第七章蛋白质结构与功能.pdf

21:43海洋生命学院1第七章蛋白质结构第七章蛋白质结构与功能的关系与功能的关系海洋生命学院海洋生命学院221:43蛋白质结构与功能关系概述?蛋白质蛋白质一级结构一级结构决定蛋白质的决定蛋白质的高级结构高级结构，蛋白质一级结构的变异直接影响高级结构，进而影响正常功能的发挥。，蛋白质一级结构的变异直接影响高级结构，进而影响正常功能的发挥。?蛋白质高级结构与蛋白质功能相适应：蛋白质高级结构与蛋白质功能相适应：结构蛋白呈纤维状结构蛋白呈纤维状；酶多呈球形酶多呈球形；具；具运输功能的膜蛋白形成孔道结构运输功能的膜蛋白形成孔道结构利于发挥其功能。利于发挥其功能。?同种蛋白质当处于同种蛋白质当处于不同结构状态不同结构状态时发挥时发挥不同功能不同功能，结构的转换可通过，结构的转换可通过去除、修饰或其他方式去除、修饰或其他方式。?结构相似蛋白质其功能也具有相似性结构相似蛋白质其功能也具有相似性，肌红蛋白和血红蛋白。，肌红蛋白和血红蛋白。海洋生命学院海洋生命学院321:43一、肌红蛋白质的结构与功能 肌红蛋白质的三级结构 肌红蛋白质的三级结构?肌红蛋白分布在肌肉中起着肌红蛋白分布在肌肉中起着储存氧的功能储存氧的功能，并便利氧在肌肉中的移动。，并便利氧在肌肉中的移动。?肌红蛋白由肌红蛋白由一条多肽链（一条多肽链（153aa）和一个辅基血红素构成）和一个辅基血红素构成，16 700，脱辅基部分称珠蛋白。，脱辅基部分称珠蛋白。?1963年，年，Kendrew及同事利用及同事利用X-射线结构分析技术完成结构分析。射线结构分析技术完成结构分析。?分子呈分子呈扁平棱形扁平棱形，结构紧密，分子内部有一个能容纳结构紧密，分子内部有一个能容纳4个水分子的空间个水分子的空间，高含量的高含量的-螺旋螺旋。?多肽主链由长短不等的多肽主链由长短不等的8段直段直-螺旋组成螺旋组成，螺旋段间为自由卷曲螺旋段间为自由卷曲，整个分子分成两层，构成其，整个分子分成两层，构成其单结构域单结构域。海洋生命学院海洋生命学院421:43 辅基血红素?蛋白质不能与氧发生可逆蛋白质不能与氧发生可逆蛋白质不能与氧发生可逆蛋白质不能与氧发生可逆结合，而是通过与结合，而是通过与结合，而是通过与结合，而是通过与原卟啉原卟啉原卟啉原卟啉固定的铁原子固定的铁原子固定的铁原子固定的铁原子来进行的来进行的来进行的来进行的?原卟啉原卟啉原卟啉原卟啉与与与与FeFeFeFe的络合物的络合物的络合物的络合物铁铁铁铁原卟啉原卟啉原卟啉原卟啉称血红素，称血红素，称血红素，称血红素，血红血红血红血红素位于肌红蛋白分子的一素位于肌红蛋白分子的一素位于肌红蛋白分子的一素位于肌红蛋白分子的一个沟缝中。个沟缝中。个沟缝中。个沟缝中。?血红素极性很强的血红素极性很强的血红素极性很强的血红素极性很强的丙酸侧丙酸侧丙酸侧丙酸侧链位于分子的表面链位于分子的表面链位于分子的表面链位于分子的表面。?卟啉环的中心卟啉环的中心卟啉环的中心卟啉环的中心亚铁原子只亚铁原子只亚铁原子只亚铁原子只有六个配电，四个与平面有六个配电，四个与平面有六个配电，四个与平面有六个配电，四个与平面的卟啉分子结合的卟啉分子结合的卟啉分子结合的卟啉分子结合?另外两个与卟啉平面垂直另外两个与卟啉平面垂直另外两个与卟啉平面垂直另外两个与卟啉平面垂直海洋生命学院海洋生命学院521:43 氧与肌红蛋白的结合?第第第第5 5 5 5配位键与珠蛋白肌红配位键与珠蛋白肌红配位键与珠蛋白肌红配位键与珠蛋白肌红蛋白蛋白蛋白蛋白组氨酸残基组氨酸残基组氨酸残基组氨酸残基（His98His98His98His98）F8F8F8F8位组氨酸位组氨酸位组氨酸位组氨酸（近侧）的咪唑（近侧）的咪唑（近侧）的咪唑（近侧）的咪唑N N N N结合结合结合结合?另一个处于开放状态，用另一个处于开放状态，用另一个处于开放状态，用另一个处于开放状态，用作作作作氧的结合部位氧的结合部位氧的结合部位氧的结合部位?氧合肌红蛋白氧合肌红蛋白氧合肌红蛋白氧合肌红蛋白第第第第6 6 6 6配位键配位键配位键配位键与氧分子结合与氧分子结合与氧分子结合与氧分子结合，但氧轴与，但氧轴与，但氧轴与，但氧轴与FeFeFeFe-O O O O键成键成键成键成606060600 0 0 0；去氧肌红蛋去氧肌红蛋去氧肌红蛋去氧肌红蛋白第白第白第白第6 6 6 6配位键空着配位键空着配位键空着配位键空着；高高高高FeFeFeFe肌红蛋白中氧结合部位失肌红蛋白中氧结合部位失肌红蛋白中氧结合部位失肌红蛋白中氧结合部位失活，水分子填充该部位活，水分子填充该部位活，水分子填充该部位活，水分子填充该部位?远侧组氨酸残基为远侧组氨酸残基为远侧组氨酸残基为远侧组氨酸残基为E7E7E7E7，其，其，其，其咪唑环咪唑环咪唑环咪唑环N N N N能与能与能与能与O O O O2 2 2 2分子相互作分子相互作分子相互作分子相互作用，使用，使用，使用，使O O O O2 2 2 2分子夹在分子夹在分子夹在分子夹在FeFeFeFe和咪和咪和咪和咪唑环中间的空间位阻区唑环中间的空间位阻区唑环中间的空间位阻区唑环中间的空间位阻区域。域。域。域。海洋生命学院海洋生命学院621:43一氧化碳中毒的原理?COCOCOCO同氧气竞争结合部位同氧气竞争结合部位同氧气竞争结合部位同氧气竞争结合部位?游离血红素与游离血红素与游离血红素与游离血红素与COCOCOCO的结合力比氧高的结合力比氧高的结合力比氧高的结合力比氧高25000250002500025000倍倍倍倍?肌红蛋白中血红素与肌红蛋白中血红素与肌红蛋白中血红素与肌红蛋白中血红素与COCOCOCO的结合力比氧高的结合力比氧高的结合力比氧高的结合力比氧高250250250250倍，倍，倍，倍，空间位阻空间位阻空间位阻空间位阻海洋生命学院海洋生命学院721:43 氧的结合改变肌红蛋白的构象?去氧状态铁卟啉呈圆去氧状态铁卟啉呈圆去氧状态铁卟啉呈圆去氧状态铁卟啉呈圆顶状或凸形，卟啉环顶状或凸形，卟啉环顶状或凸形，卟啉环顶状或凸形，卟啉环平面上方平面上方平面上方平面上方0.055nm0.055nm0.055nm0.055nm?氧合状态铁卟啉由圆氧合状态铁卟啉由圆氧合状态铁卟啉由圆氧合状态铁卟啉由圆顶状或凸形变成平面顶状或凸形变成平面顶状或凸形变成平面顶状或凸形变成平面状，卟啉环平面上方状，卟啉环平面上方状，卟啉环平面上方状，卟啉环平面上方0.026nm0.026nm0.026nm0.026nm?微小位移将影响多肽微小位移将影响多肽微小位移将影响多肽微小位移将影响多肽链的构象。链的构象。链的构象。链的构象。海洋生命学院海洋生命学院821:43 肌红蛋白氧结合曲线Mbo2Mb+O2 22MbOOMbk=或或kOMbMbO22=MbMbOMbOY+=22kOOY+=22()()kOpOpY+=22()kOpYY21=()KOpYYloglog1log2=解离平衡方程为：解离平衡方程为：Y在特定的氧分压条件下肌红蛋白的氧分数饱和度在特定的氧分压条件下肌红蛋白的氧分数饱和度Henry定律：溶于液体的任一气体的浓度与液体上面的该气体分压成正比定律：溶于液体的任一气体的浓度与液体上面的该气体分压成正比即即即即Hill图，肌红蛋白直线；当图，肌红蛋白直线；当Y=1/2时，该点斜率为时，该点斜率为Hill系数，系数，nH表示，肌红蛋白为表示，肌红蛋白为1线粒体氧浓度线粒体氧浓度010 torr，静脉血，静脉血15 torr，肌红蛋白，肌红蛋白P50为为2torr，多数情况下肌红蛋白为高度氧合，这种差异利于氧自细胞表面到线粒体的运输。，多数情况下肌红蛋白为高度氧合，这种差异利于氧自细胞表面到线粒体的运输。海洋生命学院海洋生命学院921:43海洋生命学院海洋生命学院1021:43二、血红蛋白的结构与功能 血红蛋白的结构血红蛋白的结构血红蛋白的结构血红蛋白的结构1 1 1 1、血红蛋白的亚基组成、血红蛋白的亚基组成、血红蛋白的亚基组成、血红蛋白的亚基组成由四个亚基组成由四个亚基组成由四个亚基组成由四个亚基组成?成人血红蛋白主要是成人血红蛋白主要是成人血红蛋白主要是成人血红蛋白主要是HbHbHbHb A A A A（HbHbHbHb A A A A1 1 1 1），亚基组成），亚基组成），亚基组成），亚基组成2 2 2 22 2 2 2，与葡萄糖或其他化合物反应产生变异形，与葡萄糖或其他化合物反应产生变异形，与葡萄糖或其他化合物反应产生变异形，与葡萄糖或其他化合物反应产生变异形式，式，式，式，HbHbHbHb A A A A1a1a1a1aHbHbHbHb A A A A1b1b1b1bHbHbHbHb A A A A1c1c1c1c；同时存在；同时存在；同时存在；同时存在HbHbHbHb A A A A2 2 2 2，亚，亚，亚，亚基组成基组成基组成基组成2 2 2 22 2 2 2?胎儿血红蛋白为胎儿血红蛋白为胎儿血红蛋白为胎儿血红蛋白为HbHbHbHb F F F F，亚基组成为，亚基组成为，亚基组成为，亚基组成为2 2 2 22 2 2 2，亚亚亚亚基与基与基与基与亚基相似，氨基酸组成中亚基相似，氨基酸组成中亚基相似，氨基酸组成中亚基相似，氨基酸组成中H21H21H21H21残基为残基为残基为残基为SerSerSerSer，非非非非HisHisHisHis残基，减少残基，减少残基，减少残基，减少BPGBPGBPGBPG结合，增强氧的亲和力。结合，增强氧的亲和力。结合，增强氧的亲和力。结合，增强氧的亲和力。海洋生命学院海洋生命学院1121:432 2 2 2、血红蛋白的三维结构、血红蛋白的三维结构、血红蛋白的三维结构、血红蛋白的三维结构?亚基一级结构：亚基一级结构：亚基一级结构：亚基一级结构：链链链链146146146146个残基（肌红蛋白个残基（肌红蛋白个残基（肌红蛋白个残基（肌红蛋白153153153153），），），），H H H H螺旋螺旋螺旋螺旋缩短；缩短；缩短；缩短；链链链链141141141141残基，残基，残基，残基，H H H H螺旋缩短，螺旋缩短，螺旋缩短，螺旋缩短，D D D D螺旋缺失。螺旋缺失。螺旋缺失。螺旋缺失。?Max Max Max Max PerutzPerutzPerutzPerutz利用利用利用利用X X X X射线晶体学研究其三维结构。射线晶体学研究其三维结构。射线晶体学研究其三维结构。射线晶体学研究其三维结构。?亚基三级结构：亚基三级结构：亚基三级结构：亚基三级结构：、亚基与肌红蛋白结构非常相似，与亚基与肌红蛋白结构非常相似，与亚基与肌红蛋白结构非常相似，与亚基与肌红蛋白结构非常相似，与其氧运输功能相适应。内部为疏水残基，稳定蛋白质三维其氧运输功能相适应。内部为疏水残基，稳定蛋白质三维其氧运输功能相适应。内部为疏水残基，稳定蛋白质三维其氧运输功能相适应。内部为疏水残基，稳定蛋白质三维结构和保护二价铁结构和保护二价铁结构和保护二价铁结构和保护二价铁 血红蛋白的结构海洋生命学院海洋生命学院1221:432 2 2 2、血红蛋白的、血红蛋白的、血红蛋白的、血红蛋白的三维结构三维结构三维结构三维结构?分子是一个球体，分子是一个球体，分子是一个球体，分子是一个球体，四个亚基占据四面四个亚基占据四面四个亚基占据四面四个亚基占据四面体的四个角。体的四个角。体的四个角。体的四个角。?血红素辅基位于分血红素辅基位于分血红素辅基位于分血红素辅基位于分子表面子表面子表面子表面E E E E和和和和F F F F螺旋的螺旋的螺旋的螺旋的空穴内，每个亚基空穴内，每个亚基空穴内，每个亚基空穴内，每个亚基一个。一个。一个。一个。?四个氧的结合部位四个氧的结合部位四个氧的结合部位四个氧的结合部位彼此保持一定的距彼此保持一定的距彼此保持一定的距彼此保持一定的距离，离，离，离，1 1 1 12 2 2 2，2 2 2 21 1 1 1亚基间血红亚基间血红亚基间血红亚基间血红素铁距离为素铁距离为素铁距离为素铁距离为2.5nm2.5nm2.5nm2.5nm。?两个不同亚基间即两个不同亚基间即两个不同亚基间即两个不同亚基间即1 1 1 12 2 2 2或或或或2 2 2 21 1 1 1间间间间作用力大而作用力大而作用力大而作用力大而或或或或间作用力小。间作用力小。间作用力小。间作用力小。血红蛋白的结构海洋生命学院海洋生命学院1321:43氧结合引起的血红蛋白构象变化1 1 1 1、氧合作用显著改、氧合作用显著改、氧合作用显著改、氧合作用显著改变变变变HbHbHbHb的四级结构的四级结构的四级结构的四级结构?装配接触：装配接触：装配接触：装配接触：1 1 1 11 1 1 1接触和相同的接触和相同的接触和相同的接触和相同的2 2 2 22 2 2 2接触，接触接触，接触接触，接触接触，接触面积大，对亚基装面积大，对亚基装面积大，对亚基装面积大，对亚基装配很重要。配很重要。配很重要。配很重要。?滑动接触：滑动接触：滑动接触：滑动接触：1 1 1 1 2 2 2 2接触，接触，接触，接触，2 2 2 21 1 1 1接接接接触，因氧合作用而触，因氧合作用而触，因氧合作用而触，因氧合作用而发生变化时，这些发生变化时，这些发生变化时，这些发生变化时，这些接触也发生变化接触也发生变化接触也发生变化接触也发生变化?四聚体可以看作四聚体可以看作四聚体可以看作四聚体可以看作二聚体的二聚二聚体的二聚二聚体的二聚二聚体的二聚体，去氧合状态到体，去氧合状态到体，去氧合状态到体，去氧合状态到氧合状态两个氧合状态两个氧合状态两个氧合状态两个二聚体间滑动过二聚体间滑动过二聚体间滑动过二聚体间滑动过程。程。程。程。海洋生命学院海洋生命学院1421:43海洋生命学院海洋生命学院1521:43?去氧血红蛋白：去氧血红蛋白：去氧血红蛋白：去氧血红蛋白：电子效应电子效应电子效应电子效应，血，血，血，血红素红素红素红素FeFeFeFe2+2+2+2+的的的的6 6 6 6个个个个d d d d电子占居电子占居电子占居电子占居5 5 5 5轨轨轨轨道，四个单电子轨道体积大，道，四个单电子轨道体积大，道，四个单电子轨道体积大，道，四个单电子轨道体积大，同时同时同时同时FeFeFeFe2+2+2+2+与卟啉环与卟啉环与卟啉环与卟啉环电子静电排电子静电排电子静电排电子静电排斥及斥及斥及斥及F8HisF8HisF8HisF8His咪唑基咪唑基咪唑基咪唑基N N N N-FeFeFeFe键作用使键作用使键作用使键作用使得卟啉环上凸；上凸受到限得卟啉环上凸；上凸受到限得卟啉环上凸；上凸受到限得卟啉环上凸；上凸受到限制，制，制，制，空间效应空间效应空间效应空间效应：咪唑环与卟啉：咪唑环与卟啉：咪唑环与卟啉：咪唑环与卟啉环之间空间排斥，环之间空间排斥，环之间空间排斥，环之间空间排斥，N N N N-FeFeFeFe键限键限键限键限制，造成卟啉环上凸制，造成卟啉环上凸制，造成卟啉环上凸制，造成卟啉环上凸0.06nm0.06nm0.06nm0.06nm及及及及N N N N-FeFeFeFe键略有倾斜。键略有倾斜。键略有倾斜。键略有倾斜。?氧合血红蛋白：氧合血红蛋白：氧合血红蛋白：氧合血红蛋白：电子效应电子效应电子效应电子效应，当，当，当，当结合氧时改变结合氧时改变结合氧时改变结合氧时改变FeFeFeFe2+2+2+2+电子排布，四电子排布，四电子排布，四电子排布，四个单电子挤到两个轨道，体积个单电子挤到两个轨道，体积个单电子挤到两个轨道，体积个单电子挤到两个轨道，体积变小，电子排斥力变小，变小，电子排斥力变小，变小，电子排斥力变小，变小，电子排斥力变小，FeFeFeFe-N N N N键变短，远端键变短，远端键变短，远端键变短，远端E7HisE7HisE7HisE7His的的的的空间位空间位空间位空间位阻阻阻阻，使得卟啉平面能由圆顶状，使得卟啉平面能由圆顶状，使得卟啉平面能由圆顶状，使得卟啉平面能由圆顶状变成平面状，变成平面状，变成平面状，变成平面状，FeFeFeFe-N N N N变得垂直。变得垂直。变得垂直。变得垂直。?由于卟啉平面的下移，牵引由于卟啉平面的下移，牵引由于卟啉平面的下移，牵引由于卟啉平面的下移，牵引F8F8F8F8咪唑环下移，螺旋咪唑环下移，螺旋咪唑环下移，螺旋咪唑环下移，螺旋F F F F、拐弯、拐弯、拐弯、拐弯EFEFEFEF和和和和FGFGFGFG产生位移，进而引起血红蛋产生位移，进而引起血红蛋产生位移，进而引起血红蛋产生位移，进而引起血红蛋白构象的重调。白构象的重调。白构象的重调。白构象的重调。2、血红素铁的微小移动导致构象的改变海洋生命学院海洋生命学院1621:43?血红蛋白存在两种构象态：血红蛋白存在两种构象态：血红蛋白存在两种构象态：血红蛋白存在两种构象态：T T T T态和态和态和态和R R R R态态态态?T T T T态是去氧态是去氧态是去氧态是去氧HbHbHbHb的主要构象，的主要构象，的主要构象，的主要构象，R R R R态氧合态氧合态氧合态氧合HbHbHbHb的主要构象的主要构象的主要构象的主要构象?R R R R态比态比态比态比T T T T态更容易结合氧，缺氧时态更容易结合氧，缺氧时态更容易结合氧，缺氧时态更容易结合氧，缺氧时T T T T态血红蛋白稳定；氧同态血红蛋白稳定；氧同态血红蛋白稳定；氧同态血红蛋白稳定；氧同T T T T态血红蛋白亚基结合将引发态血红蛋白亚基结合将引发态血红蛋白亚基结合将引发态血红蛋白亚基结合将引发T T T T态向态向态向态向R R R R态转变。态转变。态转变。态转变。3、去氧和氧合血红蛋白代表不同的构象态海洋生命学院海洋生命学院1721:43?T T T T态向态向态向态向R R R R态的转变涉及态的转变涉及态的转变涉及态的转变涉及链内键的变化链内键的变化链内键的变化链内键的变化?T T T T态：态：态：态：8 8 8 8个离子键（盐个离子键（盐个离子键（盐个离子键（盐桥）和每条链桥）和每条链桥）和每条链桥）和每条链HC2HC2HC2HC2和和和和FG5FG5FG5FG5间形成链内氢键，间形成链内氢键，间形成链内氢键，间形成链内氢键，共共共共4 4 4 4个，维持其紧张态个，维持其紧张态个，维持其紧张态个，维持其紧张态?R R R R态：当与氧结合时，态：当与氧结合时，态：当与氧结合时，态：当与氧结合时，由于由于由于由于F F F F螺旋的移动，导螺旋的移动，导螺旋的移动，导螺旋的移动，导致链内氢键的断裂，致链内氢键的断裂，致链内氢键的断裂，致链内氢键的断裂，进而带动链间和链内进而带动链间和链内进而带动链间和链内进而带动链间和链内盐桥的断裂，形成松盐桥的断裂，形成松盐桥的断裂，形成松盐桥的断裂，形成松弛态弛态弛态弛态?两两两两亚基间无盐桥，亚基间无盐桥，亚基间无盐桥，亚基间无盐桥，利于利于利于利于T T T T态时与态时与态时与态时与BPGBPGBPGBPG结合结合结合结合3、去氧和氧合血红蛋白代表不同的构象态HC2FG5海洋生命学院海洋生命学院1821:43 血红蛋白的氧结合曲线()4224OHbOHb+()4242OHbOHbk=()()KOpOpY+=2424()()KOpOpYnn+=22()KOpYYn21=()KOPnYYloglog1log2=解离常数解离常数海洋生命学院海洋生命学院1921:431 1 1 1、H H H H+、COCOCOCO2 2 2 2促进氧的释放（波耳效应）促进氧的释放（波耳效应）促进氧的释放（波耳效应）促进氧的释放（波耳效应）定义：定义：定义：定义：1904190419041904年丹麦生理学家年丹麦生理学家年丹麦生理学家年丹麦生理学家Bohr C.Bohr C.Bohr C.Bohr C.发现增加发现增加发现增加发现增加H+H+H+H+浓度将提浓度将提浓度将提浓度将提高氧从血红蛋白的释放这种高氧从血红蛋白的释放这种高氧从血红蛋白的释放这种高氧从血红蛋白的释放这种pHpHpHpH对血红蛋白与氧亲和力的影对血红蛋白与氧亲和力的影对血红蛋白与氧亲和力的影对血红蛋白与氧亲和力的影响被称为波耳效应。响被称为波耳效应。响被称为波耳效应。响被称为波耳效应。生理意义：生理意义：生理意义：生理意义：此外，血红蛋白在此外，血红蛋白在此外，血红蛋白在此外，血红蛋白在CO2CO2CO2CO2浓度高时还可以蛋白质浓度高时还可以蛋白质浓度高时还可以蛋白质浓度高时还可以蛋白质N N N N末端氨基结末端氨基结末端氨基结末端氨基结合合合合R R R R-NHNHNHNH2 2 2 2+CO+CO+CO+CO2 2 2 2-R R R R-NHNHNHNH-COOCOOCOOCOO-+H+H+H+H+H+、CO2和BPG对血红蛋白结合氧的影响海洋生命学院海洋生命学院2021:432、二磷酸甘油酸（BPG）降低血红蛋白氧亲合力?BPGBPGBPGBPG是血红蛋白的别构效应是血红蛋白的别构效应是血红蛋白的别构效应是血红蛋白的别构效应物，红血球中浓度为物，红血球中浓度为物，红血球中浓度为物，红血球中浓度为4.5 4.5 4.5 4.5 mmolmmolmmolmmol/L/L/L/L，位于四个亚基形成，位于四个亚基形成，位于四个亚基形成，位于四个亚基形成的孔穴中；的孔穴中；的孔穴中；的孔穴中；?BPGBPGBPGBPG和血红蛋白亚基的离子和血红蛋白亚基的离子和血红蛋白亚基的离子和血红蛋白亚基的离子链有助于链有助于链有助于链有助于T T T T态构象态构象态构象态构象?而血红蛋白的而血红蛋白的而血红蛋白的而血红蛋白的R R R R态构象孔穴态构象孔穴态构象孔穴态构象孔穴变小无法容纳变小无法容纳变小无法容纳变小无法容纳BPGBPGBPGBPG?BPGBPGBPGBPG和氧与血红蛋白的结合和氧与血红蛋白的结合和氧与血红蛋白的结合和氧与血红蛋白的结合是相互排斥的，如图是相互排斥的，如图是相互排斥的，如图是相互排斥的，如图?BPGBPGBPGBPG调节的相关生理现象：调节的相关生理现象：调节的相关生理现象：调节的相关生理现象：高山适应的代偿性变化；血高山适应的代偿性变化；血高山适应的代偿性变化；血高山适应的代偿性变化；血液保存；胎儿血红蛋白结液保存；胎儿血红蛋白结液保存；胎儿血红蛋白结液保存；胎儿血红蛋白结构。构。构。构。?氧的氧的氧的氧的S S S S形曲线结合，形曲线结合，形曲线结合，形曲线结合，BohrBohrBohrBohr效效效效应以及应以及应以及应以及BPGBPGBPGBPG效应物的调节使效应物的调节使效应物的调节使效应物的调节使血红蛋白的输氧能力达到最血红蛋白的输氧能力达到最血红蛋白的输氧能力达到最血红蛋白的输氧能力达到最高效率，充分反映结构与功高效率，充分反映结构与功高效率，充分反映结构与功高效率，充分反映结构与功能相适应能相适应能相适应能相适应海洋生命学院海洋生命学院2121:43三、血红蛋白的分子病、镰刀状细胞贫血病、镰刀状细胞贫血病、镰刀状细胞贫血病、镰刀状细胞贫血病1 1 1 1、镰刀状细胞贫血病是血红蛋白分子突变引起的、镰刀状细胞贫血病是血红蛋白分子突变引起的、镰刀状细胞贫血病是血红蛋白分子突变引起的、镰刀状细胞贫血病是血红蛋白分子突变引起的?镰刀状细胞贫血病是最早被认识的一种分子病镰刀状细胞贫血病是最早被认识的一种分子病镰刀状细胞贫血病是最早被认识的一种分子病镰刀状细胞贫血病是最早被认识的一种分子病?在非洲某些地区流行，由遗传基因的突变导致血红蛋白分子中氨基在非洲某些地区流行，由遗传基因的突变导致血红蛋白分子中氨基在非洲某些地区流行，由遗传基因的突变导致血红蛋白分子中氨基在非洲某些地区流行，由遗传基因的突变导致血红蛋白分子中氨基酸残基被更换造成蛋白质异常，反映了氨基酸顺序决定二、三、四酸残基被更换造成蛋白质异常，反映了氨基酸顺序决定二、三、四酸残基被更换造成蛋白质异常，反映了氨基酸顺序决定二、三、四酸残基被更换造成蛋白质异常，反映了氨基酸顺序决定二、三、四级结构中的作用。级结构中的作用。级结构中的作用。级结构中的作用。?患者血红蛋白含量和红细胞数仅为正常人的一半，红细胞中有大量患者血红蛋白含量和红细胞数仅为正常人的一半，红细胞中有大量患者血红蛋白含量和红细胞数仅为正常人的一半，红细胞中有大量患者血红蛋白含量和红细胞数仅为正常人的一半，红细胞中有大量的镰刀状或新月形细胞。的镰刀状或新月形细胞。的镰刀状或新月形细胞。的镰刀状或新月形细胞。?脱氧时镰形红细胞明显增加，细胞的变形是由不正常的血红蛋白分脱氧时镰形红细胞明显增加，细胞的变形是由不正常的血红蛋白分脱氧时镰形红细胞明显增加，细胞的变形是由不正常的血红蛋白分脱氧时镰形红细胞明显增加，细胞的变形是由不正常的血红蛋白分子造成的。子造成的。子造成的。子造成的。?镰刀状红细胞血红蛋白的氨基酸顺序的变化造成不正常血红蛋白分镰刀状红细胞血红蛋白的氨基酸顺序的变化造成不正常血红蛋白分镰刀状红细胞血红蛋白的氨基酸顺序的变化造成不正常血红蛋白分镰刀状红细胞血红蛋白的氨基酸顺序的变化造成不正常血红蛋白分子子子子海洋生命学院海洋生命学院2221:43?年年年年V.IngramV.IngramV.IngramV.Ingram等人将两种血红蛋白用胰蛋白酶水解成等人将两种血红蛋白用胰蛋白酶水解成等人将两种血红蛋白用胰蛋白酶水解成等人将两种血红蛋白用胰蛋白酶水解成28282828个肽段，进行滤纸上双相电泳。个肽段，进行滤纸上双相电泳。个肽段，进行滤纸上双相电泳。个肽段，进行滤纸上双相电泳。?分析结果发现分析结果发现分析结果发现分析结果发现链上第链上第链上第链上第6 6 6 6位氨基酸残基由位氨基酸残基由位氨基酸残基由位氨基酸残基由谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸变成变成变成变成缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸。?在血红蛋白分子的四条链的在血红蛋白分子的四条链的在血红蛋白分子的四条链的在血红蛋白分子的四条链的574574574574个氨基酸残基中只有两条个氨基酸残基中只有两条个氨基酸残基中只有两条个氨基酸残基中只有两条链链链链发生了如上变化。发生了如上变化。发生了如上变化。发生了如上变化。2、镰刀状细胞血红蛋白的氨基酸序列的细微变化海洋生命学院海洋生命学院2321:43?从三级结构来看谷氨酸变成了缬氨酸等于在分子的表面安装一个非从三级结构来看谷氨酸变成了缬氨酸等于在分子的表面安装一个非从三级结构来看谷氨酸变成了缬氨酸等于在分子的表面安装一个非从三级结构来看谷氨酸变成了缬氨酸等于在分子的表面安装一个非极性的侧链。极性的侧链。极性的侧链。极性的侧链。?氧气浓度高时，从四级结构来看不影响氧亲和力和别构性质；但却氧气浓度高时，从四级结构来看不影响氧亲和力和别构性质；但却氧气浓度高时，从四级结构来看不影响氧亲和力和别构性质；但却氧气浓度高时，从四级结构来看不影响氧亲和力和别构性质；但却影响去氧血红蛋白的溶解度。影响去氧血红蛋白的溶解度。影响去氧血红蛋白的溶解度。影响去氧血红蛋白的溶解度。?氧气浓度低时，血红蛋白分子上的互补口袋通过疏水作用而聚集沉氧气浓度低时，血红蛋白分子上的互补口袋通过疏水作用而聚集沉氧气浓度低时，血红蛋白分子上的互补口袋通过疏水作用而聚集沉氧气浓度低时，血红蛋白分子上的互补口袋通过疏水作用而聚集沉淀，血红蛋白溶解度急剧下降分子缔合形成长链淀，血红蛋白溶解度急剧下降分子缔合形成长链淀，血红蛋白溶解度急剧下降分子缔合形成长链淀，血红蛋白溶解度急剧下降分子缔合形成长链?由多条长链进一步聚合成多股螺旋的微管纤维束由多条长链进一步聚合成多股螺旋的微管纤维束由多条长链进一步聚合成多股螺旋的微管纤维束由多条长链进一步聚合成多股螺旋的微管纤维束?血红蛋白纤维沉淀的形成压迫细胞膜，使它弯曲成镰刀状，这即是血红蛋白纤维沉淀的形成压迫细胞膜，使它弯曲成镰刀状，这即是血红蛋白纤维沉淀的形成压迫细胞膜，使它弯曲成镰刀状，这即是血红蛋白纤维沉淀的形成压迫细胞膜，使它弯曲成镰刀状，这即是导致红细胞变形溶血的原因导致红细胞变形溶血的原因导致红细胞变形溶血的原因导致红细胞变形溶血的原因3、镰刀状细胞血红蛋白可形成纤维状沉淀海洋生命学院海洋生命学院2421:43 地中海贫血病1 1 1 1、种类繁多，与蛋白质链的、种类繁多，与蛋白质链的、种类繁多，与蛋白质链的、种类繁多，与蛋白质链的 缺失、氨基酸大量变异有缺失、氨基酸大量变异有缺失、氨基酸大量变异有缺失、氨基酸大量变异有关，产生途径：关，产生途径：关，产生途径：关，产生途径：缺失一个或多个编码血红蛋白链的基缺失一个或多个编码血红蛋白链的基缺失一个或多个编码血红蛋白链的基缺失一个或多个编码血红蛋白链的基因；因；因；因；所有基因都可能存在，但一个或多个基因发生无所有基因都可能存在，但一个或多个基因发生无所有基因都可能存在，但一个或多个基因发生无所有基因都可能存在，但一个或多个基因发生无义突变，合成的链含有不正确的氨基酸序列；义突变，合成的链含有不正确的氨基酸序列；义突变，合成的链含有不正确的氨基酸序列；义突变，合成的链含有不正确的氨基酸序列；所有基所有基所有基所有基因均存在，但突变发生在编码区之外导致转录受阻或前因均存在，但突变发生在编码区之外导致转录受阻或前因均存在，但突变发生在编码区之外导致转录受阻或前因均存在，但突变发生在编码区之外导致转录受阻或前体体体体mRNAmRNAmRNAmRNA的不正确加工。的不正确加工。的不正确加工。的不正确加工。2 2 2 2、-地中海贫血：地中海贫血：地中海贫血：地中海贫血：-珠蛋白基因缺失或不表达，不能或珠蛋白基因缺失或不表达，不能或珠蛋白基因缺失或不表达，不能或珠蛋白基因缺失或不表达，不能或不能完全制造不能完全制造不能完全制造不能完全制造链，依靠胎儿链，依靠胎儿链，依靠胎儿链，依靠胎儿链的连续产生。链的连续产生。链的连续产生。链的连续产生。3 3 3 3、-地中海贫血：涉及地中海贫血：涉及地中海贫血：涉及地中海贫血：涉及链，严重表现为链，严重表现为链，严重表现为链，严重表现为链缺失，形链缺失，形链缺失，形链缺失，形成同四聚体，无成同四聚体，无成同四聚体，无成同四聚体，无BohrBohrBohrBohr效应、别构效应，氧运输能力差，效应、别构效应，氧运输能力差，效应、别构效应，氧运输能力差，效应、别构效应，氧运输能力差，胎儿不正常，出生前后死亡。胎儿不正常，出生前后死亡。胎儿不正常，出生前后死亡。胎儿不正常，出生前后死亡。海洋生命学院海洋生命学院2521:43三、免疫球蛋白结构与相关生化技术?抗体：一种可溶性血清糖蛋白，抗体：一种可溶性血清糖蛋白，抗体：一种可溶性血清糖蛋白，抗体：一种可溶性血清糖蛋白，具有高度特异性和庞大的多样性具有高度特异性和庞大的多样性具有高度特异性和庞大的多样性具有高度特异性和庞大的多样性特点。特点。特点。特点。?免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构?IgIgIgIg G G G G血清中最基本的一类抗体，血清中最基本的一类抗体，血清中最基本的一类抗体，血清中最基本的一类抗体，四条多肽链组成，两轻（四条多肽链组成，两轻（四条多肽链组成，两轻（四条多肽链组成，两轻（L L L L），），），），两重（两重（两重（两重（H H H H），通过非共价和二硫），通过非共价和二硫），通过非共价和二硫），通过非共价和二硫键连接成键连接成键连接成键连接成MrMrMrMr 150 000150 000150 000150 000复合体。复合体。复合体。复合体。?IgIgIgIg G G G G分区或结构域：分区或结构域：分区或结构域：分区或结构域：可变区可变区可变区可变区和和和和恒恒恒恒定区定区定区定区；可变区内有；可变区内有；可变区内有；可变区内有高变区高变区高变区高变区，负责，负责，负责，负责抗体分子对抗原的识别，真正抗抗体分子对抗原的识别，真正抗抗体分子对抗原的识别，真正抗抗体分子对抗原的识别，真正抗体结合部位，其余序列与特有免体结合部位，其余序列与特有免体结合部位，其余序列与特有免体结合部位，其余序列与特有免疫球蛋白结构域有关。疫球蛋白结构域有关。疫球蛋白结构域有关。疫球蛋白结构域有关。铰链区铰链区铰链区铰链区，约约约约30303030氨基酸，木瓜蛋白酶水解时氨基酸，木瓜蛋白酶水解时氨基酸，木瓜蛋白酶水解时氨基酸，木瓜蛋白酶水解时铰链区发生断裂形成基部片段铰链区发生断裂形成基部片段铰链区发生断裂形成基部片段铰链区发生断裂形成基部片段FcFcFcFc和两个和两个和两个和两个FabFabFabFab。海洋生命学院海洋生命学院2621:43 免疫球蛋白的类别?五种类型：五种类型：五种类型：五种类型：IgGIgGIgGIgG、IgAIgAIgAIgA、IgMIgMIgMIgM、IgDIgDIgDIgD、IgEIgEIgEIgE，分子量，分子量，分子量，分子量150 000150 000150 000150 000950 950 950 950 000000000000?CLCLCLCL氨基酸序列分为两种基本类型：氨基酸序列分为两种基本类型：氨基酸序列分为两种基本类型：氨基酸序列分为两种基本类型：、存在于五种类型，对存在于五种类型，对存在于五种类型，对存在于五种类型，对一种一种一种一种IgIgIgIg分子只有其中一种分子只有其中一种分子只有其中一种分子只有其中一种?CHCHCHCH氨基酸序列分为五种基本类型：氨基酸序列分为五种基本类型：氨基酸序列分为五种基本类型：氨基酸序列分为五种基本类型：、和和和和，其中，其中，其中，其中、和和和和长度为长度为长度为长度为330330330330氨基酸，氨基酸，氨基酸，氨基酸，、为为为为440440440440氨基酸，每种只氨基酸，每种只氨基酸，每种只氨基酸，每种只含其中一种类型重链，含其中一种类型重链，含其中一种类型重链，含其中一种类型重链，IgIgIgIg分类依此为据。分类依此为据。分类依此为据。分类依此为据。?IgMIgMIgMIgM入侵初次产生，抑制、凝集、溶解入侵血液的细菌；入侵初次产生，抑制、凝集、溶解入侵血液的细菌；入侵初次产生，抑制、凝集、溶解入侵血液的细菌；入侵初次产生，抑制、凝集、溶解入侵血液的细菌；IgAIgAIgAIgA存在于身体分泌物，如唾液、泪液和乳中，初乳和乳中的主要存在于身体分泌物，如唾液、泪液和乳中，初乳和乳中的主要存在于身体分泌物，如唾液、泪液和乳中，初乳和乳中的主要存在于身体分泌物，如唾液、泪液和乳中，初乳和乳中的主要抗体；抗体；抗体；抗体；IgDIgDIgDIgD 存在于存在于存在于存在于B B B B细胞表面，功能不清；细胞表面，功能不清；细胞表面，功能不清；细胞表面，功能不清；IgGIgGIgGIgG血液中最丰血液中最丰血液中最丰血液中最丰富，富，富，富，唯一能通过胎盘进入运输的抗体唯一能通过胎盘进入运输的抗体唯一能通过胎盘进入运输的抗体唯一能通过胎盘进入运输的抗体；IgEIgEIgEIgE在变态和过敏反应在变态和过敏反应在变态和过敏反应在变态和过敏反应中起重要作用。中起重要作用。中起重要作用。中起重要作用。海洋生命学院海洋生命学院2721:43