肌红蛋白与血红蛋白

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。
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肌红蛋白氧合曲线
Mb + O2
MbO2
K
=
[Mb][O2] [MbO2]
YO2
= [MbO2] = [Mb] + [MbO2]
[O2] K + [O2]
YO2 =
pO2 K + pO2
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肌红蛋白氧合曲线
Y = 0.5
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血红蛋白结合氧的协同作用示意图
蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
Hb的氧结合曲线
• 血红蛋白是目前了解最清楚的别构蛋白质， 血红蛋白的氧合具有正协同效应，即一个 O2的结合会增加同一分子中其余空的氧结 合部位对O2的亲和力。Hb的氧合曲线呈S 形而非双曲线形。每个血红蛋白分子有4个 血红素，因此最多只能结合4分子氧，现假 定O2与Hb的结合是“全或无”的现象。
第六章 蛋白质的结构和功能
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
蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
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。
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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
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肌红蛋白的结构
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
Hb的氧结合曲线
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◇ 肺泡中pO2=100torr, YO2=0.97 ◇ 毛细管中pO2=20torr, YO2=0.25 ◇ Hb P50=26torr ◇ Hb
0.97-0.25=0.72 Mb
0.97-0.89=0.08 ◇ 协同效应增加血红蛋白在肌肉中卸O2效率。
Hb + 4 O2
Hb(O2)4
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K = [Hb][O2]4 [Hb(O2)4]
YO2Hale Waihona Puke Baidu
= [Hb(O2)4] [Hb] +[Hb(O2)4]
=
[O2]4 K + [O2]4
YO2 =
P4(O2) K + P4(O2)
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氧结合引起的血红蛋白构象变化
• 血红素铁 0.039nm 的微小位 移导致血 红蛋白构 象的改变。
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• 氧合血红蛋白和去氧血红蛋白代表不同的构象 态。（T态和R态）
脱氧血红蛋白（紧张态）
氧合血红蛋白（松驰态）
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• 氧合导致稳定T态的离子键和盐桥的断裂，血 红蛋白的氧结合过程是一协同过程。
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；
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肌红蛋白的结构
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
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血红蛋白的结构
◇ Hb分子近似球形；M.W.=68 000 ◇ Hb由四个亚基组成（二条α亚基和二条β亚
基）； ◇ α亚基（141aa）比β亚基（146aa）短，但都
比肌红蛋白链（153aa）短；这主要是因为末 端H螺旋比较短； ◇ 4个血红素分别位于四条多肽链的E和F螺旋之 间的裂隙处，并暴露于分子表面。 ◇ Hb- α和Hb- β及Mb虽然三级结构相似，但 其氨基酸序列却有很大的不同，约只有27个位 置是相同的。
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• 血红蛋白4个血红素基分别位于每个多肽 链的E和F螺旋之间的裂隙处，并暴露在 分子的表面。
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氧结合引起的血红蛋白构象变化
• 氧合作用显著改变血红蛋白的四级结构。
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YO2 =
pO2 K + pO2
双曲线型
p50 = K = 2.8 torr
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肌红蛋白氧合曲线
Hill图
logP50
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肌红蛋白氧合曲线
线粒体中氧分压
静脉血中氧分压
2
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2 血红蛋白
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Hill图
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H+、CO2和BPG对血红蛋白结合氧的 影响
• 血红蛋白与O2的结合受环境中其他分子 的影响，如H+、CO2和BPG等。虽然它 们在蛋白质分子上的结合部位离血红素基 很远，但这些分子极大的影响血红蛋白的 氧合性质。这种空间上相隔的部位之间的 相互作用就是别构效应（allosteric effect）。