蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第四章一、肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能(一)、肌紅蛋白的三維結(jié)構(gòu)和分配氧153個(gè)AA，MW=167004.5nm×3.5nm×2.5nm，扁平棱形Mb分子結(jié)構(gòu)致密可溶于水2(myoglobin,

Mb)兩層結(jié)構(gòu)血紅素輔基單結(jié)構(gòu)域(二)、輔基血紅素3亞鐵態(tài)的Mb才能結(jié)合O2Fe2+氧合肌紅蛋白中血紅素鐵離子的6個(gè)配體(三)、O2與Mb的結(jié)合抹香鯨肌紅蛋白的4三級結(jié)構(gòu)溶液中的鐵卟啉O2、CO與肌紅蛋白血紅素中Fe（Ⅱ）的結(jié)合空氣中CO含量大于0.06%血紅素非共價(jià)結(jié)合于Mb的疏水空腔(三)、O2與Mb的結(jié)合在Mb中，F(xiàn)e(II)不易被氧化Mb和Hb的多肽微環(huán)境的作用1）固定血紅素保護(hù)血紅素中的Fe(II)不被氧化為O2提供一個(gè)合適的結(jié)合部位5Fe(II)

Fe(III)[O]

(四)、Mb的氧結(jié)合曲線溶于液體的任意氣體的濃度與液面上該氣體的分壓成正比6K

=[Mb][O2][MbO2][MbO2]MbO2

Mb

+O2O2與Mb的結(jié)合和解離受環(huán)境中O2濃度的影響MbO2：氧合肌紅蛋白Mb：

去氧肌紅蛋白（1）氧合平衡常數(shù)Y

=[MbO2]+[Mb]（2）Y

=[O2][O2]+KY

=p[O2]p[O2]+K給定氧壓下Mb的氧分?jǐn)?shù)飽和度根據(jù)Henry定律

(四)、Mb的氧結(jié)合曲線Y

=

1.0，[Mb]

=

0Y

=

0.5，[MbO2]

=

[Mb]p[O2]

=K=P50P50：Mb被O2半飽和時(shí)的氧分壓Mb：P50

=

2

torr線粒體：p[O2]=0-10torr2靜脈血：p[O]=175torrY

=p[O2]p[O2]+KY

=[MbO2][MbO2]+[Mb]

二、血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能

8(一)、血紅蛋白(hemoglobin

Hb)的結(jié)構(gòu)

α2β2(成人Hb

A),6.4nm×5.5nm×5.0nm血紅素輔基(Fe2+)27個(gè)保守殘基氨基酸序列

三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)具有保守性(一)、Hb的結(jié)構(gòu)與Mb相似，Hb中的Fe(II)也處于疏水環(huán)境Hb的載氧和卸氧能力很強(qiáng)Hb還能運(yùn)載H+和CO2是變構(gòu)蛋白，受環(huán)境中其它分子的調(diào)節(jié)氧合血紅蛋白9去氧血紅蛋白過渡形式

(二)、Hb的氧結(jié)合曲線Hb的氧合具有正協(xié)同性，即同促效應(yīng)Hb的氧分?jǐn)?shù)飽和度10Hb的P50

=26torr

Hb分子結(jié)合了第一個(gè)O2分子后，Y值迅速提高，在Y=0.5時(shí)，曲線斜率最大(二)、Hb的氧結(jié)合曲線Hb：S形曲線，輸氧效率高M(jìn)b：雙曲線形：20~100torr，ΔY≈0.1，貯氧11協(xié)同作用基于生物功能的需要ΔY：Hb輸氧效率的指標(biāo)S形氧合曲線是Hb與O2協(xié)同性結(jié)合的標(biāo)志(三)、H+、CO2、和BPG對Hb結(jié)合氧的影響12碳酸酐酶CO2

+

H2O H

CO2

33H+

+

HCO

-Hb對O2的親和力受pH

值影響有利于卸氧別構(gòu)效應(yīng)：結(jié)合在蛋白質(zhì)特定部位上的配體對蛋白質(zhì)功能產(chǎn)生的影響有利于儲(chǔ)氧1、Bohr效應(yīng)生物組織的代謝作用會(huì)產(chǎn)生H+和CO2(三)、H+、CO2、和BPG對Hb結(jié)合氧的影響２、BPG降低Hb對O2的親和力2,3-bisphosphate

glycerate是Hb的重要?jiǎng)e構(gòu)物，通過交聯(lián)兩條β鏈穩(wěn)定去氧Hb的構(gòu)象，促進(jìn)O2的(三)、H+、CO2、和BPG對Hb結(jié)合氧的影響，BPG=0時(shí)，Hb對O2親和力高不易卸氧BPG=4.5mmol/L時(shí)，Hb對O2親和力低，S形曲線BPG=7.5mmol/L時(shí)，S形曲線右移，更易卸氧。P50

=34

torrS形氧合曲線，Bohr效應(yīng)和BPG效應(yīng)物維持了機(jī)體氧水平的平衡（四）血紅蛋白分子病血紅蛋白異常由

突變引起，是進(jìn)化的基礎(chǔ)血紅蛋白遺傳變體：300多種血紅蛋白缺陷