《生物化学》课程PPT教学课件：第6章 蛋白质结构与功能的关系

第6章蛋白质结构与功能的关系 (The relation between proteins structure and function) 肌红蛋白的结构与功能 二、血红蛋白的结构与功能 、血红蛋自分子病 四、免疫系统和免疫球蛋白 五、肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与肌肉收缩 六、蛋白质的结构与功能进化

第6章 蛋白质结构与功能的关系 一、肌红蛋白的结构与功能 二、血红蛋白的结构与功能 三、血红蛋白分子病 四、免疫系统和免疫球蛋白 五、肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与肌肉收缩 六、蛋白质的结构与功能进化 (The relation between proteins structure and function)

、肌红蛋白的结构与功能

一、肌红蛋白的结构与功能

肌红蛋白 肌红蛋白( myoglobin,Mb)主要存在于 肌肉中,是哺乳动物细胞主要是肌细胞贮存和 分配氧的蛋白质。肌红蛋白由一条多肽链和 个辅基血红素(heme)构成,相对分子量16700, 含153个氨基酸残基。除去血红素后仅剩下的肽 链部分称为珠蛋白( globin),它和血红蛋白的 a、β亚基有明显的同源性,它们的构象和功 能也极为相似。血红素非共价地结合在珠蛋白 的疏水空穴中

肌红蛋白 肌红蛋白（myoglobin，Mb）主要存在于 肌肉中，是哺乳动物细胞主要是肌细胞贮存和 分配氧的蛋白质。肌红蛋白由一条多肽链和一 个辅基血红素（heme）构成，相对分子量16700， 含153个氨基酸残基。除去血红素后仅剩下的肽 链部分称为珠蛋白（globin），它和血红蛋白的 α、β亚基有明显的同源性，它们的构象和功 能也极为相似。血红素非共价地结合在珠蛋白 的疏水空穴中

肌红蛩白的结构 myoglobin

肌红蛋白的结构 myoglobin

D CD 抹香 是三鲸 AB 级肌 的结红 HCCA 8H EF 03构蛋 9 (KA GH 白 NA

抹 香 鲸 肌 红 蛋 白 的 三 级 结 构

辅基血红素 血红素由原卟啉Ⅸ( protoporphyrinⅨ)中 间结合一个Fe原子构成,原卟啉Ⅸ是由4个吡咯 环通过甲叉桥连接而成的扁平环状化合物。卟啉 环中央结合Fe原子,Fe原子通常是八面体配位, 应该有6个配位键,其中4个与4个吡咯环的N原子 相连,另两个配位键分布在卟啉环的上下。Fe原 子可以是二价的或三价的,相应的血红素称为亚 铁]血红素( ferroheme,heme)和高铁血红素 ( ferriheme, hematin),相应的肌红蛋白称为 「亚铁肌红蛋白( ferromyoglobin)和高铁肌红蛋 ferrimyoglobin, metmyoglobin)

辅基血红素 血红素由原卟啉Ⅸ（protoporphyrin Ⅸ）中 间结合一个Fe原子构成，原卟啉Ⅸ是由4个吡咯 环通过甲叉桥连接而成的扁平环状化合物。卟啉 环中央结合Fe原子，Fe原子通常是八面体配位， 应该有6个配位键，其中4个与4个吡咯环的N原子 相连，另两个配位键分布在卟啉环的上下。Fe原 子可以是二价的或三价的，相应的血红素称为[亚 铁]血红素（ferroheme，heme）和高铁血红素 （ferriheme，hematin），相应的肌红蛋白称为 [亚铁]肌红蛋白（ferromyoglobin）和高铁肌红蛋 白（ferrimyoglobin，metmyoglobin）

肌红蛋白的辅基血红素 OOC COO OoC CH2 H CH. HO CH CH CH2 H, C CH3 H,C CH, Fe H HC CH HC H N一C C-CH -CH H C=C H,C H CH CH CH CH CH2 heme Protoporphyrin IX

肌红蛋白的辅基血红素 heme Protoporphyrin Ⅸ

O与肌红蛋白的结合 血红素中的铁的第5个配位键与珠蛋白的第93 (或F8)位His残基的咪唑基N结合,这个His称 为近侧Hi,而O2与Fe的第6个配位键结合。在肌 红蛋白没有结合O2时,这个部位是空的。高铁肌 红蛋白不能与O2结合,H2O分子代替O2成为第6个 配体。 在血红素结合O2的一侧,还有一个Hi残基, 即第64(或E7)位His残基,称为远侧His。由于 这个远侧His的存在,使得O2的结合受到空间位阻。 在氧合肌红蛋白中,O2的两个原子与Fe不成一条 直线,而是倾斜了30°

O2与肌红蛋白的结合 血红素中的铁的第5个配位键与珠蛋白的第93 （或F8）位His残基的咪唑基N结合，这个His称 为近侧His，而O2与Fe的第6个配位键结合。在肌 红蛋白没有结合O2时，这个部位是空的。高铁肌 红蛋白不能与O2结合，H2O分子代替O2成为第6个 配体。 在血红素结合O2的一侧，还有一个His残基， 即第64（或E7）位His残基，称为远侧His。由于 这个远侧His的存在，使得O2的结合受到空间位阻。 在氧合肌红蛋白中，O2的两个原子与Fe不成一条 直线，而是倾斜了30°

氧 His F8 铁合 高肌 子红 的 4 I 6白 III 个中 The heme plane 6 配己血 体红 素

氧 合 肌 红 蛋 白 中 血 红 素 铁 离 子 的 6 个 配 体

CO的毒性作用 第6个配位位置的空间位阻很重要。游离在溶 液中的铁卟啉结合CO的能力比结合O2强25000倍音, 但在肌红蛋白中,血红素对CO的亲和力仅比对O2 的亲和力大250倍。肌红蛋白(还有血红蛋白)降 低对CO的亲和力,可以有效地防止代谢过程中产 生的少量CO占据它们的O2结合部位。尽管如此, 当空气中CO的含量达到0.060%~0.08%即有中毒 的危险,达到0.1%则会导致死亡

CO的毒性作用 第6个配位位置的空间位阻很重要。游离在溶 液中的铁卟啉结合CO的能力比结合O2强25000倍， 但在肌红蛋白中，血红素对CO的亲和力仅比对O2 的亲和力大250倍。肌红蛋白（还有血红蛋白）降 低对CO的亲和力，可以有效地防止代谢过程中产 生的少量CO占据它们的O2结合部位。尽管如此， 当空气中CO的含量达到0.06%～0.08%即有中毒 的危险，达到0.1%则会导致死亡