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1、第6章蛋白质结构与功能的第1页，共78页，编辑于2022年，星期二w动态的球状蛋白质如何在与其它分子的动态的球状蛋白质如何在与其它分子的相互作用中行使他们的生物功能相互作用中行使他们的生物功能?IAYKPAG。第2页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.1肌红蛋白的结构与功能肌红蛋白的结构与功能w在在蛋蛋白白质质与与其其他他分分子子的的相相互互作作用用中中能能被被它它可可逆逆结结合合的的其其他他分分子称为子称为配体配体。w如如 血红蛋白及肌红蛋白与血红蛋白及肌红蛋白与氧氧w 酶与酶与底物底物或或抑制剂抑制剂w 抗体与抗体与抗原抗原第3页，共78页，编辑于2022年，星期二Structure
2、 Protein FunctionLigandBinding site蛋白质与配基蛋白质与配基第4页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.1.1肌红蛋白的三级结构肌红蛋白的三级结构w肌肌红红蛋蛋白白(myoglobin，Mb)是是哺哺乳乳动动物物细细胞胞主主要要是是肌细胞肌细胞贮存和分配氧的蛋白质。贮存和分配氧的蛋白质。w由由一一条条多多肽肽链链和和一一个个辅辅基基血血红红素素构构成成，含含153个个氨氨基基酸残基。酸残基。w除血红素的脱辅基肌红蛋白称除血红素的脱辅基肌红蛋白称珠蛋白珠蛋白(globin)。第5页，共78页，编辑于2022年，星期二lFunction of myoglobi
3、n:As a transport protein,myoglobin facilitates oxygen diffusion in muscle.Myoglobin is particularly abundant in the muscles of diving mammals such as seals and whales,where it also has an oxygen storage function.Myoglobin第6页，共78页，编辑于2022年，星期二分子中多肽主链由分子中多肽主链由长短不等的长短不等的8段段直的直的螺旋螺旋组成组成最大的螺旋含最大的螺旋含23个残个
4、残基基最短的最短的7个残基，分个残基，分子中几乎子中几乎80%的氨的氨基酸残基都处于基酸残基都处于螺螺旋区旋区中。中。拐弯是由拐弯是由18个残基个残基组成的无规卷曲。组成的无规卷曲。肌红蛋白的结构与功能肌红蛋白的结构与功能第7页，共78页，编辑于2022年，星期二w肌红蛋白中肌红蛋白中4个脯氨酸残基各自处在一个脯氨酸残基各自处在一个拐弯处；个拐弯处；w处在拐弯处的残基还有处在拐弯处的残基还有Ser、Thr、Asn和和Ile，他们如果在，他们如果在w肽链上连续紧挨排肽链上连续紧挨排w列，则由于其侧链列，则由于其侧链w的形状或体积的原的形状或体积的原w因不利于形成因不利于形成螺旋。螺旋。肌红蛋白的
5、结构与功能肌红蛋白的结构与功能第8页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.1.2辅基血红素辅基血红素w某某些些过过渡渡金金属属的的低低氧氧态态（特特别别是是Fe2+和和Cu+）具具很很强强的结合氧倾向。的结合氧倾向。w某些节肢动物的血蓝蛋白某些节肢动物的血蓝蛋白(hemocyanin)中结合氧的是中结合氧的是Cu+。w原原卟卟啉啉属属于于卟卟啉啉类类(porphyrins)，这这类类化化合合物物在在叶叶绿绿素素、细胞色素以及其他一些天然色素中还将遇到。细胞色素以及其他一些天然色素中还将遇到。w血血卟卟啉啉（血血红红素素）使使血血液液呈呈红红色色，叶叶绿绿蛋蛋白白中中的的镁镁卟卟啉啉（叶叶绿
6、绿素）是植物成绿色的原因。素）是植物成绿色的原因。第9页，共78页，编辑于2022年，星期二w铁铁原原子子可可以以是是亚亚铁铁（Fe2+）或或高高铁铁（Fe3+）氧氧化化态态，相相应应的的血血红红素素称称为为亚亚铁铁血血红红素素(ferroheme，heme)和和高高铁铁血血红红素素(ferriheme，hematin)。w相相应应的的肌肌红红蛋蛋白白称称为为亚亚铁铁肌肌红红蛋蛋白白(ferromyoglobin)和和高高铁肌红蛋白铁肌红蛋白(ferrimyoglobin，metmyoglobin)。肌红蛋白的结构与功能肌红蛋白的结构与功能第10页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.1.
7、3O2与肌红蛋白的结合与肌红蛋白的结合w肌红蛋白中血红素铁在第5配位键与珠蛋白第93（或F8）位His残基，称近侧(proximal)组氨酸的咪唑N结合，第6配位被O2分子所占据。w在去氧肌红蛋白(deoxymyoglobin)中,第6个配位位置是空的。w在高铁肌红蛋白中氧结合部位失活，H2O分子代替O2填充该部位，成为三价铁Fe()原子的第6个配体。w肌红蛋白分子内部的疏水环境(His F8和His E7除外)中，血红素Fe（）则不易被氧化。第11页，共78页，编辑于2022年，星期二6.1.3O2与肌红蛋白的结合与肌红蛋白的结合l珠蛋白的作用：珠蛋白的作用：u固定血红素辅基（非共价结合）；
8、固定血红素辅基（非共价结合）；u保护血红素亚铁免遭氧化；保护血红素亚铁免遭氧化；u为氧气分子提供一个合适的结合为氧气分子提供一个合适的结合部位（被结合的部位（被结合的O2夹在远侧组氨酸夹在远侧组氨酸（HisE7）咪唑环）咪唑环N和和Fe2+原子之间，原子之间，氧结合部位是一个空间位阻区域）氧结合部位是一个空间位阻区域）。第12页，共78页，编辑于2022年，星期二6.1.3O2与肌红蛋白的结合与肌红蛋白的结合4。O2的结合改变了肌红蛋白的构象的结合改变了肌红蛋白的构象lO2的结合使亚铁离子的位置与卟啉环平面的关系发生改变（将亚铁离子拉的结合使亚铁离子的位置与卟啉环平面的关系发生改变（将亚铁离子
9、拉回卟啉环平面，铁卟啉由圆顶状变成平面状）回卟啉环平面，铁卟啉由圆顶状变成平面状）l这一位移通过这一位移通过HisF8进一步影响蛋白质的构象进一步影响蛋白质的构象l构象的改变没有影响肌红蛋白的生物功能构象的改变没有影响肌红蛋白的生物功能第13页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.1.4O2的结合改变肌红蛋白的构象的结合改变肌红蛋白的构象w6.1.5肌红蛋白结合氧的定量分析（氧结合曲肌红蛋白结合氧的定量分析（氧结合曲线）线）w具有肺和腮的动物在血循环中红细胞（含血红蛋白）从肺或腮带走O2。w在组织中肌红蛋白接纳释放自血红蛋白的O2。第14页，共78页，编辑于2022年，星期二1001008
10、0806060404020200 02040608010020406080100静脉血静脉血静脉血静脉血动脉血动脉血动脉血动脉血 氧氧氧氧饱饱饱饱和和和和度度度度(%)氧分压氧分压氧分压氧分压(mmHg)(mmHg)P50第15页，共78页，编辑于2022年，星期二以肌红蛋白的氧饱和度以肌红蛋白的氧饱和度Y和氧分压和氧分压p(O2)作图，得肌红蛋白的氧作图，得肌红蛋白的氧结合曲线：结合曲线：当当Y=1时，所有肌红蛋白的氧合时，所有肌红蛋白的氧合位置均被占据，即肌红蛋白被氧位置均被占据，即肌红蛋白被氧饱和。饱和。Y=0.5时，肌红蛋白的一半被时，肌红蛋白的一半被氧饱和，氧饱和，p(O2)=K，常
11、数，常数K称称为为P50，即肌红蛋白一半被氧，即肌红蛋白一半被氧饱和时的氧压饱和时的氧压。10010080806060404020200 02040608010020406080100静脉血静脉血静脉血静脉血动脉血动脉血动脉血动脉血 氧氧氧氧饱饱饱饱和和和和度度度度(%)氧分压氧分压氧分压氧分压(mmHg)(mmHg)P50第16页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.2血红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能w血红蛋白的主要功能是在血液中结合并转运氧。血红蛋白的主要功能是在血液中结合并转运氧。w血红蛋白以高浓度（约为质量的血红蛋白以高浓度（约为质量的34%34%）溶解于）溶解于 红细胞溶
12、胶红细胞溶胶中。中。第17页，共78页，编辑于2022年，星期二6.2 6.2 血红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能l血红蛋白血红蛋白存在于血液的红细胞中。存在于血液的红细胞中。l它是典型的寡聚体蛋白质，结构特点为。它是典型的寡聚体蛋白质，结构特点为。l血红蛋白的功能为运输氧气，原因为它能结合和释放氧气（与氧血红蛋白的功能为运输氧气，原因为它能结合和释放氧气（与氧气的可逆结合）。气的可逆结合）。l血红蛋白还能运输血红蛋白还能运输H+和和CO2。第18页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.2.1血红蛋白的结构血红蛋白的结构w6.2.1.1血红蛋白的亚基组成血红蛋白的亚基组成w脊椎动物的
13、血红蛋白是由4个多肽亚基组成。每种亚基都有一个血红素基和一个氧结合部位。成人血红蛋白主要是HbA,其亚基组成为22wHbA1c是HbA的葡糖基化形式，它的形成与血中的葡萄糖浓度有关。HbA1c在总Hb中的比例是在红细胞生活周期（约120天）内平均葡萄糖浓度的量度，临床上可做糖尿病人在两次就诊之间血糖控制的指标。第19页，共78页，编辑于2022年，星期二血红蛋白的结构特点血红蛋白的结构特点l 球状蛋白，寡聚蛋白，含四个亚基球状蛋白，寡聚蛋白，含四个亚基l两条两条链，两条链，两条链，链，2222l含四个血红素辅基含四个血红素辅基l亲水性侧链基团在亲水性侧链基团在分子表面，疏水性分子表面，疏水性基
14、团在分子内部基团在分子内部血红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能第20页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.2.1.2血红蛋白的三维结构血红蛋白的三维结构wX X射射线线晶晶体体学学研研究究在在原原子子水水平平上上阐阐明明了了血血红红蛋蛋白白的的三三维结构维结构:wHbHb分分子子近近似似球球形形。四四个个亚亚基基占占据据相相当当于于四四面面体体的的四个顶角四个顶角链（链（146146个残基）；个残基）；链（链（141141个残基）个残基）w141141个氨基酸残基位置中只有个氨基酸残基位置中只有2727个个位置中的残基对于位置中的残基对于人的这三种多肽链人的这三种多肽链(、和肌红蛋白
15、和肌红蛋白)是共有的。是共有的。第21页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.2.2氧结合引起的血红蛋白构象变化氧结合引起的血红蛋白构象变化w6.2.2.1氧合作用显著改变氧合作用显著改变Hb的四级结构的四级结构wX-X-射射线线晶晶体体学学分分析析表表明明，氧氧合合血血红红蛋蛋白白和和去去氧氧血血红红蛋白在四级结构上有显著的不同。蛋白在四级结构上有显著的不同。第22页，共78页，编辑于2022年，星期二l血红蛋白可看作由两个相同的血红蛋白可看作由两个相同的二聚体半分子（二聚体半分子（1 2、2 1）组成；组成；l每个半分子可作为一个钢体移每个半分子可作为一个钢体移动。动。血红蛋白的结构与
16、功能血红蛋白的结构与功能第23页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.2.2.2血红素铁的微小移动导致血红蛋白构血红素铁的微小移动导致血红蛋白构象的转换象的转换第24页，共78页，编辑于2022年，星期二O2与血红蛋白的结合与血红蛋白的结合lO2与血红蛋白的结合的实质是与血红蛋白的结合的实质是O2与亚铁离子的结合与亚铁离子的结合l高铁血红蛋白（含高铁血红蛋白（含Fe3+）不能结合）不能结合O2。第25页，共78页，编辑于2022年，星期二O2的结合改变了血红蛋白的构象的结合改变了血红蛋白的构象lO2的结合使亚铁离子的位置与卟啉环平面的关系发生改的结合使亚铁离子的位置与卟啉环平面的关系发生改
17、变（将亚铁离子拉回卟啉环平面，铁卟啉由圆顶状变成平变（将亚铁离子拉回卟啉环平面，铁卟啉由圆顶状变成平面状）面状）l这一位移通过这一位移通过HisF8进一步影响蛋白质的构象和四级结构进一步影响蛋白质的构象和四级结构l构象的改变影响影响肌红蛋白的生物功能构象的改变影响影响肌红蛋白的生物功能血红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能第26页，共78页，编辑于2022年，星期二 血血红红素素与与氧氧结结合合后后，铁铁原原子子半半径径变变小小，加加之之其其他他空空间间和和化化学学键键的的变变化化，使使铁铁原原子子进进入入卟卟啉啉环环的的小小孔孔中中，继继而而引引起肽链位置的变动。起肽链位置的变动。血红蛋白
18、的结构与功能血红蛋白的结构与功能第27页，共78页，编辑于2022年，星期二氧牵引亚铁离子接近卟啉平面氧牵引亚铁离子接近卟啉平面第28页，共78页，编辑于2022年，星期二血红蛋白构象的变化：血红蛋白构象的变化：当亚铁离子移动时，它同时拖当亚铁离子移动时，它同时拖动动HisF8残基，进一步导致蛋残基，进一步导致蛋白质的构象发生改变。白质的构象发生改变。血红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能第29页，共78页，编辑于2022年，星期二四级结构的变化：四级结构的变化：氧的结合改变了氧的结合改变了 1和和 2亚基之间的相互作用以及亚基之间的相互作用以及 2和和 1亚基之间的相互作用；亚基之间的相互
19、作用；当血红素基氧合时，血红蛋白的两个半分子彼此滑移。当血红素基氧合时，血红蛋白的两个半分子彼此滑移。第30页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.2.2.3氧合血红蛋白和去氧血红蛋白代表不氧合血红蛋白和去氧血红蛋白代表不同的构象态同的构象态T态（tensestate）去氧血红蛋白的主要构象R态（relaxedstate）氧合血红蛋白的主要构象血红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能第31页，共78页，编辑于2022年，星期二HbT态和态和R态互变态互变氧合血红蛋白的构象氧合血红蛋白的构象态：态：R态（松弛态，态（松弛态，relaxedstate）去氧血红蛋白的构象去氧血红蛋白的构象态：态
20、：T态（紧张态，态（紧张态，tensestate）O2第32页，共78页，编辑于2022年，星期二wT态的去氧血红蛋白有专一的氢键和盐键起着稳定作用,四个亚基的C-末端处于受束缚的状态。血红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能第33页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.2.3血红蛋白的协同性氧结合（血红蛋白的协同性氧结合（Hb氧氧结合曲线）结合曲线）w血红蛋白的氧合具有正协同性,同促效应。wO2即是正常的配体，也是正同促效应物正同促效应物，或 称正同促调节物。第34页，共78页，编辑于2022年，星期二ww工作肌肉w毛细血管中肺泡中wp(O2)p(O2)w（Y）100肌红蛋白ww80w血
21、红蛋白w60ww40ww20ww020406080100wp(O2)/torr氧饱和百分数（Y）第35页，共78页，编辑于2022年，星期二Hb+4O2Hb(O2)4Hb(O2)4Hb+4O2解离平衡常数：解离平衡常数：血红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能第36页，共78页，编辑于2022年，星期二Hb的氧分数饱和度方程为：的氧分数饱和度方程为：以以Y 对对p(O2)作图，所得曲线即为前述作图，所得曲线即为前述S型曲线。型曲线。第37页，共78页，编辑于2022年，星期二l实际观察到的血红蛋白的氧结合曲线（蓝色）并不精确符合曲线实际观察到的血红蛋白的氧结合曲线（蓝色）并不精确符合曲线a（紫
22、色），（紫色），这意味着这意味着Hb实际的氧分数饱和度方程中，实际的氧分数饱和度方程中，p(O2)的的指数不是指数不是4，近似等于，近似等于2.8。这表。这表明明Hb和和O2的结合不完全是全或无的现象。的结合不完全是全或无的现象。10080604020020P50406080100静脉血静脉血动脉血动脉血氧氧饱饱和和度度(%)氧分压氧分压(mmHg)Hb曲线曲线a,n=4曲线曲线b,n=1n2.8血红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能第38页，共78页，编辑于2022年，星期二Hill图：图：将将加以变换，加以变换，得：得：两边取对数，得：两边取对数，得：以以log(Y/(1-Y)对对log
23、p(O2)作图得到血红蛋白的作图得到血红蛋白的Hill图图 血红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能第39页，共78页，编辑于2022年，星期二由实测数据得到的由实测数据得到的Hill图表明在氧图表明在氧分压极高和极低时，血红蛋白分压极高和极低时，血红蛋白Hill曲线的斜率接近曲线的斜率接近1 1，即蛋白各，即蛋白各亚基间无协同性；在氧分压中间亚基间无协同性；在氧分压中间区域，区域，Hill曲线的斜率接近曲线的斜率接近3 3，即，即蛋白各亚基间具有很高的正协同蛋白各亚基间具有很高的正协同性，但不是完全协同（斜率不是性，但不是完全协同（斜率不是4 4）。）。如果曲线斜率小于如果曲线斜率小于1，则
24、表明各亚，则表明各亚基间有负协同性。基间有负协同性。log(Y/(1-Y)logp(O2)肌红蛋白、血红蛋白肌红蛋白、血红蛋白Hill图图血红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能第40页，共78页，编辑于2022年，星期二血红蛋白氧合协同性的作用：血红蛋白氧合协同性的作用：有利于血红蛋白更有效地运输有利于血红蛋白更有效地运输氧气，增加血红蛋白运输氧气的氧气，增加血红蛋白运输氧气的效率效率10080604020020406080100肌肉肌肉肺泡肺泡氧氧饱饱和和度度(%)氧分压氧分压(mmHg)MbHb正协同效应正协同效应(positivecooperativity)静脉血静脉血动脉血动脉血血红
25、蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能第41页，共78页，编辑于2022年，星期二肌红蛋白与血红蛋白的氧合曲线有何不同？肌红蛋白与血红蛋白的氧合曲线有何不同？试解释之试解释之w肌红蛋白为双曲线儿血红蛋白为“S”型曲线；w这是因为：w肌红蛋白为单体蛋白，在氧分压较低时即易于与氧结合；并随氧分压的增加逐渐达饱和；w而血红蛋白为寡聚蛋白，在氧分压较低时难于与氧结合；w血红蛋白的一个亚基在结合氧之后，其构像发生改变，由于其寡聚蛋白的协同效应协同效应，影响到其他亚基构像也发生改变，由“紧张型”转变为易于与氧结合的“松弛型”；w“松弛型”的血红蛋白在氧分压有较小改变时，及与氧结合，并随氧分压的增加逐渐接近于
26、饱和。第42页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.2.4H+、CO2和和BPG对血红蛋白结合对血红蛋白结合氧的影响氧的影响w血血红红蛋蛋白白与与氧氧的的结结合合受受环环境境中中其其它它分分子子的的调调节节，如如质质子子、二二氧氧化化碳碳和和代代谢谢物物2,3-二二磷磷酸酸甘甘油油酸酸（BPG）等。等。w它它们们与与蛋蛋白白质质的的结结合合部部位位离离血血红红素素辅辅基基很很远远，但却极大影响但却极大影响Hb的氧合性质。的氧合性质。w这这种种在在空空间间上上相相隔隔的的部部位位之之间间的的相相互互作作用用在在很很多寡聚蛋白中存在，这就是多寡聚蛋白中存在，这就是别构效应别构效应。第43页，共
27、78页，编辑于2022年，星期二蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系l协同效应协同效应（cooperativity）：）：一个寡聚体蛋白质的一个亚基与一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中其他亚基与配体结合能力的其配体结合后，能影响此寡聚体中其他亚基与配体结合能力的现象，称为现象，称为协同效应协同效应。l别构效应别构效应（allostericeffect）：结合在蛋白质分子的特定部位）：结合在蛋白质分子的特定部位上的配体对该分子的其它部位所产生的影响称为别构效应。上的配体对该分子的其它部位所产生的影响称为别构效应。第44页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.2
28、.4.1H+和和CO2促进促进O2的释放（的释放（Bohr效应）效应）w波尔效应具有重要意义波尔效应具有重要意义第45页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.2.4.2BPG降低降低Hb对对O2亲和力亲和力wBPG-2，3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸w高高负负电电荷荷的的BPG分分子子通通过过与与每每个个链链的的Lys82（EF6）、His 143(H21)和和 N-末末 端端 Val1(NA1)等等残残基基的的荷荷正正电电基基团团的的静静电电相相互互作作用用结结合于合于Hb分子上。分子上。第46页，共78页，编辑于2022年，星期二BPG可与可与Hb结合。结合。Hb四聚体分子只有一个四聚体分
29、子只有一个DPG结合部位，位于结合部位，位于四个亚基缔合形成的中央孔穴内。四个亚基缔合形成的中央孔穴内。wBPG与两个链之间的这种离子键有助于稳定与两个链之间的这种离子键有助于稳定去氧形式的血红蛋白构象，促进氧的释放。去氧形式的血红蛋白构象，促进氧的释放。第47页，共78页，编辑于2022年，星期二（1）人的某些生理性和病理性的缺氧可以通过红细胞中）人的某些生理性和病理性的缺氧可以通过红细胞中BPG浓浓度的改变来调节对组织的供氧量，例如高山适应和肺气肿的生度的改变来调节对组织的供氧量，例如高山适应和肺气肿的生理补偿变化；理补偿变化；BPG升高。升高。（2）血库储血时加入肌苷可防止）血库储血时加
30、入肌苷可防止BPG的降解。的降解。生理意义：生理意义：第48页，共78页，编辑于2022年，星期二6.3血红蛋白分子病血红蛋白分子病（三）血红蛋白分子病（三）血红蛋白分子病蛋白质分子一级结构的改变有可能引起其生物功能的显著变化，蛋白质分子一级结构的改变有可能引起其生物功能的显著变化，甚至引起疾病。这种现象称为分子病。甚至引起疾病。这种现象称为分子病。血红蛋白一级结构的改变引起的疾病称为血红蛋白分子病，血红蛋白一级结构的改变引起的疾病称为血红蛋白分子病，例如镰刀状细胞贫血病。例如镰刀状细胞贫血病。第49页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.3.1分子病是遗传的分子病是遗传的w血红蛋白的异常
31、由基因引起w1.血红蛋白病w2.地中海贫血第50页，共78页，编辑于2022年，星期二6.3.2镰刀状细胞贫血病镰刀状细胞贫血病正常的红细胞（左图）与镰刀状红细胞（右图）的区别正常的红细胞（左图）与镰刀状红细胞（右图）的区别第51页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.3.2.1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w镰刀状细胞贫血病患者的血红蛋白含量仅为正常人的一半，红细胞数目也是正常人的一半左右。w当红细胞脱氧时，这种镰刀状细胞明显增加。第52页，共78页，编辑于2022年，星期二lIngramV.等人用胰蛋白酶水解等人用胰蛋白酶水解HbS和和
32、HbA成若干肽段，进行双成若干肽段，进行双向滤纸层析电泳，对比所得的图谱，发现两组肽段只有一个肽向滤纸层析电泳，对比所得的图谱，发现两组肽段只有一个肽段位置不同。段位置不同。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第53页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.3.2.2镰刀状细胞血红蛋白的氨基酸序列的镰刀状细胞血红蛋白的氨基酸序列的细微变化细微变化HbAH2NVal-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-LysHbSH2NVal-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-LysVal Val：GUA GUA，GUG GUG Glu G
33、lu：GAA GAA，GAG GAG第54页，共78页，编辑于2022年，星期二2。血红蛋白单个（。血红蛋白单个（2个）氨基酸的改变影响功能：个）氨基酸的改变影响功能：lHbS链第六位谷氨酸突变为缬氨酸。链第六位谷氨酸突变为缬氨酸。l谷氨酸：亲水、带负电荷；缬氨酸：疏水、不带电谷氨酸：亲水、带负电荷；缬氨酸：疏水、不带电lHbS分子表面分子表面多了一个疏水侧链多了一个疏水侧链lHbS分子三维分子三维结构发生改变结构发生改变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第55页，共78页，编辑于2022年，星期二l由于伸出由于伸出HbS分子表面的缬分子表面的缬氨
34、酸侧链创造了一个氨酸侧链创造了一个“粘性粘性”的突起，因而一个的突起，因而一个HbS分分子的子的“粘性粘性”突起可以与另突起可以与另一个一个HbS分子的互补口袋通分子的互补口袋通过疏水作用结合，最终导致过疏水作用结合，最终导致HbS分子的聚集沉淀。分子的聚集沉淀。（脱（脱氧氧HBS）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第56页，共78页，编辑于2022年，星期二6.3.2.3镰刀状细胞血红蛋白可形成纤维镰刀状细胞血红蛋白可形成纤维状沉淀状沉淀l电镜结果显示，沉淀由纤维组电镜结果显示，沉淀由纤维组成，每根纤维是一个成，每根纤维是一个14股股HbS链的超
35、螺旋。链的超螺旋。l纤维沉淀的形成压迫细胞质膜，纤维沉淀的形成压迫细胞质膜，使它弯曲成镰刀状。镰刀状细使它弯曲成镰刀状。镰刀状细胞不易通过毛细血管，甚至破胞不易通过毛细血管，甚至破裂形成冻胶状物质。裂形成冻胶状物质。第57页，共78页，编辑于2022年，星期二6.蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系w名词解释：名词解释：w珠蛋白，亚铁血红素，高铁血红素，亚铁肌红蛋白，高铁血红蛋白ww回答问题：回答问题：w1.肌红蛋白和血红蛋白的氧合曲线有何不同，w试从蛋白质结构与功能的关系上加以解释。w2.H+,CO2和BPG对血红蛋白结合氧有何影w响？w3.试述镰刀状细胞贫血病的分子机制。w第58页
36、，共78页，编辑于2022年，星期二w6.3.3其他血红蛋白病其他血红蛋白病（自学）（自学）w6.3.4地中海贫血地中海贫血w6.3.4.1地中海贫血地中海贫血w6.3.4.2地中海贫血地中海贫血第59页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.4 6.4 免疫系统和免疫球蛋白免疫系统和免疫球蛋白w6.4.1免疫系统免疫系统w免疫反应有两个互补的系统组成：体体液液免免疫疫系系统统和细胞免疫系统细胞免疫系统。w体体液液免免疫疫系系统统是针对细菌感染，胞外病毒（存在于体液中）以及进入生物体的外来蛋白质等。w细细胞胞免免疫疫系系统统是破坏被病毒感染的寄主细胞、某些寄生物和外来的移植组织。第60页，共
37、78页，编辑于2022年，星期二w巨噬细胞也是由骨髓干细胞分化而来，在骨髓中发育成幼单核细胞，进入血液中分化成单单核核细细胞胞(monocyte)，然后迁移到组织，分化成组织特异的巨噬细胞巨噬细胞。w它们的功能是吞噬大颗粒核细胞以及作为抗原呈递细胞。wB细胞细胞受体是一种抗体分子。w分泌的抗体是体液的主要效应分子。免疫系统和免疫球蛋白免疫系统和免疫球蛋白第61页，共78页，编辑于2022年，星期二第62页，共78页，编辑于2022年，星期二第63页，共78页，编辑于2022年，星期二wB细胞细胞受体是单独识别抗原的wT细细胞胞受体只有当抗原与一个称为主要组织相容性复合体的膜蛋白结合，才能识别它
38、。增殖并分化成记忆T细胞和各种效应T细胞。wTH细胞在对抗原和MHC的免疫应答中，分泌各种生长因子，总称为细细胞胞因因子子(cytokine)或更确切地称为淋巴因子淋巴因子。w免疫系统和免疫球蛋白免疫系统和免疫球蛋白第64页，共78页，编辑于2022年，星期二w人类能产生超过108中具有不同特异性的抗体。这种非常的多样性使得病毒和入侵细胞表面上的任一化学结构都能被一个或多个抗体所识别并结合。w抗原内的一个特定的分子结构，称为它的抗抗原原决决定定族族或表位表位。w相对分子质量小于5000的分子一般没有抗原性。w免疫系统和免疫球蛋白免疫系统和免疫球蛋白第65页，共78页，编辑于2022年，星期二w
39、6.4.2免疫系统能识别自我或非我免疫系统能识别自我或非我w由MHC蛋白展出的外来蛋白质的肽段是免疫系统识别为非我的抗原。w 免疫系统和免疫球蛋白免疫系统和免疫球蛋白第66页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.4.3在在细细胞胞表表面面的的分分子子相相互互作作用用引引发发免免疫反应疫反应w免疫系统和免疫球蛋白免疫系统和免疫球蛋白第67页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.4.4免疫球蛋白的结构和类别免疫球蛋白的结构和类别w免疫球蛋白或称为抗体，是一类可溶性的血清糖蛋白，是血清中最丰富的蛋白质之一。具有两个显著特点：w高度的特异性w庞大的多样性w免疫系统和免疫球蛋白免疫系统和免疫球蛋
40、白第68页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.4.4.1免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构w当抗体和抗原接近等当量（称为等价带）浓度时，将发生最大的交联，产生最大量的免疫沉淀或沉淀素。w免疫系统和免疫球蛋白免疫系统和免疫球蛋白第69页，共78页，编辑于2022年，星期二w免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构wL链都含有可变区域V区（variabledomain）和恒定区域C区(constantdomain)。w高变区(highvariableregion)，它负责抗体分子对抗原的识别，是真正的识别部位。w免疫系统和免疫球蛋白免疫系统和免疫球蛋白第70页，共78页，编辑于2022年，星期二免疫球
41、蛋白的结构免疫球蛋白的结构第71页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.4.4.2免疫球蛋白的类别免疫球蛋白的类别w免疫系统和免疫球蛋白免疫系统和免疫球蛋白第72页，共78页，编辑于2022年，星期二w6.4.5基基于于抗抗体体抗抗原原相相互互作作用用的的生生化化分分析方法析方法wEnzyme-linked immunosorbent assay-ELISAwImmunoblotassay第73页，共78页，编辑于2022年，星期二蛋白质一级结构与功能的关系蛋白质一级结构与功能的关系蛋白质的一级结构决定高级结构，从而蛋白质的一级结构决定高级结构，从而最终决定了蛋白质的功能。最终决定了蛋白质
42、的功能。第74页，共78页，编辑于2022年，星期二w蛋白质中一个氨基酸类型的改变可导致蛋白质功蛋白质中一个氨基酸类型的改变可导致蛋白质功能的巨大变化，例如镰刀状细胞贫血病能的巨大变化，例如镰刀状细胞贫血病蛋白质一级结构与功能的关系蛋白质一级结构与功能的关系第75页，共78页，编辑于2022年，星期二w信号序列（信号序列（Signalsequence）:有特殊功用的有特殊功用的氨氨基基酸片段酸片段蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位，这送到最终发挥生物功能的细胞靶部位，这一过程称为蛋白质的靶向输送。一过程称为蛋白质的靶向输送。蛋白质一级结构与功能的关系蛋白质一级结构与功能的关系第76页，共78页，编辑于2022年，星期二蛋白质一级结构与功能的关系蛋白质一级结构与功能的关系所有靶向输送的蛋白质结构中存在所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号，主要为分选信号，主要为N末端末端特异的氨基酸序列，特异的氨基酸序列，可引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位，可引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位，这一序列称为这一序列称为信号序列信号序列。G Blobel(1999)第77页，共78页，编辑于2022年，星期二第第6章章完完第78页，共78页，编辑于2022年，星期二