生物化学复习-蛋白质3-5-1-7重点.ppt

同源蛋白质：在不同生物体中行使相同或相似功能的蛋白质称同源蛋白质。如血红蛋白在不同的脊椎动物中都具有输送氧气的功能，细胞色素在所有的生物中都是电子传递链的组分 。 C.不变残基和可变残基： 同源蛋白质的氨基酸顺序中有许多位置的氨基酸对所有种属来说都是相同的，称不变残基，不变残基高度保守，是必需的。 除不变残基以外，其它位置的氨基酸对不同的种属有很大变化，称可变残基，可变残基中，个别氨基酸的变化不影响蛋白质的功能。 通过比较同源蛋白质的氨基酸序列的差异可以研究不同物种间的亲源关系和进化，亲源关系越远，同源蛋白质的氨基酸顺序差异就越大 存在 ：细胞线粒体－－电子传递蛋白 组成： 单链蛋白质－－104个氨基酸， 分子量 12.5x103 1分子血红素辅基 25种生物中，细胞色素C的不变残基35个。 60种生物中，细胞色素C的不变残基27个。 亲源关系越近的，其细胞色素C的差异越小。 亲源关系越远的，其细胞色素C的差异越大。 物种的亲缘关系越近，细胞色素c的一级结构越相似，据此可绘制系统进化树，进行系统进化分析 (一）肌红蛋白的结构与功能 1. 肌红蛋白的三级结构 由一条多肽链和一个辅基血红素构成，Mr为16.6KD，153个氨基酸残基。 Kendrew J及其同事于1963年完成肌红蛋白的X-晶体学分析，最终分辨率为0.14nm 2. 辅基血红素 肌红蛋白- 血红蛋白家族中铁是由称为原卟啉Ⅸ （protoporphyrinⅨ ）的有机分子固定的。 原卟啉Ⅸ由4个吡咯环 原卟啉Ⅸ 只有结合亚铁态铁才能结合氧 3. O2与肌红蛋白的结合 氧合肌红蛋白中血红素铁离子的6个配体 4个是卟啉环中央的4个N原子，第5个是环面上方的His93（F8），第6个是下方的O2 4. O2的结合改变肌红蛋白的构象 铁原子的位置与卟啉环平面的关系发生关键性改变 去氧肌红蛋白中Fe（II）离子有5个配位体，位于离卟啉环平面上方（HisF8一侧）0.055nm处。与O2结合时， Fe（II）离子离卟啉环平面只有0.026nm. 是血红蛋白具有别构性质的基本原因 二、血红蛋白的结构与功能 在从肺部经心脏到达外周组织的动脉血中Hb约为96％氧饱和度。在回到心脏的静脉血中Hb仅为64％氧饱和度。因此每100ml血经过组织约释放Hb携带的1/3氧或相当于大气压和体温下6.5ml氧气 血红蛋白的结构、氧合过程中的构象变化、氧结合曲线和别构效应（协同性） 1. 血红蛋白的结构 (1)．血红蛋白的亚基组成 血红蛋白的构象（三维结构） (2)Hb的亚基与肌红蛋白相似 2. 氧结合引起血红蛋白的构象变化 两个αβ二聚体的偏心枢轴旋移15°并平移0.08nm 血红素铁的微小移动导致血红蛋白构象转变存在空间效应和电子效应 Fe(II）由高自旋变为低自旋 近侧His（F8）与Fe原子一起被拉动，Fe-N键变成垂直于血红素平面 图6-13 去氧血红蛋白中的各亚基间的盐桥 共8个盐桥，氧合时伴盐桥断裂 3. 血红蛋白的协同性氧结合（Hb氧结合曲线） 图6-14 Hb和Mb氧合曲线的比较 Hb氧合曲线的比较 由Y对P (O2)作图 血红蛋白的Hill图 由此方程导出 ΔY是血红蛋白运输氧效率的指标Hb,ΔY=0.72; Mb, ΔY0.1 。协同效应增加血红蛋白在肌肉中的卸氧效率. 4. H+、CO2和BPG对血红蛋白结合氧的影响 H+、CO2和BPG在血红蛋白上都有各自的结合部位，这种在空间上相隔部位间的相互作用——一种别构效应 (1)、 H+和CO2促进O2的释放（Bohr效应） H+促进氧从血红蛋白释放 图6-17 在不同pH下Mb和Hb的氧饱和分数曲线 CO2促进氧从血红蛋白的释放 反应是可逆的，产生的H+贡献于Bohr效应。氨基甲酸也可形成额外的盐桥，有助于稳定T态，促进氧的释放 (2)、BPG降低Hb对O2的亲合力 正常人的红细胞约含有4.5mmol/L BPG，约与血红蛋白等摩尔数。Hb四聚体分子中只有一个BPG结合部位。位于四个亚基缔合形成的中央空穴内。而氧合血红蛋白（R态）中，中央空穴变得太小，容纳不了BPG，因为O2的结合引起构象变化，扰乱了BPG的结合部位。 可表示如下： 图6-19 BPG对Hb氧合曲线的影响 氧的S形曲线结合，Bohr效应以及BPG效应物的调节使得血红蛋白的输氧能力达到最高效率(协同效应、波耳效应、别构效应使血红蛋白的输氧能力达到最高效率 ) 血红蛋白使体内的pH维持在一个较稳定的水平 血红蛋白的别构效应充分反映了它的生物学适应性，结构与功能的高度统一性。 三、血红蛋白分子病 导致一个蛋白质中