第五六章铁-硫蛋白和其他非血红素铁蛋白分析.pptx

第五章铁-硫蛋白和其他非血红素铁蛋白第一节铁载体(siderophores)第二节铁蛋白(ferritin)第三节铁传递蛋白(transferrin,Tf)第四节铁硫蛋白(FeSprotein)血红素蛋白(heme)和非血红素蛋白(nonheme)非血红素蛋白铁蛋白：贮存铁铁传递蛋白：输送铁铁硫蛋白：传递电子蚯蚓血红蛋白：载氧NiFe氢化酶：催化甲烷单加氧酶：催化原儿茶酸根3,4-双加氧酶：催化固氮酶：催化etc.血红素蛋白细胞色素：传递电子血红蛋白：储氧肌红蛋白：储氧细胞色素P450：催化辣根过氧化物酶:催化etc.一些非血红素铁蛋白的生理功能非血红素铁蛋白生理功能来源铁蛋白血清铁传递蛋白卵铁传递蛋白乳铁传递蛋白贮存、输送铁动物组织血清卵清乳红氧还蛋白铁氧还蛋白肾上腺皮质铁氧还蛋白传递电子细菌叶绿体、细菌肾上腺皮质蚯蚓血红蛋白载氧星虫、蚯蚓顺乌头酸酶邻苯二酚双加氧酶氢酶催化动植物细菌细菌、藻类第一节铁载体(siderophores)Siderophoresaresmallmolecularweight,high-affinityiron-bindingcompoundsthatcanscavengetheironawayfromthehigh-affinityiron-bindingproteins.铁是生物体必需的微量元素，也是人体中含量最丰富的过渡金属元素。那么生物体系中铁是如何被吸收，运送和储存的呢？长期的生物进化使不同生物拥有不同的维持铁离子动态平衡的机制，使生物体吸收的铁以金属酶，金属蛋白或小分子配合物的形式存在于生物体中。铁载体(siderophores)植物、微生物的生存，要求环境中铁浓度足够高，方能满足其DNA合成血红素所需的铁。为了能与氢氧根等有效地竞争铁(III)，细菌，真菌和植物种子等会分泌一些对铁(III)具有高度亲和力的复杂有机物，使难溶的铁活化，这些有机物可与铁形成非常稳定的八面体配合物。铁载体就是分子量低，对铁有专一螯合作用，微生物和植物用以由环境吸收铁的复杂有机物的总称。按照其分泌的种属，铁载体有微生物铁载体(siderophore)和植物铁载体(phytosiderophore)两大类。铁载体的结构类型铁载体与铁形成非常稳定的低电荷配合物，有利于高电荷铁(III)离子跨过亲脂性膜，实现铁(III)的吸收，运输过程。氧肟酸盐型(hydroxamatetype);邻苯二酚型(catecholtype)氧肟酸盐型(hydroxamatetype)Crystalstructureofferrichrome铁色素肠杆菌素,Enterobactin邻苯二酚型(catecholtype)Enterobactin+Fe铁载体的性质根据软硬酸碱规则，铁载体中属于硬碱的配位原子(氧)可与属于硬酸的Fe3+配位，形成稳定的配合物。研究表明,含有三个双齿配体的铁载体与Fe3+的结合常数大于1030。虽然铁载体也可与Ga3+及人造錒元素结合,但是与Al3+及所有二价金属离子的结合能力是相当弱的，因此自然界出现的金属离子中,铁载体仅对Fe3+选择性性结合。所结合的Fe3+处于高自旋态(HS),动力学性质是活泼的，使铁载体结合的Fe3+能向细胞内其它配体或蛋白质释放铁。铁的释放机理关于释放铁的机理，目前比较普遍的看法是：在细胞内，首先Fe3+被还原为Fe2+，之后通过质子化作用将结合不牢固的Fe2+从载体上置换下来。第二节铁蛋白(ferritin)高等植物，微生物，哺乳动物的各种细胞中都含有储铁蛋白。细胞类型不同储铁功能也有所不同。哺乳动物体内主要储存铁的蛋白质，主要分布在动物的脾脏(spleen),肝脏(liver)和骨髓(bonemarrow)中，植物的叶绿体和某些细菌中也发现有铁蛋白。铁蛋白为机体内一种贮存铁的可溶组织蛋白，正常人血清中含有少量铁蛋白；肝癌患者治疗有效者血清铁蛋白下降，而恶化和再发者升高，持续增高则予后不良，故血清铁蛋白测定可作为疗效监测手段之一。储铁蛋白是一个具有某种不均一性的分子，整个分子有一个直径为13nm壳厚约为2.5nm蛋白质外壳。它由24个亚基组装而成；沿三，四重轴方向的通道使蛋白质壳与外部联系，其中8个三重轴通道由亲水氨基酸残基(Asp,Glu,His,Tyr)排列而成，即亲水性通道；而6个四重轴通道排列有多个亲脂性残基，即疏水性通道。无论是储铁蛋白还是脱铁储铁蛋白，其外壳的大小和亚基的排列方式基本不变。蛋白质壳内是一个无机物复合体的铁核，铁就聚积在铁核内，其铁含量为~4500个Fe3+不等,主要成分为[(FeOOH)8(FeOPO3H2)]，铁的碱式磷酸盐微晶排列而成。铁蛋白的结构特点铁蛋白的结构储铁蛋白的主要生物功能是铁的储存，即机体或细胞铁过剩时可吸收铁，而缺少时又可释放铁。