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1、,第四节蛋白质结构与功能,一、蛋白质的一级结构决定其高级结构,牛核糖核酸酶（RNase）,核糖核酸酶的变性与复性（C.Anfinsen）,二、蛋白质的一级结构与功能,1.同功能蛋白质中氨基酸顺序的种属差异与生物进化 同源蛋白质与物种间的系统发生关系:不同种属细胞色素C分子中氨基酸残基的差异,分子分类方法：进化树（系统发生树）,2.一级结构的微小差别可导致生理功能的重大不同：分子病,例：镰刀形红细胞贫血（sickle-cell anemia）,N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys C(146),HbS（sickle-cell hemoglobin）肽链：,HbA（a
2、dult hemoglobin）肽 链：,N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys C(146),这种由基因突变使蛋白质分子结构及功能变异导致的疾病，称为“分子病”。,患者与正常人血象差异,HbA与HbS的分析鉴定,指纹分析（finger print）,N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys C(146),N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys C(146),三、蛋白质的空间结构与功能,蛋白质的空间结构与其生物学功能密切相关，生物体中各种蛋白质都有自己特定的空间构象，这种构象与它们的功能是相适应的，如果空间构象发
3、生了改变，蛋白质的生理功能也就随之消失。,1.胰岛素的结构和功能,胰岛素和它的前体,三对二硫键使不同来源的胰岛素具有相同的空间构象,2.血红蛋白的结构与功能,（1）血红蛋白的结构,脊椎动物血红蛋白由4个亚基组成；成人血红蛋白主要为HbA，亚基组成为：22,血红蛋白近似球形 4个亚基占据4面体的4个顶角、间作用强；、或、间作用弱,（2）血红蛋白的功能,（3）血红蛋白与氧的结合具协同性,血红蛋白的存在形式氧合血红蛋白：Hb(O2)去氧血红蛋白：Hb饱和度：血红蛋白分子上已结合氧位置数与可结合氧位置数之比。,血红蛋白与肌红蛋白的氧合曲线,血红蛋白与肌红蛋白结构的比较,肌红蛋白（Mb）8段-螺旋(7-
4、23AA):AH非螺旋区:NA，AB，CD，EF，FG，GH，HC血红素辅基(E-F间）153 AA分子量:17.2 kD,Mb 与 Hb-亚基的三级结构相似，一级结构不同,Hb:-亚基：141个氨基酸,-亚基：146氨基酸,22 分子量：64.45 kD,原卟啉环和血红素分子的结构,原卟啉环：四吡咯环,血红素,亚铁血红素亚铁血红蛋白与氧结合,高铁血红素高铁血红蛋白不与氧结合,N,C,C,C,C,N,C,C,C,C,N,C,C,C,C,N,C,C,C,C,H,C,C,H,H,C,C,H,C,H,3,C,H,=,C,H,2,C,H,2,C,O,O,-,C,H,2,C,H,C,H,3,C,H,3,
5、H,3,C,H,2,C,F,e,2,+,N,C,C,C,C,N,C,C,C,C,N,C,C,C,C,N,C,C,C,C,H,C,C,H,H,C,C,H,C,H,3,C,H,=,C,H,2,C,H,2,C,O,O,-,C,H,2,C,H,C,H,3,C,H,3,H,3,C,H,2,C,F,e,3,+,氧合肌红/血红蛋白中血红素铁离子的6个配体,(His93),氧的结合诱导血红蛋白分子构象的变化,氧合使Fe 2+落入卟啉环,氧合改变肌红/血红蛋白的构象,脱氧与氧合血红蛋白的构象变化,脱氧血红蛋白分子中的盐键,氧合作用显著改变Hb的四级结构，血红素铁的微小移动导致血红蛋白构象的转换（从T态R态）,T
6、态（tense state）紧张态氧亲和力低,R态（relaxed state）松驰态氧亲和力高,肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)的氧合曲线,肌红蛋白和血红蛋白氧合示意图,（4）2，3二磷酸甘油酸（BPG）可降低血红蛋白与氧的亲和力,BPG降低Hb对氧的亲和力，增加Hb的卸氧量,BPG与去氧Hb的结合部位,高负电荷BPG与链Lys82、His2、His143、Val1等残基的正电基团相互作用，将两链铰链。,BPG对Hb氧合曲线的影响,正常人红血球含4.5mmol/L BPG，与血红蛋白等摩尔数高山缺氧，BPG代偿性增高严重阻塞性肺气肿，BPG代偿性增高,胎儿血红蛋白（HbF：22 His14
7、3Ser143）与BPG亲合力低，与氧亲合力高,（5）质子和二氧化碳促进血红蛋白释放氧（Bohr效应）,细胞呼吸终产物在体内水合为碳酸氢盐:CO2+H2O H2CO3 H+HCO3-代谢旺盛组织：CO2，H+去氧血红蛋白比氧合血红蛋白对H+的亲和力大：HbO2+H+HbH+O2Bohr效应的意义：在代谢旺盛的组织，高H+和CO2 浓度，促进氧的释放，有利于组织摄取氧。在肺部pCO2降低，有利于Hb对氧的结合。,3.免疫球蛋白（immunoglobuing，Ig）的结构与功能,(1)抗原与抗体的一般概念抗原：能引起免疫反应的生物大分子（包括蛋白、核酸、多糖、毒素等）或病原体（细菌、病毒等）称为抗
8、原。抗体（免疫球蛋白）：血浆糖蛋白，由肝、脾、淋巴结等组织的网状内皮细胞合成。抗体的特点是特异性强，专一识别相应的抗原；多样性。,(2)免疫球蛋白G(IgG)的结构与功能,Mr:150000Fab：fragment of antigen bindingFc：fragment of crystallization木瓜蛋白酶：2Fab，Fc胃蛋白酶：F(ab)2B细胞再次免疫主要抗体，血中最丰富抗体，唯一可通过胎盘抗体。,V；variable domain，可变区C：constant domain，恒定区,IgG 的空间结构,免疫球蛋白折叠桶壁状结构,IgG轻链的二个结构域,（3）免疫球蛋白的分类,IgG,IgA,IgM,IgD,IgE,结构及抗原性,抗原性,主要存在于分泌物（唾液、泪、乳）,初次免疫早期产生，抵抗入侵血液细菌,
