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。這個實驗表明，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個氨基酸殘基構(gòu)成的前胰島素原(pre-proinsulin），在合成的時候完全沒有活性，當(dāng)切去N-端的24個氨基酸信號肽，形成84個氨基酸的胰島素原（proinsulin），胰島素原也沒活性，在包裝分泌時，A、B鏈之間的33個氨基酸殘基被切除，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個氨基酸殘基，B鏈含30

個氨基酸殘基，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，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，第一個亞基與O2結(jié)合時，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，因此第四個亞基結(jié)合氧的能力比第一個大幾百倍。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，其運輸氧氣的能力大大地降低，并且紅細胞呈鐮刀狀。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.鐮刀狀細胞貧血病是血紅蛋白分子突變引起的

2.鐮刀狀細胞血紅蛋白的氨基酸序列的細微變化

3.鐮刀狀細胞血紅蛋白可形成纖維狀沉淀

4.鐮刀狀細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缺失一個或多個編碼血紅蛋白鏈的基因；②所有基因都可能存在，但一個或多個基因發(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，包括用基因的點突變和基因表達等改造蛋白質(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)能識別自我和非我

（三）在細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)：肌球蛋白和肌動蛋白。它們參與需能的收縮活動。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復(fù)雜的“頭”。它的總分子量為450000，約160nm長，實際上含有六條肽鏈。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。細絲是由肌動蛋白構(gòu)成的。

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