文档介绍：第4节蛋白质结构与功能的关系
◆ 一、肌红蛋白的结构与功功能
◆ 二、血红蛋白的结构与功能
◆ 三、血红蛋白与分子病
◆ 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的进化
2020/11/3
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一、肌红蛋白的结构与功能
◇ （一）肌红蛋白的三级结构
◇ （二）辅基血红素
◇ （三） 02与肌红蛋白的结合
◇ （四） 02的结合改变肌红蛋白的构象
◇ （五）肌红蛋白结合氧的定量分析
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（一）肌红蛋白的三级结构
肌红蛋白由一条153个氨基酸组成的肽链和一个血红素辅基组成。分子量为17800。
肌红蛋白的三级结构是由一簇八个a-螺旋组成的，螺旋之间通过一些片段连接。肌红蛋白中的四分之三氨基酸残基都处于a-螺旋中。尽管肌红蛋白中的高螺旋含量不是球蛋白结构中的普遍现象，但肌红蛋白的一些结构还是代表了球蛋白的典型结构特征。
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肌红蛋白的内部几乎都是由疏水氨基酸残基组成的，特别是一些疏水性强的氨基酸，如缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和蛋氨酸。而表面既含有亲水的氨基酸残基，也含有疏水的氨基酸残基，通常水分子被排除在球蛋白内部，大多数可离子化的残基都位于表面。血红素辅基处于一个由蛋白部分形成的疏水的、象个笼子似的裂隙内，血红素中的铁原子是氧结合部位。无氧的肌红蛋白称之脱氧肌红蛋白，而载氧的分子称之氧合肌红蛋白，可逆结合氧的过程称之氧合作用。
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抹香鲸肌红蛋白（Myoglobin）的三级结构
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（二）辅基血红素
血红素
血红素中的Fe可以是亚铁，也可以是高铁，相应的血红素称为亚铁血红素和高铁血红素；相应的蛋白称为亚铁和高铁血红蛋白。只有亚铁态的蛋白质才能结合氧。
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（三） 02与肌红蛋白的结合
卟啉铁和F8（93）His（近侧）的咪唑N结合。底6和配位键和O2 结合。
O2 和四吡咯环呈60度倾斜。
高铁肌红蛋白中水代替O2填充该部位。
氧结合是一个空间位阻区域
E7 His（远侧）的咪唑环与Fe原子的距离远，不发生作用，但与分子O2 能紧密接触，被结合的O2在His（近侧）的咪唑N和Fe原子之间。
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空间位阻的意义
游离在溶液中的铁卟啉结合CO的能力比O2大25000倍，但在肌红蛋白中，仅比O2大250倍。原因是由于空间位阻造成的。这样可以防止代谢过程中产生的CO占据O2的结合部位。
疏水环境的意义
通常O2与Fe(Ⅱ)接触会使Fe(Ⅱ)氧化为Fe(Ⅲ)，血红素也是一样。但在肌红蛋白内部，由于疏水的环境， Fe(Ⅱ)不易被氧化。
微环境的作用：固定血红素基；保护血红素铁免遭氧化；为O2提供一个合适的结合部位．
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（四） 02的结合改变肌红蛋白的构象
去氧血红蛋白中的Fe(Ⅱ)只有５个配体，。当氧结合时， Fe(Ⅱ)被拉回到卟啉环平面， nm。这种结构的改变对肌红蛋白意义不大，但显著的改变了血红蛋白的性质，改变了四聚体的亚基间的作用，是之具有别构作用。
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