蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能-22

1、會(huì)計(jì)學(xué)1蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能-22前體將在其他因子的作用下被激活，使血液前體將在其他因子的作用下被激活，使血液迅迅速凝固而將傷口封閉。速凝固而將傷口封閉。一級結(jié)構(gòu)的局部斷裂和蛋白質(zhì)激活一級結(jié)構(gòu)的局部斷裂和蛋白質(zhì)激活表表 不同哺乳動(dòng)物的胰島素分子中的氨基酸差異不同哺乳動(dòng)物的胰島素分子中的氨基酸差異表表 不同生物與人的細(xì)胞色素不同生物與人的細(xì)胞色素c相比較的氨基酸差異數(shù)目相比較的氨基酸差異數(shù)目正常紅細(xì)胞正常紅細(xì)胞鐮刀狀紅細(xì)胞鐮刀狀紅細(xì)胞血紅蛋白分子病血紅蛋白分子病1、引起鐮刀狀紅細(xì)胞貧血病的原因：引起鐮刀狀紅細(xì)胞貧血病的原因： Hb A H2N Val-His-Leu-Thr-Pr

2、o-Glu-Glu-Lys COOH Hb S H2N Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys COOH 鏈 1 2 3 4 5 6 7 8 2、分子?。褐改撤N蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)的氨基酸排列分子?。褐改撤N蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)的氨基酸排列順序與正常的有所不同引起的的遺傳病順序與正常的有所不同引起的的遺傳病。 形成分子表面的疏水小區(qū)形成分子表面的疏水小區(qū)正常人的正常人的HbAHbA的的鏈第六位是鏈第六位是GluGlu，而病人（，而病人（HbS)HbS)則被則被ValVal取代（遺傳密碼由取代（遺傳密碼由CTTCAT)CTTCAT)。每種蛋白質(zhì)分子都具有特定的結(jié)構(gòu)來行使特定的功

3、能，即每種蛋白質(zhì)分子都具有特定的結(jié)構(gòu)來行使特定的功能，即使是一級結(jié)構(gòu)個(gè)別使是一級結(jié)構(gòu)個(gè)別AAAA的變化也能引起功能的改變或喪失。的變化也能引起功能的改變或喪失。當(dāng)當(dāng)GluGlu被被ValVal取代后，由于取代后，由于GluGlu的側(cè)鏈?zhǔn)堑膫?cè)鏈?zhǔn)菐ж?fù)電荷的羧基，帶負(fù)電荷的羧基， ValVal的側(cè)鏈?zhǔn)遣粠щ姷膫?cè)鏈?zhǔn)遣粠щ姾傻氖杷?，因此這種改變顯著降低了荷的疏水基，因此這種改變顯著降低了血紅蛋白的溶解度，使患者的血紅蛋白血紅蛋白的溶解度，使患者的血紅蛋白分子容易聚集成纖維狀血紅蛋白，導(dǎo)致分子容易聚集成纖維狀血紅蛋白，導(dǎo)致紅細(xì)胞收縮變形成鐮刀狀，輸氧能力下紅細(xì)胞收縮變形成鐮刀狀，輸氧能力下降，細(xì)胞脆

4、弱易破碎，引起頭暈、胸悶降，細(xì)胞脆弱易破碎，引起頭暈、胸悶等貧血癥狀。等貧血癥狀。1、肌紅蛋白是哺肌紅蛋白是哺乳動(dòng)物細(xì)胞主要是乳動(dòng)物細(xì)胞主要是肌細(xì)胞貯存和分配肌細(xì)胞貯存和分配氧的蛋白質(zhì)氧的蛋白質(zhì)2、肌紅蛋白由一肌紅蛋白由一條多肽鏈（稱為珠條多肽鏈（稱為珠蛋白）和一個(gè)輔基蛋白）和一個(gè)輔基血紅素分子組成，血紅素分子組成，多肽鏈主鏈由多肽鏈主鏈由8 8段段螺旋組成：螺旋組成：A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G、H H；共；共153153個(gè)個(gè)AAAA MbMb在肌肉中貯存氧在肌肉中貯存氧氣氣X-X-射線結(jié)晶學(xué)分析的射線結(jié)晶學(xué)分析的三個(gè)階段：三個(gè)階段： 分辨率分辨率0.6nm 0.6

5、nm 多多肽主鏈的折疊和走肽主鏈的折疊和走向向 分辨率分辨率0.2nm 0.2nm 可可以辨認(rèn)分子的側(cè)鏈以辨認(rèn)分子的側(cè)鏈基團(tuán)基團(tuán) 分辨率分辨率0.14nm 0.14nm 識識別所有的氨基酸別所有的氨基酸1963年，年，Kendrew 二價(jià)態(tài)的血紅素鐵結(jié)合二價(jià)態(tài)的血紅素鐵結(jié)合O2 三價(jià)態(tài)的血紅素鐵不能結(jié)合三價(jià)態(tài)的血紅素鐵不能結(jié)合O2NCCCCNCCCCNCCCCNCCCCHCCHHCCHCH3CH=CH2CH2COO-CH2CH2COO-CH2CHCH3CH3H3CH2CFe2+NCCCCNCCCCNCCCCNCCCCHCCHHCCHCH3CH=CH2CH2COO-CH2CH2COO-CH2CH

6、CH3CH3H3CH2CFe3+F8 HisF8 His的咪唑基的咪唑基亞鐵離子亞鐵離子與氧結(jié)合與氧結(jié)合不被氧化不被氧化這由肌紅蛋這由肌紅蛋白內(nèi)部疏水白內(nèi)部疏水環(huán)境決定環(huán)境決定氧與肌紅蛋白結(jié)合的整體結(jié)構(gòu)氧與肌紅蛋白結(jié)合的整體結(jié)構(gòu)氫鍵肌紅蛋白多肽鏈形成的微肌紅蛋白多肽鏈形成的微環(huán)境有三個(gè)作用：環(huán)境有三個(gè)作用：固定血紅素輔基；固定血紅素輔基；保護(hù)血紅素鐵免遭氧化；保護(hù)血紅素鐵免遭氧化；為為O O2 2提供一個(gè)合適的結(jié)合部位。提供一個(gè)合適的結(jié)合部位。 HbHb在血液中運(yùn)輸氧氣在血液中運(yùn)輸氧氣*去氧血紅蛋白每個(gè)亞基中去氧血紅蛋白每個(gè)亞基中Fe()Fe()離子只有離子只有5 5個(gè)配體，并位個(gè)配體，并位于

7、卟啉環(huán)上方，因此鐵卟啉環(huán)呈于卟啉環(huán)上方，因此鐵卟啉環(huán)呈圓頂狀。圓頂狀。HisF8HisF8與與Fe()Fe()配位，配位，空間位阻迫使空間位阻迫使Fe-NFe-N鍵略傾斜于血鍵略傾斜于血紅素卟啉環(huán)。紅素卟啉環(huán)。* *當(dāng)與氧結(jié)合后，當(dāng)與氧結(jié)合后， Fe()Fe()將被拉將被拉回卟啉環(huán)平面，卟啉環(huán)變成平面回卟啉環(huán)平面，卟啉環(huán)變成平面，同時(shí)牽動(dòng)，同時(shí)牽動(dòng)HisF8HisF8，并進(jìn)而引起，并進(jìn)而引起F F螺旋和拐彎螺旋和拐彎EFEF和和FGFG的位移。這些的位移。這些移動(dòng)傳到亞基界面，引發(fā)構(gòu)象重移動(dòng)傳到亞基界面，引發(fā)構(gòu)象重調(diào)，從而使其它亞基易于和氧結(jié)調(diào)，從而使其它亞基易于和氧結(jié)合。合。 T T 態(tài)態(tài)

8、= = 與氧氣結(jié)合的親和力低與氧氣結(jié)合的親和力低 R R 態(tài)態(tài) = = 與氧氣結(jié)合的親和力高與氧氣結(jié)合的親和力高T 態(tài)態(tài)R 態(tài)態(tài)*8個(gè)鹽鍵有個(gè)鹽鍵有6個(gè)處于個(gè)處于不同亞基間。不同亞基間。*6個(gè)中個(gè)中4個(gè)涉及個(gè)涉及C-末末端或端或N-末端殘基：末端殘基： 鏈：兩個(gè)鏈：兩個(gè); 鏈：兩個(gè)鏈：兩個(gè)。另兩個(gè)連接兩。另兩個(gè)連接兩 鏈鏈的的Asp126和和Arg141殘基。殘基。*此外，每條此外，每條 鏈的鏈的AspFG1和和HisHC3間有鹽鍵間有鹽鍵。*血紅蛋白與氧的結(jié)合具有血紅蛋白與氧的結(jié)合具有正協(xié)同效應(yīng)正協(xié)同效應(yīng)：即其一：即其一個(gè)亞基與氧結(jié)合后能使得其它亞基很容易與氧個(gè)亞基與氧結(jié)合后能使得其它亞基很

9、容易與氧結(jié)合。從而其氧結(jié)合曲線呈現(xiàn)結(jié)合。從而其氧結(jié)合曲線呈現(xiàn)S S形。形。 而肌紅蛋白與氧的結(jié)合則呈雙曲線。而肌紅蛋白與氧的結(jié)合則呈雙曲線。肌紅蛋白肌紅蛋白血紅蛋白血紅蛋白質(zhì)子濃度對血紅蛋白與質(zhì)子濃度對血紅蛋白與O2親和力的影響親和力的影響B(tài)PGBPG（2 2，3-3-二磷酸二磷酸甘油酸）甘油酸）降低血紅蛋白對氧氣的親和力從而降低血紅蛋白對氧氣的親和力從而促進(jìn)氧從血紅蛋白釋放，以供應(yīng)機(jī)促進(jìn)氧從血紅蛋白釋放，以供應(yīng)機(jī)體組織需要體組織需要BPG是血紅蛋白的別構(gòu)效應(yīng)物是血紅蛋白的別構(gòu)效應(yīng)物與與 亞基亞基的結(jié)合部位：的結(jié)合部位：ValVal1 1- - -NH-NH3 3+ +LysLys8282-

10、- -NH-NH3 3+ +HisHis143143- -咪唑基咪唑基B BPGPG和和O O2 2對血紅蛋白的結(jié)合是排斥的對血紅蛋白的結(jié)合是排斥的鐵原子的位移鐵原子的位移 F8His的位移的位移 使使F螺旋、螺旋、EF拐角及拐角及FG拐角發(fā)生位移拐角發(fā)生位移 F 螺旋向螺旋向H螺旋移動(dòng)螺旋移動(dòng) 擠出擠出HC2Tyr 導(dǎo)致四級結(jié)構(gòu)的鹽橋破壞導(dǎo)致四級結(jié)構(gòu)的鹽橋破壞 擠出擠出BPG分子。分子。當(dāng)當(dāng)GluGlu被被ValVal取代后，由于取代后，由于GluGlu的側(cè)鏈?zhǔn)堑膫?cè)鏈?zhǔn)菐ж?fù)電荷的羧基，帶負(fù)電荷的羧基， ValVal的側(cè)鏈?zhǔn)遣粠щ姷膫?cè)鏈?zhǔn)遣粠щ姾傻氖杷虼诉@種改變顯著降低了荷的疏水基，因此

11、這種改變顯著降低了血紅蛋白的溶解度，使患者的血紅蛋白血紅蛋白的溶解度，使患者的血紅蛋白分子容易聚集成纖維狀血紅蛋白，導(dǎo)致分子容易聚集成纖維狀血紅蛋白，導(dǎo)致紅細(xì)胞收縮變形成鐮刀狀，輸氧能力下紅細(xì)胞收縮變形成鐮刀狀，輸氧能力下降，細(xì)胞脆弱易破碎，引起頭暈、胸悶降，細(xì)胞脆弱易破碎，引起頭暈、胸悶等貧血癥狀。等貧血癥狀。1、肌紅蛋白是哺肌紅蛋白是哺乳動(dòng)物細(xì)胞主要是乳動(dòng)物細(xì)胞主要是肌細(xì)胞貯存和分配肌細(xì)胞貯存和分配氧的蛋白質(zhì)氧的蛋白質(zhì)2、肌紅蛋白由一肌紅蛋白由一條多肽鏈（稱為珠條多肽鏈（稱為珠蛋白）和一個(gè)輔基蛋白）和一個(gè)輔基血紅素分子組成，血紅素分子組成，多肽鏈主鏈由多肽鏈主鏈由8 8段段螺旋組成：螺旋組成：A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G、H H；共；共153153個(gè)個(gè)AAAA MbMb在肌肉中貯存氧在肌肉中貯存氧氣氣BPGBPG（2 2，3-3-二磷酸二磷酸甘油酸）甘油酸）降低血紅蛋白對