蛋白质的功能与进化.ppt

1、第6章 蛋白质结构与功能的关系,一、肌红蛋白的结构与功能,(一) 肌红蛋白的三级结构,(二) 辅基血红素,(三) O2与肌红蛋白的结合,(四) O2的结合改变肌红蛋白的构象,(五) 肌红蛋白结合氧的定量分析(氧结合曲线),MbO2Mb+O2,K = MbO2 / MbO2 (1),Y=MbO2/Mb+MbO2 (2),Y=O2,/,O2+K,将（1）改写为： MbO2 = MbO2 / K 并代入（2）得：,LogY/(1-Y)=log p(O2) logK,Y=O2 / O2+K =p(O2)/p(O2)+K,Y K= p(O2) Y p(O2) = p(O2)(1Y),Y/ (1Y)= p

2、(O2)/ K,二、血红蛋白的结构与功能,(一) 血红蛋白的结构,(二) 氧结合引起的血红蛋白构象变化,(三) 血红蛋白的协同性氧结合(Hb氧结合曲线),(四) H+、CO2和BPG对血红蛋白结合氧的影响 1. H+、CO2 促进O2的释放(Bohr效应),2.BPG降低血红蛋白对氧的亲和力,链的143位为丝氨酸，而链的143位为组氨酸,三、血红蛋白分子病(一) 分子病是遗传的(二)镰刀状细胞贫血病,(三)其他血红蛋白病 突变发生在关键部位会致病，突变发生在非关键部位则不会致病。 (四)地中海贫血 1.地中海贫血 每条染色体有1个拷贝，杂合子症状较轻，纯合子会在童年夭折。 2.地中海贫血 每条

3、染色体有2个拷贝，只要有1个拷贝正常，就不会有严重症状。4个拷贝均丢失会在出生前后死亡。,四、免疫系统和免疫球蛋白,(一)免疫系统 1.免疫学的含义 免疫是指机体识别并清除从外环境中入侵的病原体及其毒素,和内环境中因基因突变产生的异常细胞,保持内环境稳定的功能。 免疫学是研究免疫系统结构,免疫的机制,及利用免疫的方法预防和治疗疾病的学科。,2.非特异性免疫,(1)上皮细胞及其附属成分 物理屏障：机械屏障；毛发的保护作用；分泌液的冲洗作用。 化学屏障：体液的抗菌作用。 微生物屏障：正常菌对病源菌的抑制作用。 (2)吞噬细胞的作用 识别病原体糖蛋白和糖脂的糖基，可吞噬多种病原体。 巨噬细胞：由血液

4、中单核细胞移行到各组织发育而成，可吞噬或杀伤微生物。 中性粒细胞：感染发生时，从血管移出，在感染部位吞噬病原体。 (3)自然杀伤细胞（NK细胞） 其细胞表面有两种受体 杀伤细胞活化受体（KAR）：识别病毒感染细胞和肿瘤细胞表面的糖基，与其结合后生成穿孔素和水解酶使靶细胞死亡。同时产生干扰素-，肿瘤坏死因子等细胞因子，激活特异性免疫系统。 杀伤细胞抑制受体（KIR）：识别自身正常细胞表面由MHCI展示的，由自身蛋白分解产生的肽段，抑制杀伤作用。,3.特异性免疫 病原体及其分解产物刺激特定的免疫细胞增殖，清除特定的病原体。 通过分泌可溶性抗体清除特定抗原的途径称体液免疫。 通过免疫细胞与受感染细胞

5、结合而清除受感染细胞的途径称细胞免疫。,(2) 体液免疫,由骨髓的多能造血干细胞发育而成的B细胞种类极多，每种B细胞含有一种多个特定的受体(BCR,实际是膜结合的抗体)。 抗原与BCR结合后，通过细胞内信号转导系统启动细胞的快速分裂，使细胞大量增殖。 增殖后的细胞大部分用来产生可溶性抗体，称作浆细胞，一小部分用来产生膜结合抗体，并长期生存，称记忆细胞。 同种抗原再次入侵时，记忆细胞可快速启动免疫系统，疫苗就是根据这一原理设计的。 抗体可结合抗原，并使其失活，称中和作用。 抗原-抗体复合物可以与吞噬细胞的Fc受体结合，促进吞噬作用，称调理作用。 抗原-抗体复合物可以与补体结合，补体使病原体穿孔崩

6、裂，还可促进抗原-抗体复合物与吞噬细胞结合。,(3) 细胞免疫,由骨髓迁移到胸腺发育而成的T细胞种类极多,每种T细胞含有一种多个特定的T细胞受体(TCR)。 T细胞按功能主要分为两个亚群: Tc细胞(细胞毒性T细胞)的受体与抗原肽-MHCI（主要组织相容性复合体I）复合物结合后,细胞被激活并大量增殖,增殖后的细胞产生穿孔素和颗粒酶,使受感染的细胞裂解,还可以使DNA内切酶激活,造成细胞凋亡。 TH细胞(辅助性T细胞)的受体与抗原肽- MHCII（主要组织相容性复合体II）复合物结合后,细胞被激活并大量增殖, 产生多种细胞因子。细胞因子与Tc细胞、 TH细胞、 B细胞和吞噬细胞的特异性受体结合,

7、促进其增殖。 TH细胞还可以促进一些抗原与B细胞结合,因此, TH细胞功能障碍会引起严重的疾病,如HIV引起的艾滋病。,4.免疫组织和器官,骨髓和胸腺是B细胞和T细胞发育成熟的器官,称作中枢淋巴器官。 免疫细胞经血管和淋巴管网络在全身循环,并可在淋巴结和脾脏聚集,淋巴结和脾脏称作外周淋巴器官。 上皮细胞下常有淋巴细胞聚集,因无包膜,称作淋巴组织。,(二) 免疫系统能识别自我和非我,存在于几乎所有细胞的表面，展示细胞内蛋白质分解产生的肽段,介导其与相应的Tc细胞结合 。能识别自身蛋白质分解产生的肽段的Tc细胞在发育过程中被清除。,存在于巨噬细胞和B细胞的表面，展示外来蛋白质分解产生的肽段。介导其

8、与相应的TH细胞结合。,(三) 在细胞表面的分子相互作用引发免疫反应,(四) 免疫球蛋白的结构和类别 1.免疫球蛋白的结构 免疫球蛋白G(IgG)是一类最简单的免疫球蛋白。IgG含有两条相同的重链(heavy chain)和两条相的轻链(light chain)。四条链通过二硫键共价联接成Y字形结构。每一免疫球蛋白分子含有二个抗原结合部位，它们位于Y形结构的二个顶点。,2.免疫球蛋白的类别 按照重链的类型分为: 重链 轻链 IgG 或 IgA 或 IgM 或 IgD 或 IgE 或,IgM,IgG是记忆B细胞引发的再次免疫反应的主要抗体，可以通过胎盘 。IgA是存在于唾液、泪液、乳汁等分泌物的

9、主要抗体，可以是单体、二聚体或三聚体。,IgM是初次免疫反应早期产生的，可以以单体形式与膜结合，或形成5聚体。 IgD主要存在于B细胞表面，功能不详。 IgE与过敏源结合诱导细胞产生组胺和其他活性胺，使血管扩张，渗透性增大，引起炎症反应。,(五) 基于抗体-抗原相互作用的生化分析方法 1.酶联免疫吸附测定,2.免疫印迹测定,3.单克隆抗体的制备,1.用选定的抗原免疫小鼠,取出脾脏,制备B淋巴细胞。 2.培养小鼠的骨髓瘤细胞。 3.B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。 4.转移到只有杂交瘤细胞才能生长的培养基上,培养选择杂交瘤细胞。 5.用ELISA筛选产生特定单克隆抗体的杂交瘤细胞。 6.用小鼠腹水或培养箱培养选出的杂交瘤细胞。 7.纯化所需的单克隆抗体。,五、肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与肌肉收缩 (一) 肌纤维的结构,(二) 肌原纤维由粗丝和细丝构成,(三) 骨骼肌的相关蛋白质 M盘中主要含M蛋白、肌中蛋白和肌酸激酶，后者可以促进ATP的快速再生。 与Z盘相关的主要有-辅肌动蛋白、结蛋白和波形蛋白等。 细胞骨架蛋白主要有肌连蛋白和伴肌动蛋白，肌连蛋白是一种弹性蛋白，可以防止肌肉过分伸长。,（四）肌肉收缩的机制,基本要求 1.熟悉肌红蛋白的结构与功能 。 2.掌握血红蛋白的结构与功能 。 3.熟悉