蛋白質的結構與功能-22

1、會計學1蛋白質的結構與功能蛋白質的結構與功能-22前體將在其他因子的作用下被激活，使血液前體將在其他因子的作用下被激活，使血液迅迅速凝固而將傷口封閉。速凝固而將傷口封閉。一級結構的局部斷裂和蛋白質激活一級結構的局部斷裂和蛋白質激活表表 不同哺乳動物的胰島素分子中的氨基酸差異不同哺乳動物的胰島素分子中的氨基酸差異表表 不同生物與人的細胞色素不同生物與人的細胞色素c相比較的氨基酸差異數目相比較的氨基酸差異數目正常紅細胞正常紅細胞鐮刀狀紅細胞鐮刀狀紅細胞血紅蛋白分子病血紅蛋白分子病1、引起鐮刀狀紅細胞貧血病的原因：引起鐮刀狀紅細胞貧血病的原因： 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 鏈 1 2 3 4 5 6 7 8 2、分子病：指某種蛋白質分子一級結構的氨基酸排列分子?。褐改撤N蛋白質分子一級結構的氨基酸排列順序與正常的有所不同引起的的遺傳病順序與正常的有所不同引起的的遺傳病。 形成分子表面的疏水小區(qū)形成分子表面的疏水小區(qū)正常人的正常人的HbAHbA的的鏈第六位是鏈第六位是GluGlu，而病人（，而病人（HbS)HbS)則被則被ValVal取代（遺傳密碼由取代（遺傳密碼由CTTCAT)CTTCAT)。每種蛋白質分子都具有特定的結構來行使特定的功

3、能，即每種蛋白質分子都具有特定的結構來行使特定的功能，即使是一級結構個別使是一級結構個別AAAA的變化也能引起功能的改變或喪失。的變化也能引起功能的改變或喪失。當當GluGlu被被ValVal取代后，由于取代后，由于GluGlu的側鏈是的側鏈是帶負電荷的羧基，帶負電荷的羧基， ValVal的側鏈是不帶電的側鏈是不帶電荷的疏水基，因此這種改變顯著降低了荷的疏水基，因此這種改變顯著降低了血紅蛋白的溶解度，使患者的血紅蛋白血紅蛋白的溶解度，使患者的血紅蛋白分子容易聚集成纖維狀血紅蛋白，導致分子容易聚集成纖維狀血紅蛋白，導致紅細胞收縮變形成鐮刀狀，輸氧能力下紅細胞收縮變形成鐮刀狀，輸氧能力下降，細胞脆

4、弱易破碎，引起頭暈、胸悶降，細胞脆弱易破碎，引起頭暈、胸悶等貧血癥狀。等貧血癥狀。1、肌紅蛋白是哺肌紅蛋白是哺乳動物細胞主要是乳動物細胞主要是肌細胞貯存和分配肌細胞貯存和分配氧的蛋白質氧的蛋白質2、肌紅蛋白由一肌紅蛋白由一條多肽鏈（稱為珠條多肽鏈（稱為珠蛋白）和一個輔基蛋白）和一個輔基血紅素分子組成，血紅素分子組成，多肽鏈主鏈由多肽鏈主鏈由8 8段段螺旋組成：螺旋組成：A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G、H H；共；共153153個個AAAA MbMb在肌肉中貯存氧在肌肉中貯存氧氣氣X-X-射線結晶學分析的射線結晶學分析的三個階段：三個階段： 分辨率分辨率0.6nm 0.6

5、nm 多多肽主鏈的折疊和走肽主鏈的折疊和走向向 分辨率分辨率0.2nm 0.2nm 可可以辨認分子的側鏈以辨認分子的側鏈基團基團 分辨率分辨率0.14nm 0.14nm 識識別所有的氨基酸別所有的氨基酸1963年，年，Kendrew 二價態(tài)的血紅素鐵結合二價態(tài)的血紅素鐵結合O2 三價態(tài)的血紅素鐵不能結合三價態(tài)的血紅素鐵不能結合O2NCCCCNCCCCNCCCCNCCCCHCCHHCCHCH3CH=CH2CH2COO-CH2CH2COO-CH2CHCH3CH3H3CH2CFe2+NCCCCNCCCCNCCCCNCCCCHCCHHCCHCH3CH=CH2CH2COO-CH2CH2COO-CH2CH

6、CH3CH3H3CH2CFe3+F8 HisF8 His的咪唑基的咪唑基亞鐵離子亞鐵離子與氧結合與氧結合不被氧化不被氧化這由肌紅蛋這由肌紅蛋白內部疏水白內部疏水環(huán)境決定環(huán)境決定氧與肌紅蛋白結合的整體結構氧與肌紅蛋白結合的整體結構氫鍵肌紅蛋白多肽鏈形成的微肌紅蛋白多肽鏈形成的微環(huán)境有三個作用：環(huán)境有三個作用：固定血紅素輔基；固定血紅素輔基；保護血紅素鐵免遭氧化；保護血紅素鐵免遭氧化；為為O O2 2提供一個合適的結合部位。提供一個合適的結合部位。 HbHb在血液中運輸氧氣在血液中運輸氧氣*去氧血紅蛋白每個亞基中去氧血紅蛋白每個亞基中Fe()Fe()離子只有離子只有5 5個配體，并位個配體，并位于

7、卟啉環(huán)上方，因此鐵卟啉環(huán)呈于卟啉環(huán)上方，因此鐵卟啉環(huán)呈圓頂狀。圓頂狀。HisF8HisF8與與Fe()Fe()配位，配位，空間位阻迫使空間位阻迫使Fe-NFe-N鍵略傾斜于血鍵略傾斜于血紅素卟啉環(huán)。紅素卟啉環(huán)。* *當與氧結合后，當與氧結合后， Fe()Fe()將被拉將被拉回卟啉環(huán)平面，卟啉環(huán)變成平面回卟啉環(huán)平面，卟啉環(huán)變成平面，同時牽動，同時牽動HisF8HisF8，并進而引起，并進而引起F F螺旋和拐彎螺旋和拐彎EFEF和和FGFG的位移。這些的位移。這些移動傳到亞基界面，引發(fā)構象重移動傳到亞基界面，引發(fā)構象重調，從而使其它亞基易于和氧結調，從而使其它亞基易于和氧結合。合。 T T 態(tài)態(tài)

8、= = 與氧氣結合的親和力低與氧氣結合的親和力低 R R 態(tài)態(tài) = = 與氧氣結合的親和力高與氧氣結合的親和力高T 態(tài)態(tài)R 態(tài)態(tài)*8個鹽鍵有個鹽鍵有6個處于個處于不同亞基間。不同亞基間。*6個中個中4個涉及個涉及C-末末端或端或N-末端殘基：末端殘基： 鏈：兩個鏈：兩個; 鏈：兩個鏈：兩個。另兩個連接兩。另兩個連接兩 鏈鏈的的Asp126和和Arg141殘基。殘基。*此外，每條此外，每條 鏈的鏈的AspFG1和和HisHC3間有鹽鍵間有鹽鍵。*血紅蛋白與氧的結合具有血紅蛋白與氧的結合具有正協(xié)同效應正協(xié)同效應：即其一：即其一個亞基與氧結合后能使得其它亞基很容易與氧個亞基與氧結合后能使得其它亞基很

9、容易與氧結合。從而其氧結合曲線呈現(xiàn)結合。從而其氧結合曲線呈現(xiàn)S S形。形。 而肌紅蛋白與氧的結合則呈雙曲線。而肌紅蛋白與氧的結合則呈雙曲線。肌紅蛋白肌紅蛋白血紅蛋白血紅蛋白質子濃度對血紅蛋白與質子濃度對血紅蛋白與O2親和力的影響親和力的影響B(tài)PGBPG（2 2，3-3-二磷酸二磷酸甘油酸）甘油酸）降低血紅蛋白對氧氣的親和力從而降低血紅蛋白對氧氣的親和力從而促進氧從血紅蛋白釋放，以供應機促進氧從血紅蛋白釋放，以供應機體組織需要體組織需要BPG是血紅蛋白的別構效應物是血紅蛋白的別構效應物與與 亞基亞基的結合部位：的結合部位：ValVal1 1- - -NH-NH3 3+ +LysLys8282-

10、- -NH-NH3 3+ +HisHis143143- -咪唑基咪唑基B BPGPG和和O O2 2對血紅蛋白的結合是排斥的對血紅蛋白的結合是排斥的鐵原子的位移鐵原子的位移 F8His的位移的位移 使使F螺旋、螺旋、EF拐角及拐角及FG拐角發(fā)生位移拐角發(fā)生位移 F 螺旋向螺旋向H螺旋移動螺旋移動 擠出擠出HC2Tyr 導致四級結構的鹽橋破壞導致四級結構的鹽橋破壞 擠出擠出BPG分子。分子。當當GluGlu被被ValVal取代后，由于取代后，由于GluGlu的側鏈是的側鏈是帶負電荷的羧基，帶負電荷的羧基， ValVal的側鏈是不帶電的側鏈是不帶電荷的疏水基，因此這種改變顯著降低了荷的疏水基，因此

11、這種改變顯著降低了血紅蛋白的溶解度，使患者的血紅蛋白血紅蛋白的溶解度，使患者的血紅蛋白分子容易聚集成纖維狀血紅蛋白，導致分子容易聚集成纖維狀血紅蛋白，導致紅細胞收縮變形成鐮刀狀，輸氧能力下紅細胞收縮變形成鐮刀狀，輸氧能力下降，細胞脆弱易破碎，引起頭暈、胸悶降，細胞脆弱易破碎，引起頭暈、胸悶等貧血癥狀。等貧血癥狀。1、肌紅蛋白是哺肌紅蛋白是哺乳動物細胞主要是乳動物細胞主要是肌細胞貯存和分配肌細胞貯存和分配氧的蛋白質氧的蛋白質2、肌紅蛋白由一肌紅蛋白由一條多肽鏈（稱為珠條多肽鏈（稱為珠蛋白）和一個輔基蛋白）和一個輔基血紅素分子組成，血紅素分子組成，多肽鏈主鏈由多肽鏈主鏈由8 8段段螺旋組成：螺旋組成：A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G、H H；共；共153153個個AAAA MbMb在肌肉中貯存氧在肌肉中貯存氧氣氣BPGBPG（2 2，3-3-二磷酸二磷酸甘油酸）甘油酸）降低血紅蛋白對