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四级结构:4个亚基占据着4面体的4个角,链间以离子键结合,一条?链与一条?链形成二聚体,Hb可以看成是由2个二聚体组成的(??)2,在二聚体内结合紧密,在二聚体之间结合疏松。
功能:运输氧气,4价。其三级结构在每个肽链的分子表面形成一个疏水的空穴,血红素即藏在其中,该空穴允许O2进入而拒绝水的进入,保证了Fe2+结合O2而避免了Fe2+→Fe3+。
其氧合曲线见P104,为S形曲线,只有在PO2很高的情况下(在肺部)Hb才结合氧气,而PO2一降低(在外周血管中),它就释放O2,而此时的Mb却纹丝不动。就结合O2的能力而言,4价的Hb还不如1价的Mb。
Hb的氧合曲线形状与Mb不同是因为它有着Mb所不具有的一些特性,如:
协同效应:Hb分子中一条链结合O2后,可以导致其构象的变化,使其它几条链结合O2的结合能力突然增强,表现出其氧合曲线为S形曲线。对Hb协同效应的解释为:在没有结合氧气时,Hb的四条链之间结合紧密,这种构象称为T态,这种紧密是由离子键和DPG(位于2条?链之间)造成的,屏蔽了分子表面疏水的空穴,使Hb分子结合O2的能力降低(游离的?链和?链结合氧气的能力与Mb相同)。当一条链结合了氧气之后,铁卟啉把His的咪唑基向下一扯,导致该肽链的三级结构发生变化(牵一发而动全局),肽链之间的离子键被破坏,Hb的四级结构也随之改变,2个二聚体(??)之间发生错位,挤出DPG,四级结构进一步变化,每条链表面疏水的空穴暴露在外,这种构象称为R态,结合氧气的能力得以增强。
别构效应:是某些寡聚蛋白质特有的现象。是指蛋白质与效应物结合改变蛋白质的构象,进而改变蛋白质的生物活性。
Hb的活性中心:Hb每个亚基上血红素存在的那个疏水空穴是结合氧气的地方,称之为活性中心,也叫活性部位。
别构中心:在Hb分子的其它地方还有结合效应物的部位,如结合H+、CO2、DPG甚至O2,这些部位结合了效应物之后,可以改变蛋白质的构象,进而影响到活性中心与氧气的结合,这些部位就叫别构中心。活性中心与别构中心可以重合也可以不重合,在Hb中是不重合的。
因此,别构效应可以说成是别构中心结合了效应物之后影响了活性中心与氧气的结合。协同效应实际上就是一种别构效应。Mb只有活性中心没有别构中心,它的氧合曲线就是双曲线形的。
Hb的另一个别构效应是波尔效应:H+和CO2对Hb与氧气结合的影响。具体的影响见P105的方程式,叙述为H+和CO2促进Hb释放O2,这也解释了Hb为什么在肺中吸氧排CO2,而在肌肉中吸CO2排氧。
另外,DPG降低Hb与O2的结合能力。
关于镰刀形细胞贫血症:红细胞减少,只有正常人的1/2,无力,剧烈运动会导致死亡。Hbs与Hb在结合O2的能力方面并没有区别,区别在于Hbs造成红细胞溶血,溶血后的Hb不能像红细胞中的Hb一样正常运输O2。Hbs导致溶血的原因在于其?6Val,正常的血红蛋白的?6Glu,红细胞表面的Hbs由于疏水键而聚集,使细胞膜破裂。
镰刀形细胞贫血症在非洲某些地区居然是自然选择的结果,是与疟疾抗争的产物。
Hbs纯合子:?6Val?6Val Hbs杂合子:?6Glu?6Val 正常人?6Glu?6Glu
童年死,抗疟疾 死亡分布年龄广,抗疟疾 长寿,一得疟疾立即死
疟疾杆菌只能利用正常人的Hb,不能利用Hbs,所以Hbs者是不感染疟疾的。在该地,Hbs纯合子和正常人都经不起自然选择,只有Hbs杂合子存活了下来
六.多肽的固相合成
1.多肽的液相合成:aa1-aa2-aa3-aa4-aa5
aa1+aa2→aa1-aa2+aa2-aa1+aa1+aa2,得率很低而且分离出2肽aa1-aa2很烦,合成越到后面,分离工作越困难。
2.经过保护和活化处理的多肽的液相合成:
保护氨基aa1活化羧基+aa2保护羧基→
保护氨基aa1 -aa2保护羧基+保护氨基aa1活化羧基+aa2保护羧基
分离2肽“保护氨基aa1 -aa2保护羧基”,去掉氨基保护,再与“保护氨基aa3活化羧基”反应。
得率提高,分离简化,但仍然很烦。
3.多肽的固相合成:主要就是解决了分离提取方面的难题。
整个过程见草图,其中□表示保护,△表示活化,合成的方向为C→N,与生物合成多肽的方向相反。
多肽的固相合成思路诞生于洛克菲勒大学主教学楼的电梯中,该大学的教授、诺贝尔奖金获得者与其老板洛克菲勒的一段对话。因此,现在人们还能在电梯的内壁上看到“Solid-phase peptide synthesize was born here!”
布置本章作业:
1.用下列实验数据推导某肽链的一级结构:
<1>完全酸水解后产生的aa组成为:Ala、Arg、2Ser、Lys、Phe、Met、Pro
<2>用DNFB处理并水解得到DNP-Ala和?-DNP-Lys
<3>羧肽酶A和B都对此肽不作用
<4>用CNBr处理获得2个片段,其中一个片段含有Pro、Trp、Ser
<5>用糜蛋白酶作用产生3个片段,1个含有Pro、Ser;另1个含有Met、Trp;最后一个含有Phe、Lys、Ser、Ala、Arg
<6>用胰蛋白酶处理产生3个片段,1个含有Ala、Arg;另1个含有Lys、Ser;最后一个含有Phe、Trp、Met、Ser、Pro
2.根据书上P59给出的PK’值,计算正常的二肽Glu-Lys以及Lys-Glu的PI值。
若有时间就介绍一下参考书。见本讲义P2
第五章 酶
§1.酶的概论
一.酶是生物催化剂
二.酶的特点
1.效率高:用转换数来衡量,即每个酶分子每秒钟催化底物的量(uM),比其它催化剂高出107~1013倍。
2.具有专一性:每一种酶只能作用与一种或一类相似的物质,称为底物。专一性表现在对某一种键的催化上(如水解糖苷键、肽键),高度专一性的酶不仅对化学键有要求,对该键两侧的基团也有要求(胰蛋白酶),甚至对基团的构型也有严格要求(体内所有蛋白质合成或分解的酶都只认L型AA)
3.条件温和:室温、常压、温和的PH,剧烈条件反而使酶失活。对比蛋白质的酸碱水解。
三.酶的化学本质
1.是蛋白质:酶的性质符合蛋白质的特性,为主,80年代以前的书籍都认为酶的本质就是蛋白质。
2.是RNA:新发现的某些酶的成分是RNA,称为核糖酶。
对比而言,蛋白质作为的酶种类多,数量大,效率高,是酶中的主力。核糖酶仅限于水解酶类,且效率低。
四.酶的分类
1.按组成成分分:
简单蛋白质:只有蛋白质成分。
结合蛋白质:蛋白质+非蛋白成分=全酶,蛋白质部分称为酶蛋白。
非蛋白成分称为辅酶:与酶蛋白结合疏松
或辅基:与酶蛋白结合紧密
通过透析可以鉴别两者。
2.按分子结构分:
单体酶:酶蛋白只是




