蛋白质的结构与功能的关系.ppt

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1、第6章 蛋白质结构与功能的关系一一、肌肌红红蛋蛋白白的的结结构构与与功功能能(一一)肌红肌红蛋白的三蛋白的三级结构级结构(二二)辅基血红素辅基血红素(三三)O2与肌与肌红蛋白红蛋白的结合的结合(四四)O2的结的结合改变肌红合改变肌红蛋白的构象蛋白的构象(五五)肌红蛋白结合氧的定量分析肌红蛋白结合氧的定量分析(氧结合曲线氧结合曲线)MbO2Mb+O2K=MbO2/MbO2 (1)Y=MbO2/Mb+MbO2 (2)Y=O2/O2+K将（1）改写为：MbO2=MbO2/K 并代入（2）得：LogY/(1-Y)=log p(O2)logKY=O2/O2+K =p(O2)/p(O2)+KY K=p(O

2、2)Y p(O2)=p(O2)(1Y)Y/(1Y)=p(O2)/K 二、血红蛋白的结二、血红蛋白的结构与功能构与功能(一一)血红蛋白的结构血红蛋白的结构(二二)氧结合引起的血红蛋白构象变化氧结合引起的血红蛋白构象变化(三三)血红蛋白的协同性氧结合血红蛋白的协同性氧结合(Hb氧结合曲线氧结合曲线)(四四)H+、CO2和和BPG对血红蛋白结合氧的影响对血红蛋白结合氧的影响1.H1.H+、COCO2 2 促进促进O O2 2的释放的释放(Bohr(Bohr效应效应)降低血红蛋白对降低血红蛋白对氧的亲和力氧的亲和力链的链的143位为丝位为丝氨酸，而氨酸，而链的链的143位为组氨酸位为组氨酸三、血红蛋白

3、分子病三、血红蛋白分子病(一一)分子病是遗传的分子病是遗传的(二二)镰刀状细胞贫血病镰刀状细胞贫血病(三三)其他血红蛋白病其他血红蛋白病 突变发生在关键部位会致病，突变发生在非突变发生在关键部位会致病，突变发生在非关键部位则不会致病。关键部位则不会致病。(四四)地中海贫血地中海贫血 地中海贫血地中海贫血 每条染色体有每条染色体有1 1个拷贝，杂合子症状较轻，个拷贝，杂合子症状较轻，纯合子会在童年夭折。纯合子会在童年夭折。地中海贫血地中海贫血 每条染色体有每条染色体有2 2个拷贝，只要有个拷贝，只要有1 1个拷贝个拷贝正常，就不会有严重症状。正常，就不会有严重症状。4 4个拷贝均丢失会在个拷贝均

4、丢失会在出生前后死亡。出生前后死亡。四、免疫系统和免疫球蛋白四、免疫系统和免疫球蛋白(一一)免疫系统免疫系统1.1.1.1.免疫学的含义免疫学的含义免疫学的含义免疫学的含义 免疫是指机体识别并清除从外环境中入侵免疫是指机体识别并清除从外环境中入侵免疫是指机体识别并清除从外环境中入侵免疫是指机体识别并清除从外环境中入侵的病原体及其毒素的病原体及其毒素的病原体及其毒素的病原体及其毒素,和内环境中因基因突变产生和内环境中因基因突变产生和内环境中因基因突变产生和内环境中因基因突变产生的异常细胞的异常细胞的异常细胞的异常细胞,保持内环境稳定的功能。保持内环境稳定的功能。保持内环境稳定的功能。保持内环境稳

5、定的功能。免疫学是研究免疫系统结构免疫学是研究免疫系统结构免疫学是研究免疫系统结构免疫学是研究免疫系统结构,免疫的机制免疫的机制免疫的机制免疫的机制,及利用免疫的方法预防和治疗疾病的学科。及利用免疫的方法预防和治疗疾病的学科。及利用免疫的方法预防和治疗疾病的学科。及利用免疫的方法预防和治疗疾病的学科。2.2.2.2.非特异性免疫非特异性免疫非特异性免疫非特异性免疫(1)(1)上皮细胞及其附属成分上皮细胞及其附属成分 物理屏障物理屏障：机械屏障；毛发的保护作用；分泌液的冲洗作用。：机械屏障；毛发的保护作用；分泌液的冲洗作用。化学屏障化学屏障：体液的抗菌作用。：体液的抗菌作用。微生物屏障微生物屏障

6、：正常菌对病源菌的抑制作用。：正常菌对病源菌的抑制作用。(2)(2)吞噬细胞的作用吞噬细胞的作用 识别病原体糖蛋白和糖脂的糖基，可吞噬多种病原体。识别病原体糖蛋白和糖脂的糖基，可吞噬多种病原体。巨噬细胞巨噬细胞：由血液中单核细胞移行到各组织发育而成，可吞噬或杀伤微：由血液中单核细胞移行到各组织发育而成，可吞噬或杀伤微生物。生物。中性粒细胞中性粒细胞：感染发生时，从血管移出，在感染部位吞噬病原体。：感染发生时，从血管移出，在感染部位吞噬病原体。(3)(3)自然杀伤细胞（自然杀伤细胞（NKNK细胞）细胞）其细胞表面有两种受体其细胞表面有两种受体 杀伤细胞活化受体杀伤细胞活化受体（KARKAR）：识

7、别病毒感染细胞和肿瘤细胞表面的糖基，）：识别病毒感染细胞和肿瘤细胞表面的糖基，与其结合后生成穿孔素和水解酶使靶细胞死亡。同时产生干扰素与其结合后生成穿孔素和水解酶使靶细胞死亡。同时产生干扰素-，肿瘤坏，肿瘤坏死因子死因子等细胞因子，激活特异性免疫系统。等细胞因子，激活特异性免疫系统。杀伤细胞抑制受体杀伤细胞抑制受体（KIRKIR）：识别自身正常细胞表面由）：识别自身正常细胞表面由MHCIMHCI展示的，由自展示的，由自身蛋白分解产生的肽段，抑制杀伤作用。身蛋白分解产生的肽段，抑制杀伤作用。3.特异性免疫特异性免疫 病原体及其分解产物刺激特定的免疫细胞增殖，清除特定的病原体。通过分泌可溶性抗体清

8、除特定抗原的途径称体液免疫。通过免疫细胞与受感染细胞结合而清除受感染细胞的途径称细胞免疫。(2)(2)体液免疫体液免疫 由由由由骨髓的多能造血干细胞发育而成的骨髓的多能造血干细胞发育而成的骨髓的多能造血干细胞发育而成的骨髓的多能造血干细胞发育而成的B B B B细胞细胞细胞细胞种类极多，每种种类极多，每种种类极多，每种种类极多，每种B B B B细胞含有细胞含有细胞含有细胞含有一种多个特定的受体一种多个特定的受体一种多个特定的受体一种多个特定的受体(BCR,(BCR,(BCR,(BCR,实际是膜结合的抗体实际是膜结合的抗体实际是膜结合的抗体实际是膜结合的抗体)。抗原与抗原与抗原与抗原与BCRB

9、CRBCRBCR结合后，通过细胞内信号转导系统启动细胞的快结合后，通过细胞内信号转导系统启动细胞的快结合后，通过细胞内信号转导系统启动细胞的快结合后，通过细胞内信号转导系统启动细胞的快速分裂，使细胞大量增殖。速分裂，使细胞大量增殖。速分裂，使细胞大量增殖。速分裂，使细胞大量增殖。增殖后的细胞大部分用来产生增殖后的细胞大部分用来产生增殖后的细胞大部分用来产生增殖后的细胞大部分用来产生可溶性抗体可溶性抗体可溶性抗体可溶性抗体，称作，称作，称作，称作浆细胞浆细胞浆细胞浆细胞，一小部分用来产生一小部分用来产生一小部分用来产生一小部分用来产生膜结合抗体膜结合抗体膜结合抗体膜结合抗体，并长期生存，称，并长

10、期生存，称，并长期生存，称，并长期生存，称记忆细胞记忆细胞记忆细胞记忆细胞。同种抗原再次入侵时，记忆细胞可快速启动免疫系统，疫同种抗原再次入侵时，记忆细胞可快速启动免疫系统，疫同种抗原再次入侵时，记忆细胞可快速启动免疫系统，疫同种抗原再次入侵时，记忆细胞可快速启动免疫系统，疫苗就是根据这一原理设计的。苗就是根据这一原理设计的。苗就是根据这一原理设计的。苗就是根据这一原理设计的。抗体可抗体可抗体可抗体可结合抗原，并使其失活结合抗原，并使其失活结合抗原，并使其失活结合抗原，并使其失活，称，称，称，称中和作用中和作用中和作用中和作用。抗原抗原抗原抗原-抗体复合物可以与吞噬细胞的抗体复合物可以与吞噬细

11、胞的抗体复合物可以与吞噬细胞的抗体复合物可以与吞噬细胞的FcFcFcFc受体结合，受体结合，受体结合，受体结合，促进吞噬促进吞噬促进吞噬促进吞噬作用作用作用作用，称，称，称，称调理作用调理作用调理作用调理作用。抗原抗原抗原抗原-抗体复合物可以抗体复合物可以抗体复合物可以抗体复合物可以与补体结合与补体结合与补体结合与补体结合，补体使病原体穿孔崩裂，补体使病原体穿孔崩裂，补体使病原体穿孔崩裂，补体使病原体穿孔崩裂，还可促进抗原还可促进抗原还可促进抗原还可促进抗原-抗体复合物与吞噬细胞结合。抗体复合物与吞噬细胞结合。抗体复合物与吞噬细胞结合。抗体复合物与吞噬细胞结合。(3)(3)细胞免疫细胞免疫 由

12、骨髓迁移到由骨髓迁移到胸腺发育而成的胸腺发育而成的T T细胞细胞种类极多种类极多,每种每种T T细胞含细胞含有一种多个特定的有一种多个特定的T T细胞受体细胞受体(TCR)(TCR)。T T细胞按功能主要分为两个亚群细胞按功能主要分为两个亚群:T Tc c细胞细胞(细胞毒性细胞毒性T T细胞细胞)的的受体与抗原肽受体与抗原肽-MHCI-MHCI（主要组织（主要组织相容性复合体相容性复合体I I）复合物结合）复合物结合后后,细胞被激活并大量增殖细胞被激活并大量增殖,增殖后增殖后的细胞产生的细胞产生穿孔素和颗粒酶穿孔素和颗粒酶,使受感染的使受感染的细胞裂解细胞裂解,还可以使还可以使DNADNA内切

13、酶激活内切酶激活,造成造成细胞凋亡细胞凋亡。T TH H细胞细胞(辅助性辅助性T T细胞细胞)的的受体与抗原肽受体与抗原肽-MHCII-MHCII（主要组织（主要组织相容性复合体相容性复合体IIII）复合物结合）复合物结合后后,细胞被激活并大量增殖细胞被激活并大量增殖,产生产生多种多种细胞因子细胞因子。细胞因子与。细胞因子与T Tc c细胞、细胞、T TH H细胞、细胞、B B细胞和吞噬细细胞和吞噬细胞的特异性受体结合胞的特异性受体结合,促进其增殖。促进其增殖。T TH H细胞还可以细胞还可以促进一些抗原与促进一些抗原与B B细胞结合细胞结合,因此因此,T,TH H细胞功细胞功能障碍会引起严重

14、的疾病能障碍会引起严重的疾病,如如HIVHIV引起的引起的艾滋病艾滋病。4.免疫组织和器官免疫组织和器官 骨髓和胸腺骨髓和胸腺骨髓和胸腺骨髓和胸腺是是是是B B B B细胞和细胞和细胞和细胞和T T T T细胞发育成熟的器官细胞发育成熟的器官细胞发育成熟的器官细胞发育成熟的器官,称作称作称作称作中枢淋巴器官中枢淋巴器官中枢淋巴器官中枢淋巴器官。免疫细胞经血管和淋巴管网络在全身循环免疫细胞经血管和淋巴管网络在全身循环免疫细胞经血管和淋巴管网络在全身循环免疫细胞经血管和淋巴管网络在全身循环,并可在并可在并可在并可在淋巴结和脾脏淋巴结和脾脏淋巴结和脾脏淋巴结和脾脏聚集聚集聚集聚集,淋巴结和脾脏称作淋

15、巴结和脾脏称作淋巴结和脾脏称作淋巴结和脾脏称作外外外外周淋巴器官周淋巴器官周淋巴器官周淋巴器官。上皮细胞下常有上皮细胞下常有上皮细胞下常有上皮细胞下常有淋巴细胞聚集淋巴细胞聚集淋巴细胞聚集淋巴细胞聚集,因无包膜因无包膜因无包膜因无包膜,称称称称作作作作淋巴组织淋巴组织淋巴组织淋巴组织。(二二二二)免疫系统能识别自我和非我免疫系统能识别自我和非我免疫系统能识别自我和非我免疫系统能识别自我和非我 存在于几乎所有细胞的表面，展示细胞内蛋白质分解产生的肽段,介导其与相应的Tc细胞结合。能识别自身蛋白质分解产生的肽段的Tc细胞在发育过程中被清除。存在于巨噬细胞和B细胞的表面，展示外来蛋白质分解产生的肽段

16、。介导其与相应的TH细胞结合。(三)在细胞表面的分子相互作用引发免疫反应(四四)免疫球蛋白的免疫球蛋白的结构和类别结构和类别1.1.免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构 免疫球蛋白免疫球蛋白G(IgG)G(IgG)是是一类最简单的免疫球蛋白。一类最简单的免疫球蛋白。IgGIgG含有两条相同的重链含有两条相同的重链(heavy chain)(heavy chain)和两条相和两条相的轻链的轻链(light chain)(light chain)。四条链通过二硫键共价联四条链通过二硫键共价联接成接成Y Y字形结构。每一免字形结构。每一免疫球蛋白分子含有二个抗疫球蛋白分子含有二个抗原结合部位，它们位于原

17、结合部位，它们位于Y Y形结构的二个顶点。形结构的二个顶点。2.免疫球蛋白免疫球蛋白的类别的类别 按照重链的类型按照重链的类型分为分为:重链重链 轻链轻链IgG 或或IgA 或或IgM 或或IgD 或或IgE 或或IgM IgGIgG是记忆是记忆B B细胞引发的再次细胞引发的再次免疫反应的主要免疫反应的主要抗体，可以通过抗体，可以通过胎盘胎盘 。IgAIgA是存是存在于唾液、泪液、在于唾液、泪液、乳汁等分泌物的乳汁等分泌物的主要抗体，可以主要抗体，可以是单体、二聚体是单体、二聚体或三聚体。或三聚体。IgMIgM是初次免疫反应早期产生的，可以以单体形式与膜结合，是初次免疫反应早期产生的，可以以单

18、体形式与膜结合，或形成或形成5 5聚体。聚体。IgDIgD主要存在于主要存在于B B细胞表面，功能不详。细胞表面，功能不详。IgEIgE与与过敏源结合诱导细胞产生组胺和其他活性胺，使血管扩张，渗过敏源结合诱导细胞产生组胺和其他活性胺，使血管扩张，渗透性增大，引起炎症反应。透性增大，引起炎症反应。(五五)基于抗体基于抗体-抗抗原相互作用的生化原相互作用的生化分析方法分析方法1.1.酶联免疫吸附测酶联免疫吸附测定定2.2.免疫印迹测定免疫印迹测定3.单克隆抗体的制备单克隆抗体的制备 1.1.用选定的抗原免疫小鼠用选定的抗原免疫小鼠,取出脾脏取出脾脏,制备制备B B淋淋巴细胞。巴细胞。2.2.培养小

19、鼠的骨髓瘤细胞。培养小鼠的骨髓瘤细胞。淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。4.4.转移到只有杂交瘤细胞才能生长的培养基上转移到只有杂交瘤细胞才能生长的培养基上,培养选择杂交瘤细胞。培养选择杂交瘤细胞。5.5.用用ELISAELISA筛选产生特定单克隆抗体的杂交瘤筛选产生特定单克隆抗体的杂交瘤细胞。细胞。6.6.用小鼠腹水或培养箱培养选出的杂交瘤细胞。用小鼠腹水或培养箱培养选出的杂交瘤细胞。7.7.纯化所需的单克隆抗体。纯化所需的单克隆抗体。五、肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与肌肉收缩五、肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与肌肉收缩(一一)肌纤维的结构肌纤维的结构(二二)肌原纤维由粗丝和细丝构成肌原

20、纤维由粗丝和细丝构成(三三)骨骼肌的相关蛋白质骨骼肌的相关蛋白质 M M盘中主要含盘中主要含M M蛋白、肌中蛋白和肌酸激酶，后者可以蛋白、肌中蛋白和肌酸激酶，后者可以促进促进ATPATP的快速再生。的快速再生。与与Z Z盘相关的主要有盘相关的主要有-辅肌动蛋白、结蛋白和波形蛋辅肌动蛋白、结蛋白和波形蛋白等。白等。细胞骨架蛋白主要有肌连蛋白和伴肌动蛋白，肌连蛋细胞骨架蛋白主要有肌连蛋白和伴肌动蛋白，肌连蛋白是一种弹性蛋白，可以防止肌肉过分伸长。白是一种弹性蛋白，可以防止肌肉过分伸长。（四）肌肉收缩的机制（四）肌肉收缩的机制 基本要求基本要求1.1.熟悉肌红蛋白的结构与功能熟悉肌红蛋白的结构与功能 。2.2.掌握血红蛋白的结构与功能掌握血红蛋白的结构与功能 。3.3.熟悉血红蛋白分子病熟悉血红蛋白分子病 。4.4.熟悉免疫系统和免疫球蛋白熟悉免疫系统和免疫球蛋白 。5.5.熟悉肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与熟悉肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与肌肉收缩。肌肉收缩。6.6.了解蛋白质的结构与功能的进化了解蛋白质的结构与功能的进化 。