蛋白质结构与功能的关系医学ppt

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1、蛋白质结构与功能的关系前言蛋白质的三维结构是蛋白质行使其功能的基础球状蛋白质的构象不是刚性的，静止的，而是柔性的，动态的蛋白质功能总是跟蛋白质与其他分子相互作用相联系相互作用中蛋白质构象有时发生些微的改变，有时发生剧烈的变化正是这种结构的变化赋予了蛋白质强大的功能一、肌红蛋白的结构和功能153个AA8段α螺旋（一）三级结构myoglobin，Mb哺乳动物肌细胞贮存和分配氧的蛋白质，由一条多肽链和一个辅基血红素构成。脱辅基称为珠蛋白。两套位置编号，93位His又编为F8（二）辅基原卟啉血红素蛋白质自身不能与氧发生可逆结合，需要过渡金属的低氧态来结

2、合氧。肌红蛋白由原卟啉IX来固定Fe2+。亚铁螯合酶Fe原子有6个配位键Fe原子可以是亚铁（Fe2+）或高铁（Fe3+）氧化态，相应的血红素称为[亚铁]血红素和高铁血红素，相应的肌红蛋白称为[亚铁]肌红蛋白和高铁肌红蛋白。只有亚铁态的蛋白质才能结合O2（三）O2与Mb的结合93位空间位阻Mb:CO复合物游离血红素：CO咪唑复合物游离血红素结合CO的能力是结合氧的25000倍，但肌红蛋白中的血红素对CO的亲和力仅比氧大250倍。有效防止代谢过程中产生的少量CO占据它们的氧结合部位。虽如此，CO含量0.06～0.08%即有中毒危险，0.1%则窒息死

3、亡。空间位阻肌红蛋白和血红蛋白多肽微环境的作用固定血红素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。（四）Mb的氧结合曲线MbO2Mb+O2氧合Mb去氧Mb氧合Mb与去氧Mb的浓度比与氧浓度成正比O2（肺或腮）血红蛋白O2（组织）肌红蛋白O2（线粒体）Mb氧分数饱和度（fractionalsatuation）给定氧压下的氧分数饱和度根据henry定律，溶于液体的任一气体的浓度与液面上的该气体分压成正比。Y值可用分光光度计法测定Y=1Mb被氧完全饱和Y=0.5p(O2)=K=P50P50：Mb被氧半饱和时的氧分压YMb氧结合/解离曲线K值

4、方程的实际曲线是双曲线形氧结合曲线，根据实验数据制作的的氧结合曲线如下：由于该双曲线方程作图求K值不方便，通常把方程线性化，步骤如下：氧和血红蛋白结合的Hill图直线斜率是Hill系数（nH=1.0),在log(Y/(1-Y))=0,log(O2)=logP50=-pK；也就是K=P50二、血红蛋白的结构和功能(hemoglobin，Hb)1、结构：α1、α2、β1、β2亚基血红蛋白在血液中结合并转运氧气。存在血液的红细胞中（3亿Hb/红细胞），脊椎动物的Hb由4个多肽亚基组成，两个是一种亚基，两个是另外一种亚基。每个亚基都有一个血红素基和一个

5、氧结合部位。不同发育阶段，亚基的种类不同。发育阶段名称a链或a样链b链或b样链亚基组成胚胎zez2e2胎儿HbFaga2g2出生到死亡HbAaba2b2出生到死亡HbA2ada2d2各阶段间有相当多的重叠卟啉铁2.血红蛋白的三维结构Hb分子近似球形，所有脊椎动物的Hb都显示基本相同的三维结构（如图），四个亚基占据4个顶角，四个血红素基分别位于每个多肽链的裂隙处。并暴露在分子表面。肌红蛋白血红蛋白α血红蛋白β血红蛋白的a链和b链的三级结构和肌红蛋白链的三级结构非常相似。然而，事实上141个氨基酸残基中只有27个位置的残基对于人的这3种多肽链是共有

6、的。这表明，十分不同的氨基酸序列也能够规定出十分相似的三级结构血红蛋白的b链和肌红蛋白链的三级结构十分相似人的三种多肽链氨基酸序列比对结果粉红色表示高度保守的残基，灰色表示在人血红蛋白和肌红蛋白中的保守残基。与血红素的Fe2+离子相互作用的两个His残基是所有蛋白功能所必须的，因此是最保守的残基。肌红蛋白/血红蛋白α/血红蛋白βAA序列大不相同，结构相似结构决定功能（载氧）（二）氧结合引起的Hb的构象变化变构脱氧血红蛋白氧合血红蛋白对氧的亲和力低对氧的亲和力高1、氧合作用改变Hb四级结构装配接触滑动接触α2β2α1β1接触面积大α2β1α1β2

7、可变2.血红素铁的微小位移导致血红蛋白构象的转换这一微小的移动具有很深的生物学后果。移动的结果导致维系去氧血红蛋白四级结构的链间盐键断裂以及b-亚基之间的空隙变窄。3、Hb的两种不同构象态紧张态松弛态O2和两种构象态都能结合，但是对R态的亲和力明显高于T态，并且氧的结合更稳定了R态。稳定T态的盐键和氢键T型血红蛋白肽链之间的8个盐桥αβ链C末端有Tyr-OH可与C=O形成氢键氧的结合使稳定T态的盐键和氢键发生断裂（三）Hb氧结合曲线对于具有n个结合L位点的蛋白P：因此Hb的氧分数饱和度方程为：红色是理论曲线，蓝色是实验观察到的曲线，紫色的是一个

8、结合部位S曲线是氧与Hb协同性结合的标志Hill方程nH=1非协同nH＞1正协同nH=n完全协同Hill系数与配体的结合2.8Hill方程的斜率为nH