生物化学第6章蛋白质的结构和功能-1剖析.ppt

Bohr效应生理意义： 当血液流经肌肉时，这里的pH较低，CO2浓度较高，因此有利于血红蛋白释放O2，使组织能比因单纯氧分压降低获得更多的氧，但同时氧的释放又促使血红蛋白与H+和CO2结合，以补偿组织呼吸引起的pH降低；当血液流经肺时，由于氧分压高有利于血红蛋白与氧的结合因此而促进了H+和CO2的释放，同时CO2的呼出又有利于氧合血红蛋白的生成。 蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白 Bohr效应示意图 蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白 BPG降低Hb对O2的亲和力 BPG是Hb的一个重要别构效应物。Hb四聚体分子只有一个BPG结合部位，位于由四个亚基缔合形成的中央孔穴内。 BPG和两个β链之间的离子键有助于稳定去氧形式（T态）的血红蛋白构象，促进氧的释放。 人的某些生理性和病理性的缺氧可以通过红细胞中BPG浓度的改变来调节对组织的供氧量。 胎儿红细胞中Hb F与BPG结合力比Hb A弱，这有助于胎儿从母体获得O2。 蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白 Hb和两个β亚基之间的离子键结合 BPG和二氧化碳对Hb氧合曲线的影响 BPG对Hb氧合曲线的影响 胎儿和成人的血红蛋白氧合曲线 镰刀状细胞贫血是分子病 镰刀状细胞贫血病是血红蛋白分子突变引起的。 蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白 病因： 患者的二条β 链上的N-末端开始的第6位Glu被Val所取代。Hb-S 比 Hb-A负电荷减少，即电泳时向正极移动的速率下降。从三级结构上看，由于β6glu位于分子表面，因此HbS表面多了一疏水侧链，血红蛋白的对氧亲和力和别构性质并不受此影响，但这一变化显著地降低了脱氧血红蛋白的溶解度。疏水侧链与其互补链之间通过疏水作用而沉淀，压迫细胞质膜，使其弯曲成镰刀形状。用氰酸钾处理镰刀状的红细胞可以防止它在脱氧状态下形成镰刀状。 蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白 镰刀状细胞血红蛋白可形成纤维状沉淀 蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白 问题 什么是别构效应和协同效应？以血红蛋白为例说明其与蛋白质功能的关系。 * * * * * 第六章 蛋白质的结构和功能 蛋白质不是静止的分子，而是处于不停的运动之中。蛋白质的功能几乎总是依赖于与其它分子的相互作用，这种相互作用受到蛋白质分子的构象变化的影响。 主要内容 蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白 蛋白质与配体结合的空间互补性——免疫球蛋白 化学能对蛋白质相互作用的影响——肌球蛋白与肌动蛋白 1、肌红蛋白 肌红蛋白（myoglobin，Mb）是哺乳动物细胞主要是肌细胞贮存和分配氧的蛋白质。 肌红蛋白是由一条多肽链和一个辅基血红素构成，相对MW=16700，由153个AA残基。除去血红素的脱辅基肌红蛋白称为珠蛋白。 蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白 肌红蛋白的结构 1、肌红蛋白的三级结构 （1）长短不同的8条α- 螺旋组成； （2）80%AA处于螺旋中 （3）拐弯处为无规卷曲 （4）肌红蛋白中4个Pro 各处于四个拐弯处； （5）分子十分紧密，仅 能容纳4个水分子； （6）亲水外部疏水内部 蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白 2、辅基血红素 Fe原子被称为原卟啉IX（9）的有机分子固定的，共称血素（Heme），使血液呈红色。Fe有六个配位键，其中四个与卟啉的吡咯环的N原子相连。Fe2+称亚铁血红素，Fe3+为高铁血红素，只有Fe2+的蛋白才能结合氧 肌红蛋白的结构 蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白 3、氧与肌红蛋白的结合 —Fe2+与珠蛋白的93位（F8）His的咪唑基N相连； —当形成氧合肌红蛋白（oxy-myoglobin）时，第6个配位键与氧结合； —当成高铁肌红蛋白时，第6配位键被H2O分子占据； —在氧结合一侧有一E7 His氧结合部位形成空间位阻区 肌红蛋白的结构 蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白 肌红蛋白与氧的结合 蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白 Mb多肽微环境的作用 固定血红素基。 保护血红素铁免遭氧化。 为氧分子提供一个合适的结合部位。 蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白 氧的结合改变了肌红蛋白的构型 肌红蛋白血红素与氧结合后，铁原子从离卟啉环平面上方0.055nm处，被拉到离卟啉环平面上方0.026nm处。这对Mb生物功能并没有影响，但会影响Hb的性质。 蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白 肌红蛋白氧合曲线 MbO2 Mb + O2 [MbO2] [Mb][O2] K = [MbO2] [Mb] + [MbO2] Y = = [O2] K + [O2] O2 pO2 K + pO2 Y