蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系(I)

《蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系(I)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第4節(jié)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)與功功能◆二、血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能◆三、血紅蛋白與分子病◆四、免疫系統(tǒng)和免疫球蛋白◆五、肌球蛋白絲、肌動(dòng)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)◇（二）輔基血紅素◇（三）02與肌紅蛋白的結(jié)合◇（四）02的結(jié)合改變肌紅蛋白的構(gòu)象◇（五）肌紅蛋白結(jié)合氧的定量分析（一）肌紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)肌紅蛋白由一條153個(gè)氨基酸組成的肽鏈和一個(gè)血紅素輔基組成。分子量為17800。肌紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)是由一簇八個(gè)a-螺旋組成的，螺旋之間通過一些片段連接。肌紅蛋白中的四分之三

2、氨基酸殘基都處于a-螺旋中。盡管肌紅蛋白中的高螺旋含量不是球蛋白結(jié)構(gòu)中的普遍現(xiàn)象，但肌紅蛋白的一些結(jié)構(gòu)還是代表了球蛋白的典型結(jié)構(gòu)特征。肌紅蛋白的內(nèi)部幾乎都是由疏水氨基酸殘基組成的，特別是一些疏水性強(qiáng)的氨基酸，如纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸和蛋氨酸。而表面既含有親水的氨基酸殘基，也含有疏水的氨基酸殘基，通常水分子被排除在球蛋白內(nèi)部，大多數(shù)可離子化的殘基都位于表面。血紅素輔基處于一個(gè)由蛋白部分形成的疏水的、象個(gè)籠子似的裂隙內(nèi)，血紅素中的鐵原子是氧結(jié)合部位。無氧的肌紅蛋白稱之脫氧肌紅蛋白，而載氧的分子稱之氧合肌紅蛋白，可逆結(jié)合氧的過程稱之氧合作用。抹香

3、鯨肌紅蛋白（Myoglobin）的三級(jí)結(jié)構(gòu)（二）輔基血紅素血紅素血紅素中的Fe可以是亞鐵，也可以是高鐵，相應(yīng)的血紅素稱為亞鐵血紅素和高鐵血紅素；相應(yīng)的蛋白稱為亞鐵和高鐵血紅蛋白。只有亞鐵態(tài)的蛋白質(zhì)才能結(jié)合氧。（三）02與肌紅蛋白的結(jié)合卟啉鐵和F8（93）His（近側(cè)）的咪唑N結(jié)合。底6和配位鍵和O2結(jié)合。O2和四吡咯環(huán)呈60度傾斜。高鐵肌紅蛋白中水代替O2填充該部位。氧結(jié)合是一個(gè)空間位阻區(qū)域E7His（遠(yuǎn)側(cè)）的咪唑環(huán)與Fe原子的距離遠(yuǎn)，不發(fā)生作用，但與分子O2能緊密接觸，被結(jié)合的O2在His（近側(cè)）的咪唑N和Fe原子之間。空間位阻的意義游離在溶液中的鐵

4、卟啉結(jié)合CO的能力比O2大25000倍，但在肌紅蛋白中，僅比O2大250倍。原因是由于空間位阻造成的。這樣可以防止代謝過程中產(chǎn)生的CO占據(jù)O2的結(jié)合部位。疏水環(huán)境的意義通常O2與Fe(Ⅱ)接觸會(huì)使Fe(Ⅱ)氧化為Fe(Ⅲ)，血紅素也是一樣。但在肌紅蛋白內(nèi)部，由于疏水的環(huán)境，F(xiàn)e(Ⅱ)不易被氧化。微環(huán)境的作用：固定血紅素基；保護(hù)血紅素鐵免遭氧化；為O2提供一個(gè)合適的結(jié)合部位．（四）02的結(jié)合改變肌紅蛋白的構(gòu)象去氧血紅蛋白中的Fe(Ⅱ)只有５個(gè)配體，并位于卟啉環(huán)上方０.０５５nm。當(dāng)氧結(jié)合時(shí)，F(xiàn)e(Ⅱ)被拉回到卟啉環(huán)平面，離卟啉環(huán)平面僅為0.026nm。這

5、種結(jié)構(gòu)的改變對(duì)肌紅蛋白意義不大，但顯著的改變了血紅蛋白的性質(zhì)，改變了四聚體的亞基間的作用，是之具有別構(gòu)作用。（五）肌紅蛋白結(jié)合氧的定量分析1.氧分?jǐn)?shù)飽和度（Y），攜氧肌紅蛋白分子數(shù)和去氧肌紅蛋白以及攜氧肌紅蛋白分子數(shù)的比值。當(dāng)Y為1時(shí)，所有的肌紅蛋白被氧飽和。2.P50肌紅蛋白被半數(shù)飽和時(shí)的氧分壓。3.線粒體中的氧濃度為0-10torr，靜脈血中為15torr，或更高一些。肌紅蛋白P50為2torr，因此大多數(shù)情況下，肌紅蛋白是高度氧合的。如果由于肌肉收縮而使線粒體中氧含量下降，它可以立即供氧。4.肌紅蛋白有利于氧從細(xì)胞內(nèi)表面向線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)。細(xì)胞內(nèi)表面1

6、0torr（Y為80%），線粒體1torr（Y為25%）。二、血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能◇（一）血紅蛋白的結(jié)構(gòu)◇（二）氧結(jié)合引起的血紅蛋白構(gòu)象的變化◇（三）血紅蛋白的協(xié)同性氧結(jié)合（Hb氧結(jié)合曲線）◇（四）H+、CO2和BPG對(duì)血紅蛋白結(jié)合氧的影響（一）血紅蛋白的結(jié)構(gòu)◇1.血紅蛋白的亞基組成◇2.血紅蛋白的三維結(jié)構(gòu)血紅蛋白的主要功能是在血液中結(jié)合并轉(zhuǎn)運(yùn)氧。它存在于紅細(xì)胞中，每個(gè)成熟紅細(xì)胞約含3億個(gè)血紅蛋白分子。血紅蛋白從肺部經(jīng)心臟到達(dá)外圍組織的動(dòng)脈血中有96%氧飽和度。在靜脈血中的飽和度為64%。因此，每100ml的血經(jīng)過組織約釋放1/3的氧或相當(dāng)于大氣壓和體

7、溫下6.5ml氧氣．1.血紅蛋白的亞基組成血紅蛋白有兩種4個(gè)亞基組成人在不同發(fā)育階段血紅蛋白亞基的種類是不相同。2.血紅蛋白的三維結(jié)構(gòu)圖6-8血紅蛋白中亞基的排列A正面觀B側(cè)面觀圖6-9血紅蛋白α鏈和β鏈和肌紅蛋白構(gòu)象的相似性（二）氧結(jié)合引起的血紅蛋白構(gòu)象的變化◇1.氧合血紅蛋白顯著改變Hb的四級(jí)結(jié)構(gòu)◇2.血紅素鐵的微小移動(dòng)導(dǎo)致血紅蛋白構(gòu)象的轉(zhuǎn)換◇3.氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白代表不同的構(gòu)象態(tài)1.氧合血紅蛋白顯著改變Hb的四級(jí)結(jié)構(gòu)圖6-10血紅蛋白半分子（αβ二聚體的側(cè)面觀）裝配接觸α1β1和相同的α2β2接觸。涉及螺旋B、G、H和非螺旋段GH拐彎的3

8、0多個(gè)殘基，接觸面大，對(duì)亞基的裝配很重要。當(dāng)血紅蛋白從去氧變?yōu)檠鹾闲问綍r(shí)它們不變?；瑒?dòng)接觸α1