河北科技大学：《生物化学》课程教学资源（PPT课件）第三章 蛋白质 第四节 蛋白质结构与相关功能

第四节 蛋白质结构与相关功能 氧结合蛋白 血红蛋白HbA1:位于红细胞中，起输送氧的作用。还转运组 织中形成的约20o总H+和C02到肺和肾排出。 肌红蛋白M:在肌肉中，起贮存氧的作用。 8146个 B, His-93 Heme coo⊙ His-64 141个 153个

第四节 蛋白质结构与相关功能 一、氧结合蛋白 ▪ 血红蛋白HbA1 ：位于红细胞中，起输送氧的作用。还转运组 织中形成的约20%总 H+和CO2到肺和肾排出。 ▪ 肌红蛋白Mb：在肌肉中，起贮存氧的作用。 141个 153个 146个

1.血红素图 Fe-原卟啉IX (a)Porphin (CaoH,4N) 原卟啉IX CH=CH2 CH-CH2 H0 CHa 2H OOC-CH,CH, CH=CH2 CH CH=CH Fe(II) -OOC-CH2-CH2 CHa -OOC-CH-CH2 CH3 b)Protoporphyrin IX (c)Ferroprotoporphyrin (heme)

1. 血红素 图 Fe-原卟啉IX 原卟啉IX Fe(II)

血红素非共价地结合于肌红蛋白分子的疏水空穴中 F8 E7 His 93) O2(His 64) Heme a Fe原子以第五个配价 键与肽链上的His(F8) 疏水洞穴 残基的咪唑环N结合； F8 (His 93) (His Heme -F helix H helix -E helix

血红素非共价地结合于肌红蛋白分子的疏水空穴中 疏水洞穴 Fe原子以第五个配价 键与肽链上的His(F8) 残基的咪唑环N结合；

冬血红素中的Fe(II)能进行可逆氧合作用。 ?铁原子若处在水环境中易被氧化成Fe(III)失去氧合能力。 与C0的结合能力比与02的结合力大250倍。 His F8 F螺旋 His F8 血红素 (圆顶状) The heme plane His E7 三螺旋 Fe原子第六个配价键处于开放 电子位移引起吸收光谱改变 状态，用作为02的结合部位。 面：O2的结合（形成MbO2),Fe(Ⅱ）将被拉回原位

❖ 血红素中的Fe(II)能进行可逆氧合作用。 ❖ 铁原子若处在水环境中易被氧化成Fe(III)失去氧合能力。 ❖ 与CO的结合能力比与O2的结合力大250倍。 Fe原子第六个配价键处于开放 电子位移引起吸收光谱改变 状态，用作为O2的结合部位

2.氧与Mb的结合曲线 Mb只含一个配基(O2)的结合部位（活性部位）。 ■氧合曲线为双曲线。 0.5 0 30 Foz (torr)

2. 氧与Mb的结合曲线 ◼ Mb 只含一个配基(O2 )的结合部位(活性部位)。 ◼ 氧合曲线为双曲线。 K

3.氧与Hb的结合 寡聚蛋白质： ■ 别构蛋白质：分子有一个配基的结合部位（活性部位）外， 还有个部位可以结合配基，这个部位称别构部位。多数别 构蛋白质属于寡聚蛋白质。 别构效应（异位或异构效应）： 同促效应（配基相同)与异促效应（配基不同）： 正协同效应（正协同同促和正协同异促）与负协同效应： 血红蛋白别构效应充分地反映了它的生物学适应性，结构与 功能的高度统一性

3. 氧与Hb的结合 ◼ 寡聚蛋白质： ◼ 别构蛋白质：分子有一个配基的结合部位(活性部位)外， 还有个部位可以结合配基 ，这个部位称别构部位。多数别 构蛋白质属于寡聚蛋白质。 ▪ 别构效应(异位或异构效应) ： 同促效应（配基相同）与异促效应（配基不同）： 正协同效应（正协同同促和正协同异促）与负协同效应： ▪ 血红蛋白别构效应充分地反映了它的生物学适应性，结构与 功能的高度统一性

(1)去氧血红蛋白中各亚基间的盐桥 2 Asp His* NH C00 FG1 HC3 Arg、Asp 01 Lyst C00 NH HC3 H9 C5 2 Arg NH C00 C5 H9 HC3 His" Asp 81 C00 NH HC3 FG1 (b)

（1）去氧血红蛋白中各亚基间的盐桥

(2)氧合作用改变Hb的四级结构。 Asp FG1 B subunit o subunit Lys C5 His HC3 (a)

（2）氧合作用改变Hb的四级结构

(3)血红蛋白的协同性氧结合(Hb氧结合曲线) ·血红蛋白的氧合具有正协同性同促效应 Hb氧结合曲线是S形 当02结合到Fe2+时，使血红素基团变形并移动邻近的组氨酸， 随之移动螺旋F和改变四个亚基间的相互作用。 1.0 F螺旋 His F8 血红工素 (圆顶状) Po,=26(torr) 20 4066 86 His E7 Po(torr) 容 本泡宁 E螺旋 中的Po 的Po: 图3-93血红蛋白的S形氧合曲线 图6一5肌红蛋白的血红素Fe原子的位移 一般启形曲线座示寡照蛋白质的亚 去氧肌红蛋白中由于HiF8的拉动，Fe(Ⅱ)移出卟啉环平 基同的协同作用。 面：O2的结合（形成MbO2),Fc(Ⅱ）将被拉回原位

（3）血红蛋白的协同性氧结合（Hb氧结合曲线） ▪血红蛋白的氧合具有正协同性同促效应 ▪Hb氧结合曲线是 S形 ▪当O2结合到Fe2+时，使血红素基团变形并移动邻近的组氨酸， 随之移动螺旋F和改变四个亚基间的相互作用

肌红蛋白比血红蛋白对氧有更大的亲和力 儿工發白 Po2=1(torr) Po2=26(torr） Po (EoE) (5)H+、CO2和BPG对血红蛋白结合氧的影响 BOhr效应：H+、CO2和BPG是变构效应剂，促进 从血红蛋白释放氧。H+和CO,结合到多肽链的不同位， BPG结合在四个亚基之间的中央空穴处。它们的效应是 可加合的

▪肌红蛋白比血红蛋白对氧有更大的亲和力 （5）H+、CO2 和 BPG 对血红蛋白结合氧的影响 Bohr效应： H+ 、CO2 和 BPG 是变构效应剂，促进 从血红蛋白释放氧。 H+和CO2 结合到多肽链的不同部位， BPG 结合在四个亚基之间的中央空穴处。它们的效应是 可加合的。 Po2=1(torr) Po2=26(torr)