【正文】 Pauling首先發(fā)現(xiàn)鐮刀形紅細(xì)胞貧血現(xiàn)是由于血紅蛋白發(fā)生了遺傳突變引起的，成人的血紅蛋白是由兩條相同的a鏈和兩條相同的b鏈組成a2b2，鐮刀形紅細(xì)胞中，血紅蛋白b鏈第6位的aa線基由正常的Glu變成了疏水性的Val。以血紅蛋白為例：α2β2寡聚蛋白正常人血紅蛋白，......Glu 6鐮刀型貧血 ......Val 6生理條件下電荷：Va10 Glu疏水 親水人的血紅蛋白分子的四條肽鏈中（574個氨基酸殘基）只有兩個Glu分子變化成Va1分子，就能發(fā)生鐮刀狀細(xì)胞貧血病。 血液凝固的機(jī)理 凝血因子（凝血酶原致活因子）凝血酶原 凝血酶 纖維蛋白原A 纖維蛋白B 凝膠（1）、 凝血酶原P133 圖343 凝血酶原的結(jié)構(gòu)糖蛋白，分子量66000，單鏈。 A鏈49 B鏈259 （2）、 纖維蛋白原P133 圖344 纖維蛋白原的結(jié)構(gòu)α2β2r2α肽：600個氨基酸，β肽：461氨基酸，r肽：410個氨基酸在凝血酶作用下，從二條α鏈和二條β鏈的N端各斷裂一個特定的肽鍵Arg—Gly，釋放出二個纖維肽A（19個氨基酸）和二個纖維肽B（21個氨基酸），它們含有較多的酸性氨基酸殘基。P134上在凝血因子XIIIa（纖維蛋白穩(wěn)定因子）催化下，纖維蛋白質(zhì)單體間形成共價健（GlnLys結(jié)合），生成交聯(lián)的纖維蛋白。前胰島素原在信號肽的引導(dǎo)下，進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，進(jìn)入后，信號肽被信號肽酶切除，生成胰島素原，被運(yùn)至高爾基體貯存。五、 多肽與蛋白質(zhì)的人工合成在醫(yī)藥和研究方面意義重大1958年，北大生物系合成催產(chǎn)素8肽。1969年，美國Merrifield用自動化的固相多肽合成儀合成第一個酶——牛胰RNase（124aa—）。掛接→去保護(hù)→中和→縮合→去保護(hù)→中和→縮合 第五節(jié) 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)和纖維狀蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈中有規(guī)則重復(fù)的構(gòu)象。但是，目前已知，一個蛋白質(zhì)的多肽鏈在生物體內(nèi)只有一種或很少幾種構(gòu)象，且相當(dāng)穩(wěn)定，這種構(gòu)象稱天然構(gòu)象，此時蛋白質(zhì)具有生物活性，這一事實說明：天然蛋白質(zhì)主鏈上的單鍵并不能自由旋轉(zhuǎn)。環(huán)繞Cα—N鍵旋轉(zhuǎn)的角度為Φ環(huán)繞Cα—C2鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱Ψ多肽鏈的所有可能構(gòu)象都能用Φ和Ψ這兩個構(gòu)象角來描述，稱二面角。當(dāng)Ψ的旋轉(zhuǎn)鍵CαC2兩側(cè)的CαN1和C2N2呈順式時，規(guī)定Ψ=0176。從Cα向C2看，順時針旋轉(zhuǎn)Cα C2鍵形成的Ψ角為正值，反之為負(fù)值。因此二面角（Φ、Ψ）所決定的構(gòu)象能否存在，主要取決于兩個相鄰肽單位中非鍵合原子間的接近有無阻礙。拉氏構(gòu)象圖：Ramachandran根據(jù)蛋白質(zhì)中非鍵合原子間的最小接觸距離，確定了哪些成對二面角（Φ、Ψ）所規(guī)定的兩個相鄰肽單位的構(gòu)象是允許的，哪些是不允許的，并且以Φ為橫坐標(biāo)，以Ψ為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)圖上標(biāo)出，該坐標(biāo)圖稱拉氏構(gòu)象圖。⑵虛線封閉區(qū)域是最大允許區(qū)，非鍵合原子間的距離介于最小允許距離和一般允許距離之間，立體化學(xué)允許，但構(gòu)象不夠穩(wěn)定。Gly的Φ、Ψ角允許范圍很大。二、 二級結(jié)構(gòu)的基本類型驅(qū)使蛋白質(zhì)折疊的主要動力：(1)暴露在溶劑中的疏水基團(tuán)降低至最少程度。 α螺旋（1）、 α螺旋及其特征在α螺旋中，多肽主鏈按右手或左手方向盤繞，形成右手螺旋或左手螺旋，相鄰的螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鍵，構(gòu)成螺旋的每個Cα都取相同的二面角Φ、Ψ。, Ψ= 48176。④ 氨基酸殘基側(cè)鏈向外⑤ 相鄰螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鏈，氫鍵的取向幾乎與中心軸平行。 圖，13表示氫鍵封閉的環(huán)包括13個原子。, Ψ= 26176。① 多肽鏈上連續(xù)出現(xiàn)帶同種電荷基團(tuán)的氨基酸 殘基,(如Lys，或Asp，或Glu)，則由于靜電排斥，不能形成鏈內(nèi)氫鍵，從而不能形成穩(wěn)定的α—螺旋。而當(dāng)這些殘基分散存在時，不影響α—螺旋穩(wěn)定。絲心蛋白含50%Gly，不形成α—螺旋。⑤ R基較小，且不帶電荷的氨基酸利于α—螺旋的形成。（3）、 pH對α—螺旋的影響多聚LGlu和多聚LLysP149 圖357（4）、 右手α螺旋與左手α螺旋 圖 P148右手螺旋比左手螺旋穩(wěn)定。、Ψ+42176。（5）、 α螺旋結(jié)構(gòu)的旋光性由于α螺旋結(jié)構(gòu)是一種不對稱的分子結(jié)構(gòu)，因而具有旋光性，原因：（1）α碳原子的不對稱性，（2） 構(gòu)象本身的不對稱性。α螺旋的比旋不等于構(gòu)成其本身的氨基酸比旋的加和，而無規(guī)卷曲的肽鏈比旋則等于所有氨基酸比旋的加和。 β折疊P149 圖3—58 P150 圖3—59兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈（或同一肽鏈的不同肽段）側(cè)向聚集在一起，相鄰肽鏈主鏈上的NH和C=0之間形成氫鏈，這樣的多肽構(gòu)象就是β折疊片。多肽主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象，側(cè)鏈R基交替地分布在片層平面的兩側(cè)。反平行式：肽鏈的極性一順一倒，N端間隔相同平行式：φ=119176。反平行式：φ=139176。從能量上看，反平β折疊比平行的更穩(wěn)定，前者的氫鍵NHO幾乎在一條直線上，此時氫鍵最強(qiáng)。在纖維狀蛋白質(zhì)的β折疊中，氫鍵主要是在肽鏈之間形式，而在球狀蛋白質(zhì)中，β折疊既可在不同肽鏈間形成，也可在同一肽鏈的不同部分間形成?；卣郏腥朔Q之為發(fā)夾結(jié)構(gòu)，=O與第四個氨基酸殘基的NH間形成氫鍵。β轉(zhuǎn)角的特征：①由多肽鏈上4個連續(xù)的氨基酸殘基組成。返回折疊。 無規(guī)卷曲 沒有規(guī)律的多肽鏈主鏈骨架構(gòu)象。α螺旋，β轉(zhuǎn)角，β折疊在拉氏圖上有固定位置，而無規(guī)卷曲的φ、Ψ二面角可存在于所有允許區(qū)域內(nèi)。 αα結(jié)構(gòu)（復(fù)繞α螺旋）由兩股或三股右手α螺旋彼此纏繞而成的左手超螺旋，重復(fù)距離140A。 βxβ結(jié)構(gòu)兩段平行式的β鏈（或單股的β折疊）通過一段連接鏈（x結(jié)構(gòu)）連接而形成的超二級結(jié)構(gòu)。p153 圖361 C β曲折（βmeander）由三條（以上）相鄰的反平行式的β折疊鏈通過緊湊的β轉(zhuǎn)角連接而形成的超二級結(jié)構(gòu)。超氧化物歧化酶的β折疊筒由8條β折疊股組成。 α螺旋β轉(zhuǎn)角α螺旋兩個α螺旋通過一個β轉(zhuǎn)角連接在一起。在蛋白質(zhì)與DNA的相互作用中，此種結(jié)構(gòu)占有極為重要的地位。廣泛分布于脊椎和無脊椎動物體內(nèi)，占脊椎動物體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的50%以上，起支架和保護(hù)作用。（1）、 α角蛋白P155 圖363，P156 圖364 主要由α螺旋結(jié)構(gòu)組成，三股右手α螺旋向左纏繞形成原纖維，原纖維排列成“9+2”的電纜式結(jié)構(gòu)稱微纖維，成百根微纖維結(jié)合成大纖微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性由二硫鍵保證，α角蛋白在濕熱條件下可伸展轉(zhuǎn)變成β構(gòu)象，燙發(fā)的化學(xué)機(jī)理Cys含量較高。每一個I型多肽型和一個II型多肽鏈形成一個卷曲螺旋二聚體(Coiled coil dimmer)。4個原纖維形成微纖維，成百根微纖維形成大纖維，每一個頭發(fā)細(xì)胸，也將纖維(fiber)含有數(shù)個大纖維，一根頭發(fā)就是由無數(shù)的死細(xì)胞相互間以角蛋白相連組成的。絲心蛋白取片層結(jié)構(gòu)，即反平行式β折疊片以平行的方式堆積成多層結(jié)構(gòu)。 膠原蛋白 彈性蛋白 肌球蛋白、肌動蛋白和微管蛋白第六節(jié) 球狀蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)與功能前面講了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的兩個較低級的組織水平：一級結(jié)構(gòu)和二級結(jié)構(gòu)（包括超二級結(jié)構(gòu)），本節(jié)講述蛋白質(zhì)（主要是球蛋白）的高級結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)域、三級結(jié)構(gòu)、四級結(jié)構(gòu)，及其與生物功能。多肽鏈的二級結(jié)構(gòu)由R基的短程順序決定，當(dāng)一組在肽鏈上相鄰的氨基酸殘基具有適當(dāng)?shù)捻樞驎r，能自發(fā)形成α螺旋和β折疊，并處于穩(wěn)定狀態(tài)。同源蛋白質(zhì)的不變殘基決定蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)。P164 圖369 RNase的變性與復(fù)性示意圖二、 球狀蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域、三級結(jié)構(gòu)與功能（一） 結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域(domain)，又稱motif(模塊)在二級結(jié)構(gòu)及超二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈進(jìn)一步卷曲折疊，組裝成幾個相對獨(dú)立、近似球形的三維實體。對于較小的蛋白質(zhì)分子或亞基來說，結(jié)構(gòu)域和三級結(jié)構(gòu)往往是一個意思，就是說這些蛋白質(zhì)是單結(jié)構(gòu)域的。每個結(jié)構(gòu)域承擔(dān)一定的生物學(xué)功能，幾個結(jié)構(gòu)域協(xié)同作用，可體現(xiàn)出蛋白質(zhì)的總體功能。結(jié)構(gòu)域間的裂縫，常是活性部位，也是反應(yīng)物的出入口。EF手：鈣結(jié)合蛋白中，含有HelixLoopLelix結(jié)構(gòu)鋅指：DNA結(jié)合蛋白中，2個His、2個Cys結(jié)合一個Zn亮氨酸拉鏈：DNA結(jié)合蛋白中，由亮氨酸倒鏈形成的拉鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，（二） 三級結(jié)構(gòu)：三級結(jié)構(gòu)：整個多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)、超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域的基礎(chǔ)上盤旋、折疊，形成的特定的整個空間結(jié)構(gòu)。 三級結(jié)構(gòu)有以下特點：? 許多在一級結(jié)權(quán)上相差很遠(yuǎn)的aa堿基在三級結(jié)構(gòu)上相距很近。? 大的球形蛋白(200aa以上)，常常含有幾個結(jié)構(gòu)域，結(jié)構(gòu)域是一種密實的結(jié)構(gòu)體，典型情況下常常含有特定的功能(如結(jié)合離子和小分子) 維持三級結(jié)構(gòu)的作用力：P164 圖370（1）氫鍵大多數(shù)蛋白質(zhì)采取的折疊策略是使主鏈肽基之間形成最大數(shù)目的分子內(nèi)氫鍵（如α螺旋、β折疊），同時保持大部分能成氫鍵的側(cè)鏈處于蛋白質(zhì)分子表面，與水相互作用。它在維持蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)方面占有突出的地位。生理pH下，Asp、Glu側(cè)鏈解離成負(fù)離子，Ｌys、Arg、His離解成正離子。偶爾有少數(shù)帶相反電荷的測鏈在分子的疏水內(nèi)部形成鹽鍵。主要存在于體外蛋白中，在細(xì)胞內(nèi)，由于有高濃度的還原性物質(zhì)，所以沒有二硫鍵。鹽橋和較弱的靜電相互作用(離子偶級、偶級偶級、范德華力)也是維持亞基間以及蛋白質(zhì)與配體間的作用力。球狀蛋白的表面通常有一個凹穴其結(jié)構(gòu)與配體互補(bǔ)，當(dāng)配體結(jié)合上去后，引起球狀蛋白的構(gòu)象變化，觸發(fā)后續(xù)反應(yīng)。 P172 圖3—76 肌紅蛋白的O2結(jié)合部位多肽主鏈由8段直的α螺旋組成，最長的α螺旋有23個氨基酸殘基，最短的α螺旋有7個氨基酸殘基。連接兩個相鄰α螺旋的是 松散肽段，由1~8個氨基酸組成。相鄰的非螺旋區(qū)肽段為NA、AB、BC…GH、HC。肌紅蛋白多肽鏈繞曲成球狀分子，球體內(nèi)充滿非極性氨基酸殘基：Val、Leu、Met、Phe等，親水的基團(tuán)幾乎全部分布在球狀分子的外表面。輔基：血紅素（鐵卟啉），扁平狀，結(jié)合在肌紅蛋白表面的一個洞穴內(nèi)。蛋白質(zhì)為血紅素提供一個疏水環(huán)境，避免Fe2+被氧化而失去氧合能力。 解離平衡常數(shù)： 氧濃度與氧分壓成正比給定氧壓下肌紅蛋白氧飽和度 （4）式代入（3）式， K= （1Y）PO2 Y以肌紅蛋白的氧飽和度Y和氧分壓PO2作圖。 Hill曲線和Hill系數(shù)Y PO2 Log Y = Log PO2 — Log K 1Y K 1Y P174 圖378Hill曲線三、 蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)與功能形成四級結(jié)構(gòu)的亞基間必需構(gòu)象互補(bǔ)和電荷（或極性）互補(bǔ)。每一條肽鍵稱為一個亞基（或單體）。有些對稱的寡聚蛋白是由兩個或多個不對稱的等同結(jié)構(gòu)成分組成，這種等同的結(jié)構(gòu)成分稱為原體。維持四級結(jié)構(gòu)的作用有：氫鍵、疏水作用、靜電作用、共價健共價鍵也維持四級結(jié)構(gòu)：? 免疫球蛋白的二硫鍵；? 彈性蛋白中的鎖鏈素(由4個Lys側(cè)鏈形成的交聯(lián)體desmosine)；? Lysinonorleucine(賴氨硫正亮氨酸)，見于彈性蛋白和膠原蛋白。②通過協(xié)同作用，實現(xiàn)對酶活性的調(diào)節(jié)。④形成一定的幾何形狀，細(xì)菌鞭毛。（二） 寡聚蛋白與別構(gòu)效應(yīng)別構(gòu)蛋白：多是寡聚蛋白，每個亞基除了有活性部位（結(jié)合抵牾）外，還有別構(gòu)部位（結(jié)合調(diào)節(jié)物），有時活性部位和別構(gòu)部位分屬不同的亞基（活性亞基和調(diào)節(jié)亞基），活性部位之間以及活性部位和調(diào)節(jié)部位之間通過蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化而相互作用。同位效應(yīng)（同種效應(yīng)）：別構(gòu)蛋白與一種配基的的結(jié)合對于和后續(xù)同種配基結(jié)合能力的影響，包括（正）協(xié)同效應(yīng)和負(fù)協(xié)同效應(yīng)。同位效應(yīng)是別構(gòu)效應(yīng)的基礎(chǔ)，別構(gòu)效應(yīng)可以看成`是對同位效應(yīng)的一種修飾異位效應(yīng)（異種效應(yīng)）：就是別構(gòu)效應(yīng)，別構(gòu)部位與效應(yīng)物的結(jié)合對活性部位的影響。負(fù)協(xié)同效應(yīng)：一種配基的結(jié)合抑制促進(jìn)后續(xù)配基的結(jié)合。負(fù)效應(yīng)物：抑制活性部位與配基結(jié)合的別構(gòu)效應(yīng)物。血紅蛋白分子接近于球體，4個亞基分別在四面體的四個角上，每個亞基上有一個血紅素輔基。P129 圖340 血紅蛋白α、β鏈的氨基酸序列 P181 圖386 β亞基的三級結(jié)構(gòu) 血紅蛋白的氧合曲線（與肌紅蛋白比較）血紅蛋白由4個亞基組成，每個亞基都與肌紅蛋白類似，含有一個血紅素，都能結(jié)合一分子O2 ，四個亞基之間具有協(xié)同效應(yīng)，第一個配基的結(jié)合能提高其它亞基對O2的親和力。 PO2 n血紅蛋白P50=26 torr，n=，Y= K+ PO2 n 肺泡氧壓：Po2 =100 torr 肌肉毛細(xì)血管：Po2 =20 torr在肺泡中： Y= 在毛細(xì)血管中 Y=釋放氧 △Y=—=若無協(xié)同效應(yīng)，血紅蛋白的氧合曲線與肌紅蛋白的相同，當(dāng)Po2從 100→20 torr時，△。波耳效應(yīng)：增加CO2的濃度、降低pH能顯著提高血紅蛋白亞基間的協(xié)同效應(yīng)，降低血紅蛋白對O2的親和力，促進(jìn)O2的釋放，反之，高濃度的O2也能促使血紅蛋白釋放H+ 和CO