生物化學(xué)第6章

1、第六章第六章 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、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)與功能三、血紅蛋白分子病三、血紅蛋白分子病四、免疫系統(tǒng)與免疫球蛋白四、免疫系統(tǒng)與免疫球蛋白五、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)與功能的進(jìn)化六、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的進(jìn)化一、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（一）肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)（一）肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)肌紅蛋白（肌紅蛋白（myoglobinmyoglobin，MbMb）是哺育動物細(xì)胞主）是哺育動物細(xì)胞主要是肌細(xì)胞貯存和分配要是肌細(xì)胞貯存和

2、分配氧的蛋白質(zhì)。氧的蛋白質(zhì)。MbMb由一條由一條多肽鏈和一個輔基血紅多肽鏈和一個輔基血紅素組成。素組成。除去血紅素輔基的肌紅除去血紅素輔基的肌紅蛋白稱為珠蛋白，與血蛋白稱為珠蛋白，與血紅蛋白的亞基在氨基酸紅蛋白的亞基在氨基酸序列上具有明顯的同源序列上具有明顯的同源性。性。 MbMb分子中多肽主鏈由長短不分子中多肽主鏈由長短不一的一的8 8段直的段直的螺旋組成，螺旋組成，8 8段螺旋分別命名為段螺旋分別命名為A A、B B、C C、H H，相應(yīng)的非螺旋肽，相應(yīng)的非螺旋肽段稱為段稱為NANA、ABAB、HCHC。8 8個螺旋段大體上組裝成兩個螺旋段大體上組裝成兩層，構(gòu)成肌紅蛋白的單結(jié)構(gòu)層，構(gòu)成肌紅

3、蛋白的單結(jié)構(gòu)域。拐彎處域。拐彎處螺旋受到破壞。螺旋受到破壞。MbMb的整個分子致密結(jié)實(shí)，分的整個分子致密結(jié)實(shí)，分子內(nèi)部只有能容納子內(nèi)部只有能容納4 4個水分個水分子的空間。子的空間。含親水側(cè)鏈基團(tuán)的氨基酸殘基幾乎全部分布在分子表面，疏含親水側(cè)鏈基團(tuán)的氨基酸殘基幾乎全部分布在分子表面，疏水側(cè)鏈的氨基酸殘基幾乎全部埋在分子內(nèi)部。水側(cè)鏈的氨基酸殘基幾乎全部埋在分子內(nèi)部。（二）輔基血紅素（二）輔基血紅素某些過渡金屬的低氧態(tài)（某些過渡金屬的低氧態(tài)（FeFe2+2+和和CuCu+ +）具很強(qiáng)的結(jié)合氧傾向。）具很強(qiáng)的結(jié)合氧傾向。進(jìn)化過程中肌紅蛋白血紅蛋白進(jìn)化過程中肌紅蛋白血紅蛋白以以FeFe（）作為氧結(jié)合部

4、位，血）作為氧結(jié)合部位，血藍(lán)蛋白用藍(lán)蛋白用CuCu（）。）。肌紅蛋白血紅蛋白家族中肌紅蛋白血紅蛋白家族中FeFe由由原卟啉原卟啉固定。原卟啉固定。原卟啉是四吡是四吡咯環(huán)系統(tǒng)?？┉h(huán)系統(tǒng)。ChlorophyllHemoglobin原卟啉原卟啉屬于卟啉類，有很屬于卟啉類，有很強(qiáng)的著色力。血紅蛋白中的強(qiáng)的著色力。血紅蛋白中的鐵卟啉使血液呈紅色，葉綠鐵卟啉使血液呈紅色，葉綠蛋白中的鎂卟啉使植物呈綠蛋白中的鎂卟啉使植物呈綠色。色。原卟啉原卟啉與鐵的絡(luò)合物鐵原與鐵的絡(luò)合物鐵原卟啉卟啉稱血紅素（稱血紅素（hemeheme）。）。FeFe有有6 6個配位鍵，其中個配位鍵，其中4 4個與個與四吡咯環(huán)的四吡咯環(huán)的N

5、 N原子相連，另原子相連，另兩個分布于卟啉環(huán)面的上下。兩個分布于卟啉環(huán)面的上下。FeFe原子可以是亞鐵或高鐵氧原子可以是亞鐵或高鐵氧化態(tài)，其中只有化態(tài)，其中只有亞鐵態(tài)亞鐵態(tài)的蛋的蛋白質(zhì)才能結(jié)合氧。白質(zhì)才能結(jié)合氧。（三）（三）O O2 2與與MbMb的結(jié)合的結(jié)合MbMb中血紅素鐵在第中血紅素鐵在第5 5配位鍵與珠配位鍵與珠蛋白第蛋白第9393位位HisHis的咪唑的咪唑N N結(jié)合，結(jié)合，當(dāng)當(dāng)MbMb成為成為MbOMbO2 2時，第時，第6 6配位被配位被O O2 2占據(jù)，但去氧后第占據(jù)，但去氧后第6 6配位位置空配位位置空著。在高鐵著。在高鐵MbMb中氧結(jié)合部位失中氧結(jié)合部位失效，效，H H2

6、2O O代替代替O O2 2填充該部位。填充該部位。游離在溶液中的鐵卟啉結(jié)合游離在溶液中的鐵卟啉結(jié)合COCO比結(jié)比結(jié)合合O O2 2強(qiáng)強(qiáng)25 00025 000倍，但在肌紅蛋白中倍，但在肌紅蛋白中血紅素對血紅素對COCO的親和力僅比的親和力僅比O O2 2約大約大250250倍。這里倍。這里COCO的直線結(jié)合受到阻礙主的直線結(jié)合受到阻礙主要是遠(yuǎn)側(cè)要是遠(yuǎn)側(cè)HisHis的空間位阻造成的。的空間位阻造成的。在血紅素基的氧結(jié)合部位一側(cè)，還有另一個在血紅素基的氧結(jié)合部位一側(cè)，還有另一個HisHis殘基（第殘基（第6464位），與氧分子能緊密接觸。被結(jié)合的氧分子夾在位），與氧分子能緊密接觸。被結(jié)合的氧分子

7、夾在HisHis咪唑咪唑環(huán)環(huán)N N和和FeFe原子之間。氧結(jié)合部位是一個空間位阻區(qū)域。原子之間。氧結(jié)合部位是一個空間位阻區(qū)域。肌紅蛋白和血紅蛋白在進(jìn)化中形成的多肽微環(huán)境至少有肌紅蛋白和血紅蛋白在進(jìn)化中形成的多肽微環(huán)境至少有3 3個作用個作用：（：（1)1)固定血紅素基；（固定血紅素基；（2)2)保護(hù)血紅素鐵免遭氧化；保護(hù)血紅素鐵免遭氧化；（3)3)為為O O2 2提供一個合適的結(jié)合部位。提供一個合適的結(jié)合部位。（四）（四）O O2 2的結(jié)合改變的結(jié)合改變MbMb的構(gòu)象的構(gòu)象在去氧在去氧MbMb中中FeFe離子只有離子只有5 5個配體，并位于離卟啉環(huán)平面上方個配體，并位于離卟啉環(huán)平面上方0.05

8、5nm0.055nm處，鐵卟啉呈圓頂狀。當(dāng)與處，鐵卟啉呈圓頂狀。當(dāng)與O O2 2結(jié)合時，鐵離子被拉結(jié)合時，鐵離子被拉回到離卟啉環(huán)平面只有回到離卟啉環(huán)平面只有0.026nm0.026nm處，鐵卟啉變成平面狀。這處，鐵卟啉變成平面狀。這一微小的移動顯著影響一微小的移動顯著影響血紅蛋白血紅蛋白的性質(zhì)，改變血紅蛋白四的性質(zhì)，改變血紅蛋白四聚體內(nèi)亞基亞基相互作用。亞基關(guān)系上的這些變化是血聚體內(nèi)亞基亞基相互作用。亞基關(guān)系上的這些變化是血紅蛋白具有別構(gòu)性質(zhì)的基本原因。紅蛋白具有別構(gòu)性質(zhì)的基本原因。（五）（五）MbMb的氧合曲線的氧合曲線Mb+O2 MbO2 令令: 氧飽和度氧飽和度 22MbOMbMbOY2

9、2MbOPoMbK （1）21OPYYK將將（2）帶入帶入（1）式，得：式，得：22PoKPoY可推得：可推得：21MbOYYMb則則（2） Y 對對 Po2 作圖得作圖得 氧合曲線氧合曲線肌紅蛋白的肌紅蛋白的Hill曲線曲線斜率斜率=1-logKlogPO2logYY1KPOYYKPOYYloglog1log122LogY/(1-Y)=0LogY/(1-Y)=0時的斜率稱時的斜率稱HillHill系系數(shù)（數(shù)（n nH H) )二、血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能二、血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白（血紅蛋白（hemoglobinhemoglobin，HbHb）的主要功能是在血液中結(jié)合）的主要功能是在血液中結(jié)

10、合并轉(zhuǎn)運(yùn)氧氣。并轉(zhuǎn)運(yùn)氧氣。紅細(xì)胞成熟期間產(chǎn)生大量的紅細(xì)胞成熟期間產(chǎn)生大量的HbHb（含（含3 3億個億個HbHb），），HbHb以高濃度以高濃度（約（約3434）溶于紅細(xì)胞溶膠中。）溶于紅細(xì)胞溶膠中。動脈血中動脈血中HbHb約為約為96%96%氧飽和度，氧飽和度，靜脈血中則為靜脈血中則為64%64%。向組織釋放。向組織釋放6.5mlO6.5mlO2 2/100ml/100ml血液。血液。（一）（一）HbHb的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)1.Hb1.Hb的亞基組成的亞基組成脊椎動物的脊椎動物的HbHb由由4 4個多肽亞基個多肽亞基組成，兩個組成，兩個亞基，兩個亞基，兩個亞亞基。每個亞基都有一個血紅素基。每個亞基都

11、有一個血紅素基和一個氧結(jié)合部位?；鸵粋€氧結(jié)合部位。胎兒血紅蛋白（胎兒血紅蛋白（HbHb F F）對氧的）對氧的親和力增高，能有效地通過胎親和力增高，能有效地通過胎盤從母體的血循環(huán)中吸收氧。盤從母體的血循環(huán)中吸收氧。成人： HbA： 22 98% ， HbA2： 22 2% 胎兒： HbF 22早期胚胎： 222.Hb2.Hb的三維結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)分子近似球形，整個分子形成分子近似球形，整個分子形成C C2 2點(diǎn)群對稱。點(diǎn)群對稱。4 4個血紅素輔基個血紅素輔基分別位于每個多肽鏈的分別位于每個多肽鏈的E E和和F F螺旋之間的裂隙處，并暴露在螺旋之間的裂隙處，并暴露在分子表面。分子表面。HbHb的

12、的鏈和鏈和鏈的三級結(jié)構(gòu)與鏈的三級結(jié)構(gòu)與MbMb的三級結(jié)構(gòu)非常相似，這的三級結(jié)構(gòu)非常相似，這表明似乎十分不同的氨基酸序列也能夠規(guī)定出非常相似的表明似乎十分不同的氨基酸序列也能夠規(guī)定出非常相似的三級結(jié)構(gòu)。三級結(jié)構(gòu)。不同種屬的不同種屬的HbHb氨基酸序列中有氨基酸序列中有9 9個位置的殘基是共有的，這個位置的殘基是共有的，這些高度保守的殘基對些高度保守的殘基對HbHb的功能有著特殊重要的意義。的功能有著特殊重要的意義。HbHb內(nèi)部非極性氨基酸殘基的位置變化較大，但只是一種疏內(nèi)部非極性氨基酸殘基的位置變化較大，但只是一種疏水殘基被換成另一種疏水殘基，分子內(nèi)部的疏水特性總是水殘基被換成另一種疏水殘基，分

13、子內(nèi)部的疏水特性總是被保留下來。被保留下來。（二）氧結(jié)合引起的（二）氧結(jié)合引起的HbHb構(gòu)象變化構(gòu)象變化1.1.氧結(jié)合顯著改變氧結(jié)合顯著改變HbHb的四級結(jié)構(gòu)的四級結(jié)構(gòu)HbOHbO2 2與與HbHb在四級結(jié)構(gòu)上有顯著不同，特別是在四級結(jié)構(gòu)上有顯著不同，特別是亞基的相亞基的相互作用發(fā)生變化?；プ饔冒l(fā)生變化。接觸接觸 裝配接觸裝配接觸(1 11 1 和和2 22 2) ) 滑動接觸滑動接觸(1 12 2和和2 21 1) )2.2.血紅素鐵的微小移動導(dǎo)致血紅素鐵的微小移動導(dǎo)致HbHb構(gòu)象的轉(zhuǎn)換構(gòu)象的轉(zhuǎn)換氧合過程中鐵原子位移引發(fā)的構(gòu)象改變氧合過程中鐵原子位移引發(fā)的構(gòu)象改變O2F8Histidine空

14、間排斥空間排斥Feme Fe2+移動時，拖動移動時，拖動HisF8殘基殘基,并進(jìn)而引起螺并進(jìn)而引起螺旋旋F和拐彎和拐彎EF和和FG的的位移。這些移動傳遞到亞位移。這些移動傳遞到亞基的界面，引發(fā)構(gòu)象的重調(diào)，導(dǎo)致四級結(jié)構(gòu)的基的界面，引發(fā)構(gòu)象的重調(diào)，導(dǎo)致四級結(jié)構(gòu)的改變。（改變。（TR）F HelixFemeFeF8HistidineO2EFFG 脫氧血紅蛋白亞脫氧血紅蛋白亞 基間的交聯(lián)鍵基間的交聯(lián)鍵3.HbO3.HbO2 2與與HbHb代表不同的構(gòu)象態(tài)代表不同的構(gòu)象態(tài)血紅蛋白存在兩種主要的構(gòu)象：血紅蛋白存在兩種主要的構(gòu)象：T T態(tài)（緊張態(tài)）和態(tài)（緊張態(tài)）和R R態(tài)（松態(tài)（松弛態(tài)）。弛態(tài)）。O O2

15、2對對R R態(tài)的親和力明顯高于態(tài)的親和力明顯高于T T態(tài)，并且氧的結(jié)合更態(tài)，并且氧的結(jié)合更穩(wěn)定穩(wěn)定R R態(tài)。態(tài)。O O2 2與一個處于與一個處于T T態(tài)的血紅蛋白亞基結(jié)合將引發(fā)構(gòu)態(tài)的血紅蛋白亞基結(jié)合將引發(fā)構(gòu)象由象由T T態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閼B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镽 R態(tài)。態(tài)。（三）（三）HbHb的協(xié)同性氧結(jié)合的協(xié)同性氧結(jié)合HbHb的氧合具有正協(xié)同性同促效應(yīng)，一個的氧合具有正協(xié)同性同促效應(yīng)，一個O O2 2的結(jié)合增加同一的結(jié)合增加同一HbHb分子中其余空的氧結(jié)合部位對分子中其余空的氧結(jié)合部位對O O2 2的親和力。的親和力。Mb和和Hb的氧合曲線比較的氧合曲線比較HbHb氧合曲線為氧合曲線為S S形。形。Mb+O2 Mb

16、O2 令令: 氧飽和度氧飽和度22MbOMbMbOY22MbOPoMbK （1）21OPYYK將將（2）帶入帶入（1）式，得：式，得：22PoKPoY可推得：可推得：21MbOYYMb則則（2）nH=1,無協(xié)同性nH1,正協(xié)同性nH1,負(fù)協(xié)同性HbHb的輸氧功能的輸氧功能MbMb的儲氧功能的儲氧功能HbHb氧合協(xié)同性使得它更有效地起著氧合協(xié)同性使得它更有效地起著輸送氧氣的作用。輸送氧氣的作用。血紅蛋白血紅蛋白P P5050=26 torr=26 torr，肺泡氧壓：肺泡氧壓：PoPo2 2 =100 torr =100 torr ， Y=0.97Y=0.97 肌肉毛細(xì)血管：肌肉毛細(xì)血管：PoP

17、o2 2 =20 torr =20 torr， Y=0.25Y=0.25釋放氧：釋放氧： Y=0.97Y=0.970.25=0.720.25=0.72肌紅蛋白（無協(xié)同效應(yīng)）：肌紅蛋白（無協(xié)同效應(yīng)）：Y Y不足不足0.10.1（四）（四）H H+ +、COCO2 2和和BPGBPG對對HbHb結(jié)合氧的影響結(jié)合氧的影響1. H1. H+ +、COCO2 2促進(jìn)促進(jìn)O O2 2的釋放的釋放BohrBohr效應(yīng)：效應(yīng)：pHpH下降使得下降使得HbHb的氧分?jǐn)?shù)降低。的氧分?jǐn)?shù)降低。BohrBohr效應(yīng)具有重要的生理意義。效應(yīng)具有重要的生理意義。2.BPG2.BPG降低降低HbHb對對O O2 2的親和力的

18、親和力BPG在脫氧在脫氧Hb中的結(jié)合位點(diǎn)中的結(jié)合位點(diǎn)DBG binding siteBPGBPG與與HbHb的相互作用屬于的相互作用屬于異促別構(gòu)調(diào)節(jié)。異促別構(gòu)調(diào)節(jié)。BPGBPG把兩個把兩個鏈交聯(lián)在一鏈交聯(lián)在一起，穩(wěn)定起，穩(wěn)定HbHb的的T T態(tài)構(gòu)象，態(tài)構(gòu)象，促進(jìn)氧的釋放。促進(jìn)氧的釋放。DPG對對Hb的變構(gòu)效應(yīng)物功能的變構(gòu)效應(yīng)物功能BPGBPG濃度的調(diào)節(jié)（濃度升高）對肺中濃度的調(diào)節(jié)（濃度升高）對肺中O O2 2的結(jié)合影響不大，的結(jié)合影響不大，但對組織中但對組織中O O2 2的釋放影響不小。的釋放影響不小。BPGBPG的別構(gòu)效應(yīng)的別構(gòu)效應(yīng)BPG是血紅蛋白的負(fù)效應(yīng)物。BPG（2,3-二磷酸甘油酸）通

19、過與它的兩個亞基形成鹽鍵穩(wěn)定了血紅蛋白的脫氧態(tài)的構(gòu)象，因而降低脫氧血紅蛋白的氧親和力。 無BPG時，P50=2 torr，BPG=4.5mM時，P50=26 torrBPG進(jìn)一步提高了血紅蛋白的輸氧效率。在肺部，PO2超過100torr，因此，即使沒有BPG，血紅蛋白也能被飽和，在組織中，PO2低，BPG降低血紅蛋白的氧親和力，加大血紅蛋白的卸氧量。（1）高山適應(yīng)和肺氣腫的生理補(bǔ)償變化：BPG升高。（2）血庫儲血時加入肌苷可防止BPG水平的下降。 氧的氧的S S形曲線結(jié)合，形曲線結(jié)合，BohrBohr效應(yīng)以及效應(yīng)以及BPGBPG效應(yīng)物的調(diào)節(jié)使效應(yīng)物的調(diào)節(jié)使得血紅蛋白的輸氧能力達(dá)到最高效應(yīng)。同時

20、由于能在較窄得血紅蛋白的輸氧能力達(dá)到最高效應(yīng)。同時由于能在較窄的氧分壓范圍內(nèi)完成輸氧功能，因此使肌體的氧水平不致的氧分壓范圍內(nèi)完成輸氧功能，因此使肌體的氧水平不致有很大的起伏。此外血紅蛋白使肌體內(nèi)的有很大的起伏。此外血紅蛋白使肌體內(nèi)的pHpH也維持在一個也維持在一個較穩(wěn)定的水平。較穩(wěn)定的水平。 血紅蛋白的別構(gòu)效應(yīng)充分地反映了它的生物學(xué)適應(yīng)性、血紅蛋白的別構(gòu)效應(yīng)充分地反映了它的生物學(xué)適應(yīng)性、結(jié)構(gòu)與功能的高度統(tǒng)一性。結(jié)構(gòu)與功能的高度統(tǒng)一性。三、血紅蛋白分子病三、血紅蛋白分子?。ㄒ唬┓肿硬∈沁z傳的（一）分子病是遺傳的除精子和卵子之外，人的所有除精子和卵子之外，人的所有細(xì)胞在正常情況下均為二倍體，細(xì)胞

21、在正常情況下均為二倍體，存在等位基因。基因的改變導(dǎo)存在等位基因?；虻母淖儗?dǎo)致其指導(dǎo)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能致其指導(dǎo)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的改變。的改變。與有缺陷的與有缺陷的HbHb有關(guān)的疾病有關(guān)的疾?。? 1）血紅蛋白病：由于）血紅蛋白?。河捎诨蚧蜴湴l(fā)生了變化鏈發(fā)生了變化（2 2）地中海貧血：由于缺少了）地中海貧血：由于缺少了或或鏈鏈（二）鐮刀狀細(xì)胞貧血?。ǘ╃牭稜罴?xì)胞貧血?。╯ickle-cell anemiasickle-cell anemia）鐮刀狀細(xì)胞貧血病清楚地反映出蛋白鐮刀狀細(xì)胞貧血病清楚地反映出蛋白質(zhì)的氨基酸序列在決定它的二、三、質(zhì)的氨基酸序列在決定它的二、三、四級結(jié)構(gòu)及生物功能方面的

22、重大作用。四級結(jié)構(gòu)及生物功能方面的重大作用。紅細(xì)胞脫氧時，鐮刀狀細(xì)胞明顯增加。紅細(xì)胞脫氧時，鐮刀狀細(xì)胞明顯增加。不正常的不正常的HbHb稱為稱為HbSHbS。1.1.鐮刀狀細(xì)胞貧血病由鐮刀狀細(xì)胞貧血病由HbHb突變引起突變引起鐮刀狀細(xì)胞貧血病是一種致死性鐮刀狀細(xì)胞貧血病是一種致死性疾病，但它能抵抗瘧疾。疾病，但它能抵抗瘧疾。2.HbS2.HbS氨基酸序列的細(xì)微變化氨基酸序列的細(xì)微變化 -鏈鏈N端氨基酸排列順序端氨基酸排列順序 1 2 3 4 5 6 7 8 Hb-A（正常人）（正常人） Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys Hb-S（患（患 者）者） Val-His-

23、Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys3.HbS3.HbS可形成纖維狀沉淀可形成纖維狀沉淀血紅蛋白血紅蛋白S線性締合的分子基礎(chǔ)線性締合的分子基礎(chǔ)脫氧脫氧HbS聚集成聚集成纖維狀結(jié)構(gòu)纖維狀結(jié)構(gòu)6條脫氧條脫氧HbS纖維狀纏繞成長管狀結(jié)構(gòu)纖維狀纏繞成長管狀結(jié)構(gòu)纖維沉淀的形成細(xì)胞質(zhì)膜，使它彎曲成鐮刀狀。纖維沉淀的形成細(xì)胞質(zhì)膜，使它彎曲成鐮刀狀。4.4.鐮刀狀細(xì)胞血紅蛋白的治療性矯正鐮刀狀細(xì)胞血紅蛋白的治療性矯正在體外用氰酸鉀處理鐮刀狀細(xì)胞貧血病患者的紅細(xì)胞，可在體外用氰酸鉀處理鐮刀狀細(xì)胞貧血病患者的紅細(xì)胞，可以防止它在缺氧狀態(tài)下形成鐮刀狀。以防止它在缺氧狀態(tài)下形成鐮刀狀。（三）其它血紅蛋白?。?/p>

24、三）其它血紅蛋白病HbHb突變?nèi)缬绊懲蛔內(nèi)缬绊慔bHb下述四個關(guān)鍵區(qū)域之一者的都可能造成嚴(yán)重下述四個關(guān)鍵區(qū)域之一者的都可能造成嚴(yán)重后果：紅細(xì)胞鐮刀狀化，后果：紅細(xì)胞鐮刀狀化，HbHb親和力改變，親和力改變，HemeHeme丟失和四聚體丟失和四聚體解離等。解離等。（1 1）突變發(fā)生在）突變發(fā)生在HbHb分子表面分子表面（2 2）突變發(fā)生在）突變發(fā)生在HemeHeme基附近基附近（3 3）突變發(fā)生在特異的部位）突變發(fā)生在特異的部位（4 4）突變發(fā)生在亞基界面上）突變發(fā)生在亞基界面上血紅蛋白亞基間氫鍵的形成血紅蛋白亞基間氫鍵的形成（四）地中海貧血（四）地中海貧血(thalassemia(thalas

25、semia) )產(chǎn)生途經(jīng)產(chǎn)生途經(jīng)：（：（1 1）缺失一個或多個編碼）缺失一個或多個編碼HbHb的基因；（的基因；（2 2）一個）一個或多個基因發(fā)生無義突變；（或多個基因發(fā)生無義突變；（3 3）突變發(fā)生在編碼區(qū)之外，）突變發(fā)生在編碼區(qū)之外，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄阻斷或?qū)е罗D(zhuǎn)錄阻斷或hnRNAhnRNA不正確加工。不正確加工。1.1.地中海貧血地中海貧血珠蛋白基因丟失或不能表達(dá)。需依賴胎兒珠蛋白基因丟失或不能表達(dá)。需依賴胎兒鏈的連續(xù)產(chǎn)鏈的連續(xù)產(chǎn)生以形成有功能的血紅蛋白。多數(shù)不到成熟就夭折。生以形成有功能的血紅蛋白。多數(shù)不到成熟就夭折。2.2.地中海貧血地中海貧血珠蛋白水平低下，形成珠蛋白水平低下，形成4 4、4

26、 4或或4 4同四聚體，它們能同四聚體，它們能結(jié)合氧，但無血紅蛋白的別構(gòu)效應(yīng)，總是處于結(jié)合氧，但無血紅蛋白的別構(gòu)效應(yīng)，總是處于R R態(tài)，不呈現(xiàn)態(tài)，不呈現(xiàn)BohrBohr效應(yīng)，向組織卸氧的效率差。通常在出生前或出生后不效應(yīng)，向組織卸氧的效率差。通常在出生前或出生后不久死亡。久死亡。四、免疫系統(tǒng)與免疫球蛋白四、免疫系統(tǒng)與免疫球蛋白免疫免疫(immunity)(immunity)是人類和脊椎動物最重要的防御機(jī)制，免是人類和脊椎動物最重要的防御機(jī)制，免疫系統(tǒng)能在分子水平上識別疫系統(tǒng)能在分子水平上識別“自我自我”和和“非我非我”，然后破，然后破壞那些被鑒定為非我的實(shí)體。在生理水平上免疫系統(tǒng)對入壞那些被鑒

27、定為非我的實(shí)體。在生理水平上免疫系統(tǒng)對入侵的反應(yīng)或應(yīng)答（侵的反應(yīng)或應(yīng)答（responerespone）是多種類型的蛋白質(zhì)、分子和）是多種類型的蛋白質(zhì)、分子和細(xì)胞之間的一套復(fù)雜而協(xié)同的相互作用，然而在個別蛋白細(xì)胞之間的一套復(fù)雜而協(xié)同的相互作用，然而在個別蛋白質(zhì)水平上免疫反應(yīng)是配體與蛋白質(zhì)可逆結(jié)合的一個生化系質(zhì)水平上免疫反應(yīng)是配體與蛋白質(zhì)可逆結(jié)合的一個生化系統(tǒng)。統(tǒng)。免疫系統(tǒng)免疫系統(tǒng)體液免疫系統(tǒng)：針對細(xì)菌感染、胞外病毒以體液免疫系統(tǒng)：針對細(xì)菌感染、胞外病毒以及進(jìn)入生物體的外來蛋白質(zhì)。及進(jìn)入生物體的外來蛋白質(zhì)。細(xì)胞免疫系統(tǒng)：破壞被病毒感染的細(xì)胞、細(xì)胞免疫系統(tǒng)：破壞被病毒感染的細(xì)胞、某些寄生物和外來的移

28、殖組織。某些寄生物和外來的移殖組織。（一）抗原、抗體和免疫球蛋白的概念（一）抗原、抗體和免疫球蛋白的概念免疫反應(yīng)主要涉及淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。免疫反應(yīng)主要涉及淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。淋巴細(xì)胞淋巴細(xì)胞B B細(xì)胞細(xì)胞T T細(xì)胞細(xì)胞T TH H細(xì)胞細(xì)胞T TC C細(xì)胞細(xì)胞能引起免疫反應(yīng)的任何分子或病原體稱為抗原（能引起免疫反應(yīng)的任何分子或病原體稱為抗原（antigenantigen）。）。一個復(fù)雜的抗原可以被若干個不同的抗體結(jié)合。一個復(fù)雜的抗原可以被若干個不同的抗體結(jié)合。當(dāng)外源物性物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、毒素、糖蛋白、脂蛋白、核酸、當(dāng)外源物性物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、毒素、糖蛋白、脂蛋白、核酸、多糖、顆粒（細(xì)菌、細(xì)胞、病毒

29、）進(jìn)入人或動物體內(nèi)時，機(jī)多糖、顆粒（細(xì)菌、細(xì)胞、病毒）進(jìn)入人或動物體內(nèi)時，機(jī)體的免疫系統(tǒng)便產(chǎn)生相應(yīng)的免疫球蛋白（體的免疫系統(tǒng)便產(chǎn)生相應(yīng)的免疫球蛋白（immune globinimmune globin），），并以之結(jié)合，以消除異物的毒害。此反應(yīng)稱為免疫反應(yīng)，此并以之結(jié)合，以消除異物的毒害。此反應(yīng)稱為免疫反應(yīng)，此異物便是抗原異物便是抗原(antigen)(antigen) ，此球蛋白便是抗體，此球蛋白便是抗體(antibody)(antibody) ?？贵w的特點(diǎn)：高度特異性；多樣性抗體的特點(diǎn)：高度特異性；多樣性 IgG IgA IgM IgD IgE重鏈類別重鏈類別輕鏈類別輕鏈類別 或或 或或

30、或或 或或 或或鏈的組成鏈的組成 2222n22522522n2222222222（二）人免疫球蛋白的分類（二）人免疫球蛋白的分類（三）免疫球蛋白結(jié)構(gòu)和免疫系統(tǒng)（三）免疫球蛋白結(jié)構(gòu)和免疫系統(tǒng) IgM的一級結(jié)構(gòu)的一級結(jié)構(gòu)IgG的空間結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)IgG與抗原形成與抗原形成 的交聯(lián)晶格的交聯(lián)晶格H鏈蘭色，鏈蘭色，L鏈黃色，鏈黃色，E綠色（分子中一個綠色（分子中一個Glu為紅色）為紅色）溶菌酶與抗體溶菌酶與抗體 Fab片段結(jié)合模型片段結(jié)合模型B細(xì)胞細(xì)胞和和T細(xì)胞細(xì)胞上抗原的膜受體上抗原的膜受體B細(xì)胞細(xì)胞TH細(xì)胞細(xì)胞TC細(xì)胞細(xì)胞CD4CD8T細(xì)胞細(xì)胞受體受體T細(xì)胞細(xì)胞受體受體受體受體 （膜結(jié)合抗體）（

31、膜結(jié)合抗體）細(xì)胞膜細(xì)胞膜細(xì)胞膜細(xì)胞膜MHC蛋白質(zhì)分子圖解蛋白質(zhì)分子圖解MHC-蛋白蛋白內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè) 1結(jié)合抗原肽的裂隙結(jié)合抗原肽的裂隙結(jié)合抗原肽的裂隙結(jié)合抗原肽的裂隙 2 - 微球蛋白微球蛋白 2 3 2 1 1 2內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)外側(cè)外側(cè)外側(cè)外側(cè)質(zhì)質(zhì)膜膜質(zhì)質(zhì)膜膜MHC-蛋白蛋白抗原呈遞細(xì)胞上的抗原呈遞細(xì)胞上的MHC蛋白蛋白-抗原肽復(fù)合物抗原肽復(fù)合物與與T細(xì)胞上的細(xì)胞上的T-細(xì)胞受體的相互作用細(xì)胞受體的相互作用MHC-蛋白蛋白MHC-蛋白蛋白抗原呈遞細(xì)胞抗原呈遞細(xì)胞CD8或或CD4抗原肽抗原肽T細(xì)胞受體細(xì)胞受體（巨噬細(xì)胞、（巨噬細(xì)胞、B細(xì)胞或靶細(xì)胞）細(xì)胞或靶細(xì)胞）CD3蛋白復(fù)合體蛋白復(fù)合體T細(xì)胞細(xì)胞（四）

32、多克隆抗體和單克隆抗體（四）多克隆抗體和單克隆抗體如果給動物注射抗原如果給動物注射抗原, ,雖然抗原與各種抗體產(chǎn)生細(xì)胞的親和雖然抗原與各種抗體產(chǎn)生細(xì)胞的親和性有所不同性有所不同, ,但是還是有大量抗體產(chǎn)生細(xì)胞將與之結(jié)合但是還是有大量抗體產(chǎn)生細(xì)胞將與之結(jié)合, ,結(jié)結(jié)果血液中出現(xiàn)的抗體源于數(shù)種不同的細(xì)胞克隆，這些抗體果血液中出現(xiàn)的抗體源于數(shù)種不同的細(xì)胞克隆，這些抗體就是就是多克隆抗體多克隆抗體（polyclonal antibodiespolyclonal antibodies）。如果可以分）。如果可以分離到抗體產(chǎn)生細(xì)胞的單克隆，然后使所有的抗體均來自同離到抗體產(chǎn)生細(xì)胞的單克隆，然后使所有的抗體均

33、來自同樣的克隆，這樣制備的抗體稱為樣的克隆，這樣制備的抗體稱為單克隆抗體單克隆抗體（monoclonal monoclonal antibodiesantibodies）。）。由于單抗細(xì)胞的壽命有限，嚴(yán)重限制了單抗的常規(guī)制備。由于單抗細(xì)胞的壽命有限，嚴(yán)重限制了單抗的常規(guī)制備。19751975年，年，MilseteinMilsetein和和KohlerKohler創(chuàng)建了不受限制地大量制備針創(chuàng)建了不受限制地大量制備針對特異抗原的單抗技術(shù)，將可產(chǎn)生專一性抗體的對特異抗原的單抗技術(shù)，將可產(chǎn)生專一性抗體的B B淋巴細(xì)胞淋巴細(xì)胞與具有無限繁殖能力的惡性淋巴瘤細(xì)胞（骨髓瘤細(xì)胞）融與具有無限繁殖能力的惡性淋巴

34、瘤細(xì)胞（骨髓瘤細(xì)胞）融合，融合體稱為雜交瘤，它既可以永久地培養(yǎng)，又可分泌合，融合體稱為雜交瘤，它既可以永久地培養(yǎng)，又可分泌大量的均一的抗體。由于用這個技術(shù)產(chǎn)生的抗體具有很高大量的均一的抗體。由于用這個技術(shù)產(chǎn)生的抗體具有很高的專一性，現(xiàn)已成為研究的常用工具。的專一性，現(xiàn)已成為研究的常用工具。五、肌球蛋白絲、肌動蛋白絲與肌肉收五、肌球蛋白絲、肌動蛋白絲與肌肉收縮縮肌肉可看作一種特別富含細(xì)胞骨架的效力非常高的能量轉(zhuǎn)換器，它直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。（一）肌纖維（一）肌纖維的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)（二）肌原纖維的構(gòu)成（二）肌原纖維的構(gòu)成（三）骨骼肌的相關(guān)蛋白（三）骨骼肌的相關(guān)蛋白1.肌球蛋白(myosin)所有a

35、ctin-dependent motor roteins都屬于該家族，其頭部具ATP酶活力,沿微絲從負(fù)極到正極進(jìn)行運(yùn)動。Myosin Myosin ：主要分：主要分布于肌細(xì)胞，有兩個布于肌細(xì)胞，有兩個球形頭部結(jié)構(gòu)域球形頭部結(jié)構(gòu)域( (具具有有ATPaseATPase活性活性) )和尾和尾部鏈部鏈, ,多個多個MyosinMyosin尾尾部相互纏繞，形成部相互纏繞，形成myosin filament,myosin filament,即即粗肌絲。粗肌絲。2.2.原肌球蛋白原肌球蛋白(tropomyosin(tropomyosin, Tm) , Tm) 由由兩條平行的多肽鏈形成兩條平行的多肽鏈形成-螺旋構(gòu)型螺旋構(gòu)型, ,位于肌動蛋白螺旋溝內(nèi)位于肌動蛋白螺旋溝內(nèi),