蛋白质结构与功能的关系医学PPT

一、肌红蛋白的结构和功能
（一）三级结构
哺乳动物肌细 胞贮存和分配 氧的蛋白质， 由一条多肽链 和一个辅基血 红素构成。脱 辅基称为珠蛋 白。
myoglobin，Mb
.
两套位置编号，93位His又编为F8
153个AA
8段螺旋
（二）辅基
蛋白质自身不能与氧发生可逆结合，需要过渡金属的低氧态 来结合氧。肌红蛋白由原卟啉IX来固定Fe2+。
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肌红蛋白 / 血红蛋白α / 血红蛋白β AA序列大不相同，结构相似 结构决定功能（载氧）
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（二）氧结合引起的Hb的构象变化
变构 脱氧血红蛋白
对氧的亲和力低
氧合血红蛋白
对氧的亲和力高
1、氧合作用改变Hb四级结构
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滑动接触
α2β1 α1β2
可变
装配接触
α2β2 α1β1
接触面积大
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2.血红素铁的微小位移导致血红蛋白构象的转换
这一微小的移动具有很深的生物学后果。移动的 结果导致维系去氧血红蛋白四级结构的链间盐键
断裂以及b-亚基之扬间州大的学生空物科隙学与变技术窄学院。 生物化学精品课程
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肌红蛋白和血红蛋白多肽微环境的作用
• 固定血红素 • 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。
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（四）Mb的氧结合曲线
血红蛋白
肌红蛋白
O2（肺或腮）
O2（组织） Mb
O2（线粒体）
MbO2
Mb+O2
氧合Mb
去氧Mb
氧合Mb与去氧Mb的浓度比与氧浓度成正比
P50 ：Mb被氧半饱和时的氧分压
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方程的实际曲线是双曲线形 氧结合曲线，根据实验数据 制作的的氧结合曲线如下：
Y
K值
Mb氧结扬州大合学生/物解科学离与技术曲学院线 生物化学精品课程
由于该双曲线方程作图求K值不方便，通常把方程 线性化，步骤如下：
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蛋白质结构与功能的关系
.
前言
蛋白质的三维结构是蛋白质行使其功能的基础 球状蛋白质的构象不是刚性的，静止的，而是 柔性的，动态的 蛋白质功能总是跟蛋白质与其他分子相互作用 相联系 相互作用中蛋白质构象有时发生些微的改变， 有时发生剧烈的变化 正是这种结构的变化赋予了蛋白质强大的功能
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氧和血红蛋白结合的Hill图
直线斜率是Hill系数（nH = 1.0),在 log(Y/(1-Y))=0, log(O2)=logP50=-pK；也 就是K=P5扬0州大学生物科学与技术学院
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二、血红蛋白的结构和功能 ( hemoglobin， Hb )
血红蛋白在血液中结合并转运氧气。存在血液的红 细胞中（3亿Hb/红细胞），
卟啉铁
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• 肌红蛋白
血红蛋白α
血红蛋白β
血红蛋白的a链和b链的三级结构和肌红蛋白链的三
级结构非常相似。然而，事实上141个氨基酸残基中
只有27个位置的残基对于人的这3种多肽链是共有的。
这表明，十分不同的氨基酸序列也能够规定出十分
相似的三级结构
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• 氧分数饱和度（fractional satuation ）
给定氧压下的氧分数饱和度
Y值可用分光光度计法测定
根据henry定律，溶于液体的任一气体的浓度与液
面上的该气体分压扬成州大正学生比物科。学与技术学院
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• Y=1 Mb被氧完全饱和 • Y=0.5 p(O2)=K=P50
脊椎动物的Hb 由4个多肽亚基 组成，两个是 一种亚基，两 个是另外一种 亚基。每个亚 基都有一个血 红素基和一个 氧结合部位。
1、结构：α1 、α2、β1、β2亚基
.
不同发育阶段，亚基的种类不同。
发育阶段
胚胎 胎儿 出生到死亡 出生到死亡
名称 a链或a样链 b链或b样链
z
e
Hb F a
g
Hb A a
（三）O2与Mb的结合
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93位
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空间位阻
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空间位阻
Mb:CO复合物 游离血红素：CO咪唑复合物
游离血红素结合CO的能力是结合氧的25000倍，但肌红蛋白中的 血红素对CO的亲和力仅比氧大250倍。有效防止代谢过程中产生 的少量CO占据它们的氧结合部位。虽如此，CO含量0.06～ 0.08%即有中毒危险，0扬.1州%大学则生窒物科息学与死技亡术学。院
原卟啉
亚铁螯合酶
血红素 扬州大学生物科学与技术学院 生物化学精品课程
Fe原子有6个配位键
Fe原子可以是亚铁（Fe2+）或高铁（Fe3+）氧化态，相应的 血红素称为[亚铁]血红素和高铁血红素，相应的肌红蛋白称 为能[结亚合铁O]肌2 红蛋白和高扬铁州肌大生学物红生化物蛋学科精白学品与课。技程术只学院有亚铁态的蛋白质才
3、Hb的两种不同构象态
紧张态
松弛态
O2和两种构象态都能结合，但是对R态的亲和力明显高 于T态，并且氧的结合扬州更大学稳生物定科学了与技R术学态院 。
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稳定T态的盐键和氢键
T 型血红蛋白肽链之间的8个盐 桥
αβ链C末端有Tyr-OH可与C=O形 成氢键
b
Hb A2 a
d
亚基组成
z2e2 a2 g2 a2b2 a2d学生物科学与技术学院 生物化学精品课程
2.血红蛋白的三维结构
Hb分子近似球形，所有脊椎动物的Hb都显示基本相 同的三维结构（如图），四个亚基占据4个顶角，四 个血红素基分别位于每个多肽链的裂隙处。并暴露 在分子表面。
血红蛋白的b链和肌扬州红大学蛋生物白科学链与技的术学三院 级结构十分相似
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人的三种多肽链氨基酸序列比对结果
粉红色表示高度保守的残基，灰色表示在人血红蛋白 和肌红蛋白中的保守扬残州大基学生。物科学与技术学院
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与血红素的Fe2+离子相互作用的两个His残基是 所有蛋白功能所必须的，因此是最保守的残基。