生物与人的细胞色素不同生物与人的细胞色素c相比较的氨基酸差异数目相比较的氨基酸差异数目正常红细胞正常红细胞镰刀状红细胞镰刀状红细胞血红蛋白分子病血红蛋白分子病1、引起镰刀状红细胞贫血病的原因：引起镰刀状红细胞贫血病的原因： Hb A H2N Val-His-Leu-Thr-Pr

2、o-Glu-Glu-Lys COOH Hb S H2N Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys COOH 链 1 2 3 4 5 6 7 8 2、分子病：指某种蛋白质分子一级结构的氨基酸排列分子病：指某种蛋白质分子一级结构的氨基酸排列顺序与正常的有所不同引起的的遗传病顺序与正常的有所不同引起的的遗传病。 形成分子表面的疏水小区形成分子表面的疏水小区正常人的正常人的HbAHbA的的链第六位是链第六位是GluGlu，而病人（，而病人（HbS)HbS)则被则被ValVal取代（遗传密码由取代（遗传密码由CTTCAT)CTTCAT)。每种蛋白质分子都具有特定的结构来行使特定的功

3、能，即每种蛋白质分子都具有特定的结构来行使特定的功能，即使是一级结构个别使是一级结构个别AAAA的变化也能引起功能的改变或丧失。的变化也能引起功能的改变或丧失。当当GluGlu被被ValVal取代后，由于取代后，由于GluGlu的侧链是的侧链是带负电荷的羧基，带负电荷的羧基， ValVal的侧链是不带电的侧链是不带电荷的疏水基，因此这种改变显著降低了荷的疏水基，因此这种改变显著降低了血红蛋白的溶解度，使患者的血红蛋白血红蛋白的溶解度，使患者的血红蛋白分子容易聚集成纤维状血红蛋白，导致分子容易聚集成纤维状血红蛋白，导致红细胞收缩变形成镰刀状，输氧能力下红细胞收缩变形成镰刀状，输氧能力下降，细胞脆

4、弱易破碎，引起头晕、胸闷降，细胞脆弱易破碎，引起头晕、胸闷等贫血症状。等贫血症状。1、肌红蛋白是哺肌红蛋白是哺乳动物细胞主要是乳动物细胞主要是肌细胞贮存和分配肌细胞贮存和分配氧的蛋白质氧的蛋白质2、肌红蛋白由一肌红蛋白由一条多肽链（称为珠条多肽链（称为珠蛋白）和一个辅基蛋白）和一个辅基血红素分子组成，血红素分子组成，多肽链主链由多肽链主链由8 8段段螺旋组成：螺旋组成：A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G、H H；共；共153153个个AAAA MbMb在肌肉中贮存氧在肌肉中贮存氧气气X-X-射线结晶学分析的射线结晶学分析的三个阶段：三个阶段： 分辨率分辨率0.6nm 0.6

5、nm 多多肽主链的折叠和走肽主链的折叠和走向向 分辨率分辨率0.2nm 0.2nm 可可以辨认分子的侧链以辨认分子的侧链基团基团 分辨率分辨率0.14nm 0.14nm 识识别所有的氨基酸别所有的氨基酸1963年，年，Kendrew 二价态的血红素铁结合二价态的血红素铁结合O2 三价态的血红素铁不能结合三价态的血红素铁不能结合O2NCCCCNCCCCNCCCCNCCCCHCCHHCCHCH3CH=CH2CH2COO-CH2CH2COO-CH2CHCH3CH3H3CH2CFe2+NCCCCNCCCCNCCCCNCCCCHCCHHCCHCH3CH=CH2CH2COO-CH2CH2COO-CH2CH

6、CH3CH3H3CH2CFe3+F8 HisF8 His的咪唑基的咪唑基亚铁离子亚铁离子与氧结合与氧结合不被氧化不被氧化这由肌红蛋这由肌红蛋白内部疏水白内部疏水环境决定环境决定氧与肌红蛋白结合的整体结构氧与肌红蛋白结合的整体结构氢键肌红蛋白多肽链形成的微肌红蛋白多肽链形成的微环境有三个作用：环境有三个作用：固定血红素辅基；固定血红素辅基；保护血红素铁免遭氧化；保护血红素铁免遭氧化；为为O O2 2提供一个合适的结合部位。提供一个合适的结合部位。 HbHb在血液中运输氧气在血液中运输氧气*去氧血红蛋白每个亚基中去氧血红蛋白每个亚基中Fe()Fe()离子只有离子只有5 5个配体，并位个配体，并位于

7、卟啉环上方，因此铁卟啉环呈于卟啉环上方，因此铁卟啉环呈圆顶状。圆顶状。HisF8HisF8与与Fe()Fe()配位，配位，空间位阻迫使空间位阻迫使Fe-NFe-N键略倾斜于血键略倾斜于血红素卟啉环。红素卟啉环。* *当与氧结合后，当与氧结合后， Fe()Fe()将被拉将被拉回卟啉环平面，卟啉环变成平面回卟啉环平面，卟啉环变成平面，同时牵动，同时牵动HisF8HisF8，并进而引起，并进而引起F F螺旋和拐弯螺旋和拐弯EFEF和和FGFG的位移。这些的位移。这些移动传到亚基界面，引发构象重移动传到亚基界面，引发构象重调，从而使其它亚基易于和氧结调，从而使其它亚基易于和氧结合。合。 T T 态态

8、= = 与氧气结合的亲和力低与氧气结合的亲和力低 R R 态态 = = 与氧气结合的亲和力高与氧气结合的亲和力高T 态态R 态态*8个盐键有个盐键有6个处于个处于不同亚基间。不同亚基间。*6个中个中4个涉及个涉及C-末末端或端或N-末端残基：末端残基： 链：两个链：两个; 链：两个链：两个。另两个连接两。另两个连接两 链链的的Asp126和和Arg141残基。残基。*此外，每条此外，每条 链的链的AspFG1和和HisHC3间有盐键间有盐键。*血红蛋白与氧的结合具有血红蛋白与氧的结合具有正协同效应正协同效应：即其一：即其一个亚基与氧结合后能使得其它亚基很容易与氧个亚基与氧结合后能使得其它亚基很

9、容易与氧结合。从而其氧结合曲线呈现结合。从而其氧结合曲线呈现S S形。形。 而肌红蛋白与氧的结合则呈双曲线。而肌红蛋白与氧的结合则呈双曲线。肌红蛋白肌红蛋白血红蛋白血红蛋白质子浓度对血红蛋白与质子浓度对血红蛋白与O2亲和力的影响亲和力的影响BPGBPG（2 2，3-3-二磷酸二磷酸甘油酸）甘油酸）降低血红蛋白对氧气的亲和力从而降低血红蛋白对氧气的亲和力从而促进氧从血红蛋白释放，以供应机促进氧从血红蛋白释放，以供应机体组织需要体组织需要BPG是血红蛋白的别构效应物是血红蛋白的别构效应物与与 亚基亚基的结合部位：的结合部位：ValVal1 1- - -NH-NH3 3+ +LysLys8282-

10、- -NH-NH3 3+ +HisHis143143- -咪唑基咪唑基B BPGPG和和O O2 2对血红蛋白的结合是排斥的对血红蛋白的结合是排斥的铁原子的位移铁原子的位移 F8His的位移的位移 使使F螺旋、螺旋、EF拐角及拐角及FG拐角发生位移拐角发生位移 F 螺旋向螺旋向H螺旋移动螺旋移动 挤出挤出HC2Tyr 导致四级结构的盐桥破坏导致四级结构的盐桥破坏 挤出挤出BPG分子。分子。当当GluGlu被被ValVal取代后，由于取代后，由于GluGlu的侧链是的侧链是带负电荷的羧基，带负电荷的羧基， ValVal的侧链是不带电的侧链是不带电荷的疏水基，因此这种改变显著降低了荷的疏水基，因此

11、这种改变显著降低了血红蛋白的溶解度，使患者的血红蛋白血红蛋白的溶解度，使患者的血红蛋白分子容易聚集成纤维状血红蛋白，导致分子容易聚集成纤维状血红蛋白，导致红细胞收缩变形成镰刀状，输氧能力下红细胞收缩变形成镰刀状，输氧能力下降，细胞脆弱易破碎，引起头晕、胸闷降，细胞脆弱易破碎，引起头晕、胸闷等贫血症状。等贫血症状。1、肌红蛋白是哺肌红蛋白是哺乳动物细胞主要是乳动物细胞主要是肌细胞贮存和分配肌细胞贮存和分配氧的蛋白质氧的蛋白质2、肌红蛋白由一肌红蛋白由一条多肽链（称为珠条多肽链（称为珠蛋白）和一个辅基蛋白）和一个辅基血红素分子组成，血红素分子组成，多肽链主链由多肽链主链由8 8段段螺旋组成：螺旋组成：A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G、H H；共；共153153个个AAAA MbMb在肌肉中贮存氧在肌肉中贮存氧气气BPGBPG（2 2，3-3-二磷酸二磷酸甘油酸）甘油酸）降低血红蛋白对