王鏡巖生物化學(xué)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1王鏡巖生物化學(xué)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)王鏡巖生物化學(xué)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)(jigu)與功與功能的關(guān)系能的關(guān)系第一頁，共99頁。一、肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能一、肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能(gngnng)二、血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能二、血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能(gngnng)三、血紅蛋白分子病三、血紅蛋白分子病四、免疫系統(tǒng)和免疫球蛋白四、免疫系統(tǒng)和免疫球蛋白五、肌球蛋白絲、肌動蛋白絲與肌肉收縮五、肌球蛋白絲、肌動蛋白絲與肌肉收縮六、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能六、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能(gngnng)進(jìn)化進(jìn)化(The relation between structure and function of proteins)第1頁/共98頁第二頁，

2、共99頁。第2頁/共98頁第三頁，共99頁。 肌紅蛋白（肌紅蛋白（myoglobinmyoglobin，MbMb）主要存在于肌肉）主要存在于肌肉中，是哺乳動物細(xì)胞主要是肌細(xì)胞貯存和分配氧中，是哺乳動物細(xì)胞主要是肌細(xì)胞貯存和分配氧的蛋白質(zhì)。肌紅蛋白由一條多肽鏈和一個(gè)輔基血的蛋白質(zhì)。肌紅蛋白由一條多肽鏈和一個(gè)輔基血紅素（紅素（hemeheme）構(gòu)成，相對分子量）構(gòu)成，相對分子量1670016700，含，含153153個(gè)個(gè)氨基酸殘基。除去血紅素后僅剩下氨基酸殘基。除去血紅素后僅剩下(shn xi)(shn xi)的的肽鏈部分稱為珠蛋白（肽鏈部分稱為珠蛋白（globinglobin），它和血紅蛋白），

3、它和血紅蛋白的的、亞基有明顯的同源性，它們的構(gòu)象和功亞基有明顯的同源性，它們的構(gòu)象和功能也極為相似。血紅素非共價(jià)地結(jié)合在珠蛋白的能也極為相似。血紅素非共價(jià)地結(jié)合在珠蛋白的疏水空穴中。疏水空穴中。 第3頁/共98頁第四頁，共99頁。myoglobin第4頁/共98頁第五頁，共99頁。 血紅素由原卟啉血紅素由原卟啉（protoporphyrin protoporphyrin ）中間）中間結(jié)合一個(gè)結(jié)合一個(gè)FeFe原子構(gòu)成，原卟啉原子構(gòu)成，原卟啉是由是由4 4個(gè)吡咯環(huán)通過個(gè)吡咯環(huán)通過甲叉橋連接而成的扁平環(huán)狀化合物。卟啉環(huán)中央結(jié)合甲叉橋連接而成的扁平環(huán)狀化合物。卟啉環(huán)中央結(jié)合FeFe原子，原子，F(xiàn)eFe

4、原子通常是八面體配位原子通常是八面體配位(pi wi)(pi wi)，應(yīng)該，應(yīng)該有有6 6個(gè)配位個(gè)配位(pi wi)(pi wi)鍵，其中鍵，其中4 4個(gè)配位個(gè)配位(pi wi)(pi wi)鍵與鍵與4 4個(gè)吡咯環(huán)的個(gè)吡咯環(huán)的N N原子相連，另兩個(gè)配位原子相連，另兩個(gè)配位(pi wi)(pi wi)鍵分鍵分布在卟啉環(huán)的上下。布在卟啉環(huán)的上下。FeFe原子可以是二價(jià)的或三價(jià)的，原子可以是二價(jià)的或三價(jià)的，相應(yīng)的血紅素稱為相應(yīng)的血紅素稱為 亞鐵亞鐵 血紅素（血紅素（ferrohemeferroheme，hemeheme）和高鐵血紅素（）和高鐵血紅素（ferrihemeferriheme，hemati

5、nhematin），相應(yīng)的?。?，相應(yīng)的肌紅蛋白稱為紅蛋白稱為 亞鐵亞鐵 肌紅蛋白（肌紅蛋白（ferromyoglobinferromyoglobin）和高）和高鐵肌紅蛋白（鐵肌紅蛋白（ferrimyoglobinferrimyoglobin，metmyoglobinmetmyoglobin）。）。 第5頁/共98頁第六頁，共99頁。hemeprotoporphyrin 第6頁/共98頁第七頁，共99頁。 血紅素中的鐵的第血紅素中的鐵的第5 5個(gè)配位鍵與珠蛋白的第個(gè)配位鍵與珠蛋白的第9393（或（或F8F8）位）位HisHis殘基的咪唑基殘基的咪唑基N N結(jié)合，這個(gè)結(jié)合，這個(gè)HisHis稱為近側(cè)

6、稱為近側(cè)HisHis，而，而O2O2與與FeFe的第的第6 6個(gè)配位鍵結(jié)合。在個(gè)配位鍵結(jié)合。在肌紅蛋白沒有結(jié)合肌紅蛋白沒有結(jié)合O2O2時(shí)，這個(gè)部位是空的。高鐵時(shí)，這個(gè)部位是空的。高鐵肌紅蛋白不能與肌紅蛋白不能與O2O2結(jié)合，結(jié)合，H2OH2O分子代替分子代替O2O2成為第成為第6 6個(gè)配體。個(gè)配體。 在血紅素結(jié)合在血紅素結(jié)合O2O2的一側(cè)，還有一個(gè)的一側(cè)，還有一個(gè)HisHis殘基殘基，即第，即第6464（或（或E7E7）位）位HisHis殘基，稱為遠(yuǎn)側(cè)殘基，稱為遠(yuǎn)側(cè)HisHis。由。由于這個(gè)遠(yuǎn)側(cè)于這個(gè)遠(yuǎn)側(cè)HisHis的存在，使得的存在，使得O2O2的結(jié)合受到空間的結(jié)合受到空間位阻。在氧合肌紅蛋

7、白中，位阻。在氧合肌紅蛋白中， O2 O2的兩個(gè)原子與的兩個(gè)原子與FeFe不成一條直線不成一條直線(zhxin)(zhxin)，而是傾斜了，而是傾斜了3030。第7頁/共98頁第八頁，共99頁。近側(cè)近側(cè)His遠(yuǎn)側(cè)遠(yuǎn)側(cè)His第8頁/共98頁第九頁，共99頁。 第第6 6個(gè)配位位置的空間位阻很重要。游離在溶液中個(gè)配位位置的空間位阻很重要。游離在溶液中的鐵卟啉結(jié)合的鐵卟啉結(jié)合COCO的能力比結(jié)合的能力比結(jié)合O2O2強(qiáng)強(qiáng)2500025000倍，但在肌紅倍，但在肌紅蛋白中，血紅素對蛋白中，血紅素對COCO的親和力僅比對的親和力僅比對O2O2的親和力大的親和力大250250倍。肌紅蛋白（還有血紅蛋白）降低

8、對倍。肌紅蛋白（還有血紅蛋白）降低對COCO的親和力，的親和力，可以有效地防止代謝過程中產(chǎn)生的少量可以有效地防止代謝過程中產(chǎn)生的少量COCO占據(jù)它們的占據(jù)它們的O2O2結(jié)合部位。盡管如此，當(dāng)空氣中結(jié)合部位。盡管如此，當(dāng)空氣中COCO的含量達(dá)到的含量達(dá)到(d (d do)0.06%do)0.06%0.08%0.08%即有中毒的危險(xiǎn)，達(dá)到即有中毒的危險(xiǎn)，達(dá)到(d (d do)0.1%do)0.1%則會導(dǎo)致死亡。則會導(dǎo)致死亡。 第9頁/共98頁第十頁，共99頁。Free hemewith imidazoleMb:CO Complex Oxymyoglobin第10頁/共98頁第十一頁，共99頁。 通

9、常情況下，通常情況下，O2O2分子與分子與FeFe（）緊密接觸會使）緊密接觸會使FeFe（）氧化成）氧化成FeFe（），溶液中游離的亞鐵血紅素很），溶液中游離的亞鐵血紅素很容易被氧化成高鐵血紅素，但在肌紅蛋白中，由于血容易被氧化成高鐵血紅素，但在肌紅蛋白中，由于血紅素處于疏水環(huán)境中，血紅素紅素處于疏水環(huán)境中，血紅素FeFe（）不容易被氧化）不容易被氧化。 同樣是血紅素，與不同的蛋白質(zhì)結(jié)合后，具有不同樣是血紅素，與不同的蛋白質(zhì)結(jié)合后，具有不同的功能，如在細(xì)胞色素同的功能，如在細(xì)胞色素C C中，血紅素起可逆電子載中，血紅素起可逆電子載體體(zit)(zit)的作用，過氧化氫酶中，血紅素催化的作用，

10、過氧化氫酶中，血紅素催化H2O2H2O2歧化成歧化成H2OH2O和和O2 O2 。第11頁/共98頁第十二頁，共99頁。 肌紅蛋白血紅素在沒有與肌紅蛋白血紅素在沒有與O2O2結(jié)合結(jié)合(jih)(jih)時(shí)，鐵原子是向第時(shí)，鐵原子是向第 5 5 配位體方向（配位體方向（His F8His F8）突出的。當(dāng)與突出的。當(dāng)與O2O2結(jié)合結(jié)合(jih)(jih)時(shí)，鐵原子被拉時(shí)，鐵原子被拉回到卟啉平面。回到卟啉平面。 第12頁/共98頁第十三頁，共99頁。第13頁/共98頁第十四頁，共99頁。肌紅蛋白與肌紅蛋白與O2結(jié)合結(jié)合(jih)的反應(yīng)式為的反應(yīng)式為其解離其解離(ji l)常數(shù)常數(shù)為為K , 令令Y

11、 為肌紅蛋白的氧飽和分?jǐn)?shù)，即為肌紅蛋白的氧飽和分?jǐn)?shù)，即將改寫為將改寫為第14頁/共98頁第十五頁，共99頁。將代入得將代入得 ， 根據(jù)根據(jù)henryhenry定律，溶于液體的任一種氣體定律，溶于液體的任一種氣體(qt)(qt)的濃度的濃度與液體上面的該氣體與液體上面的該氣體(qt)(qt)的分壓成正比，即的分壓成正比，即 O2= = A p (O2) 式中式中A A 為比例系數(shù)為比例系數(shù)(xsh)(xsh)，p (O2)p (O2)為氧氣的為氧氣的分壓。分壓。 第15頁/共98頁第十六頁，共99頁。將代入得將代入得第16頁/共98頁第十七頁，共99頁。 實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)中 p (O2) p (O2)

12、 可以測得，氧分壓常用可以測得，氧分壓常用TorrTorr為為單位。單位。Y Y 值可用分光光度法測定，因?yàn)榧〖t蛋白結(jié)值可用分光光度法測定，因?yàn)榧〖t蛋白結(jié)合了合了O2 O2 時(shí)會引起吸收光譜的改變時(shí)會引起吸收光譜的改變(gibin)(gibin)。Y Y 對對 p (O2) p (O2) 作圖所得的曲線稱為氧結(jié)合曲線。作圖所得的曲線稱為氧結(jié)合曲線。 1 Torr = 133 Pa = 1 mmHg 第17頁/共98頁第十八頁，共99頁。雙曲線方程雙曲線方程(fngchng)(fngchng)第18頁/共98頁第十九頁，共99頁。 為氧結(jié)合肌紅蛋白的分?jǐn)?shù)為氧結(jié)合肌紅蛋白的分?jǐn)?shù)(fnsh)(fns

13、h)與沒有結(jié)與沒有結(jié)合氧的肌紅蛋白的分?jǐn)?shù)合氧的肌紅蛋白的分?jǐn)?shù)(fnsh)(fnsh)之比。之比。 兩邊兩邊(lingbin)(lingbin)取取對數(shù)得對數(shù)得 第19頁/共98頁第二十頁，共99頁。 以以 對對 作圖稱為作圖稱為(chn wi)Hill(chn wi)Hill作作圖，肌紅蛋白的圖，肌紅蛋白的HillHill圖是一條直線。當(dāng)圖是一條直線。當(dāng) 時(shí)時(shí)（50%50%的肌紅蛋白結(jié)合了氧），的肌紅蛋白結(jié)合了氧）， ，這，這時(shí)時(shí) ，這一點(diǎn)的斜率稱為，這一點(diǎn)的斜率稱為(chn wi)Hill(chn wi)Hill系數(shù)，肌紅蛋白的系數(shù)，肌紅蛋白的HillHill系數(shù)等于系數(shù)等于1 1，說明，說

14、明O2O2分子彼此獨(dú)立地與肌紅蛋白結(jié)合。分子彼此獨(dú)立地與肌紅蛋白結(jié)合。 第20頁/共98頁第二十一頁，共99頁。第21頁/共98頁第二十二頁，共99頁。 線粒體中氧濃度為線粒體中氧濃度為0 010 torr10 torr，靜脈血氧濃度為，靜脈血氧濃度為15 15 torrtorr或更高些。肌紅蛋白的或更高些。肌紅蛋白的P 50P 50為為2 torr2 torr，所以在大多數(shù)，所以在大多數(shù)情況情況(qngkung)(qngkung)下，肌紅蛋白是高度氧合的，是氧的貯存下，肌紅蛋白是高度氧合的，是氧的貯存庫。如果由于肌肉收縮使線粒體中氧含量下降，它就可以庫。如果由于肌肉收縮使線粒體中氧含量下降，

15、它就可以立即供應(yīng)氧。立即供應(yīng)氧。第22頁/共98頁第二十三頁，共99頁。 肌紅蛋白也有利于細(xì)胞內(nèi)氧從細(xì)胞的內(nèi)表面向線肌紅蛋白也有利于細(xì)胞內(nèi)氧從細(xì)胞的內(nèi)表面向線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)粒體轉(zhuǎn)運(yùn)(zhun yn)(zhun yn)，因?yàn)檫@種運(yùn)轉(zhuǎn)是順濃度梯度，因?yàn)檫@種運(yùn)轉(zhuǎn)是順濃度梯度的，細(xì)胞內(nèi)表面的氧濃度約為的，細(xì)胞內(nèi)表面的氧濃度約為10 torr10 torr（肌紅蛋白的（肌紅蛋白的氧飽和度約為氧飽和度約為80%80%），而線粒體內(nèi)的氧濃度約為），而線粒體內(nèi)的氧濃度約為1 1 torrtorr（肌紅蛋白的氧飽和度約為（肌紅蛋白的氧飽和度約為25%25%），肌紅蛋白可），肌紅蛋白可以從細(xì)胞內(nèi)表面結(jié)合氧，而運(yùn)到線粒體

16、中釋放氧。以從細(xì)胞內(nèi)表面結(jié)合氧，而運(yùn)到線粒體中釋放氧。 第23頁/共98頁第二十四頁，共99頁。第24頁/共98頁第二十五頁，共99頁。 血紅蛋白（血紅蛋白（hemoglobinhemoglobin，HbHb）存在于紅細(xì)胞中）存在于紅細(xì)胞中，它的主要功能是在血液中結(jié)合并轉(zhuǎn)運(yùn)氧氣，它在，它的主要功能是在血液中結(jié)合并轉(zhuǎn)運(yùn)氧氣，它在肺中與氧氣結(jié)合，運(yùn)輸肺中與氧氣結(jié)合，運(yùn)輸(ynsh)(ynsh)到全身各處組織中到全身各處組織中，再釋放出氧氣。，再釋放出氧氣。 第25頁/共98頁第二十六頁，共99頁。發(fā)育階段血紅蛋白名稱鏈或樣鏈鏈或樣鏈亞基組成胚胎2 22 2胎兒HbF2 22 2出生到死亡HbA2

17、22 2出生到死亡HbA22 22 2第26頁/共98頁第二十七頁，共99頁。 鏈或鏈或樣鏈由樣鏈由141141個(gè)氨基酸殘基組成，個(gè)氨基酸殘基組成，鏈或鏈或樣鏈由樣鏈由146146個(gè)氨基酸殘基組成，而肌紅蛋個(gè)氨基酸殘基組成，而肌紅蛋白的肽鏈由白的肽鏈由153153個(gè)氨基酸殘基組成，它們都叫珠個(gè)氨基酸殘基組成，它們都叫珠蛋白。同一類型不同希臘字母代表蛋白。同一類型不同希臘字母代表(dibio)(dibio)的的鏈有個(gè)別氨基酸殘基不同。鏈有個(gè)別氨基酸殘基不同。 第27頁/共98頁第二十八頁，共99頁。1212第28頁/共98頁第二十九頁，共99頁。 血紅蛋白血紅蛋白鏈、鏈、鏈及肌紅蛋白鏈的三級結(jié)構(gòu)

18、非鏈及肌紅蛋白鏈的三級結(jié)構(gòu)非常相似，但這三種肽鏈的氨基酸序列有很大不同，常相似，但這三種肽鏈的氨基酸序列有很大不同，141141個(gè)氨基酸殘基位置個(gè)氨基酸殘基位置(wi zhi)(wi zhi)中只有中只有2727個(gè)位置個(gè)位置(wi (wi zhi)zhi)的殘基在這三種肽鏈中是相同的。的殘基在這三種肽鏈中是相同的。 Mb Hb Hb第29頁/共98頁第三十頁，共99頁。 比較了多種（從七腮鰻到人）不同的血紅蛋白比較了多種（從七腮鰻到人）不同的血紅蛋白的氨基酸序列，證明序列中有的氨基酸序列，證明序列中有9 9個(gè)位置的殘基是所個(gè)位置的殘基是所有研究過的血紅蛋白所共有的，這些稱為高度保守有研究過的血

19、紅蛋白所共有的，這些稱為高度保守(boshu)(boshu)的殘基。的殘基。 血紅蛋白內(nèi)部的非極性殘基可以換成另一種非血紅蛋白內(nèi)部的非極性殘基可以換成另一種非極性殘基而功能不變。極性殘基而功能不變。 第30頁/共98頁第三十一頁，共99頁。 血紅蛋白分子中，血紅蛋白分子中，亞基的接觸有兩類，亞基的接觸有兩類，一類是一類是1111接觸和接觸和2222接觸，這類接觸稱為接觸，這類接觸稱為裝配接觸；另一類是裝配接觸；另一類是1212接觸和接觸和2121接觸，接觸，這類接觸稱為滑動接觸。氧合時(shí)，每個(gè)這類接觸稱為滑動接觸。氧合時(shí)，每個(gè)二聚二聚體半分子作為一個(gè)體半分子作為一個(gè)(y )(y )剛體移動，這兩

20、個(gè)二聚剛體移動，這兩個(gè)二聚體彼此滑動。我們將其中一個(gè)體彼此滑動。我們將其中一個(gè)(y )(y )二聚體看作二聚體看作不動，另一個(gè)不動，另一個(gè)(y )(y )二聚體將繞一個(gè)二聚體將繞一個(gè)(y )(y )設(shè)設(shè)想的偏心軸旋轉(zhuǎn)想的偏心軸旋轉(zhuǎn)1515，并平移，并平移0.08nm0.08nm。 第31頁/共98頁第三十二頁，共99頁。 去氧血紅蛋白去氧血紅蛋白(xuhng dnbi) 11(xuhng dnbi) 11的移動過程的移動過程 氧合血紅蛋白氧合血紅蛋白(xuhng dnbi)(xuhng dnbi)第32頁/共98頁第三十三頁，共99頁。 在去氧血紅蛋白中，鐵原子向近側(cè)在去氧血紅蛋白中，鐵原子向

21、近側(cè)HisHis方向凸方向凸起約起約0.06nm0.06nm。氧合時(shí)，鐵原子的體積縮小，向卟。氧合時(shí)，鐵原子的體積縮小，向卟啉環(huán)平面靠近啉環(huán)平面靠近(kojn)(kojn)約約0.039nm0.039nm，并牽拉近側(cè)，并牽拉近側(cè)HisHis往血紅素平面移動，這些移動，傳遞到亞基的往血紅素平面移動，這些移動，傳遞到亞基的界面，使得亞基間的相互位置發(fā)生變化。界面，使得亞基間的相互位置發(fā)生變化。 第33頁/共98頁第三十四頁，共99頁。第34頁/共98頁第三十五頁，共99頁。 血紅蛋白有兩種主要構(gòu)象態(tài)，一種是血紅蛋白有兩種主要構(gòu)象態(tài)，一種是T T態(tài)即緊張態(tài)態(tài)即緊張態(tài)（tense statetense

22、 state），另一種是），另一種是R R態(tài)即松弛態(tài)（態(tài)即松弛態(tài)（relaxed relaxed statestate）。）。O2O2對對R R態(tài)的親和力明顯地高于對態(tài)的親和力明顯地高于對T T態(tài)的親和力態(tài)的親和力，并且，并且O2O2的結(jié)合更穩(wěn)定了的結(jié)合更穩(wěn)定了R R態(tài)。缺氧時(shí)態(tài)。缺氧時(shí)T T態(tài)更加穩(wěn)定，態(tài)更加穩(wěn)定，因此因此T T態(tài)是去氧血紅蛋白的主要構(gòu)象，態(tài)是去氧血紅蛋白的主要構(gòu)象，R R態(tài)是氧合血紅態(tài)是氧合血紅蛋白的主要構(gòu)象。蛋白的主要構(gòu)象。T T態(tài)血紅蛋白結(jié)合態(tài)血紅蛋白結(jié)合O2O2后轉(zhuǎn)變成后轉(zhuǎn)變成R R態(tài)，態(tài)，并使得分子內(nèi)一些并使得分子內(nèi)一些(yxi)(yxi)鹽橋斷裂。鹽橋斷裂。 第3

23、5頁/共98頁第三十六頁，共99頁。第36頁/共98頁第三十七頁，共99頁。 血紅蛋白是一個(gè)四聚體蛋白，它與肌紅蛋白相比血紅蛋白是一個(gè)四聚體蛋白，它與肌紅蛋白相比(xin b)(xin b)，出現(xiàn)了一些新的性質(zhì)。血紅蛋白的氧合，出現(xiàn)了一些新的性質(zhì)。血紅蛋白的氧合具有正協(xié)同同促效應(yīng)，即一個(gè)具有正協(xié)同同促效應(yīng)，即一個(gè)O2O2的結(jié)合促進(jìn)同一分子的結(jié)合促進(jìn)同一分子其它亞基與其它亞基與O2O2的結(jié)合。具有這種性質(zhì)的蛋白質(zhì)稱為別的結(jié)合。具有這種性質(zhì)的蛋白質(zhì)稱為別構(gòu)蛋白（其它蛋白質(zhì)也有負(fù)協(xié)同效應(yīng)的）。構(gòu)蛋白（其它蛋白質(zhì)也有負(fù)協(xié)同效應(yīng)的）。 第37頁/共98頁第三十八頁，共99頁。 假設(shè)假設(shè)O2O2與與HbH

24、b的結(jié)合是一種的結(jié)合是一種(y zhn)“(y zhn)“全或無全或無”的方式，其結(jié)合反應(yīng)式為的方式，其結(jié)合反應(yīng)式為則解離則解離(ji l)常數(shù)常數(shù)K 為為 按照前面肌紅蛋白結(jié)合按照前面肌紅蛋白結(jié)合O2的定量分析的推導(dǎo)方的定量分析的推導(dǎo)方法，法，Hb的氧飽和分?jǐn)?shù)的氧飽和分?jǐn)?shù)Y 的表達(dá)式為的表達(dá)式為第38頁/共98頁第三十九頁，共99頁。第39頁/共98頁第四十頁，共99頁。推導(dǎo)推導(dǎo)(tudo)(tudo)氧氧合曲線合曲線實(shí)際實(shí)際(shj)(shj)氧氧合曲線合曲線圖中的圖中的n為為Hill系數(shù)系數(shù)第40頁/共98頁第四十一頁，共99頁。 血紅蛋白結(jié)合血紅蛋白結(jié)合O2O2并不是并不是“全或無全或

25、無”的，各個(gè)亞的，各個(gè)亞基結(jié)合基結(jié)合O2O2是依次進(jìn)行的，并且前面亞基結(jié)合了是依次進(jìn)行的，并且前面亞基結(jié)合了O2O2對對后面亞基與后面亞基與O2O2的結(jié)合有促進(jìn)作用。實(shí)際測定的的結(jié)合有促進(jìn)作用。實(shí)際測定的n=2.8n=2.8，若，若n=1n=1，則無協(xié)同作用，若，則無協(xié)同作用，若n 1n 1則有正協(xié)同則有正協(xié)同作用。對于血紅蛋白來說，當(dāng)作用。對于血紅蛋白來說，當(dāng) n=4 n=4 時(shí)正協(xié)同作用時(shí)正協(xié)同作用最大，即當(dāng)最大，即當(dāng)1 1個(gè)個(gè)O2O2與與1 1個(gè)亞基結(jié)合后，另外個(gè)亞基結(jié)合后，另外3 3個(gè)亞基個(gè)亞基也同時(shí)與也同時(shí)與O2O2結(jié)合。實(shí)際情況結(jié)合。實(shí)際情況(qngkung)(qngkung)是是

26、n=2.8n=2.8。這樣，這樣，HbHb對第對第4 4個(gè)個(gè)O2O2的親和力約為與第的親和力約為與第1 1個(gè)個(gè)O2O2親和力親和力的的300300倍。倍。 第41頁/共98頁第四十二頁，共99頁。 在肺泡中，氧分壓為在肺泡中，氧分壓為100 torr100 torr，工作肌肉的毛細(xì)，工作肌肉的毛細(xì)血管血管(mo x xu un)(mo x xu un)中約為中約為20 torr20 torr，血紅蛋白在，血紅蛋白在肺泡中肺泡中Y Y是是0.970.97，在肌肉毛細(xì)血管，在肌肉毛細(xì)血管(mo x xu un)(mo x xu un)中中Y Y是是0.250.25，釋放的，釋放的O2O2是兩個(gè)是兩

27、個(gè)Y Y值之差，即值之差，即Y=0.72Y=0.72。這個(gè)差值越大，運(yùn)輸這個(gè)差值越大，運(yùn)輸O2O2的效率就越高。肌紅蛋白不能的效率就越高。肌紅蛋白不能擔(dān)當(dāng)此項(xiàng)工作。擔(dān)當(dāng)此項(xiàng)工作。 第42頁/共98頁第四十三頁，共99頁。 血紅蛋白與血紅蛋白與O2O2的結(jié)合受其它分子的調(diào)節(jié)，如的結(jié)合受其它分子的調(diào)節(jié)，如H+H+、CO2CO2和和2,3-2,3-二磷酸甘油酸（二磷酸甘油酸（2,3-bisphosphate 2,3-bisphosphate glycerateglycerate，BPGBPG）等。雖然它們在蛋白質(zhì)分子上的）等。雖然它們在蛋白質(zhì)分子上的結(jié)合部位離血紅素很遠(yuǎn)，但這些結(jié)合部位離血紅素很遠(yuǎn)，

28、但這些(zhxi)(zhxi)分子極大分子極大地影響地影響HbHb的氧合性質(zhì)，這是別構(gòu)效應(yīng)中的異種效應(yīng)的氧合性質(zhì)，這是別構(gòu)效應(yīng)中的異種效應(yīng)。 第43頁/共98頁第四十四頁，共99頁。2,3-bisphosphate glycerate，BPG第44頁/共98頁第四十五頁，共99頁。 組織組織(zzh)(zzh)中代謝作用產(chǎn)生中代謝作用產(chǎn)生H+H+和和CO2CO2，代謝越旺盛的組織代謝越旺盛的組織(zzh)(zzh)，需要的，需要的O2O2越多，越多，產(chǎn)生的產(chǎn)生的H+H+和和CO2CO2也越多。也越多。CO2CO2在體內(nèi)被水合成在體內(nèi)被水合成碳酸。碳酸。 CO2 CO2水合的結(jié)果，使組織中水合的

29、結(jié)果，使組織中pHpH下降，即下降，即H+H+上升。上升。 O2 O2與血紅蛋白的結(jié)合受與血紅蛋白的結(jié)合受pHpH和和CO2CO2濃度的影濃度的影響。去氧血紅蛋白對響。去氧血紅蛋白對H+H+的親和力比氧合血紅蛋白的親和力比氧合血紅蛋白大。因此，增加大。因此，增加(zngji)H+(zngji)H+濃度將促進(jìn)濃度將促進(jìn)O2O2的釋的釋放 。放 。 H b O 2 H b O 2 H + H + HbH+HbH+O2O2第45頁/共98頁第四十六頁，共99頁。 氧合血紅蛋白在組織中釋放的氧合血紅蛋白在組織中釋放的O2O2量除了受到組織量除了受到組織中低中低O2O2濃度的作用外，還受組織中低濃度的作

30、用外，還受組織中低pHpH的影響。后者的影響。后者叫做叫做BohrBohr效應(yīng)效應(yīng)(xioyng)(xioyng)，因，因19041904年發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象的丹年發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象的丹麥生理學(xué)家麥生理學(xué)家C. BohrC. Bohr而得名。而得名。 產(chǎn)生產(chǎn)生BohrBohr效應(yīng)效應(yīng)(xioyng)(xioyng)的原因是血紅蛋白中一的原因是血紅蛋白中一些些pKpK值處于值處于7 7附近的可解離基團(tuán)的作用，主要是附近的可解離基團(tuán)的作用，主要是HisHis，它們解離與否會影響到血紅蛋白的構(gòu)象，從而影響血它們解離與否會影響到血紅蛋白的構(gòu)象，從而影響血紅蛋白對紅蛋白對O2O2的親和力。的親和力。第46頁/共98頁第

31、四十七頁，共99頁。第47頁/共98頁第四十八頁，共99頁。 血紅蛋白還能結(jié)合血紅蛋白還能結(jié)合CO2 CO2 ，結(jié)合部位是亞基，結(jié)合部位是亞基N N末端游離末端游離(yul)(yul)的的NH2NH2。CO2CO2的結(jié)合也能的結(jié)合也能促進(jìn)促進(jìn)O2O2的釋放。的釋放。 第48頁/共98頁第四十九頁，共99頁。 2,3- 2,3-二磷酸甘油酸（二磷酸甘油酸（BPGBPG）是血紅蛋白一個(gè)重要）是血紅蛋白一個(gè)重要的別構(gòu)效應(yīng)劑（別構(gòu)抑制劑）。正常人紅細(xì)胞中約含的別構(gòu)效應(yīng)劑（別構(gòu)抑制劑）。正常人紅細(xì)胞中約含有有4.5mmol/L4.5mmol/L的的BPGBPG，約與血紅蛋白等摩爾數(shù)。每個(gè)，約與血紅蛋白等

32、摩爾數(shù)。每個(gè)HbHb分子（四聚體）只有一個(gè)分子（四聚體）只有一個(gè)BPGBPG結(jié)合位點(diǎn)，位于由結(jié)合位點(diǎn)，位于由4 4個(gè)亞個(gè)亞基締合形成的中央孔穴內(nèi)。高負(fù)電荷的基締合形成的中央孔穴內(nèi)。高負(fù)電荷的BPGBPG分子與每分子與每個(gè)個(gè)鏈的若干個(gè)殘基的帶正電荷基團(tuán)通過靜電結(jié)合于鏈的若干個(gè)殘基的帶正電荷基團(tuán)通過靜電結(jié)合于HbHb分子上，分子上，BPGBPG把兩個(gè)把兩個(gè)(lin )(lin )鏈交聯(lián)在一起。鏈交聯(lián)在一起。O2O2的結(jié)合使中央孔穴變小，使的結(jié)合使中央孔穴變小，使BPGBPG結(jié)合變得困難。在結(jié)合變得困難。在沒有沒有BPGBPG存在時(shí)，存在時(shí)，O2O2的結(jié)合容易，而在有的結(jié)合容易，而在有BPGBPG存

33、在時(shí)，存在時(shí)，O2O2的結(jié)合變得困難。的結(jié)合變得困難。 第49頁/共98頁第五十頁，共99頁。第50頁/共98頁第五十一頁，共99頁。 BPG BPG對對R R態(tài)態(tài)HbHb的親和力至少比對的親和力至少比對T T態(tài)態(tài)HbHb低一個(gè)數(shù)量級低一個(gè)數(shù)量級，BPGBPG對對R R態(tài)態(tài)HbHb的親和力大小順序?yàn)椋旱挠H和力大小順序?yàn)椋篐bO2 Hb(O2)2 HbO2 Hb(O2)2 Hb(O2)3 Hb(O2)3 ，而對，而對Hb(O2)4Hb(O2)4則完全不結(jié)合。則完全不結(jié)合。 BPG BPG濃度越大，濃度越大，HbHb的氧合曲線的氧合曲線(qxin)(qxin)就越往右偏就越往右偏移，說明移，說明B

34、PGBPG抑制抑制O2O2的結(jié)合，并增加了正協(xié)同效應(yīng)。的結(jié)合，并增加了正協(xié)同效應(yīng)。BPGBPG的存在可以增加的存在可以增加HbHb在組織中的卸氧量。正常情況下在組織中的卸氧量。正常情況下供給組織的氧量約為血液所能攜帶的最大氧量的供給組織的氧量約為血液所能攜帶的最大氧量的40%40%（即即Y = 40%Y = 40%）。）。第51頁/共98頁第五十二頁，共99頁。第52頁/共98頁第五十三頁，共99頁。 人的某些生理性或病理性缺氧可以通過紅細(xì)人的某些生理性或病理性缺氧可以通過紅細(xì)胞中胞中BPGBPG濃度的升高而代償。當(dāng)正常人在短時(shí)間內(nèi)濃度的升高而代償。當(dāng)正常人在短時(shí)間內(nèi)由海平面上升到由海平面上升

35、到4500m4500m高的高山上時(shí)，紅細(xì)胞中的高的高山上時(shí)，紅細(xì)胞中的BPGBPG濃度幾個(gè)小時(shí)濃度幾個(gè)小時(shí)(xiosh)(xiosh)后就開始上升，兩天后就開始上升，兩天內(nèi)可由內(nèi)可由4.5mmol/L4.5mmol/L增加到增加到7.5mmol/L7.5mmol/L，使氧的釋放，使氧的釋放量增大。值得注意的是，量增大。值得注意的是，BPGBPG濃度增加對肺中濃度增加對肺中HbHb與與O2O2的結(jié)合影響不大。的結(jié)合影響不大。第53頁/共98頁第五十四頁，共99頁。第54頁/共98頁第五十五頁，共99頁。 鐮刀狀細(xì)胞貧血?。ㄧ牭稜罴?xì)胞貧血病（sickle-cell anemiasickle-cel

36、l anemia）是最）是最早被認(rèn)識的一種分子病。這種病在非洲某些地區(qū)十分早被認(rèn)識的一種分子病。這種病在非洲某些地區(qū)十分流行（高達(dá)流行（高達(dá)40%40%），它是由于遺傳基因的突變導(dǎo)致血紅），它是由于遺傳基因的突變導(dǎo)致血紅蛋白分子中氨基酸殘基被改變造成的。鐮刀狀細(xì)胞貧蛋白分子中氨基酸殘基被改變造成的。鐮刀狀細(xì)胞貧血病人血紅蛋白含量僅為正常人（血病人血紅蛋白含量僅為正常人（151516g/100ml16g/100ml）的）的一半，紅細(xì)胞數(shù)目一半，紅細(xì)胞數(shù)目(shm)(shm)也是正常人（也是正常人（4.64.66.26.2106106個(gè)個(gè)/ml/ml）的一半左右，而且紅細(xì)胞的形態(tài)也不）的一半左右，

37、而且紅細(xì)胞的形態(tài)也不正常，除了有非常大量的未成熟紅細(xì)胞外，還有很多正常，除了有非常大量的未成熟紅細(xì)胞外，還有很多成鐮刀狀的紅細(xì)胞。當(dāng)紅細(xì)胞脫氧時(shí)，鐮刀狀紅細(xì)胞成鐮刀狀的紅細(xì)胞。當(dāng)紅細(xì)胞脫氧時(shí)，鐮刀狀紅細(xì)胞的數(shù)量明顯增加。這種病人的血紅蛋白稱為的數(shù)量明顯增加。這種病人的血紅蛋白稱為HbSHbS。 第55頁/共98頁第五十六頁，共99頁。第56頁/共98頁第五十七頁，共99頁。 鐮刀狀細(xì)胞貧血病是一種致死性疾病，它的鐮刀狀細(xì)胞貧血病是一種致死性疾病，它的純合子患者有的在童年就死亡。雜合子患者的壽純合子患者有的在童年就死亡。雜合子患者的壽命也不長，但它能抵抗一種流行于非洲的瘧疾。命也不長，但它能抵抗

38、一種流行于非洲的瘧疾。這種瘧疾也是一種致死性疾病，甚至具有正常血這種瘧疾也是一種致死性疾病，甚至具有正常血紅蛋白紅蛋白(xuhng dnbi)(xuhng dnbi)的人死于這種瘧疾的比的人死于這種瘧疾的比例也很高，常常在還沒有繁殖后代就已死去。例也很高，常常在還沒有繁殖后代就已死去。HbsHbs雜合子患者對這種瘧疾有一定的抵抗能力，尚能雜合子患者對這種瘧疾有一定的抵抗能力，尚能繁殖后代，這是因?yàn)殡s合子患者加速被感染紅細(xì)繁殖后代，這是因?yàn)殡s合子患者加速被感染紅細(xì)胞的破壞而中斷瘧原蟲的生活周期的緣故。胞的破壞而中斷瘧原蟲的生活周期的緣故。第57頁/共98頁第五十八頁，共99頁。（先垂直（先垂直(

39、chuzh)方向?yàn)V紙層析，后水平方向電泳方向?yàn)V紙層析，后水平方向電泳）HbAHbS第58頁/共98頁第五十九頁，共99頁。HbA H2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys C端端HbS H2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val -Glu-Lys C端端 （鏈）鏈） 1 2 3 4 5 6 7 8（示差異（示差異(chy)(chy)處處）第59頁/共98頁第六十頁，共99頁。 6 6殘基位于分子表面，當(dāng)殘基位于分子表面，當(dāng)ValVal取代了取代了GluGlu后，在分子的后，在分子的表面多了一個(gè)疏水基團(tuán)。血紅蛋白的氧合性質(zhì)和別構(gòu)性質(zhì)表面多了一個(gè)疏水基團(tuán)。

40、血紅蛋白的氧合性質(zhì)和別構(gòu)性質(zhì)不受此變化的影響，但這一變化顯著影響了血紅蛋白的溶不受此變化的影響，但這一變化顯著影響了血紅蛋白的溶解度。在去氧血紅蛋白分子表面的另一處有一個(gè)疏水性口解度。在去氧血紅蛋白分子表面的另一處有一個(gè)疏水性口袋，正好能與這個(gè)袋，正好能與這個(gè)ValVal側(cè)鏈結(jié)合，它們可以側(cè)鏈結(jié)合，它們可以(ky)(ky)互相聚集互相聚集成纖維狀沉淀。氧合血紅蛋白表面沒有這個(gè)疏水性口袋，成纖維狀沉淀。氧合血紅蛋白表面沒有這個(gè)疏水性口袋，所以只有在缺氧時(shí)，紅細(xì)胞才會成為鐮刀狀。所以只有在缺氧時(shí)，紅細(xì)胞才會成為鐮刀狀。 第60頁/共98頁第六十一頁，共99頁。 兩股兩股HbSHbS鏈連鎖在一起鏈連

41、鎖在一起(yq) 14(yq) 14股鏈纖維股鏈纖維第61頁/共98頁第六十二頁，共99頁。 地中海貧血可以由幾條途徑產(chǎn)生地中海貧血可以由幾條途徑產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)：缺失一個(gè)或多個(gè)編碼血紅蛋白鏈的基因；所有基缺失一個(gè)或多個(gè)編碼血紅蛋白鏈的基因；所有基因都存在，但一個(gè)或多個(gè)基因發(fā)生無義突變（因都存在，但一個(gè)或多個(gè)基因發(fā)生無義突變（nonsense mutationnonsense mutation），結(jié)果產(chǎn)生），結(jié)果產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)縮短了縮短了的肽鏈，或發(fā)生移碼突變，產(chǎn)生的肽鏈，或發(fā)生移碼突變，產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)無功能無功能的肽

42、鏈。所有基因都可能存在，但突變發(fā)生在編碼的肽鏈。所有基因都可能存在，但突變發(fā)生在編碼區(qū)之外，導(dǎo)致不能轉(zhuǎn)錄，或轉(zhuǎn)錄后的加工不正確。區(qū)之外，導(dǎo)致不能轉(zhuǎn)錄，或轉(zhuǎn)錄后的加工不正確。 廣東省是我國地中海貧血癥發(fā)病率最高的地區(qū)廣東省是我國地中海貧血癥發(fā)病率最高的地區(qū)(dq)，約有，約有11.07%的的人（人（800萬人）攜帶地中海貧血癥的基因（萬人）攜帶地中海貧血癥的基因（2005年年5月月11日中央電視臺日中央電視臺報(bào)道）。報(bào)道）。 第62頁/共98頁第六十三頁，共99頁。（免疫（免疫(miny)(miny)球蛋白部分）球蛋白部分）免疫免疫(miny)球蛋白，球蛋白，Immunoglobulin, Ig

43、第63頁/共98頁第六十四頁，共99頁。第64頁/共98頁第六十五頁，共99頁。第65頁/共98頁第六十六頁，共99頁?？贵w抗體(kngt)(kngt)上的抗原上的抗原結(jié)合結(jié)構(gòu)結(jié)合結(jié)構(gòu)域域雞卵清溶菌雞卵清溶菌酶（抗原酶（抗原(kngyun)(kngyun)）雞卵清溶菌雞卵清溶菌酶上突出的酶上突出的Gln121第66頁/共98頁第六十七頁，共99頁。抗體抗體(kngt)(kngt)上的抗原上的抗原結(jié)合結(jié)構(gòu)結(jié)合結(jié)構(gòu)域域雞卵清溶菌雞卵清溶菌酶上突出酶上突出(t ch)(t ch)的的Gln121Gln121第67頁/共98頁第六十八頁，共99頁。交聯(lián)晶格交聯(lián)晶格(jn (jn )抗原抗原(kngyu

44、n)(kngyun)決定簇決定簇抗原抗原（含（含4 4個(gè)決定簇）個(gè)決定簇）抗體抗體第68頁/共98頁第六十九頁，共99頁。 人的免疫球蛋白除了人的免疫球蛋白除了IgGIgG外，還有外，還有IgAIgA、IgMIgM、IgD IgD 和和 IgE IgE，共有，共有5 5種類型，它們各自存在于人體的種類型，它們各自存在于人體的不同部位，起著不同的作用。不同部位，起著不同的作用。Ig Ig 分子輕鏈恒定區(qū)（分子輕鏈恒定區(qū)（CLCL）的氨基酸序列可分為兩種基本類型：）的氨基酸序列可分為兩種基本類型：和和，一個(gè)一個(gè) Ig Ig 分子只能分子只能(zh nn)(zh nn)含有其中的一種。重含有其中的一

45、種。重鏈恒定區(qū)（包括鏈恒定區(qū)（包括CH1CH1、CH2CH2和和CH3CH3）的序列分為）的序列分為5 5種基種基本類型：本類型：（IgGIgG）、）、（IgAIgA）、）、（IgMIgM）、）、（IgDIgD）和）和（IgEIgE）。）。 第69頁/共98頁第七十頁，共99頁。IgD的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)(jigu)與與IgG類類似似IgGIgEIgAIgM第70頁/共98頁第七十一頁，共99頁。二硫鍵二硫鍵第71頁/共98頁第七十二頁，共99頁。enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA第72頁/共98頁第七十三頁，共99頁。 An ELISA to test

46、for the presence of herpes simplex virus (HSV) antibodies in blood samples. Wells were coated with an HSV antigen, to which antibodies against HSV will bind. The second antibody is antihuman IgG linked to horseradish peroxidase. Blood samples with greater amounts of HSV antibody turn brighter yellow

47、.第73頁/共98頁第七十四頁，共99頁。酶標(biāo)板或微孔酶標(biāo)板或微孔(wi (wi kn)kn)板板第74頁/共98頁第七十五頁，共99頁。(1,4),(2,5),(3,6)-(1,4),(2,5),(3,6)-純化程度逐步純化程度逐步(zhb)(zhb)增高的尿激酶樣增高的尿激酶樣品品免疫免疫(miny)(miny)印印跡跡這種檢測某這種檢測某種蛋白的方種蛋白的方法稱為法稱為Western blotting尿激酶單抗尿激酶單抗檢測檢測 第75頁/共98頁第七十六頁，共99頁。用目的用目的(md)抗原免疫小鼠，取小鼠脾臟制成抗原免疫小鼠，取小鼠脾臟制成B淋巴細(xì)胞淋巴細(xì)胞懸液；懸液；繁殖小鼠骨髓瘤

48、細(xì)胞；繁殖小鼠骨髓瘤細(xì)胞；將制得的將制得的B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合，產(chǎn)生雜交瘤細(xì)胞淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合，產(chǎn)生雜交瘤細(xì)胞；轉(zhuǎn)移到只有雜交瘤細(xì)胞才能生長的培養(yǎng)基中進(jìn)行選擇性培轉(zhuǎn)移到只有雜交瘤細(xì)胞才能生長的培養(yǎng)基中進(jìn)行選擇性培養(yǎng)；養(yǎng)； 用用ELISA法篩選出能分泌目的法篩選出能分泌目的(md)抗體的單克隆雜交瘤抗體的單克隆雜交瘤細(xì)胞株；細(xì)胞株；擴(kuò)大培養(yǎng)，從培養(yǎng)液中提取純化單克隆抗體。擴(kuò)大培養(yǎng)，從培養(yǎng)液中提取純化單克隆抗體。第76頁/共98頁第七十七頁，共99頁。(肌纖維的結(jié)構(gòu)肌纖維的結(jié)構(gòu)(jigu) 脊椎動物的骨骼肌又稱橫紋肌或隨意肌。肌肉由許脊椎動物的骨骼肌又稱橫紋肌或隨意肌。肌肉由許多多(

49、xdu)(xdu)平行的肌纖維束或稱肌束組成。肌束中的每平行的肌纖維束或稱肌束組成。肌束中的每個(gè)肌纖維就是一個(gè)骨骼肌細(xì)胞，它是長柱形的多核細(xì)胞個(gè)肌纖維就是一個(gè)骨骼肌細(xì)胞，它是長柱形的多核細(xì)胞，直徑約在，直徑約在2020100m100m之間，長可達(dá)之間，長可達(dá)5cm5cm以上，人體的以上，人體的一些肌纖維甚至可達(dá)一些肌纖維甚至可達(dá)50cm50cm。肌細(xì)胞間有少量結(jié)締組織，。肌細(xì)胞間有少量結(jié)締組織，并有毛細(xì)血管和神經(jīng)纖維等。并有毛細(xì)血管和神經(jīng)纖維等。 第77頁/共98頁第七十八頁，共99頁。第78頁/共98頁第七十九頁，共99頁。 肌纖維（肌細(xì)胞）是由多個(gè)肌纖維（肌細(xì)胞）是由多個(gè)(du )(du

50、)稱為成肌細(xì)胞稱為成肌細(xì)胞的肌肉前體細(xì)胞融合而成的。每個(gè)肌纖維含有約的肌肉前體細(xì)胞融合而成的。每個(gè)肌纖維含有約10001000個(gè)個(gè)肌原纖維，肌原纖維直徑肌原纖維，肌原纖維直徑2m2m。這些肌原纖維處于肌漿。這些肌原纖維處于肌漿中。核一般處在細(xì)胞的周邊，質(zhì)膜的內(nèi)表面。肌纖維中中。核一般處在細(xì)胞的周邊，質(zhì)膜的內(nèi)表面。肌纖維中含有許多線粒體，在肌肉收縮時(shí)提供能源物質(zhì)含有許多線粒體，在肌肉收縮時(shí)提供能源物質(zhì)ATPATP，肌，肌纖維中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)稱為肌質(zhì)網(wǎng)，分布在各肌原纖維的周圍纖維中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)稱為肌質(zhì)網(wǎng)，分布在各肌原纖維的周圍，肌肉收縮時(shí)由它提供所需的，肌肉收縮時(shí)由它提供所需的Ca2+Ca2+。 第79頁/

51、共98頁第八十頁，共99頁。 肌原纖維呈現(xiàn)肌原纖維呈現(xiàn)(chngxin)(chngxin)一個(gè)很有規(guī)則的周一個(gè)很有規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)，暗帶和明帶交替排列。明帶折射率是各期性結(jié)構(gòu)，暗帶和明帶交替排列。明帶折射率是各向同性的，因此又稱各向同性帶（向同性的，因此又稱各向同性帶（isotropic bandisotropic band），簡稱），簡稱 I I 帶；暗帶是各向異性的，所以又稱各帶；暗帶是各向異性的，所以又稱各向異性帶（向異性帶（anisotropic bandanisotropic band），簡稱），簡稱A A帶。帶。I I 帶帶被一條稱為被一條稱為Z Z線或線或Z Z盤的細(xì)線分成相等的

52、兩半。在盤的細(xì)線分成相等的兩半。在A A帶中央有一個(gè)較明亮的區(qū)域稱為帶中央有一個(gè)較明亮的區(qū)域稱為H H區(qū)，區(qū)，H H區(qū)正中間有區(qū)正中間有一個(gè)致密的橫線，稱為一個(gè)致密的橫線，稱為M M線或線或M M盤，它將盤，它將H H區(qū)分成相區(qū)分成相等的兩半。等的兩半。 第80頁/共98頁第八十一頁，共99頁。第81頁/共98頁第八十二頁，共99頁。 一個(gè)肌原纖維可以看成是由許多稱為肌節(jié)（一個(gè)肌原纖維可以看成是由許多稱為肌節(jié)（sarcomeresarcomere）的重復(fù)單位構(gòu)成的，重復(fù)單位是一）的重復(fù)單位構(gòu)成的，重復(fù)單位是一個(gè)個(gè)A A帶加上前后各半個(gè)帶加上前后各半個(gè)I I帶，即從帶，即從Z Z線到下一個(gè)線到下

53、一個(gè)Z Z線線。一個(gè)肌節(jié)在松馳狀態(tài)下長度為。一個(gè)肌節(jié)在松馳狀態(tài)下長度為2.5m2.5m。上述。上述(shngsh)(shngsh)肌纖維結(jié)構(gòu)在光學(xué)顯微鏡下就能觀察肌纖維結(jié)構(gòu)在光學(xué)顯微鏡下就能觀察到。到。 第82頁/共98頁第八十三頁，共99頁。 在一個(gè)在一個(gè)(y )(y )完全的收縮中，每個(gè)肌節(jié)縮完全的收縮中，每個(gè)肌節(jié)縮短約短約1.0m1.0m（原長（原長2.5 m2.5 m）。收縮時(shí)）。收縮時(shí)I I帶和帶和H H區(qū)區(qū)幾乎消失，幾乎消失，Z Z盤向盤向A A帶靠攏，也即縮短是由帶靠攏，也即縮短是由I I帶和帶和H H區(qū)兩者的寬度減少造成的，但區(qū)兩者的寬度減少造成的，但A A帶寬度（即粗帶寬度（

54、即粗絲長度）和絲長度）和Z Z盤到盤到H H區(qū)邊緣的距離（即細(xì)絲長度區(qū)邊緣的距離（即細(xì)絲長度）并不改變。）并不改變。 第83頁/共98頁第八十四頁，共99頁。 粗絲是由粗絲是由250360250360個(gè)肌球蛋白分子通過它們的個(gè)肌球蛋白分子通過它們的尾部締合而成的分子束，直徑約為尾部締合而成的分子束，直徑約為16nm16nm；它們的；它們的尾都朝向尾都朝向(cho xin)A(cho xin)A帶的中央（帶的中央（H H區(qū)），長度區(qū)），長度約為約為1.5m1.5m。結(jié)構(gòu)中肌球蛋白的頭部有規(guī)則地每。結(jié)構(gòu)中肌球蛋白的頭部有規(guī)則地每間隔約間隔約14nm14nm在兩端伸出。粗絲上伸出的頭部與相在兩端伸出

55、。粗絲上伸出的頭部與相鄰的細(xì)絲接觸。鄰的細(xì)絲接觸。 （粗絲的結(jié)構(gòu)（粗絲的結(jié)構(gòu)(jigu)）第84頁/共98頁第八十五頁，共99頁。第85頁/共98頁第八十六頁，共99頁。第86頁/共98頁第八十七頁，共99頁。（細(xì)絲（細(xì)絲(x s)的結(jié)構(gòu)）的結(jié)構(gòu)） 細(xì)絲由肌動蛋白（細(xì)絲由肌動蛋白（actinactin）、原肌球蛋白和肌鈣蛋白復(fù)）、原肌球蛋白和肌鈣蛋白復(fù)合體組成，在低離子強(qiáng)度下，肌動蛋白以單體的形式存在合體組成，在低離子強(qiáng)度下，肌動蛋白以單體的形式存在，稱為，稱為G G肌動蛋白。在生理?xiàng)l件（高離子強(qiáng)度）下，肌動蛋白。在生理?xiàng)l件（高離子強(qiáng)度）下，G G肌動蛋白聚合成纖維狀的肌動蛋白聚合成纖維狀的F

56、 F肌動蛋白。肌動蛋白。F F肌動蛋白外觀肌動蛋白外觀上像是右手雙螺旋結(jié)構(gòu)，螺距約上像是右手雙螺旋結(jié)構(gòu)，螺距約72nm72nm。每。每7 7個(gè)肌動蛋白分子個(gè)肌動蛋白分子表面有一條原肌球蛋白分子索，它遮蓋著肌動蛋白上能與表面有一條原肌球蛋白分子索，它遮蓋著肌動蛋白上能與肌球蛋白結(jié)合肌球蛋白結(jié)合(jih)(jih)的位點(diǎn)。肌鈣蛋白復(fù)合體由的位點(diǎn)。肌鈣蛋白復(fù)合體由3 3個(gè)蛋白個(gè)蛋白組成，肌鈣蛋白組成，肌鈣蛋白T T、I I、C C。其中。其中T T能與原肌球蛋白結(jié)合能與原肌球蛋白結(jié)合(jih)(jih)，C C能與鈣離子結(jié)合能與鈣離子結(jié)合(jih)(jih)，I I 阻抑肌動蛋白與肌阻抑肌動蛋白與肌

57、球蛋白結(jié)合球蛋白結(jié)合(jih)(jih)。 第87頁/共98頁第八十八頁，共99頁。 除骨骼肌的主要蛋白質(zhì)外，還有多種蛋白質(zhì)在維持除骨骼肌的主要蛋白質(zhì)外，還有多種蛋白質(zhì)在維持肌肉結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)肌肉收縮方面起著重要的作用肌肉結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)肌肉收縮方面起著重要的作用(zuyng)(zuyng)。肌球蛋白和肌動蛋白共占總肌絲蛋白質(zhì)的。肌球蛋白和肌動蛋白共占總肌絲蛋白質(zhì)的65%65%，原肌球，原肌球蛋白和肌鈣蛋白各占蛋白和肌鈣蛋白各占5%5%，其它的調(diào)節(jié)和結(jié)構(gòu)蛋白約占肌，其它的調(diào)節(jié)和結(jié)構(gòu)蛋白約占肌絲蛋白質(zhì)的絲蛋白質(zhì)的25%25%。 兩個(gè)細(xì)胞骨架蛋白，肌連蛋白和伴肌動蛋白，它們兩個(gè)細(xì)胞骨架蛋白，肌連蛋白和伴肌動蛋白，它們共同形成肌原纖維周圍的柔性絲狀網(wǎng)。共同形成肌原纖維周圍的柔性絲狀網(wǎng)。 第88頁/共98頁第八十九頁，共99頁。第89頁/共98頁第九十頁，共99頁。 當(dāng)信號通過神經(jīng)傳至肌細(xì)胞時(shí)，肌細(xì)胞膜去極化，興奮當(dāng)信號通過神經(jīng)傳至肌細(xì)胞時(shí)，肌細(xì)胞膜去極化，興奮傳至橫小管系（橫小管系是肌膜向內(nèi)凹入形成的細(xì)管，它圍傳至橫小管系（橫小管系是肌膜向內(nèi)凹入形成的細(xì)管，它圍繞在每條肌原纖維的明帶與暗帶交界處的表面，直徑約繞在每條肌原纖維的明帶與暗帶交界處的表面，直徑約202