《生化蛋白質(zhì)化學(xué)》課件

第四節(jié)

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其高級結(jié)構(gòu)牛核糖核酸酶（RNase）核糖核酸酶的變性與復(fù)性（C.Anfinsen）8mol/L尿素，巰基乙醇（HOCH2CH2SH）變性還原核酸酶透析去除尿素巰基乙醇空氣氧化巰基隨機(jī)重組4個正確配對二硫鍵的概率：1/7x1/5x1/3=1/105二、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與功能1.同功能蛋白質(zhì)中氨基酸順序的種屬差異與生物進(jìn)化

同源蛋白質(zhì)與物種間的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系:

不同種屬細(xì)胞色素C分子中氨基酸殘基的差異響尾蛇鯉魚蝸牛飛蛾酵母菜花羊人類黑猩猩防風(fēng)分子分類方法：進(jìn)化樹（系統(tǒng)發(fā)生樹）

2.一級結(jié)構(gòu)的微小差別可導(dǎo)致

生理功能的重大不同：分子病例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血（sickle-cellanemia）

N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys····C(146)

HbS（sickle-cellhemoglobin）β肽鏈：HbA（adulthemoglobin）β肽鏈：N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys····C(146)

這種由基因突變使蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)及功能變異導(dǎo)致的疾病，稱為“分子病”。ObservedNormalrangeRedcellcount2.6×106/ml4.6～6.2×106/mlHemoglobincontent8g/100ml14～18g/100mlWhitecellcount15,250/ml4,000～10,000/ml患者與正常人血象差異HbA與HbS的分析鑒定指紋分析（fingerprint）N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys····C(146)

N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys····C(146)

三、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)與功能

蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)與其生物學(xué)功能密切相關(guān)，生物體中各種蛋白質(zhì)都有自己特定的空間構(gòu)象，這種構(gòu)象與它們的功能是相適應(yīng)的，如果空間構(gòu)象發(fā)生了改變，蛋白質(zhì)的生理功能也就隨之消失。1.胰島素的結(jié)構(gòu)和功能胰島素和它的前體三對二硫鍵使不同來源的胰島素具有相同的空間構(gòu)象

2.血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能（1）血紅蛋白的結(jié)構(gòu)

脊椎動物血紅蛋白由4個亞基組成；成人血紅蛋白主要為HbA，亞基組成為：α2β2

血紅蛋白近似球形

4個亞基占據(jù)4面體的4個頂角α、β間作用強(qiáng)；α、α或β、β間作用弱（2）血紅蛋白的功能（3）血紅蛋白與氧的結(jié)合具協(xié)同性

血紅蛋白的存在形式氧合血紅蛋白：Hb(O2)去氧血紅蛋白：Hb飽和度：血紅蛋白分子上已結(jié)合氧位置數(shù)與可結(jié)合氧位置數(shù)之比。血紅蛋白與肌紅蛋白的氧合曲線血紅蛋白與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)的比較

肌紅蛋白（Mb）8段α-螺旋(7-23AA):A—H非螺旋區(qū):NA，AB，CD，EF，F(xiàn)G，GH，HC血紅素輔基(E-F間）153AA分子量:17.2kDMb與Hbβ-亞基的三級結(jié)構(gòu)相似，一級結(jié)構(gòu)不同

Hb:α-亞基：141個氨基酸,β-亞基：146氨基酸,α2β2

分子量：64.45kD原卟啉環(huán)和血紅素分子的結(jié)構(gòu)原卟啉環(huán)：四吡咯環(huán)血紅素

亞鐵血紅素→亞鐵血紅蛋白——與氧結(jié)合

高鐵血紅素→高鐵血紅蛋白——不與氧結(jié)合NCCCCNCCCCNCCCCNCCCCHCCHHCCHCH3CH=CH2CH2COO-CH2CH2COO-CH2CHCH3CH3H3CH2CFe2+NCCCCNCCCCNCCCCNCCCCHCCHHCCHCH3CH=CH2CH2COO-CH2CH2COO-CH2CHCH3CH3H3CH2CFe3+氧合肌紅/血紅蛋白中血紅素鐵離子的6個配體(His93)氧的結(jié)合誘導(dǎo)血紅蛋白分子構(gòu)象的變化(低鐵-氧,高鐵-水)(E7)(F8)近氧合使Fe2+落入卟啉環(huán)氧合改變肌紅/血紅蛋白的構(gòu)象脫氧與氧合血紅蛋白的構(gòu)象變化

脫氧血紅蛋白分子中的鹽鍵

氧合作用顯著改變Hb的四級結(jié)構(gòu)，血紅素鐵的微小移動導(dǎo)致血紅蛋白構(gòu)象的轉(zhuǎn)換（從T態(tài)→R態(tài)）

T態(tài)（tensestate）緊張態(tài)氧親和力低

R態(tài)（relaxedstate）松馳態(tài)氧親和力高肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧合曲線

肌紅蛋白和血紅蛋白氧合示意圖

（4）2，3—二磷酸甘油酸（BPG）可降低血紅蛋白與氧的親和力BPG降低Hb對氧的親和力，增加Hb的卸氧量BPG與去氧Hb的結(jié)合部位高負(fù)電荷BPG與β鏈Lys82、His2、His143、Val1等殘基的正電基團(tuán)相互作用，將兩β鏈鉸鏈。BPG對Hb氧合曲線的影響正常人紅血球含4.5mmol/LBPG，與血紅蛋白等摩爾數(shù)高山缺氧，BPG代償性增高嚴(yán)重阻塞性肺氣腫，BPG代償性增高胎兒血紅蛋白（HbF：α2γ2His143→Ser143）與BPG親合力低，與氧親合力高

（5）質(zhì)子和二氧化碳促進(jìn)血紅蛋白釋放氧（Bohr效應(yīng)）細(xì)胞呼吸終產(chǎn)物在體內(nèi)水合為碳酸氫鹽:CO2+H2O?H2CO3?H++HCO3-代謝旺盛組織：CO2↑，H+↑去氧血紅蛋白比氧合血紅蛋白對H+的親和力大：HbO2+H+?HbH++O2Bohr效應(yīng)的意義：在代謝旺盛的組織，高H+和CO2

濃度，促進(jìn)氧的釋放，有利于組織攝取氧。在肺部pCO2降低，有利于Hb對氧的結(jié)合。3.免疫球蛋白（immunoglobuing，Ig）

的結(jié)構(gòu)與功能

(1)抗原與抗體的一般概念抗原：能引起免疫反應(yīng)的生物大分子（包括蛋白、核酸、多糖、毒素等）或病原體（細(xì)菌、病毒等）稱為抗原。抗體（免疫球蛋白）：血漿糖蛋白，由肝、脾、淋巴結(jié)等組織的網(wǎng)狀內(nèi)皮細(xì)胞合成?？贵w的特點是特異性強(qiáng)，專一識別相應(yīng)的抗原；多樣性。(2)免疫球蛋白G(IgG)的結(jié)構(gòu)與功能Mr:150000Fab：fragmentofantigenbindingFc：fragmentofcrystallization木瓜蛋白酶：2Fab，F(xiàn)c胃蛋白酶：F(ab)2B細(xì)胞再次免疫主要抗體，血中最豐富抗體，唯一可通過胎盤抗體。木瓜蛋白酶胃蛋白酶抗原結(jié)合部位糖鏈重鏈H輕鏈L鉸鏈區(qū)V；variabledomain，可變區(qū)C：constantd