血红蛋白 协同效应 ppt_Chapter 6蛋白质的功能和进化.ppt

蛋白质的主要功能和几个概念 多样性和特异性 配体（ligand):和蛋白质可逆结合的分子 结合部位(binding site):蛋白质上结合配体的部位，在大小、形状、电荷、亲/疏水性上与配体互补，体现了蛋白质-配体结合的专一性 肌红蛋白和血红蛋白 肌红蛋白（myoglobin,Mb），存在于哺乳动物肌肉中贮存和运送氧的蛋白质 血红蛋白（hemoglobin,Hb），存在于哺乳动物血液里贮存和运送氧的蛋白质 肌红蛋白和血红蛋白结构、功能相似 血红蛋白质的功能：转运氧 氧进入线粒体的途径 1）静脉血中的红细胞从肺气泡中吸收O2 2）吸收了O2的红细胞随动脉血流到组中的毛细血管中 3）O2从红细胞扩散到组织细胞中 4）进入细胞的O2扩散到线粒体中， 在肌细胞中肌红蛋白协助O2的扩散（O2和肌红蛋白结合，肌红蛋白在细胞质里扩散） 肌红蛋白质是氧的贮库 血红蛋白质氧和的协同性和别构效应 别构效应：一个配体和蛋白质上的一个结合部位的结合影响同一个蛋白质上其他结合部位的亲和力 同促效应：发生相互作用部位是同种的 异促效应：发生作用的部位是不同种的，即正常配体的结合行为受另一个配体（调解物）与另一结合部位结合的影响 血红蛋白的配体结合曲线 R state and the T state R state (松弛态, relaxed state)----oxyhemoglobin（氧合血红蛋白） T state (紧张态, tense state)----deoxyhemoglobin （去氧血红蛋白） R态对氧分子的亲和力明显高于T态, 氧的结合也稳定了R态 肌红蛋白和血红蛋白的Hill图 血红蛋白从肺泡到组织中Y值的变化 小结 各亚基之间的正协同效应、BPG的异构效应和Bohr效应使血红蛋白的输氧能力达到最高的效率；并且使机体内pH值维持在一个较稳定的水平上 血红蛋白的别构效应充分反映了蛋白质结构和功能上的高度统一 a链缺陷，表现为a-地中海贫血症状：血红蛋白为同聚体，无协同效应或别构效应 b链缺陷，表现为b-地中海贫血症状：幼年可由胎儿g链代偿，但无法活到成年 免疫球蛋白 氨基酸序列和进化 Hemoglobin 血红蛋白对O2的结合和对CO2或（H+）的结合是相拮抗的 Bohr效应：H+浓度增加（pH下降）时，Hb氧分子的饱和曲线向右移动 Bohr效应的作用： 当血液流经组织时，pH较低，使组织能比单纯的p(O2)降低获得更多的氧分子，而氧分子的释放又利于CO2和H+对血红蛋白的结合，以补偿由于组织呼吸导致的H+浓度升高，起到缓冲血液pH的作用； 当血液流经肺部时， p(O2)较高，有利于CO2和H+的释放，以及血红蛋白对O2的结合 Hemoglobin CO: 悄无声息的杀手 CO占据了O2的结合位点 CO和血红蛋白的结合，增加了血红蛋白对O2的亲和力，使O2在组织中很难释放 CO和其他一些具有血红素的蛋白质结合，影响它们的正常功能 Hemoglobin Biochemistry in Life 血红蛋白分子病 （一）镰刀状细胞贫血病（sickle-cell anemia) 镰刀状细胞贫血病是由于编码血红蛋白b亚基的基因发生突变引起的，该突变使b亚基的一个氨基酸残基改变了（Glu→Val ） ① 具有该突变的血红蛋白（Hb S)比正常的血红蛋白(Hb A)的pI值要高 ② Hb S的溶解度比Hb A的要低 ③ Hb S容易和另一个Hb S借疏水作用聚集而形成纤维状晶体沉淀，这种纤维状晶体沉淀压迫细胞膜，使细胞弯曲成为镰刀状 Hemoglobin 这种集聚反应只发生在去氧血红蛋白上 Hemoglobin 治疗镰刀状细胞贫血病 Hb S链末端-NH3++ N=C-O- Hb S链末端-N-C-NH2 H ║ O 减少血红蛋白分子对CO2和BPG的亲和力，而增加对O2的亲和力，使去氧血红蛋白减少，分子间聚集程度降低，从而减缓镰刀状细胞的症状 Hemoglobin 仅有1%的携带Hb S突变基因的杂合子会在去氧情况下，表现成镰刀状细胞的症状。这些患者如果避免剧烈运动或者不对循环系统施加额外的压力，可以正常生活。 携带有Hb S突变基因的杂合子，在非洲一些部落中的比例较其他地区高，可能和该地区流行疟疾有关（镰刀状细胞可能比正常形状的血细胞在遭到疟原虫感染时，易破碎，防止了虐原虫在细胞内的繁殖） Hemoglobin 地中海贫血主要是由于无法合成一个或多个血红蛋白亚基所导致的 导致缺陷的几种原因 ①基因缺失 ②无义突变或移码突变 ③突变发生在基因编码区之外，但影响了转录或mRNA的加工 Hemoglobin （二）a-和b-地中海贫血病（Thalassemias) Immunoglobu