4.蛋白质的结构与功能_2.ppt

第6章 蛋白质结构与功能的关系;蛋白质结构与功能关系的一般原则;1. 血液凝固的生化机制 血液中包含着对立的两个系统：凝血系统 和溶血系统。这两个系统的相互制约既保证血 液在血管中的畅通无阻，又保证血管破裂能及 时堵上。凝血系统包括13个凝血因子，这些因 子以前体形式存在。动物受伤而流血时，这些 前体将在其他因子的作用下被激活，使血液迅 速凝固而将伤口封闭。;凝血过程的主要环节 （1）血浆中的凝血酶原受到血浆和血小板中的一些因子的激活而形成凝血酶； （2）血浆中纤维蛋白原在凝血酶的激活下变为不溶性纤维蛋白网状结构，而使血液变成凝固。 凝血酶原：是一种糖蛋白，分子量为66000，含有 582个氨基酸残基。在凝血酶原致活物的催化下，凝血 酶原分子中的二肽键发生断裂，释放出分子量为32000 的氨基末端片断，形成有活性的凝血酶。 断裂位点：Arg-Gly;2.胰岛素的激活 胰岛素是胰岛的β细胞内质网的核糖体上合 成的。 最初是比胰岛素分子大一倍的单链多肽，称 胰岛素原。胰岛素原可以看成是由一条连接肽， 简称C肽的一端通过两个碱性氨基酸残基与胰岛 素A链的N末端相连。另一端通过另外两个碱性氨 基酸残基与B链的N末端相连。;前胰岛素原比胰岛素原在N末端上多一段肽链，称信号肽，含20个氨基酸残基。 信号肽的主要作用是引导新生多肽链进入内质网腔。特异的肽酶将胰岛素原激活为胰岛素。 ;（一）蛋白质一级结构与功能的关系;例1 胰岛素;表 不同哺乳动物的胰岛素分子中的氨基酸差异;例2 细胞色素C（cytC）;表 不同生物与人的细胞色素c相比较的氨基酸差异数目;正常红细胞; 1、引起镰刀状红细胞贫血病的原因： Hb A H2N Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys COOH Hb S H2N Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys COOH ?链 1 2 3 4 5 6 7 8 2、分子病：指某种蛋白质分子一级结构的氨基酸排列顺序与正常的有所不同引起的的遗传病。 ;;正常人的HbA的β链第六位是Glu，而病人（HbS)则被Val取代（遗传密码由CTT→CAT)。;当Glu被Val取代后，由于Glu的侧链是带负电荷的羧基， Val的侧链是不带电荷的疏水基，因此这种改变显著降低了血红蛋白的溶解度，使患者的血红蛋白分子容易聚集成纤维状血红蛋白，导致红细胞收缩变形成镰刀状，输氧能力下降，细胞脆弱易破碎，引起头晕、胸闷等贫血症状。;;别构现象（allosteric effect）：蛋白质的构象并不是固定不变的，当有些蛋白质表现其生物活性时，其构象发生改变，从而改变了整个分子的性质，这种现象就称为别构现象（别构效应、变构效应）。具有这种现象的蛋白质叫别构蛋白。;肌红蛋白的结构与功能肌红蛋白的三级结构;肌红蛋白三级结构图示;一级结构：由一条肽链组成，含有153个氨基酸残基；非共价结合一分子血红素辅基。血红素由原卟啉和Fe2+组成。Fe2+可以形成6个配位键，其中4个是与原卟啉上的吡咯环的N原子形成的，1个是与肽链F螺旋上的His的咪唑基（HisF8）形成的。O2可以通过第六个配位键可逆地与Fe2+结合。 ; 二价态的血红素铁结合O2;;二级结构：共有8段α-螺旋，它们约占全部序列的75%，按照N-端到C-端的次序，被依次编号为A、B、C、D、E、F、G、H。螺旋之间是短的小环。有四个螺旋终止于Pro残基。某些螺旋为两亲螺旋。 三级结构：整条肽链折叠成紧密球状，疏水侧链大都在分子内部，极性、带电荷的侧链则在分子表面。其分子表面形成一个深的疏水口袋，口袋的侧面由E螺旋和F螺旋组成，底部由G螺旋和H螺旋组成。血红素通过与周围氨基酸残基的次级键以及血红素铁与近端的His F8形成的配位键而“藏”在洞中。该口袋允许O2进入而阻止H2O的进入，既保证了Fe2+结合O2又可防止Fe2+被氧化成Fe3+。如果Fe2+被氧化成Fe3+则氧气不能再与血红素结合。CO与O2差不多大，因此也能与血红素结合。CO的毒性是因为它与血红素的亲和力更大，从而阻止O2与血红素的结合。;卟啉症;F8 His的咪唑基;氧与肌红蛋白结合的整体结构;血红素与CO结合肌红蛋白中血红素与CO亲和力比O2大250倍;二、血红蛋白结构与功能的关系;血红蛋白的结构（1）;血红蛋白的结构（2）; 血红蛋白完整的三维结构图;氧结合改变血红蛋白的构象; 血红蛋白的T态和R态;T 态 = 与氧气结合的亲和力低 R 态 = 与氧气结合的亲和力高;亚基T态 R态引起的结果