chapter06蛋白质结构与功能的关系

本章主要研究内容

球状蛋白质如何在与其它分子的相互作用中行使它们的生物学功能1、氧的转运：肌红蛋白，血红蛋白2、免疫应答：免疫系统和免疫球蛋白3、肌肉收缩：肌球蛋白，肌动蛋白*氧的运转：肌红蛋白，血红蛋白氧(肺）血红蛋白（血液循环）肌红蛋白（组织）耗氧的细胞器一、肌红蛋白的结构与功能

（一）肌红蛋白的三级结构1、肌红蛋白是哺乳动物细胞主要是肌细胞贮存和分配氧的蛋白质2、肌红蛋白由一条多肽链（称为珠蛋白）和一个辅基血红素分子组成，多肽链主链由8段螺旋组成：A、B、C、D、E、F、G、H肌红

蛋白

三级

结构

图示

（二）辅基血红素

肌红蛋白中血红素铁离子的6个配体（三）氧与肌红蛋白的结合F8His的咪唑基亚铁离子与氧结合不被氧化整体肌红蛋白氧合图示肌红蛋白氧合曲线血红素与CO结合

肌红蛋白中血红素与CO亲和力比O2大250倍二、血红蛋白结构与功能的关系血红蛋白的主要功能：在血液中结合并转运氧气。研究血红蛋白结构与功能的关系：主要是研究血红蛋白如何与氧分子的结合作用。（一）血红蛋白的结构（1）血红蛋白组成：

4个多肽亚基，两个是亚基（141AA），两个是亚基（146AA）；4个血红素基，每个亚基结合一个;每个亚基和亚基在三级结构上与肌红蛋白（153AA）极为相似。血红蛋白的结构（2）

血红蛋白完整的三维结构图（二）氧结合改变血红蛋白的构象去氧血红蛋白每个亚基中Fe(‖)离子只有5个配体，并位于卟啉环上方，铁卟啉环呈圆顶状。当与氧结合后，Fe(‖)将被拉回卟啉环平面，卟啉环变成平面，同时牵动HisF8，并进而引起F螺旋和拐弯EF和FG的位移。这些移动传到亚基界面，引发构象重调，使其它亚基易于和氧结合。氧合和去氧血红蛋白不同构象态血红蛋白的T态和R态亚基T态R态引起的结果

氧与一个处于T态的血红蛋白亚基结合将引发构象由T态转变为R态，此时稳定T态的那些相互作用被断裂，连接亚基间的8个盐键断裂。去氧血红蛋白中各亚基间盐键：8个去氧血红蛋白中亚基间盐键8个盐键有6个处于不同亚基间。6个中4个涉及C-末端或N-末端残基：链两个和链两个。另两个连接两链的Asp126和Arg141残基。此外，每条链的AspFG1和HisHC3间有盐键。（三）血红蛋白的协同性氧结合Cooperativityisaparticularcaseofanallostericeffect Allostericeffectreferstothephenomenoninwhichamolecule(allostericeffector)boundtoonesiteonaproteincausesaconformationalchangeintheproteinsuchthattheactivityofanothersiteontheproteinisaltered(increasedordecreased). H+,CO2,andBPGallshowanallostericeffect(heterotrophic?)fortheO2bindingprocessofhemoglobin.血红蛋白氧结合曲线呈现S形。而肌红蛋白与氧的结合则呈双曲线。（四）H+、CO2和BPG对血红蛋白结合氧的影响

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红蛋白对氧气的亲和力从而促进氧从血红蛋白释放，以供应机体组织需要正常红细胞镰刀状红细胞三、血红蛋白分子病Sickle-cellanemiawasfoundtobecausedbyasingleaminoacidchangeinthebchainofhemoglobinmolecules. 1Thehemoglobinmoleculefromsickle-cellanemiapatients(HbS)wasfoundtohaveahigherpIvalue(havingmorenetpositivecharges). 2AminoacidsequencingrevealedthatHbScontainsValinsteadofGluisatposition6ofthebchain! 3Theoxygenbindingaffinityandallostericpropertiesofhemoglobinarevirtuallyunaffectedbythischange(theb6islocatedatthesurfaceoftheprotein).

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

1、引起镰刀状红细胞贫血病的原因：HbAH2NVal-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-LysCOOHHbSH2NVal-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-LysCOOH

链123456782、分子病：指某种蛋白质分子一级结构的氨基酸排列顺序与正常的有所不同引起的的遗传病。

免疫球蛋白（immunoglobulin)免疫球蛋白：是一类具有抗体活性的动物糖蛋白。分IgG,IgM,IgA,IgD,IgE5种当一类外来的被称为抗原的物质，如多糖、核酸和蛋白质等侵入机体时即引起抗体的产生，这就是所谓免疫反应。抗体就是免疫球蛋白。

免疫球蛋白的结构示意图分子结构图解立体结构模型常利用蛋白质数据库//www.espasy.ch/swissmod///////pdb/习题免疫球蛋白分子病别构现象Bohr效应跨