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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
肌红蛋白氧合曲线
Mb + O2
[Mb][O2] K = [MbO2] [MbO2] = Y O2 = [Mb] + [MbO 2] Y O2 = pO2 [O2] K + [O2]
MbO2
K + pO2
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
3、氧与肌红蛋白的结合 —Fe2+与珠蛋白的93位 （F8）His的咪唑基N相连； —当形成氧合肌红蛋白 （oxy-myoglobin）时， 第6个配位键与氧结合； —当成高铁肌红蛋白时， 第6配位键被H2O分子占据； —在氧结合一侧有一E7 His氧结合部位形成空间 位阻区
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
2
14
15
蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
2 血红蛋白
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
血红蛋白的结构
◇ Hb分子近似球形；M.W.=68 000 ◇ Hb由四个亚基组成（二条α亚基和二条β亚 基）； ◇ α亚基（141aa）比β亚基（146aa）短，但 都比肌红蛋白链（153aa）短；这主要是因为 末端H螺旋比较短； ◇ 4个血红素分别位于四条多肽链的E和F螺旋 之间的裂隙处，并暴露于分子表面。 ◇ Hb- α和Hb- β及Mb虽然三级结构相似，但 其氨基酸序列却有很大的不同，约只有27个位 17 置是相同的。
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
Hb + 4 O2 Hb(O2)4
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
[Hb][O2]4 K = [Hb(O2)4]
Y O2 = [Hb] +[Hb(O ) ] 2 4
P4(O2) K + P4(O2)
[Hb(O2)4]
=
[O2]4 K + [O2]4
Y O2 =
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
肌红蛋白与氧的结合
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
Mb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。
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
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。 这对Mb生物功能并 没有影响，但会影 响Hb的性质。
肌红蛋白的结构
1、肌红蛋白的三级结构 （1）长短不同的8条α螺旋组成； （2）80%AA处于螺旋中 （3）拐弯处为无规卷曲 （4）肌红蛋白中4个Pro 各处于四个拐弯处； （5）分子十分紧密，仅 能容纳4个水分子； （6）亲水外部疏水内部
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
肌红蛋白的结构
肌红蛋白氧合曲线
Y = 0.5
YO = 2
双曲线型
p O2 K + p O2
p50 = K = 2.8 torr
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
肌红蛋白氧合曲线
Hill图
logP50
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
肌红蛋白氧合曲线
线粒体中氧分压 细胞表面氧分压 静脉血中氧分压
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
1、肌红蛋白
• 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。 • 肌红蛋白是由一条多肽链和一个辅基血 红素构成，相对MW=16700，由153个AA 残基。除去血红素的脱辅基肌红蛋白称 为珠蛋白。
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
• 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。
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
血红蛋白结合氧的协同作用示意图
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
Hb的氧结合曲线
• 血红蛋白是目前了解最清楚的别构蛋白质， 血红蛋白的氧合具有正协同效应，即一个 O2的结合会增加同一分子中其余空的氧结 合部位对O2的亲和力。Hb的氧合曲线呈S形 而非双曲线形。每个血红蛋白分子有4个血 红素，因此最多只能结合4分子氧，现假定 O2与Hb的结合是“全或无”的现象。
氧结合引起的血红蛋白构象变化
• 血红素铁 0.039nm的 微小位移 导致血红 蛋白构象 的改变。
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
• 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）
脱氧血红蛋白（紧张态）
22 氧合血红蛋白（松驰态）
蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
• 血红蛋白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。
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
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。
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
第六章 蛋白质的结构和功能
1
蛋白质不是静止的分子，而是处于不停 的运动之中。蛋白质的功能几乎总是依 赖于与其它分子的相互作用，这种相互 作用受到蛋白质分子的构象变化的影响。
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主要内容
• 蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与 血红蛋白 • 蛋白质与配体结合的空间互补性——免疫 球蛋白 • 化学能对蛋白质相互作用的影响——肌球 蛋白与肌动蛋白
Hb的氧结合曲线
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红蛋白与血红蛋白
◇ 肺泡中pO2=100torr, YO2=0.97 ◇ 毛细管中pO2=20torr, YO2=0.25 ◇ Hb P50=26torr ◇ Hb 0.97-0.25=0.72 Mb 0.97-0.89=0.08 ◇ 协同效应增加血红蛋白在肌肉中卸O2效率。
2、辅基血红素
Fe原子被称为原卟 啉IX（9）的有机分 子固定的，共称血素 （Heme），使血液呈 红色。Fe有六个配位 键，其中四个与卟啉 的吡咯环的N原子相 连。Fe2+称亚铁血红 素，Fe3+为高铁血红 素，只有Fe2+的蛋白 才能结合氧
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蛋白质与配体的可逆结合——肌红