第六章 蛋白质结构和功能关系

The functions of many proteins involve the reversible binding of other molecules. A molecule bound reversibly by a protein is called a ligand.p253 A ligand binds at a site on the protein called the binding site, which is complementary to the ligand in size, shape, charge, and hydrophobic or hydrophilic character. Furthermore, the interaction is specific: the protein can discriminate among the thousands of different molecules in its environment and selectively bind only one or a few.
四、O2与肌红蛋白的结 与肌红蛋白的结 合改变了肌红蛋白的构 象，氧的结合，将Fe拉 氧的结合， 拉 回到卟啉环平面，从而 回到卟啉环平面， 导致His93的空间位置改 的空间位置改 导致 变，进而使整个蛋白的 构象发生改变。 构象发生改变。
五、肌红蛋白氧合曲线 肌红蛋白与氧结合是在组织中，可逆的接受来自Hb 的O2，有：MbO2=Mb + O2,该式的解离常数可以描 述为： K=[Mb][O2]/[MbO2], (1) 转换后有： [MbO2][Mb]=O2/K (2), 引入Y，定义为给定氧压下肌红蛋白氧饱和度 给定氧压下肌红蛋白氧饱和度，即 给定氧压下肌红蛋白氧饱和度 MbO2占总Mb的比例Y=[MbO2]/[Mb]+[MbO2]，(3) 以（2）式MbO2替换,得：Y=O2/O2+K,按Henry定 律，改写为O2分压，则
Hb的构象有两种状态，即R态和T态，R态与O2亲和力更高， 在去氧状态时，T态更加稳定并由广泛的盐键维持构象 稳定，但一旦其中一个亚基与氧 结合，将使Hb由T转变为R态
二、Hb氧合曲线
Hb的氧合曲线是S型曲线，而非Mb的双曲线，其生理意义是 在低氧分压下，有利于释放氧。这一现象早在1910年就由Hill 发现，并试图对其进行了解释。
病人Hb和RBC只有正常人(15-16g/100ml)(约500万）一半左右。血液 中存在大量未成熟红细胞和异常的镰刀状RBC。 Homo-童年死去，Hetero-寿命短，但可抵抗恶性疟疾。
原因：Hb中的b链N端第六位 第六位Glu为Val所替代。等于 第六位 为 在Hb表面增加了一个疏水侧链，降低了HbS的溶解 度，而该疏水侧链正好可以和另外一个HbS上的疏水 空穴形成互补而结合，从而聚集沉淀。
Hb与O2结合的解离常数为： 变形后得： 以n代替4得到一般性方程： 该方程是一个S型曲线，但在n=1 和n=4时，具有显著差别：在n=4时，Hb与 氧的结合显示出高度协同性。P262 把上述方程进行变形，得到：
该方程谓之Hill方程，
以
T
R
H+，CO2和BPG对Hb结合氧的影响： 1. Bohr效应：当H+浓度增加时，Hb的氧分数饱和曲 线向右移动的现象，即pH的降低可导致血红蛋白氧 结合力下降的现象。丹麦生理学家C.Bohr发现。从 机制上说，H+升高促进链间盐桥的形成，促进由R 转变为T态。P264Figure 生理意义 CO2同样可以降低Hb与O2 的亲和力，原因是CO2与 Hb的C端aa残基的NH2反应 生成氨甲酸-AA，产生的H+ 通过Bohr效应起作用。
第一节： 肌红蛋白结构与功能 Myoglobin是重要的氧结合蛋白 一、三级结构 Myoglobin-1peptide plus 1 辅基构成，153AA， MW16,700。脱去血红素谓之珠蛋白。 Kendew等1963年完成鲸肌红蛋白空间结构测定，利 用不同分辨率X射线衍射，可以识别出AA残基。 0.6nm，多肽链走向；0.2nm，侧链基团；0.14nm， 所有AA残基。 结构：p253由8段α螺旋构成，疏水基团几乎全部位 于分子内部。
2. BPG降低Hb与O2亲和力 BPG带负电荷，每个Hb四聚体可结合一个BPG， BPG与Hb的结合，阻碍了O2的结合，促进O2的释 放。在氧合曲线上，BPG浓度增加导致曲线右移。
第三节： 血红蛋白与分子病 迄今发现的与Hb缺陷有关的遗传性疾病有500种以 上。多数系单个aa残基的突变造成。 一、镰刀状细胞贫血病：最早被认识，非洲恶性疟 疾流行区很高，达40%。
第六章 蛋白质结构与功能关系
Knowing the three-dimensional structure of a protein is an important part of understanding how the protein functions. However, the structure shown in two dimensions on a page is deceptively static. Proteins are dynamic molecules whose functions almost invariably depend on interactions with other molecules, and these interactions are affected in physiologically important ways by sometimes subtle, sometimes striking changes in protein conformation. 蛋白质一级结构决定高级结构，决定蛋白质的功能。
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二、血红素：由原卟啉IX与Fe结合形成血红素，2 价，则为亚铁血红素，3+为高铁血红素p254，它以 非共价的形式结合于肌红蛋白分子疏水空穴中。
三、O2与肌红蛋白的结合 在氧和肌红蛋白结合时，血红素之Fe在第五配位键 与His93 (proximal) 进行结合，而第六配位键与氧结 合，另一个氧原子则与His64(distal)作用。p255
实践中，Y值可以通过光谱法测量，再以Y对p(O2)作 图，得到的曲线为氧合曲线或氧解离曲线。
意义：当y=1,所有Mb均与O2结合 当y=0.5时，Y=K=P50 为方便起见，对前面方程进行改写： 再两边取对数，得到： 以log[Y/(1-Y)]对logPO2作图 得到一条直线：即Hill图
第二节 Hb 脊椎动物，4个亚基构成，成 人主要为HbA，含α2β2。分 别为141和146个aa残基。 Hb的近侧F8 His位于a链 His87或b链His92，远侧His 为E7，分别为His58和His63. 当O2与Hb的一个亚单位之血 红素结合时，可导致Fe被拉 回血红素平面（只是非常微 小的变化），后者又会拖动 拖动 F8His残基 残基，从而引起Hb构 残基 象变化，使Hb的β亚基之间 空穴减小，导致BPG被挤出， 促使Hb与O2的亲和力增加。