chapter06蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

本章主要研究內(nèi)容

球狀蛋白質(zhì)如何在與其它分子的相互作用中行使它們的生物學(xué)功能1、氧的轉(zhuǎn)運(yùn)：肌紅蛋白，血紅蛋白2、免疫應(yīng)答：免疫系統(tǒng)和免疫球蛋白3、肌肉收縮：肌球蛋白，肌動(dòng)蛋白*氧的運(yùn)轉(zhuǎn)：肌紅蛋白，血紅蛋白氧(肺）血紅蛋白（血液循環(huán)）肌紅蛋白（組織）耗氧的細(xì)胞器一、肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能

（一）肌紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)1、肌紅蛋白是哺乳動(dòng)物細(xì)胞主要是肌細(xì)胞貯存和分配氧的蛋白質(zhì)2、肌紅蛋白由一條多肽鏈（稱為珠蛋白）和一個(gè)輔基血紅素分子組成，多肽鏈主鏈由8段螺旋組成：A、B、C、D、E、F、G、H肌紅

蛋白

三級(jí)

結(jié)構(gòu)

圖示

（二）輔基血紅素

肌紅蛋白中血紅素鐵離子的6個(gè)配體（三）氧與肌紅蛋白的結(jié)合F8His的咪唑基亞鐵離子與氧結(jié)合不被氧化整體肌紅蛋白氧合圖示肌紅蛋白氧合曲線血紅素與CO結(jié)合

肌紅蛋白中血紅素與CO親和力比O2大250倍二、血紅蛋白結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系血紅蛋白的主要功能：在血液中結(jié)合并轉(zhuǎn)運(yùn)氧氣。研究血紅蛋白結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：主要是研究血紅蛋白如何與氧分子的結(jié)合作用。（一）血紅蛋白的結(jié)構(gòu)（1）血紅蛋白組成：

4個(gè)多肽亞基，兩個(gè)是亞基（141AA），兩個(gè)是亞基（146AA）；4個(gè)血紅素基，每個(gè)亞基結(jié)合一個(gè);每個(gè)亞基和亞基在三級(jí)結(jié)構(gòu)上與肌紅蛋白（153AA）極為相似。血紅蛋白的結(jié)構(gòu)（2）

血紅蛋白完整的三維結(jié)構(gòu)圖（二）氧結(jié)合改變血紅蛋白的構(gòu)象去氧血紅蛋白每個(gè)亞基中Fe(‖)離子只有5個(gè)配體，并位于卟啉環(huán)上方，鐵卟啉環(huán)呈圓頂狀。當(dāng)與氧結(jié)合后，F(xiàn)e(‖)將被拉回卟啉環(huán)平面，卟啉環(huán)變成平面，同時(shí)牽動(dòng)HisF8，并進(jìn)而引起F螺旋和拐彎EF和FG的位移。這些移動(dòng)傳到亞基界面，引發(fā)構(gòu)象重調(diào)，使其它亞基易于和氧結(jié)合。氧合和去氧血紅蛋白不同構(gòu)象態(tài)血紅蛋白的T態(tài)和R態(tài)亞基T態(tài)R態(tài)引起的結(jié)果

氧與一個(gè)處于T態(tài)的血紅蛋白亞基結(jié)合將引發(fā)構(gòu)象由T態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镽態(tài)，此時(shí)穩(wěn)定T態(tài)的那些相互作用被斷裂，連接亞基間的8個(gè)鹽鍵斷裂。去氧血紅蛋白中各亞基間鹽鍵：8個(gè)去氧血紅蛋白中亞基間鹽鍵8個(gè)鹽鍵有6個(gè)處于不同亞基間。6個(gè)中4個(gè)涉及C-末端或N-末端殘基：鏈兩個(gè)和鏈兩個(gè)。另兩個(gè)連接兩鏈的Asp126和Arg141殘基。此外，每條鏈的AspFG1和HisHC3間有鹽鍵。（三）血紅蛋白的協(xié)同性氧結(jié)合Cooperativityisaparticularcaseofanallostericeffect Allostericeffectreferstothephenomenoninwhichamolecule(allostericeffector)boundtoonesiteonaproteincausesaconformationalchangeintheproteinsuchthattheactivityofanothersiteontheproteinisaltered(increasedordecreased). H+,CO2,andBPGallshowanallostericeffect(heterotrophic?)fortheO2bindingprocessofhemoglobin.血紅蛋白氧結(jié)合曲線呈現(xiàn)S形。而肌紅蛋白與氧的結(jié)合則呈雙曲線。（四）H+、CO2和BPG對(duì)血紅蛋白結(jié)合氧的影響

IncreasingconcentrationsofH+(withadecreaseofpH)orCO2lowerstheO2affinityofhemoglobin(H+andCO2hasnoeffectonO2affinityofmyoglobin).ThisiscalledBohreffect,whichhelpsthereleaseofO2inthecapillariesofactivelymetabolizingtissues.

BindingofO2inlungswithreleaseofH+.ReleaseofO2inperipheraltissuesOnemoleculeof2,3-diphosphoglycerate(BPG)bindstothecentralcavityofonetetramerofhemoglobin,whichlowersitsO2affinity.Fetalhemoglobin(HbF)bindsBPGlessstronglythandoeshemoglobinA(adult)andconsequentlyhasahigheroxygenaffinity.(physiologicalfunction?ExtractionofO2fromthemother)BPG（2，3-二磷酸甘油酸降低血紅蛋白對(duì)氧氣的親和力從而促進(jìn)氧從血紅蛋白釋放，以供應(yīng)機(jī)體組織需要正常紅細(xì)胞鐮刀狀紅細(xì)胞三、血紅蛋白分子病Sickle-cellanemiawasfoundtobecausedbyasingleaminoacidchangeinthebchainofhemoglobinmolecules. 1Thehemoglobinmoleculefromsickle-cellanemiapatients(HbS)wasfoundtohaveahigherpIvalue(havingmorenetpositivecharges). 2AminoacidsequencingrevealedthatHbScontainsValinsteadofGluisatposition6ofthebchain! 3Theoxygenbindingaffinityandallostericpropertiesofhemoglobinarevirtuallyunaffectedbythischange(theb6islocatedatthesurfaceoftheprotein).

4HighconcentrationofdeoxygenatedHbSformsfiberparticipatates,whichsicklestheredbloodcells,becausethefiberformationisahighlyconcertedreaction. 5PresenceofVal6onthebsubunitsgeneratesahydrophobicpatchonthesurfacewhichcomplementswithanotherhydrophobicpatchformedonlyindeoxygenatedHbS,thusgeneratingthefiberprecipitates(apolymerofHbS). 6Sicklecelltrait(heterozygote)confersasmallbuthighlysignificantdegreeofprotectionagainstthemostlethalformofmalaria(probablybyacceleratingthedestructionofinfectederythrocytes,inAfrica).

1、引起鐮刀狀紅細(xì)胞貧血病的原因：HbAH2NVal-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-LysCOOHHbSH2NVal-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-LysCOOH

鏈123456782、分子病：指某種蛋白質(zhì)分子一級(jí)結(jié)構(gòu)的氨基酸排列順序與正常的有所不同引起的的遺傳病。

免疫球蛋白（immunoglobulin)免疫球蛋白：是一類具有抗體活性的動(dòng)物糖蛋白。分IgG,IgM,IgA,IgD,IgE5種當(dāng)一類外來的被稱為抗原的物質(zhì)，如多糖、核酸和蛋白質(zhì)等侵入機(jī)體時(shí)即引起抗體的產(chǎn)生，這就是所謂免疫反應(yīng)?？贵w就是免疫球蛋白。

免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)示意圖分子結(jié)構(gòu)圖解立體結(jié)構(gòu)模型常利用蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫//www.espasy.ch/swissmod///////pdb/習(xí)題免疫球蛋白分子病別構(gòu)現(xiàn)象Bohr效應(yīng)跨