【正文】 曲線。血紅蛋白由4個(gè)亞基（多肽鏈）組成，每個(gè)亞基都有一個(gè)血紅素基。Hb A是成人中主要的血紅蛋白，具有α2β2的亞基結(jié)構(gòu)。四聚體血紅蛋白中出現(xiàn)了單體血紅蛋白所不具有的新性質(zhì)，Hb除運(yùn)載氧外還能轉(zhuǎn)運(yùn)H+和CO2。血紅蛋白以兩種可以相互轉(zhuǎn)化的構(gòu)象態(tài)存在，稱T（緊張）和R（松弛）態(tài)。T態(tài)是通過(guò)幾個(gè)鹽橋穩(wěn)定的。無(wú)氧結(jié)合時(shí)達(dá)到最穩(wěn)定。氧的結(jié)合促進(jìn)T態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镽態(tài)。氧與血紅蛋白的結(jié)合是別構(gòu)結(jié)合行為的一個(gè)典型例證。T態(tài)和R態(tài)之間的構(gòu)象變化是由亞基亞基相互作用所介導(dǎo)的，它導(dǎo)致血紅蛋白出現(xiàn)別構(gòu)現(xiàn)象。Hb呈現(xiàn)3種別構(gòu)效應(yīng)。第一，血紅蛋白的氧結(jié)合曲線是S形的，這以為著氧的結(jié)合是協(xié)同性的。氧與一個(gè)血紅素結(jié)合有助于氧與同一分子中的其他血紅素結(jié)合。第二，H+和CO2促進(jìn)O2從血紅蛋白中釋放，這是生理上的一個(gè)重要效應(yīng)，它提高O2在代謝活躍的組織如肌肉的釋放。相反的，O2促進(jìn)H+和CO2在肺泡毛細(xì)血管中的釋放。H+、CO2和O2的結(jié)合之間的別構(gòu)聯(lián)系稱為Bohr效應(yīng)。第三，血紅蛋白對(duì)O2的親和力還受3二磷酸甘油酸（BPG）調(diào)節(jié)，BPG是一個(gè)負(fù)電荷密度很高的小分子。BPG能與去氧血紅蛋白結(jié)合，但不能與氧合血紅蛋白結(jié)合。因此，BPG是降低血紅蛋白對(duì)氧的親和力的。胎兒血紅蛋白（α2β2）比成年人的血紅蛋白 （α2β2）有較高的氧親和力，就是因?yàn)樗Y(jié)合BPG較少。導(dǎo)致一個(gè)蛋白質(zhì)中氨基酸改變的基因突變能產(chǎn)生所謂分子病，這是一種遺傳病。了解最清楚的分子病是鐮刀狀細(xì)胞貧血病。這種病人的步正常血紅蛋白稱為Hb S，它只是在兩條β鏈第六位置上的Glu倍置換乘Val。這一改變?cè)谘t蛋白表面上產(chǎn)生一個(gè)疏水小區(qū)，因而導(dǎo)致血紅蛋白聚集成不溶性的纖維束，并引起紅細(xì)胞鐮刀狀化和輸氧能力降低。純合子的病人出現(xiàn)慢性貧血而死亡。地中海貧血是由于缺失一個(gè)或多個(gè)編碼血紅蛋白鏈的基因造成的。棉衣反映是由特化的白細(xì)胞——淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞及其相關(guān)的蛋白質(zhì)之間的相互作用介導(dǎo)的。T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生T細(xì)胞受體，B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生免疫球蛋白，即抗體。所有的細(xì)胞都能產(chǎn)生MHC蛋白，它們?cè)诩?xì)胞表面展示宿主（自我）肽或抗原（非自我）肽。助T細(xì)胞誘導(dǎo)那些產(chǎn)生免疫球蛋白的B細(xì)胞和產(chǎn)生T細(xì)胞受體的胞毒T細(xì)胞 增殖。免疫球蛋白或T細(xì)胞受體能與特異的抗原結(jié)合。一個(gè)特定的祖先細(xì)胞通過(guò)刺激繁殖，產(chǎn)生一個(gè)具有同樣免疫能力的細(xì)胞群的過(guò)程稱為克隆選擇。人類具有5個(gè)類別的免疫球蛋白，每一類別的生物學(xué)功能都是不同的。最豐富的是IgG類，它由4條多肽鏈組成，兩條重鏈，兩條輕鏈，通過(guò)二硫鍵連接成Y形結(jié)構(gòu)的分子?？拷黋的兩“臂”頂端的結(jié)構(gòu)域是多變區(qū)，形成來(lái)年各個(gè)抗原結(jié)合部位。一個(gè)給頂?shù)拿庖咔虻鞍滓话阒唤Y(jié)合一個(gè)大抗原分子的一部分，稱為表位。結(jié)合經(jīng)常涉及IgG的構(gòu)象變化，以便與抗原誘導(dǎo)契合。由于抗體容易制取并具有高度特異性，它成為許多分析和制備生化方法的核心，如酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA）、Western印跡和單克隆抗體技術(shù)等都得到廣泛應(yīng)用。在發(fā)動(dòng)機(jī)蛋白質(zhì)中蛋白質(zhì)配體相互作用上空間和時(shí)間的組織達(dá)到相當(dāng)完善的程度。肌肉收縮是由于肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白“精心安排”的相互作用的結(jié)果。肌球蛋白是由纖維狀的尾和球狀的頭組成的棒狀分子，在肌肉中倍組織成粗絲。G肌動(dòng)蛋白是一種單體，由它聚集成纖維狀的F肌動(dòng)蛋白，后者是細(xì)絲的主體。由粗絲和細(xì)絲構(gòu)成肌肉收縮單位——肌節(jié)。肌球蛋白上的ATP水解與肌球蛋白頭片的系列構(gòu)象變化相偶聯(lián)，引起肌球蛋白頭從 F肌動(dòng)蛋白亞基上解離并與細(xì)絲前方的另一F肌動(dòng)蛋白亞基再結(jié)合。因此肌球蛋白沿肌動(dòng)蛋白細(xì)絲滑動(dòng)。肌肉收縮受從肌質(zhì)網(wǎng)釋放的Ga2+刺激。Ga2+與肌鈣蛋白結(jié)合導(dǎo)致肌鈣蛋白原肌球蛋白復(fù)合體的構(gòu)象變化，引發(fā)肌動(dòng)蛋白肌球蛋白相互作用的循環(huán)發(fā)生。習(xí)題，前者的解離常數(shù)Kd為106mol/L，后者Kd為109mol/L。（a）哪個(gè)蛋白質(zhì)對(duì)配體X的親和力更高？（b）將這兩個(gè)蛋白質(zhì)的Kd轉(zhuǎn)換為結(jié)合常數(shù)Ka。[（a）蛋白質(zhì)B；（b）蛋白質(zhì)A的Ka=106(mol/L)1，蛋白質(zhì)B的Ka=109(mol/L)1？（a）；（b）肺中CO2分壓從45torr（屏息）降到15torr（正常）；（c）（海平面）（高空）。[對(duì)肌紅蛋白：（a）無(wú)；（b）無(wú)；（c）無(wú)。對(duì)血紅蛋白：（a）降低；（b）增加；（c）降低]℃，CO2分壓40 torr和BPG正常勝利水平（）條件下，人全血的氧結(jié)合測(cè)定給出下列數(shù)據(jù)：p（O2）%飽和度（=100Y）10305070859698（a） 根據(jù)這些數(shù)據(jù)，繪制氧結(jié)合曲線；估算在（1）100torr p（O2）(肺中)和（2）30 torr p（O2）（靜脈血中）下血的氧百分飽和度。（b） 肺中[100 torr p（O2）]結(jié)合的氧有百分之多少輸送給組織[30 torr p（O2）]？（c） ，利用圖617數(shù)據(jù)重新估算（b）部分。[（a）（1）98%，（2）58%；（b）約40%；（c）約50%]解：（a）圖略，從圖中克知分別為98%和58%； （b）98%58%=40%，故約40%； （c），據(jù)圖617可知：96%46%=50%。，可利用方程（615）Y/（1Y）=[ p（O2）/ P50]n計(jì)算Y（血紅蛋白氧分?jǐn)?shù)飽和度）。設(shè)P50=26 torr，n=，計(jì)算肺（這里p（O2）=100 torr）中的Y和毛細(xì)血管（這里p（O2）=40 torr）中的Y。在這些條件下輸氧效率（Y肺Y毛細(xì)血管=ΔY）是多少？除n=，重復(fù)上面計(jì)算。比較n==。并說(shuō)出協(xié)同氧結(jié)合對(duì)血紅蛋白輸氧效率的影響。[n=，Y肺=，Y毛細(xì)血管=，所以，ΔY=，n=，Y肺=，Y毛細(xì)血管=，所以，ΔY=，=，差值似乎不大，但在代謝活躍的組織中p（O2）40 torr，因此潛在輸氧效率不小，參見圖615]解：Y肺/（1Y肺）=[100/26] Y肺=Y毛/（1Y毛）=[40/26] Y毛=ΔY==當(dāng)n=，同理，Y肺= Y毛= ΔY=，貯存相當(dāng)時(shí)間的血。如果這樣的血用于輸血可能會(huì)產(chǎn)生什么后果？[貯存過(guò)時(shí)的紅血球經(jīng)酵解途徑代謝BPG。BPG濃度下降，Hb對(duì)O2的親和力增加，致使不能給組織供氧。接受這種BPG濃度低的輸血，病人可能被窒息。]。為什么HbA具有這一效應(yīng)？[去氧HbA含有一個(gè)互補(bǔ)部位，因而它能加到去氧HbS纖維上。這樣的纖維不能繼續(xù)延長(zhǎng)，因?yàn)槟┒说娜パ鮄bA分子缺少“粘性”區(qū)。]，這對(duì)于抗體識(shí)別抗原表位能告訴你什么？[該表位可能是當(dāng)G肌動(dòng)蛋白聚合成F肌動(dòng)蛋白時(shí)被埋藏的那部分結(jié)構(gòu)。]8．假設(shè)一個(gè)Fab半抗原復(fù)合體的解離常數(shù)在25℃和pH7時(shí)為5107mol/L。（a）結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)自由能（25℃和pH7時(shí)）是多少？（b）此Fab的親和力結(jié)合常數(shù)是多少？（c）從該復(fù)合體中釋放半抗原的速度常數(shù)為120S1。結(jié)合的速度常數(shù)是多少？此說(shuō)明在結(jié)合半抗原時(shí)抗體中的結(jié)構(gòu)變化是大還是??？[（a）ΔG0ˊ=；（b）Ka=2106mol1L；（c）結(jié)合速度常數(shù)k=2108mol1S1L，此值接近于小分子與蛋白質(zhì)相遇（結(jié)合）的擴(kuò)散控制限制（108至109mol1S1L）]解：(a)ΔG0ˊ=RTlnKa=298ln2000000=(b)Ka=1/Keq=1/5107=2106mol1L。假設(shè)抗原是一價(jià)，抗體是n價(jià)，即抗體分子有n個(gè)結(jié)合部位，且各結(jié)合部位的結(jié)合常數(shù)Ka值是相同的，則可證明當(dāng)游離抗原濃度為[L]時(shí)，結(jié)合到抗體上的抗原濃度[Lp]與抗體的總濃度[Pr]之比值:N =[Lp]/[Pr]=(nKa [L])/(1+Ka [L]),N實(shí)際上表示被一個(gè)抗體分子結(jié)合的抗原分子平均數(shù)。（a）證明上面的方程可重排為N /[L]=KanKaN此方程式稱Scatchard方程，方程表明，N /[L]對(duì)N作圖將是一條直線。（b）根據(jù)Scatchard方程，利用下列數(shù)據(jù)作圖求出抗體抗原反應(yīng)的n和Ka值。[L] mol/LN105105105104104[（a）第一個(gè)方程兩邊各乘（1+Ka [L]），然后兩邊各除以[L]，并重排第2個(gè)方程；（b）根據(jù)第二方程， N /[L]對(duì)N作圖的斜率是Ka，N /[L]=0時(shí)的截距給出n。利用數(shù)據(jù)作圖得Ka =104 mol/L，n=。因?yàn)榻Y(jié)合部位數(shù)目只可能是整數(shù)，所以n=2]。（a） 估算在松弛和收縮時(shí)粗絲和細(xì)絲的重疊情況。（b） 一次循環(huán)中肌球蛋白沿細(xì)絲滑行“一步”，問(wèn)一次收縮中每個(gè)肌動(dòng)蛋白纖維需要進(jìn)行多少個(gè)步？[（a），（b）約67步]解：（a）根據(jù)P281圖635A所示，當(dāng)松弛時(shí)重疊總長(zhǎng)度為：（1+1）（）= 當(dāng)收縮時(shí)重疊總長(zhǎng)度為：（1+1）（）= （b）（32）247。2103247?！?7步第七章 蛋白質(zhì)的分離、純化和表征提要蛋白質(zhì)也是一種兩性電解質(zhì)。它的酸堿性質(zhì)主要決定于肽鏈上可解離的R基團(tuán)。對(duì)某些蛋白質(zhì)說(shuō)，在某一pH下它所帶的正電荷與負(fù)電荷相等，即凈電荷為零，此pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。各種蛋白質(zhì)都有自己特定的等電點(diǎn)。在等電點(diǎn)以上的pH時(shí)蛋白質(zhì)分子帶凈負(fù)電荷，在等電點(diǎn)以下的pH時(shí)帶凈正電荷。蛋白質(zhì)處于等電點(diǎn)時(shí)溶解度最小。在無(wú)鹽類干擾情況下，一種蛋白質(zhì)的質(zhì)子供體基團(tuán)解離出來(lái)的質(zhì)子數(shù)與質(zhì)子受體基團(tuán)結(jié)合的質(zhì)子數(shù)相等時(shí)的pH是它的真正等電點(diǎn)，稱為等離子點(diǎn)，它是該蛋白質(zhì)的特征常數(shù)。測(cè)定蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量（Mr）的最重要的方法是利用超速離心機(jī)的沉降速度法和沉降平衡法。沉降系數(shù)（s）的定義是單位離心場(chǎng)強(qiáng)度的沉降速度。s也常用來(lái)近似地描述生物大分子的大小。凝膠過(guò)濾是一種簡(jiǎn)便的測(cè)定蛋白質(zhì)Mr的方法。SDS聚丙乙酰胺凝膠電泳（PAEG）用于測(cè)定單體蛋白質(zhì)或亞基的Mr。蛋白質(zhì)溶液是親水膠體系統(tǒng)。蛋白質(zhì)分子顆粒（直徑1～100nm）是系統(tǒng)的分散相，水是分散介質(zhì)。蛋白質(zhì)分子顆粒周圍的雙電層和水化層是穩(wěn)定蛋白質(zhì)膠體系統(tǒng)的主要因素。分離蛋白質(zhì)混合物的各種方法主要根據(jù)蛋白質(zhì)在溶液中的下列性質(zhì)：（1）分子大?。唬?）溶解度；（3）電荷；（4）吸附性質(zhì)；（5）對(duì)配體分子特異的生物學(xué)親和力。透析和超過(guò)濾是利用蛋白質(zhì)不能通過(guò)半透膜的性質(zhì)使蛋白質(zhì)分子和小分子分開，常用于濃縮和脫鹽。密度梯度離心和凝膠過(guò)濾層析都已成功地用于分離蛋白質(zhì)混合物。等電點(diǎn)沉淀、鹽析和有機(jī)溶劑分級(jí)分離等方法常用于蛋白質(zhì)分離的頭幾步。移動(dòng)界面電泳、各種形式的區(qū)帶電泳，特別是圓盤凝膠電泳、毛細(xì)血管電泳以及等電聚焦具有很高的分辨率。纖維素離子交換劑和Sephadex離子交換劑的離子交換柱層析已廣泛地用于蛋白質(zhì)的分離純化。HPLC和親和層析法是十分有效的分離純化方法。蛋白質(zhì)制品的純度鑒定通常采用分辨率高的物理化學(xué)方法，例如PAGE、等電聚焦、毛細(xì)血管電泳、沉降分析和HPLC等。如果制品是純的，在這些分析的圖譜上只呈現(xiàn)一個(gè)峰或一條帶。必須指出，任何單獨(dú)鑒定只能認(rèn)為是蛋白質(zhì)分子均一性的必要條件而不是充分條件。習(xí)題%鐵，計(jì)算最低相對(duì)分子質(zhì)量。%%，問(wèn)其最低相對(duì)分子質(zhì)量是多少？[13110；15870]解：（1）蛋白質(zhì)Mr=247。%=13100 （2）亮氨酸和異亮氨酸的分子質(zhì)量都是131Da，根據(jù)兩種氨基酸的含量來(lái)看，異亮氨酸：亮氨酸=%：%=3：2，所以在此蛋白質(zhì)中的亮氨酸至少有兩個(gè)，異亮氨酸至少有三個(gè)，那么：蛋白質(zhì)Mr =2（13118）/%=13697Da，（1）計(jì)算角速度ω，以rad/s表示；（2）；（3）此離心加速度相當(dāng)于重力加速度“g”的多少倍？[（1）ω=（2）a=108cm/s2；（3）a=233061g]解：（1）ω=580002π/60= （2）a=（）2=108cm/s2 （3）106/=233061,當(dāng)溫度校正為20℃，溶劑校正為水時(shí)擴(kuò)散系數(shù)（）107cm2/（）。20℃,根據(jù)斯維德貝格公式計(jì)算該蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。[13000]解：Mr=(RTS)/[D(1υρ)]=（273+20）[107（）]=13000（Vs）為流動(dòng)相體積（Vm）的1/5。假設(shè)某化合物的分配系數(shù)，（a）Kd=1；（b）Kd=50。計(jì)算該化合物的有效分配系數(shù)（Keff），也稱容量因子（capacity）。[（a）Keff=；(b)Keff=10]。分離蛋白質(zhì)的范圍是5000到400000；肌紅蛋白、過(guò)氧化氫酶、細(xì)胞色素C、肌球蛋白、胰凝乳蛋白酶原和血清清蛋白（它們的Mr見表74）。[肌球蛋白、過(guò)氧化氫酶、血清清蛋白、胰凝乳蛋白酶原、肌紅蛋白、細(xì)胞色素C]，從分子排阻層析柱上洗脫細(xì)胞色素C、β乳球蛋白、未知蛋白和血清紅蛋白時(shí)，其洗脫體積分別為11537和24ml，問(wèn)未知蛋白的Mr是多少？假定所有蛋白質(zhì)都是球形的，并且都處于柱的分級(jí)分離范圍。[52000]，下述蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中相哪個(gè)方向移動(dòng)，即向正極、負(fù)極還是不動(dòng)？（根據(jù)表72的數(shù)據(jù)判斷。）（1）血清蛋白，；（2）β乳球蛋白，；（3）胰凝乳蛋白酶原，、。[（1）正極；（2）負(fù)極、正極；（3）負(fù)極、不動(dòng)、正極]解：（1）卵清蛋白pI=，pH= 帶負(fù)電，向正極移動(dòng)； （2）β乳球蛋白pI=，pH= 帶正電，向負(fù)極移動(dòng)； pH= 帶負(fù)電，向正極移動(dòng)； （3）胰凝乳蛋白酶原pI=，pH= 帶正電，向負(fù)極移動(dòng)；pH==pI 凈電荷為零，不移動(dòng)；pH=11 帶負(fù)電，向正極移動(dòng)；8.（1）當(dāng)Ala、Ser、Phe、Leu、Arg、哪些氨基酸移向正極？哪些氨基酸移向負(fù)極？（2）紙電泳時(shí)，帶有相同電荷的氨基酸常有少許分開，例如Gly可與Leu分開，試說(shuō)明為什么？（3）設(shè)Ala、Val、Glu、試指出紙電泳后氨基酸的分離情況。PI值：Ala： Ser： Phe： Leu： Arg： Asp： His：[（1）Ala、Ser、Phe和Leu以及Arg和His向負(fù)極，Asp移向正極；（