蛋白质的结构和功能课件.ppt

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1、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。蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白共有8段α-螺旋，占全部序列的75%。整条肽链折叠成紧密球状，疏水侧链大都在分子内部，极性、带电荷的侧链则在分子表面。其分子表面

2、形成一个深的疏水口袋，血红素通过与周围氨基酸残基的次级键以及血红素铁与近端的His形成的配位键而“藏”在洞中该口袋允许O2进入。CO也能与血红素结合，CO的毒性是因为它与血红素的亲和力更大，从而阻止O2与血红素的结合。蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白肌红蛋白的结构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+的蛋白才能结合氧肌红蛋白的结构蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白3

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E7His氧结合部位形成空间位阻区肌红蛋白的结构蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白远侧His近侧His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结合咪唑和CO的游离血红素肌红蛋白：CO复合物氧合肌红蛋白CO的毒性作用第6个配位位置的空间位阻很重要。游离在溶液中的铁卟啉结合CO的能力比结合O2强25000倍，但

4、在肌红蛋白中，血红素对CO的亲和力仅比对O2的亲和力大250倍。肌红蛋白（还有血红蛋白）降低对CO的亲和力，可以有效地防止代谢过程中产生的少量CO占据它们的O2结合部位。尽管如此，当空气中CO的含量达到0.06%～0.08%即有中毒的危险，达到0.1%则会导致死亡。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

5、，但会影响Hb的性质。蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白肌红蛋白氧合曲线MbO2Mb+O2[MbO2][Mb][O2]K=[MbO2][Mb]+[MbO2]Y==[O2]K+[O2]O2pO2K+pO2Y=O2蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白肌红蛋白氧合曲线pO2K+pO2Y=O2p50=K=2.8torrY=0.5双曲线型蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白肌红蛋白氧合曲线Hill图logP50蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白肌红蛋白氧合曲线2静脉血中氧分压线粒体中氧分压蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红

6、蛋白2血红蛋白蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白血红蛋白的结构◇Hb分子近似球形；M.W.=68000◇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。蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白血红蛋白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

7、在分子的表面。蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白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。蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白血红素铁0.039nm的微小位移导致血红蛋白构象的改变。氧结合引起的血红蛋白构象变化蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白血红蛋白（α2β2），有稳定的四级结构，与氧的亲和力很弱。但当氧与血红蛋白分子中一个亚基的血红素辅基的铁结合后，Fe2+被拉回卟啉环，铁卟啉环由圆顶状变成平面，与配位键连接得His发生位移，并引起该亚基构象改变，一个亚基构象的改变又引起其余亚基的构象相继发生改变，亚

8、基间的次级键被破坏，结果整个分子从紧密的构象变成比较松散的构象，易于与氧结合，使