蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

概述一*肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能二*血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能三*血紅蛋白分子病免疫系統(tǒng)與免疫球蛋白肌肉收縮蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)化主要內(nèi)容第二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二1.4蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系⒈一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)

RNase是由124氨基酸殘基組成的單肽鏈，分子中8個(gè)Cys的-SH構(gòu)成4對二硫鍵，形成具有一定空間構(gòu)象的蛋白質(zhì)分子。在蛋白質(zhì)變性劑（如8mol/L的尿素）和一些還原劑（如巰基乙醇）存在下，酶分子中的二硫鍵全部被還原，酶的空間結(jié)構(gòu)破壞，肽鏈完全伸展，酶的催化活性完全喪失。當(dāng)用透析的方法除去變性劑和巰基乙醇后，發(fā)現(xiàn)酶大部分活性恢復(fù)，所有的二硫鍵準(zhǔn)確無誤地恢復(fù)原來狀態(tài)。若用其他的方法改變分子中二硫鍵的配對方式，酶完全喪失活性。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定它的空間結(jié)構(gòu)，而特定的空間結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)具有生物活性的保證。如下圖：概述第三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二2.前體與活性蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的關(guān)系

由108個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成的前胰島素原(pre-proinsulin），在合成的時(shí)候完全沒有活性，當(dāng)切去N-端的24個(gè)氨基酸信號肽，形成84個(gè)氨基酸的胰島素原（proinsulin），胰島素原也沒活性，在包裝分泌時(shí)，A、B鏈之間的33個(gè)氨基酸殘基被切除，才形成具有活性的胰島素。如圖所示:第五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二胰島素：AB兩條鏈構(gòu)成，A鏈含21個(gè)氨基酸殘基，B鏈含30

個(gè)氨基酸殘基，鏈間有兩對二硫鍵，A鏈上有一對二硫鍵。第六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二3.同源蛋白質(zhì)有順序同源性：比較不同來源的細(xì)胞色素C發(fā)現(xiàn)，與功能密切相關(guān)的氨基酸殘基是高度保守的，這說明不同種屬具有同一功能的蛋白質(zhì)，在進(jìn)化上來自相同的祖先，但存在種屬差異。不同種屬間的同源蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)上相對應(yīng)的氨基酸差別越大，其親緣關(guān)系愈遠(yuǎn)，反之，其親緣關(guān)系愈近。第七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二一肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)珠蛋白第八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

所以，蛋白質(zhì)一定的結(jié)構(gòu)執(zhí)行一定的功能。功能不同的蛋白質(zhì)總是有著不同的序列；比較種屬來源不同而功能相同的蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，可能有某些差異，但與功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)也總是相同。若一級結(jié)構(gòu)變化，蛋白質(zhì)的功能可能發(fā)生很大的變化。第十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)第十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二肌紅蛋白的亞基鐵卟啉第十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二肌紅蛋白的氧合曲線第二十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第二十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第二十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第二十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第二十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第二十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二血紅蛋白第二十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第二十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第二十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第二十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

Hb由4條肽鏈組成：2α、2β，功能是運(yùn)載O2。在去氧Hb亞基中有下列幾對離子鍵：第三十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第三十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第三十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第三十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第三十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第三十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第三十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

由于血紅蛋白亞基之間存在大量離子鍵，使其構(gòu)象呈緊張態(tài)，對氧的親和力很低，第一個(gè)亞基與O2結(jié)合時(shí)，離子鍵的破壞較難，所需要的能量較多。當(dāng)血紅蛋白的一個(gè)亞基結(jié)合氧之后引起它的構(gòu)象從緊張態(tài)變成松弛態(tài)，其它的離子鍵也依次破壞，此時(shí)破壞離子鍵所需要的能量也少，構(gòu)象的變化導(dǎo)致血紅蛋白對氧的親和力大大增強(qiáng)，因此第四個(gè)亞基結(jié)合氧的能力比第一個(gè)大幾百倍。第三十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第三十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第三十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第四十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二上述Hb與O2結(jié)合后，Hb的構(gòu)象發(fā)生變化，這類變化稱為變構(gòu)效應(yīng)，即通過構(gòu)象變化影響蛋白質(zhì)的功能。像血紅蛋白這種具有變構(gòu)效應(yīng)的蛋白質(zhì)稱為變構(gòu)蛋白（allostericprotein）。血紅蛋白的這種變構(gòu)效應(yīng)能更有效地行使其運(yùn)氧的生物學(xué)功能。第四十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第四十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

血紅蛋白（Hb）和肌紅蛋白（Mb）氧結(jié)合曲線的比較第四十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第四十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第四十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第四十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二二磷酸甘油酸（BPG）結(jié)合于四個(gè)亞基的中央空穴處第四十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二BPG分子與Hb的兩條β鏈的結(jié)合第四十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二二磷酸甘油酸（BPG）降低血紅蛋白對氧的親和力第四十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二波爾（Bohr）效應(yīng)有利于血紅蛋白對氧的運(yùn)輸?shù)谖迨?，共八十四頁，編輯?023年，星期二第五十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第五十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二⒋蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與分子病

現(xiàn)知幾乎所有遺傳病都與蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)改變有關(guān)，都稱之為分子病。例如鐮刀型貧血癥，它是由于血紅蛋白的β-亞基上的第六位氨基酸由谷氨酸變成了纈氨酸，導(dǎo)致血紅蛋白的結(jié)構(gòu)和功能的改變，其運(yùn)輸氧氣的能力大大地降低，并且紅細(xì)胞呈鐮刀狀。第五十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二鐮刀狀血紅細(xì)胞第五十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第五十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

1.鐮刀狀細(xì)胞貧血病是血紅蛋白分子突變引起的

2.鐮刀狀細(xì)胞血紅蛋白的氨基酸序列的細(xì)微變化

3.鐮刀狀細(xì)胞血紅蛋白可形成纖維狀沉淀

4.鐮刀狀細(xì)胞血紅蛋白的治療性矯正第五十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二由于基因水平的突變導(dǎo)致的血紅蛋白的分子病第五十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二地中海貧血癥可以由幾條途徑產(chǎn)生：①缺失一個(gè)或多個(gè)編碼血紅蛋白鏈的基因；②所有基因都可能存在，但一個(gè)或多個(gè)基因發(fā)生無義突變，結(jié)果產(chǎn)生縮短了的蛋白鏈，或發(fā)生移碼突變致使合成的鏈含不正確的氨基酸序列；③所有基因都可能存在，但突變發(fā)生在編碼區(qū)之外，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄被阻斷或前體mRNA的不正確加工。第五十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二蛋白質(zhì)工程利用基因工程手段，包括用基因的點(diǎn)突變和基因表達(dá)等改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)與功能，使之更完善、甚至是新的性質(zhì)和功能。

第五十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二免疫系統(tǒng)和免疫球蛋白

（一）免疫系統(tǒng)

（二）免疫系統(tǒng)能識(shí)別自我和非我

（三）在細(xì)胞表面的分子相互作用引發(fā)免疫反應(yīng)

（四）免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)和類型

（五）基于抗體—抗原相互作用的生化分析方法第六十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

免疫系統(tǒng)機(jī)體執(zhí)行免疫應(yīng)答和免疫功能的組織系統(tǒng)。由免疫器官和組織、免疫細(xì)胞和免疫分子組成。

第六十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第六十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第六十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第六十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第六十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第六十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第六十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第六十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)第六十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第七十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第七十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第七十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第七十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第七十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第七十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第七十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第七十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第七十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第七十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第八十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二骨骼肌以及很多非肌肉細(xì)胞含有兩種形成特有的纖維狀或絲狀結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)：肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白。它們參與需能的收縮活動(dòng)。肌球蛋白是一種很長的捧狀分子，有兩條彼此纏繞的“—螺旋肽鏈的尾巴和一個(gè)復(fù)雜的“頭”。它的總分子量為450000，約160nm長，實(shí)際上含有六條肽鏈。長尾巴是由二條分子量各為200000的肽鏈組成，這兩條肽鏈稱為重鏈(heavychainH鏈)。重鏈具有柔軟的可轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈。頭是球形的，含有重鏈的末端和四條輕鏈(lightchain，L鏈)，其中兩條稱作L2，分子量為18000，另外兩條稱為Ll和L3,分子量分別為16000和25000。肌球蛋白分子的頭部具有酶活性，催化ATP水解成ADP和磷酸，并釋放能量。許多肌球蛋白分子裝配在一起形成骨骼肌的粗絲(thickfilament)。肌球蛋白也存在于非肌肉細(xì)胞內(nèi)。肌肉的構(gòu)成第八十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

骨骼肌的組織水平第八十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二粗絲是由肌球蛋白構(gòu)成的。細(xì)絲是由肌動(dòng)蛋白構(gòu)成的。

在骨骼肌中與粗絲緊密締合在一起的是細(xì)絲(thinfilament)，它由肌動(dòng)蛋白組成。肌動(dòng)蛋白以兩種形式存在，球狀肌動(dòng)蛋白(G—肌動(dòng)蛋白)和纖維狀肌動(dòng)蛋白(F—肌動(dòng)蛋白)。纖維狀肌動(dòng)蛋白實(shí)際上是一根由G—肌動(dòng)蛋白分子(分子量為46000)締合而