第6章蛋白质的结构和功能.pptVIP

第六章 蛋白质的结构和功能 主要内容 肌红蛋白和血红蛋白 免疫球蛋白 6.1、肌红蛋白和血红蛋白 肌红蛋白（myoglobin，Mb）是哺乳动物细胞主要是肌细胞贮存和分配氧的蛋白质。 血红蛋白（hemoglobin，Hb）的主要功能是在血液中结合并转运氧气。 肌红蛋白的结构 一级结构：有153个氨基酸残基组成的多肽链，含有一分子血红素辅基，分子量16.7K。 二级结构：八条α-右手螺旋（A-H），中间由无规卷曲来连接。 三级结构：扁平的菱形，属于球蛋白。 肌红蛋白与氧的结合 血红素非共价的结合于肌红蛋白分子的疏水空穴中。 肌红蛋白与氧的结合 O2的结合依赖于血红素分子上铁原子的价态。 血红素铁在第5配位键与珠蛋白F8位His残基（近侧组氨酸）上的咪唑N结合。 肌红蛋白与氧的结合 氧结合部位是一个空间位阻区域。位阻的提供者是E7 His残基（远侧His） Mb和Hb多肽微环境的作用 固定血红素基。 保护血红素铁免遭氧化。 为氧分子提供一个合适的结合部位。 氧的结合改变了肌红蛋白的构型 肌红蛋白血红素与氧结合后，铁原子从离卟啉环平面上方0.055nm处，被拉到离卟啉环平面上方0.026nm处。 血红蛋白的结构 成人的血红蛋白是一个α2β2四聚体蛋白。 α和β亚基具有和肌红蛋白非常相似的构象。 血红蛋白是一个高对称性蛋白。Hb分子近似球形，4个亚基占据相当于四面体的4个顶角。4个血红素基分别位于每个多肽链的E和F螺旋之间的裂隙处，并暴露在分子的表面。 氧结合引起的血红蛋白构象变化 氧合作用显著改变血红蛋白的四级结构。 血红素铁0.039nm的微小位移导致血红蛋白构象的改变。 氧合血红蛋白和去氧血红蛋白代表不同的构象态。（T态和R态） 氧合导致稳定T态的离子键和盐桥的断裂，血红蛋白的氧结合过程是一协同过程。 Mb和Hb的氧结合曲线 H+、CO2和BPG对血红蛋白结合氧的影响 血红蛋白与O2的结合受环境中其他分子的影响，如H+、CO2和BPG等。虽然它们在蛋白质分子上的结合部位离血红素基很远，但这些分子极大的影响血红蛋白的氧合性质。这种空间上相隔的部位之间的相互作用就是别构效应（allosteric effect）。 H+和CO2促进O2的释放（Bohr效应） pH下降时，Hb的氧饱和曲线向右移动。这种pH对血红蛋白对氧的亲和力的影响被称为Bohr效应。 BPG降低Hb对O2的亲和力 BPG是Hb的一个重要别构效应物。Hb四聚体分子只有一个BPG结合部位，位于由四个亚基缔合形成的中央孔穴内。 BPG和两个β链之间的离子键有助于稳定去氧形式（T态）的血红蛋白构象，促进氧的释放。 人的某些生理性和病理性的缺氧可以通过红细胞中BPG浓度的改变来调节对组织的供氧量。 胎儿红细胞中Hb F与BPG结合力比Hb A弱，这有助于胎儿从母体获得O2。 镰刀状细胞贫血是分子病 镰刀状细胞贫血病是血红蛋白分子突变引起的。 镰刀状细胞血红蛋白可形成纤维状沉淀 6.2、免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig） 1、免疫球蛋白是指具有抗体（antibody）活性，或化学结构与抗体相似的球蛋白。一般情况下，免疫球蛋白指的就是抗体。 2、抗体具有两个显著特点：高度的特异性和庞大的多样性。 6.2.1、抗体的产生： 6.2.2、免疫球蛋白的类别 根据免疫球蛋白分子结构的不同可分为5类：IgG、IgM、IgA、IgD、IgE。 IgG是血清中最丰富的免疫球蛋白。 6.2.3、IgG的结构 IgG是呈Y型结构的球蛋白。 根据组成多肽链的大小可分为轻链（Light chain, L）和重链（Heavy chain, H） 根据L链和H链一级结构的序列同源性可分为可变区（Variable domain, V）和恒定区（Constant domain, C） 轻链和重链 —轻链：25KD，214个氨基酸 —重链：50KD，450-570个氨基酸 可变区 VL VH 恒定区 CH1, CH2, CH3 铰链区 可变区又可进一步分为超变区（或称互补决定区）和骨架区。 由于富含Pro，所以铰链区具有很强的柔性。 6.2.4、免疫球蛋白的功能 识别抗原 效应功能 激活补体 结合细胞 穿过胎盘 免疫球蛋白对抗原的识别 抗体的抗原结合部位与抗原决定簇在空间结构上是互补的。 抗体的抗原结合部位与抗原决定簇分子表面基团的相互作用，包括静电引力、氢键、范德华力、疏水作用等。 抗原与抗体的结合需要合适的温度、pH、缓冲体系，这种结合是可逆的。 激活补体：激活补体功能是抗体对微生物或靶细胞杀伤的主要机制之一。只有免疫球蛋白与抗原结合后，才有激活补体的功能。 结合细胞：免疫球蛋白的C3区存在可以和多种细胞（巨噬细胞、