第二章 蛋白质的三维结构和功能

在结晶肽的X-射线研究中，Linus Pauling和Robert corey发现肽链中的肽键（C-N）长度（1.32A）介于典型的C-N单键（1.49A）和C=N双键（1.27A）之间。他们也发现肽键呈平面状（与肽键相连接的4个原子位于同一个平面）以及两个碳原子彼此呈反式（位于肽键的两侧）与肽键连接。

（a）肽键的长度与它的键的强度和键级（是单键、双键或三键）有什么关系？

（b）从Pauling等人的观察，就肽键旋转能得出什么看法？

4.1，当pH值远远低于4.1（大约3左右）时，几乎所有的多聚谷氨酸侧链为不带电荷的状态，多肽链能够形成α-螺旋。在pH值为5或更高时，几乎所有的侧链都带负电荷，邻近电荷之间的静电排斥力阻止螺旋的形成，因此使同聚物呈现出一种伸展的构象。

（b）Lys侧链的pK为10.5，当pH值远远高于10.5时，多聚赖氨酸大多数侧链为不带电荷的状态，该多肽可能形成一种α-螺旋构象，在较低的pH值时带有许多正电荷的分子可能会呈现出一种伸展的构象。一个α-螺旋片段含有180个氨基酸残基，该片段中有多少圈螺旋？计算该α-螺旋片段的轴长。

答：该片段中含有50圈螺旋，其轴长为27nm。

如何用二氧化碳与水的反应来解释Bohr效应？

（a）写出由二氧化碳和水形成碳酸氢根的方程式，并解释H＋和CO2在血红蛋白氧合中的作用。

（b）解释向休克病人静脉注射碳酸氢根的生理学依据。

答：二氧化碳与水的反应说明了为什么当CO2的浓度增加时，同时会引起pH值下降，迅速进行新陈代谢的组织所产生的CO2

(a)该反应生成的H＋降低了血液的pH值，从而稳定了血红蛋白的脱氧形式(T构象)，净结果是P50的增加，即血红蛋白对氧的亲和力降低，于是更多的氧气被释放到组织中。CO2也可以通过与四条链的N端形成氨甲酸加合物降低血红蛋白对氧气的亲和力、该加合物使脱氧构象(T)保持稳定，因而进一步增加了P50，并且促进了氧气向组织中的释放。

(b)休克病人组织中严重缺乏氧气供应，碳酸盐静脉给药为组织提供了一种CO2的来源，通过降低血红蛋白对氧气的亲和力，CO2促使氧合血红蛋白向组织中释放氧气

一个寡聚蛋白（MW＝72000）是由相同亚基组成的，该蛋白可以完全解离并与2,4-二硝基氟苯反应。由100mg 该蛋白可以获得5.56μM的DNP-Gly，该蛋白含有几个亚基？

答：4个亚基。

对怀孕的哺乳动物中氧的转运研究显示在同样条件下测量婴儿和母亲的血液氧饱和曲线明显不同。这是因为婴儿的红细胞中含有结构不同的血红蛋白F（a2g2），而母亲的红细胞含有一般的血红蛋白A（a2g2）。（a）在生理状况下，哪一种血红蛋白对氧有更高的亲和性。请解释。

（b）不同的氧亲和性有何生理意义？）当所有的2,3-二磷酸甘油酸（BPG）从血红蛋白A和F中移去后，测得的氧饱和曲线往左移。不过此时的血红蛋白A比血红蛋白F对氧有更高的亲和性。当加回 BPG时，氧饱和曲线又恢愎正常情形。 BPG对血红蛋白的氧亲和性有何影响？用以上资料解释婴儿和母亲的血红蛋白的不同氧亲和性？

答：（a）当氧分压为4kPa时，HbA只有33％的氧饱和度，而HbF为58％，表明HbF比HbA对氧的亲和性更高。

（b）HbF对氧的高亲和性可确保氧可以由母体血液流向胎盘中的胎儿血液。

（c）当结合BPG时，与HbF相比，HbA氧饱和曲线发生了更大的漂移，表明HbA结合BPG比HbF结合BPG 更紧密，而结合BPG就减少了对氧亲和性。

下列变化对肌红蛋白和血红蛋白的氧亲和性有什么影响？

（a）血液中的pH由7.4下降到7.2。

（b）肺部CO2分压由6kPa（屏息）减少到2kPa（正常）。

（c）BPG水平由5mM（平原）增加到8mM（高原）。

答：对肌红蛋白氧亲和性的影响：

（a）没有影响

（b）没有影响

（c）没有影响对血红蛋白氧亲和性的影响：（a）降低（b）增加（c）降低

蛋白质A对配体X结合的解离常数为Kd＝10－6M，而蛋白质B对X结合的Kd＝10－9M。哪个蛋白对X有更高的亲和性？

答：蛋白质B对X有更高的亲和性。蛋白质B对CX的半饱和浓度比蛋白质A的低得多。