血红蛋白中一个氧分 子的结合一个亚基后， 改变了整个蛋白质空 间构象，促进后续氧 的结合，称为氧分子 的正协同效应
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氧结合血红蛋白的正协同效应属于 一种别构效应
什么是别构效应？
–小分子与寡聚蛋白的结合通过 亚基的相互作用，改变了整个 蛋白质的空间结构，从而影响 其生物活性的现象。
Hb氧合曲线是S形，Mb氧合曲线是双 曲线
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（2）肌红蛋白对氧的亲和力高
同样的氧分压下，Mb对氧亲和力高于Hb –所以红细胞中血红蛋白载有的很多氧被 释放出来，释放出来的氧都可被肌肉中 的肌红蛋白结合
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Y1 △Y
Y2 Y1
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为什么烤鸭中会有亚硝酸盐？
少量的亚硝酸钠不会对人体造成太大伤害， 还会有增加食品色泽和提升食品口感的作用
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亚硝酸盐可以使肌红蛋白氧化成稳定的 亮红色
亚硝酸盐为什么可以导致中毒？
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过量的亚硝酸盐将血红蛋白的二价铁氧化 为三价铁
2、HbA中亚基的空间排布
a和β位于四面体的四个角，隔着一 个空腔彼此相向
3、HbA亚基的结构 和功能
–a和β的三级结构 和功能都很类似于 肌红蛋白
–每个亚基的血红素 都可以可逆性的结 合氧
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a和β的一级结构差异较大
–肌红蛋白有153个氨基酸残基，a为141 氨基酸残基， β为146氨基酸残基
第四节蛋白质的四级结构 和血红蛋白
蛋白质的结构
第一节 蛋白质的 一级结构
•氨基酸
第二节 蛋白质的二级结 构和纤维状蛋白质
第三节 蛋白质的三级 结构和肌红蛋白
第四节 蛋白质的四级 结构和血红蛋白
•肽平面
•结构域 •超二级结构
•亚基
一、血红蛋白 的功能
1、案例—警惕生活中的亚硝酸盐
吃过烤鸭，猫亡，男孩险丧命
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a亚基内部的4对盐桥
β亚基内部的2对盐桥， a 和 β之间有2对
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3、氧分子的正协同别构效应
在血红蛋白中，四个吡咯环形成一个平
面，在未与氧结合时Fe2+的位置高于平面 0.7nm
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氧与Fe2+的结合会使Fe2+嵌入四吡咯平面 中，也即向该平面内移动约0.75nm
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为什么血红蛋白具有运输氧功 能？（S曲线）
1、血红蛋白的4个亚基都可以 结合氧
2、脱氧血红蛋白不容易和氧结合
脱氧血红蛋白各个亚基形成八对盐桥，与氧 结合位点很难暴露出来，形成T态
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八对盐桥：a亚基之间有4对
–a 和β之间有2对
–β亚基内部有2对 李新梅 湖南大学生物学院
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（3） 2，3-BPG的 作用是降低Hb的氧 亲和力
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1 torr＝1mmHg
2，3-BPG提供5个负电荷，β亚基 提供8个正
电(1)N1(2)His2(3)Lys82(4)His143 ，形成6个
盐键
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4、 2,3BPG的别构效应
（1）什么是2,3BPG？
–2,3-二磷酸-D-甘油酸 –非底物分子，降低Hb的氧亲和力
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（2） 2,3BPG的结合部位 –2,3BPG与血红蛋白结合 部位，位于两个β－亚基 之间的空隙中
–氧合之后,两个β－亚基 距离减少，而将BPG排挤 出去
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2、在寡聚蛋白质中，亚基间的立体排 布、相互作用以及接触部位间的空间结 构称之为（ ）
A、三级结构；B、缔合现象；
C、四级结构；D、变构现象
3、具有四级结构的蛋白质是： （ ）
A、胰岛素；B、核糖核酸酶；
C、血红蛋白；
D、肌红蛋白李；新梅E、胰凝乳蛋白
高浓度起到 氧化作用
低浓度时起还原作用， 可以还原高铁血红蛋白
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生活中的亚硝酸盐
(1) 腌制时间太短的咸菜（7-8天最高）
（2）煮久的火锅汤，腐烂的蔬菜，隔 夜剩菜
（3）燕窝
–2011年香港科技大学中药研发中心研究 发现，所有种类的燕窝均含亚硝酸盐， 尤以血燕最严重
（3）Hb结合氧和释放氧的速度快 –当氧分压变化相同时，血红蛋白 的ΔY变化比较大，表明Hb结合氧 和释放氧的速度比Mb快 –Hb适合于运输氧
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因此血红蛋白和肌红蛋白功能不同 –血红蛋白结合氧并运输氧
·从肺中结合氧，转运到身体的各个部分 释放利用
·从组织中结合CO2，转运到肺中释放
–只有27个氨基酸是这三者共有的
（二）蛋白质的四级结构
1、什么是亚基？ –四级结构蛋白质的结构单位 –四级结构蛋白质中每一条具有独立三 级结构的多肽链称为亚基 –单独存在时没有原有蛋白质的生物学 活性。
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2、什么是寡聚蛋白质？ –由两条或两条以上亚基组成的蛋白质 称为寡聚蛋白质 –就是指具有四级结构的蛋白质
相同的氧分压下，具有2,3BPG的红细胞 中的血红蛋白对氧的亲和性要比没有 2,3BPG的要低，称为是2,3BPG的别构 效应
–实质是降低了血红蛋白对氧的亲和性, 使血红蛋白的氧合曲线右移
–肌红蛋白的功能贮存氧
·从血红蛋白中获取氧
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肌红蛋白和血红蛋白对氧亲和性的差异 形成一个有效的转运系统
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习题
1、下列有关血红蛋白运输氧的叙述哪 些是正确的？（ ） –A.以血红蛋白结合氧的百分数对氧分 压作图，曲线呈S形 –B.氧与血红蛋白的结合能力比氧与肌 红蛋白的亲和力要弱 –C.氧与血红蛋白的结合并不引起血红 素中铁离子价数的变
如何应对高原反应? –预防为主 • 有心，肺疾病，肥胖和高血压人群要特别注意
–应在原高度处停留休息3-5天并吸氧 •或立即下降数百米高度
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在休息的过程中机体产生一系列适应 –合成更多的2,3-BPG
长期在高原地区机体产生更多的血红蛋白和 红细胞，加上皮肤角质层薄，最终产生高原 红
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二、血红蛋白 的结构和蛋白 质的四级结构
案例：吸血鬼和卟啉病
关于吸血鬼传说起源的最普遍的解释是 卟啉病
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卟啉即存在于肌红蛋 白和血红蛋白的血红 素
血红素的合成在肝脏和骨髓中进行，需 要8个酶
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任何一种酶缺陷都会有发病可能
血红素合成途径当中，由于缺乏某种酶 或酶活性降低，而引起的一组卟啉代谢 障碍性疾病
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2、判断 –肌红蛋白和血红蛋白的功能都是运输 氧。（ ） –血红蛋白由四个亚基组成，而肌红蛋 白只有一条肽链，因此在一定的氧分压 条件下，血红蛋白与氧的亲和力较肌红 蛋白更强。（ ）
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4、学习小结
生物分子 功能
结构
血红蛋白
血红蛋白的 肌红蛋白和血红蛋白氧合功能 功能是什么？有什么不同？
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使血红蛋白成为高铁血红蛋白，失去携带氧的能 力，造成机体缺氧
亚硝酸盐中毒潜伏期短，一般为数十分钟或1～3小时， 症状以紫绀为主，并有头痛、头晕、心率加快、恶心、 呕吐、腹痛、腹泻
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如何治疗亚硝酸盐中毒？
治疗亚硝酸盐中毒采用小剂量的亚甲蓝，维 生素C和葡萄糖
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案例：你了解高原反应吗？
三、血红蛋白 为什么可以运 输氧？
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高原反应：即高原病，指未经适应训练的人迅速进入 3000米以上高原地区，由于大气压中氧分压降低，机 体对低氧环境耐受性降低，难以适应而造成缺氧
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脸色苍白、急度呼吸困难、剧烈咳嗽、 大汗淋漓，并咳出带粉红色泡沫痰
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6、判断:
–(1)两条单独肽链经链间二硫键交联组 成蛋白质分子，这两条肽链是该蛋白质 的两个亚基。（ ）
–(2)血红蛋白由四个亚基组成，而肌红 蛋白只有一条肽链，因此在一定的氧分 压条件下，血红蛋白与氧的亲和力较肌 红蛋白更强。（ ）
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7、血红蛋白和肌红蛋白的空间结构相 比，它们共同之处在于（ ），不同 之处在于（ ）。
2、血红蛋白具有运输O2，CO2的功能
人类每个红细胞中充填了大约3千万 个血红蛋白分子
3、肌红蛋白和血红蛋白的氧合功 能有什么不同？
肌红蛋白=Mb,血红蛋白=Hb
肌红蛋白和血红蛋白氧合曲线的不同体 现在–形ຫໍສະໝຸດ 不同–肌红蛋白对氧的亲和力大
–血红蛋白结合氧和释放氧的速度快
（1）氧合曲线形状不同
维持力： –非共价键
•为各亚基之间的作用力如氢键、离子键、 疏水键，范德华力
–共价键
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抗体是四条多肽链构成的四级结构，存 在四个二硫键
5、寡聚蛋白和配体分子
寡聚蛋白质一般具有 多个配体结合部位
配体可以是多种小分 子 –底物：如氧气 –调节物：如2,3-BPG