[理学]6章 蛋白质的功能与进化-教学用.ppt

第 6 章 蛋白质的功能 与进化 若 n =1， 配体结合非协同， 如肌红蛋白。 若nH＞1，正协同， 血红蛋白。 若nH = n，即nH达到理论极限， 配体结合完全协同。但实测 nH 总小于蛋白质中的配体结合部位数。 若nH＜1，负协同，也即一个配体的结合导致后续配体更难结合， 但例子很少。 (四)血红蛋白协同性氧结合的定量分析 Hb 的 nH＝2.8，在 nH ＝ 1和 nH ＝ 4 两极端之间，表明 Hb 和 O2 的结合是高度协同的，但不完全协同， 因n个O2在一瞬间结合到同一 Hb 分子的概率几乎等于零. (四)血红蛋白协同性氧结合的定量分析 第一个亚基和氧结合情况 第四个亚基和氧结合情况 Hb：肺泡中 Y = 0.97， 肌肉毛细血管中Y = 0.25。释放的氧的 △Y = 0.72。 △Y : 血红蛋白输氧效率的指标。协同性将增加△Y值。 如果是肌红蛋白：从肺泡输氧到肌肉，虽然p(O2)有相的改变，但△Y 不到 0.1，表明Mb不适合于担当从肺部到组织转运氧的角色. 肺泡中的p(O2)约为13 kPa；肌肉毛细血管中p(O2)约3 kPa。 Hb适合运输氧的原因： (五) BPG调节Hb对O2的亲和力 BPG，Hb 的负异促效应物或称别构抑制剂。 BPG与Hb 作用是异促别构调节的实例。 正常红细胞约含 4.5 mmol/L BPG，和Hb等摩尔数，BPG 部位在亚基形成的中央孔穴。 高负电荷BPG把两β链交联在一起。 Hb 分离提取后，仍结合相当量的BPG，很难完全被除去。 α1 α2 β1 β2 Lys β82 （EF6） His β2（NA2） His β143 （H21） Val β1（NA1） Val β1（NA1） His β143 （H21） His β2（NA2） Lys β82 （EF6） (五) BPG调节Hb对O2的亲和力 BPG和β链之间的离子键有助于稳定T态的Hb构象，促进氧的释放。 变为R态时，Hb中央孔穴变小, 容纳不了BPG， 因O2的结合引起Hb构象变化，扰乱了BPG的结合部位。 O2和BPG与Hb的结合互相排斥。 BPG：肌肉组织代谢产生。 α1 α2 β1 β2 Lys β82 （EF6） His β2（NA2） His β143 （H21） Val β1（NA1） Val β1（NA1） His β143 （H21） His β2（NA2） Lys β82 （EF6） Y △Y △Y △Y 4.5mmol/L 7.5mmol/L 完全脱BPG的 Hb对O2的亲和力很高， 能在4kPa p(O2)下为O2所饱和，几乎不释放氧，氧结合曲线呈双曲线形式。 BPG对Hb 样合曲线的影响 Y △Y △Y △Y 4.5mmol/L 7.5mmol/L 肺部p(O2)大于13 kPa，Hb几乎全被O2饱和，BPG与氧合关系不大。外周组织p(O2)低(4 kPa)，如无BPG，就会减少Hb对组织的氧供应。有BPG (4.5mmol/L)的存在，Hb对O2的亲和力低，氧结合曲线呈现正常的S形曲线，供给组织的氧量(卸氧量)约为血液所能携带的最大氧量的40%(△Y)。 BPG对Hb 样合曲线的影响 Y △Y △Y △Y 4.5mmol/L 7.5mmol/L 常人在短时间内由海平面升到海拔4 500 m高山时，红细胞中的BPG浓度几小时后就开始上升，两天内可由4.5mmol/L 增到 7.5mmol/L. 释氧从30%提高约40% BPG对Hb 样合曲线的影响 CO2和H+组织呼吸产生的两个终产物。 CO2水中的溶解度很小，容易形成气泡。红细胞含丰富的碳酸酐酶，催化CO2和水生成HCO3- 和 H+。 呼吸产生的CO2 约70%～80%以HCO3-的形式转运到肺部. CO2 水合增加了组织中的H+浓度。 CO2也能和 Hb 氨基末端 α-NH2共价结合生成氨基甲酸Hb (Hb-NHCOO-), 约20% CO2以此形式转运到肺部；同时也产生H+，进一步降低组织中pH。 Hb与O2结合和与H+(或CO2)结合是相拮抗的. [H+] ↑将提高O2 释放。 (六) H+和CO2调节Hb对O2的亲和力:Bohr效应 (六) H+和CO2调节Hb对O2的亲和力:Bohr效应 Bohr 效应：当H+浓度增加时，Hb氧分数饱和度曲线右移。pH 对 Hb 氧亲和力的影响，因丹麦生理学家Bohr G发现而得名。 pH对Hb氧分数饱和度曲线的影响： 肺中血液pH7.6，组织中pH7.2， 氧结合实验常在pH7.4 下进行 血液流经组织时，这里的pH较低，[CO2]较高，使组织能比单纯p(O2)降低获得更多的氧，而氧的释放又促使Hb与H+和CO2的结合，以补偿由于组织呼吸引起的pH降低，起着缓冲血液p