《蛋白结构功能》PPT课件.ppt

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1、蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系1.1.1.1.肌红蛋白肌红蛋白肌红蛋白肌红蛋白2.2.2.2.血红蛋白血红蛋白血红蛋白血红蛋白3.3.3.3.免疫球蛋白免疫球蛋白免疫球蛋白免疫球蛋白蛋白质一级结构决定高级结构核糖核酸酶的变性与复性核糖核酸酶的变性与复性镰刀型红细胞贫血的分子基础镰刀型红细胞贫血的分子基础HbA:Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-LysHbS:Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys链 1 2 3 4 5 6 7 8结结果果：荷荷负负电电的的GluGlu变变为为疏疏水水性性的的ValVal，使使HbSHbS分分子子表表面面

2、的的负负电电荷荷减减少少，亲亲水水基基团团变变为为疏疏水水基基团团，使使HbSHbS分分子子聚聚合合，溶溶解解度度降降低低，红红细细胞胞变变形形，呈呈镰镰刀刀状状，并并易易于于破破裂裂溶血。溶血。治疗：体外，KCNO共价修饰链N端Val残基，使亲水性增加，可防止HbS分子间的缔和肌红蛋白（肌红蛋白（MbMb）n n是哺乳动物主要是肌肉细胞贮存和分配氧的蛋是哺乳动物主要是肌肉细胞贮存和分配氧的蛋是哺乳动物主要是肌肉细胞贮存和分配氧的蛋是哺乳动物主要是肌肉细胞贮存和分配氧的蛋白质；白质；白质；白质；n nMbMbMbMb由由由由1 1 1 1条多肽链和条多肽链和条多肽链和条多肽链和1 1 1 1个

3、辅基血红素构成个辅基血红素构成个辅基血红素构成个辅基血红素构成n n多肽链由多肽链由多肽链由多肽链由8 8 8 8段直的段直的段直的段直的螺旋组成，分别命名为螺旋组成，分别命名为螺旋组成，分别命名为螺旋组成，分别命名为A A A A、BHBHBHBH，相应的非螺旋区为，相应的非螺旋区为，相应的非螺旋区为，相应的非螺旋区为NANANANA、ABABABAB；n n4 4 4 4个脯氨酸处在拐弯处，还有个脯氨酸处在拐弯处，还有个脯氨酸处在拐弯处，还有个脯氨酸处在拐弯处，还有SerSerSerSer、ThrThrThrThr、AsnAsnAsnAsn、ILeILeILeILe；n n含亲水基团侧链的

4、氨基酸残基全部分布于分子含亲水基团侧链的氨基酸残基全部分布于分子含亲水基团侧链的氨基酸残基全部分布于分子含亲水基团侧链的氨基酸残基全部分布于分子的外表面，疏水侧链的氨基酸残基几乎全在内的外表面，疏水侧链的氨基酸残基几乎全在内的外表面，疏水侧链的氨基酸残基几乎全在内的外表面，疏水侧链的氨基酸残基几乎全在内部部部部原卟啉和血红素原卟啉和血红素n n氧结合部位：氧结合部位：氧结合部位：氧结合部位：MbMbMbMb和和和和Hb-FeHb-FeHb-FeHb-Fe2+2+2+2+；节肢动物的血蓝蛋；节肢动物的血蓝蛋；节肢动物的血蓝蛋；节肢动物的血蓝蛋白白白白-Cu-Cu-Cu-Cu+；n n亚铁血红素亚

5、铁血红素亚铁血红素亚铁血红素 高铁血红素高铁血红素高铁血红素高铁血红素n n(亚铁肌红蛋白亚铁肌红蛋白亚铁肌红蛋白亚铁肌红蛋白)()()()(高铁肌红蛋白高铁肌红蛋白高铁肌红蛋白高铁肌红蛋白)O O2 2与与MbMb的结合的结合O O2 2与与MbMb的结合的结合O O2 2与与MbMb的结合的结合*n n血红素非共价地结合于血红素非共价地结合于血红素非共价地结合于血红素非共价地结合于MbMbMbMb的疏水孔穴中的疏水孔穴中的疏水孔穴中的疏水孔穴中n n近侧组氨酸与远侧组氨酸使近侧组氨酸与远侧组氨酸使近侧组氨酸与远侧组氨酸使近侧组氨酸与远侧组氨酸使氧结合部位为空间氧结合部位为空间氧结合部位为空

6、间氧结合部位为空间位阻区域位阻区域位阻区域位阻区域n nCOCOCOCO与与与与MbMbMbMb的结合的结合的结合的结合n n在在在在MbMbMbMb内部的疏水环境中，血红素铁不易氧化内部的疏水环境中，血红素铁不易氧化内部的疏水环境中，血红素铁不易氧化内部的疏水环境中，血红素铁不易氧化n n疏水环境：疏水环境：疏水环境：疏水环境：固定血红素基；固定血红素基；固定血红素基；固定血红素基；保护血红素铁免遭氧化；保护血红素铁免遭氧化；保护血红素铁免遭氧化；保护血红素铁免遭氧化；为为为为O O O O2 2 2 2提供一个合适的结合部位提供一个合适的结合部位提供一个合适的结合部位提供一个合适的结合部位

7、O O2 2的结合改变的结合改变MbMb的构象的构象n n去氧去氧MbMb中中FeFe2+2+只有只有5 5个配体且位于离卟啉个配体且位于离卟啉环平面上方环平面上方0.055nm处处 铁卟啉为圆顶铁卟啉为圆顶状或凸形状或凸形n n与与O O2 2结合时，结合时，FeFe2+2+被拉回到距卟啉环平面被拉回到距卟啉环平面只有只有0.026nm处处血红蛋白（血红蛋白（HbHb）n n在血液中结合并转运氧气在血液中结合并转运氧气n n1.Hb1.Hb的结构的结构uuHbHb由由4 4个多肽亚基组成且每个亚基都有个多肽亚基组成且每个亚基都有1 1个血红素基和个血红素基和1 1个氧结合部位；个氧结合部位；

8、uu成人成人HbHb主要为主要为HbAHbA，其亚基组成为，其亚基组成为2 22 2，胎儿，胎儿HbHb主要为主要为HbFHbF，亚基为，亚基为2 22 2。血红蛋白（血红蛋白（HbHb）n n2.Hb2.Hb的三维结构的三维结构uu4 4个血红素基分别位于每个多肽链的个血红素基分别位于每个多肽链的E E和和F F螺旋之间的裂缝处，并暴露在分子螺旋之间的裂缝处，并暴露在分子表面表面uu疏水核心：可防止疏水核心：可防止HbHb变为高铁变为高铁HbHb；稳；稳定三维结构定三维结构MbMb和和HbHb的血红素的血红素血红蛋白血红蛋白氧结合引起的氧结合引起的HbHb构象变化构象变化n n1.1.氧合作

9、用显著改变氧合作用显著改变HbHb的四级结构的四级结构n n2.2.血红素铁的微小移动导致血红素铁的微小移动导致HbHb构象的转构象的转移移n n3.3.氧合氧合HbHb和去氧和去氧HbHb代表不同的构象态代表不同的构象态(T(T态和态和R R态态)氧合血红蛋白和去氧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代表不同的构象态T T态和态和R R态态去氧去氧HbHb中各亚基间的盐桥中各亚基间的盐桥HbHb的协同性氧结合的协同性氧结合n nHb除具有除具有Mb的输氧外还能运输的输氧外还能运输H+和和CO2n n别构蛋白质别构蛋白质n nHb的氧合具有正协同性同促效应的氧合具有正协同性同促效

10、应n nHb氧结合曲线氧结合曲线是是S S形形H+、CO2和和BPG对对Hb结合结合氧的影响氧的影响n n1.H+和和CO2促进促进O2的释放的释放n n2.BPG（2,3-二磷酸甘油酸）降低二磷酸甘油酸）降低Hb O2对的亲和力对的亲和力氧的氧的S型曲线结合型曲线结合Bohr效应效应 Hb的输氧能力达到最大效率的输氧能力达到最大效率BPG效应物的调节效应物的调节免疫系统和免疫球蛋白免疫系统和免疫球蛋白n n免疫系统能在分子水平上识别免疫系统能在分子水平上识别“自我自我”和和“非我非我”，破坏那些被鉴定为非我的，破坏那些被鉴定为非我的实体；实体；n n免疫系统免疫系统uu淋巴细胞淋巴细胞uu巨

11、噬细胞巨噬细胞体液免疫系统体液免疫系统细胞免疫系统细胞免疫系统B B细胞细胞T T细胞细胞B B细胞和细胞和T T细胞细胞n nB B B B细胞细胞细胞细胞uu骨髓中发育完成骨髓中发育完成骨髓中发育完成骨髓中发育完成uu为膜结合的糖蛋为膜结合的糖蛋为膜结合的糖蛋为膜结合的糖蛋白白白白uu可分化为记忆细可分化为记忆细可分化为记忆细可分化为记忆细胞和效应细胞胞和效应细胞胞和效应细胞胞和效应细胞n nT T T T细胞细胞细胞细胞uu迁移到胸腺完成迁移到胸腺完成迁移到胸腺完成迁移到胸腺完成后期发育后期发育后期发育后期发育uuT T T T细胞受体只有当细胞受体只有当细胞受体只有当细胞受体只有当抗原

12、与抗原与抗原与抗原与MHCMHCMHCMHC结合时结合时结合时结合时,才能识别才能识别才能识别才能识别uu可分化为记忆可分化为记忆可分化为记忆可分化为记忆T T T T细细细细胞和各种效应胞和各种效应胞和各种效应胞和各种效应T T T T细细细细胞胞胞胞免疫系统识别免疫系统识别“自我自我”和和“非非我我”n n宿主中蛋白质抗原的检测由宿主中蛋白质抗原的检测由MHCMHC蛋白介导蛋白介导n nMHCMHC与细胞内被消化的蛋白质的肽片段结与细胞内被消化的蛋白质的肽片段结合合,并将其展示在细胞外表面并将其展示在细胞外表面uuMHC:MHC:MHC:MHC:结合并展示由细胞内随机发生的蛋白结合并展示由

13、细胞内随机发生的蛋白结合并展示由细胞内随机发生的蛋白结合并展示由细胞内随机发生的蛋白质降解和更新衍生来的肽质降解和更新衍生来的肽质降解和更新衍生来的肽质降解和更新衍生来的肽,成为成为成为成为T T T T细胞受体的细胞受体的细胞受体的细胞受体的识别靶识别靶识别靶识别靶uuMHC:MHC:MHC:MHC:结合并展示被细胞摄入的外部蛋白质结合并展示被细胞摄入的外部蛋白质结合并展示被细胞摄入的外部蛋白质结合并展示被细胞摄入的外部蛋白质,是各种助是各种助是各种助是各种助T T T T细胞的结合靶细胞的结合靶细胞的结合靶细胞的结合靶MHCMHC蛋白分子蛋白分子MHC-IMHC-I蛋白的三维结构蛋白的三维

14、结构在在细细胞胞表表面面的的分分子子相相互互作作用用引引发发免免疫疫反反应应免疫球蛋白的结构及类别免疫球蛋白的结构及类别n n免疫球蛋白：抗体，是可溶性血清糖蛋白免疫球蛋白：抗体，是可溶性血清糖蛋白免疫球蛋白：抗体，是可溶性血清糖蛋白免疫球蛋白：抗体，是可溶性血清糖蛋白n n特点：特点：特点：特点：n n1.1.1.1.结构（结构（结构（结构（IgGIgGIgGIgG）uu由由由由4 4 4 4条链组成，重链（条链组成，重链（条链组成，重链（条链组成，重链（H H H H链）链）链）链）+轻链（轻链（轻链（轻链（L L L L链）通链）通链）通链）通过非共价键和二硫键结合过非共价键和二硫键结合

15、过非共价键和二硫键结合过非共价键和二硫键结合 可变区（可变区（可变区（可变区（V V V VL L L L区）区）区）区）恒定区（恒定区（恒定区（恒定区（C C C CL L L L区）区）区）区）可变区（可变区（可变区（可变区（V V V VH H H H区）区）区）区）恒定区（恒定区（恒定区（恒定区（C C C CH H H H1 1 1 1、C C C CH H H H2 2 2 2、C C C CH H H H3 3 3 3）L L链链H H链链免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构抗体与抗原的结合抗体与抗原的结合免疫球蛋白的类别免疫球蛋白的类别n nIgGIgG、IgAIgA、IgMIgM

16、、IgDIgD、IgEIgEn nIgIg分子的轻链恒定区（分子的轻链恒定区（C CL L）的氨基酸序列）的氨基酸序列为为和和，每个，每个IgIg只含只含1 1种；重链恒定区种；重链恒定区的序列为的序列为、和和，IgG IgG、A A、M M、D D、E E分别含分别含、和和；免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能n nIgMIgMIgMIgM：对入侵抗原作初次免疫早期产生，以单：对入侵抗原作初次免疫早期产生，以单：对入侵抗原作初次免疫早期产生，以单：对入侵抗原作初次免疫早期产生，以单体的膜结合形式或五聚体形式存在（见图）；体的膜结合形式或五聚体形式存在（见图）；体的膜结合形式或五聚体形式存在（见图

17、）；体的膜结合形式或五聚体形式存在（见图）；n nIgAIgAIgAIgA：存在于身体的分泌物如唾液、泪和乳中；：存在于身体的分泌物如唾液、泪和乳中；：存在于身体的分泌物如唾液、泪和乳中；：存在于身体的分泌物如唾液、泪和乳中；n nIgDIgDIgDIgD：存在于：存在于：存在于：存在于B B B B细胞表面细胞表面细胞表面细胞表面n nIgGIgGIgGIgG：记忆：记忆：记忆：记忆B B B B细胞引发的再次免疫反应中的主要细胞引发的再次免疫反应中的主要细胞引发的再次免疫反应中的主要细胞引发的再次免疫反应中的主要抗体抗体抗体抗体n nIgEIgEIgEIgE：在过敏反应中起重要作用。：在过敏反应中起重要作用。：在过敏反应中起重要作用。：在过敏反应中起重要作用。IgMIgM的结构的结构酶联免疫吸附测定步骤的图解酶联免疫吸附测定步骤的图解