蛋白质结构与功能的 关系.ppt

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1、蛋白蛋白质结构与功能的构与功能的 关系关系1.Reversible Binding of a Protein to a Ligand:Oxygen-Binding Proteins（蛋白与配体的可逆结合）2.Complementary Interactions between Proteins and Ligands:The Immune System and Immunoglobulins（蛋白和配体的互补性相互作用）3.Protein Interactions Modulated by Chemical Energy:Actin,Myosin,and Molecular Motors（化学

2、能调控的蛋白质相互作用）蛋白质功能PROTEIN FUNCTION许多蛋白质的功能包括其他分子可逆的结合许多蛋白质的功能包括其他分子可逆的结合肌红蛋白的结构与功能肌红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能血红蛋白分子病免疫系统和免疫球蛋白肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与肌肉收缩蛋白质结构与功能的进化肌红蛋白的结构与功能肌红蛋白的结构与功能肌红蛋白的三级结构肌红蛋白的三级结构辅基血红素O2与肌红蛋白的结合O2的结合改变肌红蛋白的构象肌红蛋白结合氧的定量分析（氧结合曲线）血红素结构血红素结构肌红蛋白与氧的结合主要通过其中的血红素辅基结合，其中央的Fe（II）形成6个配位键，可以与氧结合。卟啉环也可以与Cu（

3、I）结合最终形成血蓝蛋白O2与肌红蛋白的结合与肌红蛋白的结合卟啉环卟啉环空间位阻空间位阻O2与肌红蛋白的结合与肌红蛋白的结合氧合改变MB的构象0.026nm0.026nm的位移的位移去氧肌红蛋白中由于去氧肌红蛋白中由于His93的拉动，的拉动，Fe（II）移出卟啉）移出卟啉环平面；环平面；O2的结合将的结合将Fe拉回原位拉回原位组氨酸F8和F7与HEM形成配位键组氨酸O2和HisF8与血红素形成配位键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+O2MbO2MbO2K =MbO2Mb+MbO2Y =O2K+O2O2pO2K+pO2Y =O2蛋白质与配

4、体的可逆结合蛋白质与配体的可逆结合肌红蛋白与血红蛋白肌红蛋白与血红蛋白去氧去氧Mb氧合氧合Mb氧分数饱和度（氧分数饱和度（fractional satuation）肌红蛋白分子总数肌红蛋白分子总数氧合肌红蛋白分子数氧合肌红蛋白分子数Y=1 Mb被氧完全饱和被氧完全饱和Y=0.5 p(O2)=K=P50P50：Mb被氧半饱和时的氧分压被氧半饱和时的氧分压肌红蛋白氧合曲线pO2K+pO2Y =O2p50=K=2.8 torrY=0.5 双曲线型双曲线型蛋白质与配体的可逆结合蛋白质与配体的可逆结合肌红蛋白与血红蛋白肌红蛋白与血红蛋白肌红蛋白的氧饱和曲线。nH=1非协同非协同nH 1正协同正协同nH=

5、n完全协同完全协同Hill系系数数与与配配体体的的结结合合肌红蛋白氧合曲线2静脉血中氧分压静脉血中氧分压线粒体中氧分压线粒体中氧分压蛋白质与配体的可逆结合蛋白质与配体的可逆结合肌红蛋白与血红蛋白肌红蛋白与血红蛋白肌红蛋白的结构与功能肌红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能血红蛋白分子病免疫系统和免疫球蛋白肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与肌肉收缩蛋白质结构与功能的进化血红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构氧结合引起的血红蛋白构象变化血红蛋白的协同性氧结合（Hb氧结合曲线）H+、CO2和BPG对血红蛋白结合氧的影响血红蛋白是由2 2组成的四聚体，每个亚基都有一个血红素辅

6、基，和一个氧结合部位。每一个亚基相当于一个肌红蛋白。血红蛋白的结构（四聚体）卟啉铁卟啉铁肌红蛋白肌红蛋白 血红蛋白血红蛋白 血红蛋白血红蛋白有有9 9 9 9个位置的残基个位置的残基个位置的残基个位置的残基是所有研究过的血红是所有研究过的血红蛋白所共有的。这些高度保守的残基蛋白所共有的。这些高度保守的残基对血红蛋白分子的功能有着特殊重要对血红蛋白分子的功能有着特殊重要的意义的意义近侧组氨酸近侧组氨酸F8F8远侧组氨酸远侧组氨酸E7E7Phe CD1Phe CD1和和Leu F4Leu F4与血红素接触。与血红素接触。Tyr HC2Tyr HC2Tyr HC2Tyr HC2通过在通过在H H和和

7、F F螺旋之间形成一个螺旋之间形成一个链内氢键以稳定分子链内氢键以稳定分子Gly B6Gly B6Gly B6Gly B6也是一个保守残基，这可能由也是一个保守残基，这可能由于它的体积小，因为大于氢原子的侧于它的体积小，因为大于氢原子的侧链将不允许链将不允许B B和和E E螺旋彼此接近得如此螺旋彼此接近得如此紧密紧密Pro C2Pro C2Pro C2Pro C2也很重要，因为它能引起也很重要，因为它能引起C C螺旋螺旋的终止，因而规定了的终止，因而规定了C C螺旋的一端螺旋的一端血红蛋白的四个亚基之间通过次级键结合在一起，其中不同的亚基之血红蛋白的四个亚基之间通过次级键结合在一起，其中不同的

8、亚基之间的结合紧密，在血红蛋白和氧结合的过程中，亚基之间的缔合会受间的结合紧密，在血红蛋白和氧结合的过程中，亚基之间的缔合会受到影响。到影响。血红蛋白可看成是-二聚体的二聚体每个-二聚体作为一个刚体移动人在不同的发育阶段血红蛋白亚基的种类是不同的。至少有7种基因：、A、G、成人血红蛋白主要是Hb A(Hb A1),其亚基组成为22;次要组分是Hb A2，其亚基组成为2 2 22（约占总Hb的2%）胎儿血红蛋白简称Hb F，亚基组成为2222（A和G均存在于Hb F中，其差别仅在于第136位上的Ala改变为Gly）。Hb F的链和链很相似，也由146个氨基酸组成但是链中的H21（第143位）残基

9、是Ser，而不是链中的His。这样就减少了BPG（2，3-二磷酸甘油酸）分子结合部位的正电荷，也即减低了对BPG的亲和力。Hb F对BPG的亲和力减低使得它对氧的亲和力增高。因此独立循环系统的胎儿能有效地通过胎盘从母体的血循环中吸收氧。血红蛋白亚基之间血红蛋白亚基之间可通过可通过离子键相互离子键相互作用，作用，从而稳定其从而稳定其四级结构。在与氧四级结构。在与氧结合的过程中，亚结合的过程中，亚基间的离子键发生基间的离子键发生变化。变化。Hb的氧合与构象的 改变氧氧合合作作用用改改变变Hb四四级级结结构构未结合氧的未结合氧的T T态，态，T T态时，形成盐桥，态时，形成盐桥，Hb的氧合与构象的

10、改变与氧结合的与氧结合的R R态，态，R R态时，盐桥断裂态时，盐桥断裂Hb的氧合与构象的 改变Hb的氧合与构象的 改变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当血红素氧合时分子的这两个二聚体半分子彼此滑移。如果一个-二聚体固定不动，则另一个-二聚体将绕一个设想的通过两个-二聚体的偏心轴旋转15。并平移0.08nm此时在两个-二聚体之间的界面上某些原子将移动多至0.6nm肌红蛋白和血红蛋白的氧饱和曲线的比较血红蛋白对氧的结合具有分子开关效应。血红蛋白中各亚基之间存在协同效应。Hb的协同性氧合然而实际观测到的氧结合曲线并不符合n=4的曲线，而是n=2.8(R)R)relaxed

11、staterelaxed state(T)T)tense statetense state 血中氧分子的血中氧分子的运送运送：Lung氧氧氧氧分分分分子子子子HemoglobinHemoglobinMyoglobinMyoglobinMuscle静脉静脉动脉动脉环境氧高时环境氧高时Hb Hb 快速吸收氧分子快速吸收氧分子环境氧低时环境氧低时Hb Hb 迅速迅速释放释放氧分子氧分子释放氧分子后释放氧分子后Hb Hb 变回变回 T stateT state任何一任何一个亚基个亚基接受接受氧氧分子分子后后，会增进会增进其它其它亚基亚基吸附吸附氧氧分子的能力分子的能力Hb结合氧的调节结合氧的调节1、H

12、+、CO2促进促进O2的释放的释放碳酸酐酶碳酸酐酶H+Hb氧合的拮抗物氧合的拮抗物pH降低时：促进氧的释放降低时：促进氧的释放 缓冲血液缓冲血液pH在氧分压不变时，低在氧分压不变时，低pH能促进更多的氧释放能促进更多的氧释放Bohr效应效应CO2与与Hb的结合的结合释放的释放的H+有助于有助于Bohr效应效应氨甲酸可形成额外的盐桥：稳定氨甲酸可形成额外的盐桥：稳定T态态 促进氧的释放促进氧的释放H H+和和COCO2 2降低血红蛋白对降低血红蛋白对O O2 2的亲和力的亲和力pH的降低使的降低使S曲线右移，即氧合能力降低，促使曲线右移，即氧合能力降低，促使O2解离。解离。组织呼吸释放组织呼吸释

13、放CO2，CO2 进入红细胞进入红细胞H2O+CO2-H2CO2+H+HCOH促使促使HbO2解离，因而有利于从肺向组织运送解离，因而有利于从肺向组织运送O2H和和CO2结合于结合于Hb从组织运送到肺部，从组织运送到肺部，HCO2从血浆运送至肺从血浆运送至肺肺部的高氧分压使肺部的高氧分压使O2与与Hb结合，促使结合，促使H和和CO2解离，解离，H+与与HCO2结合结合H2CO2，然后分解为，然后分解为H2O和和CO2经肺排出。经肺排出。H+是是Hb氧合的别构抑制剂氧合的别构抑制剂BPG2,3-二磷酸甘油酸2,3-bisphosphoglyceratePBGPBG降低血红蛋白对氧的亲和力。降低血

14、红蛋白对氧的亲和力。降低血红蛋白对氧的亲和力。降低血红蛋白对氧的亲和力。BPG降低降低Hb对氧的亲和力对氧的亲和力Hb四聚体只四聚体只有一个有一个BPG结合部位结合部位4个亚基缔个亚基缔合形成的中合形成的中央空穴内央空穴内2，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 Hb异促别构调节的效应物异促别构调节的效应物BPGBPG的结合BPG的结合离子键稳定离子键稳定T态态BPG的结合PBGPBG和血红蛋白的结结合位点远离氧结合和血红蛋白的结结合位点远离氧结合位点。位点。胎儿通过脐带从母体中获得氧，所以胎儿胎儿通过脐带从母体中获得氧，所以胎儿的血红蛋白和氧的亲和力必须大于成年人。的血红蛋白和氧的亲和力必须大于成年

15、人。a2r2,ra2r2,r亚基和亚基和PBGPBG结合力下降。结合力下降。PBGPBG表面的负电荷和分子表面的正电荷相表面的负电荷和分子表面的正电荷相互作用。互作用。R R态，态，PBGPBG不能和不能和HBHB结合。结合。BPG的结合 hemoglobin fetal HbF(22)对氧的亲和力比成人高对氧的亲和力比成人高Ser取代取代His 与与BPG结合能力结合能力减弱减弱氧合氧合Hb中央空穴太小，容纳不了中央空穴太小，容纳不了BPG,BPG对对R态态Hb亲和力的大小顺序为亲和力的大小顺序为:HbO2Hb(O2)2Hb(O2)3 BPG与与Hb(O2)4不结合不结合肌红蛋白的结构与功能

16、肌红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能血红蛋白分子病血红蛋白分子病免疫系统和免疫球蛋白肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与肌肉收缩蛋白质结构与功能的进化血红蛋白分子病分子病是遗传的镰刀状细胞贫血病其他血红蛋白病地中海贫血分子病：分子病：由于基因突变，导致蛋白质中氨由于基因突变，导致蛋白质中氨基酸种类发生变化，并引起功能降低或丧基酸种类发生变化，并引起功能降低或丧失。失。镰刀型贫血症（镰刀型贫血症（sickle-cell anemia）分子病是遗传的遗传病遗传病分子突变分子突变有害突变有害突变消失消失中立突变中立突变无影响无影响有益突变有益突变占优势占优势Almost 500 genetic varian

17、ts of hemoglobin are known to occur in the human population;all but a few are quite rare.镰刀状贫血病镰刀状贫血病血液中大量出现镰刀红细胞，血液中大量出现镰刀红细胞，患者因此缺氧窒息。患者因此缺氧窒息。w它是最早认识的一种分子病它是最早认识的一种分子病.死亡率极高。死亡率极高。w由于遗传基因突变导致血红蛋白分子结构突变由于遗传基因突变导致血红蛋白分子结构突变血红蛋白病（血红蛋白病（hemoglobinopathy),是由于是由于或或链发生了变化，镰刀状红细胞贫血症链发生了变化，镰刀状红细胞贫血症。地中海贫血

18、（地中海贫血（thalassemiathalassemia),),是由于缺少了是由于缺少了或或链链。Hb A:H2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Hb A:H2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys COOH-Glu-Lys COOHHb S:H2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Hb S:H2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-ValVal-Glu-Lys COOH-Glu-Lys COOH Hb S Hb S-亚基的亚基的 变化变化 Glu（极性）（极性）Val（非极性）（非极性）镰刀形红细胞贫血症The amino acid re

19、sidues at position 6 lie at the surface of the hemoglobin moleculeIn Hb A,Glu的的R侧链是带负电荷的侧链是带负电荷的 离子，而离子，而Hb S 的的Val侧链是非极性的疏水基团侧链是非极性的疏水基团.此变化降此变化降低了去氧蛋白的溶解度，低了去氧蛋白的溶解度，Val侧链形成一个突侧链形成一个突起，与另一个起，与另一个HbS上的互补口袋通过疏水作用上的互补口袋通过疏水作用聚集沉淀聚集沉淀其他血红蛋白病突变发生在血红蛋白表面突变发生在血红素基附近突变发生在特异的部位突变发生在亚基界面上See your book on pa

20、ge 269地中海贫血See your book on page 270肌红蛋白的结构与功能肌红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能血红蛋白分子病免疫系统和免疫球蛋白免疫系统和免疫球蛋白肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与肌肉收缩蛋白质结构与功能的进化免疫系统和免疫球蛋白免疫系统免疫系统能识别自我和非我在细胞表面的分子相互作用引发免疫反应免疫球蛋白的结构和类别基于抗体-抗原相互作用的生化分析方法免疫系统体液免疫细胞免疫B 淋巴细胞T 淋巴细胞抗体IgT-cell 受体辅助T细胞细菌、病毒或大分子识别侵染细胞和寄生虫分泌细胞因子(interleukins)刺激T细胞，B细胞.巨噬细胞IgG Fcrecept

21、or吞噬抗体结合的病毒能引起免疫反应的任能引起免疫反应的任何分子或病原体称为何分子或病原体称为抗原抗原(antigen).一个单独的抗体或一个单独的抗体或T细细胞受体只能结合抗原胞受体只能结合抗原内的一个特定分子结内的一个特定分子结构，称为它的抗原决构，称为它的抗原决定簇定簇(antigenic determinant)或表位或表位(epitope).相对分子质量小于相对分子质量小于5000的分子一般没有的分子一般没有抗原性。这种本身无抗原性。这种本身无抗原性，与载体蛋白抗原性，与载体蛋白结合后有了抗原性的结合后有了抗原性的物质称为半抗原物质称为半抗原(hapten).保守域可变域重链轻链典型

22、的免疫球蛋白包括12个结构域，b-sheet占主导地位免疫系统能识别自我和非我免疫系统必须识别和破坏入侵的病原，免疫系统必须识别和破坏入侵的病原，也必须识别和不破坏生物也必须识别和不破坏生物“自我自我”的的 正正常蛋白质和细胞常蛋白质和细胞.宿主中蛋白质抗原的检测是由宿主中蛋白质抗原的检测是由MHC(major histocompatibility complex)蛋白介导的。膜蛋白、呈递抗原给膜蛋白、呈递抗原给T T细胞细胞MHC是种复合体,一种抗原的基因群,全称为“主要组织相容性复合体”,即指某一染色体上一群紧密连锁的基因群。结合抗原肽的裂隙结合抗原肽的裂隙MHC proteins 与细胞

23、内被消化的蛋白质与细胞内被消化的蛋白质的肽片段结合，并将它们展示在细胞的的肽片段结合，并将它们展示在细胞的外表面外表面.这些肽正常情况下来自于典型的细胞蛋这些肽正常情况下来自于典型的细胞蛋白质的白质的 消化，但在病毒感染期间病毒蛋消化，但在病毒感染期间病毒蛋白液被消化，并由白液被消化，并由MHC proteins展出展出.由由MHC proteins展出的外来蛋白质的肽展出的外来蛋白质的肽段是免疫系统识别为非我（段是免疫系统识别为非我（nonself）的）的抗原抗原T-cell受体与这些片段的结合，导致免疫受体与这些片段的结合，导致免疫反应的后续步骤。反应的后续步骤。In class I MH

24、C proteins,the small chain is invariant but the amino acid sequence of the chain exhibits a high degree of variability,localized in specific domains of the protein that appear on the outside of the cell.Each human produces up to six different chains for class I MHC proteins.The groove can be filled

25、by a peptide from 8 to 10 residues long in an extended conformation.In class II MHC proteins,both the and chains have regions of relatively high variability near their amino-terminal ends.peptides between 13 and 1813 and 18 residues long are bound.Self/nonself recognization所以所以 Tc细胞、细胞、TH细胞、细胞、B cel

26、l在成熟过程中都要经过严在成熟过程中都要经过严格的选择，避免它们识别自格的选择，避免它们识别自身蛋白的呈递多肽。身蛋白的呈递多肽。在细胞表面的分子相互作用引发免疫反应免疫球蛋白的结构和类别Immunoglobulin G(IgG)是血清中最基本的一类抗体，也是血清中最丰富的蛋白之一.IgG has four polypeptide chains:two large ones,called heavy chains,and two light chains,通过非共价键和二硫键连接成Mr 150,000的复合体.L链和链和H链都可分为链都可分为:可变区（可变区（variable domain,V

27、区）和区）和恒定区恒定区(constant domain,C区）区）IgG分子的基部与它的两个臂的连接分子的基部与它的两个臂的连接处称铰链区（处称铰链区（hinge region).immunoglobulin G(IgG)可以被可以被 papain木瓜蛋白木瓜蛋白酶水解成酶水解成3个个50-kd 片段片段.其中其中2个片段为抗个片段为抗体体.称为称为 Fab(F 代表片段代表片段,ab 为为抗体链抗体链)另一个片段称另一个片段称 Fc 为基部片段，恒为基部片段，恒定区，由于该片定区，由于该片段易于结晶，没段易于结晶，没有抗原有抗原抗体的各恒定区（CL，CH1，CH2和CH3）之间，可变区（V

28、L，VH）之间存在同源序列An IgG molecule consists of a total of 12 immunoglobulin domainsimmunoglobulin domains.每个结构域约含110个氨基酸，不论恒定区还是可变区都有一个二硫键。V V区区区区C区区V VL L+V+VHH功能区：功能区：功能区：功能区：抗原结抗原结抗原结抗原结合部位合部位合部位合部位CH3CH3功能区功能区功能区功能区：是：是：是：是IgIg与其与其与其与其FcFc受受受受体结合的部位体结合的部位体结合的部位体结合的部位(固定细胞）固定细胞）固定细胞）固定细胞）C CL L和和和和C CH

29、 H 区区区区：具有同种异型抗体：具有同种异型抗体：具有同种异型抗体：具有同种异型抗体的遗传标记。的遗传标记。的遗传标记。的遗传标记。CHCH2 2区区区区：IgGIgG的补体结合点和通的补体结合点和通的补体结合点和通的补体结合点和通过胎盘的部位过胎盘的部位过胎盘的部位过胎盘的部位功能区的作用功能区的作用免疫球蛋白的分类Light chain:light chain and light chain CH:、CH 330个氨基酸CH 440个氨基酸功能功能 亚类亚类 IgG1 IgG2 IgG3 IgG4特异性结合抗原特异性结合抗原 +激活补体（经典）激活补体（经典）+-通过胎盘通过胎盘 +结合

30、结合SPA +结合结合FcrR +-/+/-占血清中占血清中Ig总量总量(%)60-70 15-20 5-10 1-7 人人IgG亚类比较亚类比较IgG1IgG1、IgG2IgG2和和IgG3IgG3能通过经典途径激活补体能通过经典途径激活补体血清含量最高血清含量最高(75%(75%8 85%),5%),也是丙种球蛋白的也是丙种球蛋白的主要成分主要成分半衰期较长（半衰期较长（161624d24d）主要的抗感染抗体主要的抗感染抗体(具有抗菌、抗病毒、中和具有抗菌、抗病毒、中和毒素和免疫调理作用毒素和免疫调理作用)参与参与IIII、IIIIII型超敏反应型超敏反应IgG的特点的特点为五聚体，是分子

31、量为五聚体，是分子量最大的最大的IgIg，称巨球蛋称巨球蛋白。白。IgMIgM激活补体、结合抗激活补体、结合抗原、免疫调理作用比原、免疫调理作用比IgGIgG强强天然血型抗体是天然血型抗体是IgMIgMIgMIgMIgMIgM是个体发育中最早产生的抗体，胚胎晚期是个体发育中最早产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若已能合成，新生儿脐带血中若IgMIgM水平升高，水平升高，提示胎儿曾有宫内感染提示胎儿曾有宫内感染IgMIgM是抗原刺激后出现最早的抗体，半衰期短，是抗原刺激后出现最早的抗体，半衰期短，故检测故检测IgMIgM水平可用于传染病的早期诊断。水平可用于传染病的早期诊断。mIgMm

32、IgM是是B B细胞抗原受体（细胞抗原受体（BCRBCR）的主要成分）的主要成分也可参与也可参与IIII、IIIIII型超敏反应型超敏反应IgM的特点的特点分为血清型和分泌型两种。分为血清型和分泌型两种。血清型血清型IgAIgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生，为单体。而分泌型细胞产生，为单体。而分泌型IgAIgA（sIgAsIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生，为生殖道等处的固有层中浆细胞产生，为双体、三体或多体。双体、三体或多体。sIgAsIgA主要存在于唾液、泪液、以及呼吸主要存在于唾液、泪液、以及呼吸道、消化

33、道和泌尿生殖道黏膜表面的分道、消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。泌液中。IgAIgAIgA的特点的特点参与皮肤粘膜的局部抗感染作用参与皮肤粘膜的局部抗感染作用初乳中含有高浓度的初乳中含有高浓度的sIgA-母乳喂养母乳喂养通过替代途径激活补体通过替代途径激活补体参与参与型超敏反应型超敏反应sIgAsIgA的合成和的合成和主要作用部位主要作用部位在黏膜在黏膜IgDIgD是是B B细胞的重要表面标志细胞的重要表面标志B B细胞的分化过程中首先出现细胞的分化过程中首先出现mIgMmIgM，mIgDmIgD的的出现标志着出现标志着B B细胞成熟细胞成熟对防止免疫耐受有一定作用对防止免疫耐受有一定作用

34、IgDIgD血清中含量最低血清中含量最低可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力FcFc受体（受体（FcRFcR）结合，引起）结合，引起型超敏反型超敏反应应FcRFcR分布于巨噬细胞、分布于巨噬细胞、B B细胞、嗜酸粒细胞细胞、嗜酸粒细胞IgEIgE肌红蛋白的结构与功能肌红蛋白的结构与功能血红蛋白的结构与功能血红蛋白分子病免疫系统和免疫球蛋白肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与肌肉收缩肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与肌肉收缩蛋白质结构与功能的进化肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与肌肉收缩肌纤维的结构肌原纤维由粗丝和细丝构成骨骼肌的相关蛋白质肌肉收缩的机制：肌丝滑动模型钙离子通道和钙泵控制

35、收缩-松弛循环生物体运动生物体运动.细胞运动细胞运动.器官和细胞内大分子运动器官和细胞内大分子运动.涉及到这类运动的主要是分子发动机的蛋白质涉及到这类运动的主要是分子发动机的蛋白质Motor proteins发动机蛋白液称分子发动机 molecular motors,所有这些运动都涉及到化学能(ATP),转换转换ATP能成为运动的机械能能成为运动的机械能.ATP 水解驱动和控制构象变化，结果是一个分子水解驱动和控制构象变化，结果是一个分子(molecular motors)相对于另一个分子（微丝或微管）发相对于另一个分子（微丝或微管）发生滑动或步行生滑动或步行.Motility systemM

36、otor proteinMolecular motorTrack protein轨道蛋白轨道蛋白myosin Kinesin驱动蛋白驱动蛋白Dynein动力蛋白动力蛋白Microfilament微丝微丝Microtubule微管微管Skeletal Muscle Myosin and Muscle ContractionFour different kinds of muscle are found in animals.骨骼肌（骨骼肌（skeletal muscle）,心脏肌心脏肌(heart muscle),平滑肌（平滑肌（smooth muscle）,and（肌上皮细胞）myoepith

37、elial cells.The cells of the latter three types contain only a single nucleus and are called myocytes肌细胞.The cells of skeletal muscle are long and multinucleate and are referred to as muscle fibers肌纤维.The fastest responses(on the order of milliseconds)are observed for fast-twitch skeletal muscle(快缩骨

38、胳肌）快缩骨胳肌）,and the slowest responses(on the order of seconds)are found in smooth muscle.Slow-twitch skeletal muscle（慢缩骨胳肌）（慢缩骨胳肌）tissue displays an intermediate response time.肌纤维的结构骨骼肌由平行的肌纤维束组成每个肌纤维是一个长达5 cm，直径20 to 100 m 的柱形多核细胞.Each fiber contains about 1,000 myofibrils肌原纤维,2 m in diameter肌纤维中含有许多

39、线粒体，肌肉收缩时提供能源ATP内质网，称为肌质网(sarcoplasmic reticulum)很发达，分布在各个肌原纤维的周围，肌肉收缩时由它提供所需的Ca2+。I 带带A 带带Z 盘盘M 盘盘H区区肌节肌节 Sarcomere肌原纤维由粗丝和细丝构成The F-actin helix is the core of the thin filament,to which tropomyosin(原肌球蛋白）and the troponin complex（肌钙蛋白复合体）also add.骨骼肌的相关蛋白质除骨胳肌的主要蛋白质外，尚有多种蛋白质在维持肌肉结构和调节肌肉收缩方面起着重要作用。肌

40、球蛋白和肌动蛋白共占肌丝蛋白的65%，原肌球蛋白和肌钙蛋白各占5%，因此其他的调节和结构蛋白约占肌丝蛋白的25%共分为：肌球蛋白相关蛋白(myosin-associated protein)和肌动蛋白相关蛋白(action associated protein)肌球蛋白相关蛋白包括在M盘中发现的3种蛋白。M蛋白，肌中蛋白(myomesin),肌酸激酶(creatine kinase)，这三种蛋白在M盘的缔合维持肌球蛋白丝的结构完整性。肌酸激酶促进肌肉收缩期间被消耗的ATP快速再生。此外还发现与粗丝有关蛋白质：C蛋白，F蛋白和H蛋白。C protein inhibits myosin ATPas

41、e activity at low ionic strength but activates it at physiological ionic strength.肌动蛋白相关蛋白包括：-辅肌动蛋白(-actinin)和副原肌球蛋白(paratropomyosin).肌动蛋白丝的一端是以有规则的方式连接在Z盘上的。与Z盘有关的蛋白质有：-actinin,desmin（结蛋白）和波形蛋白(vimentin).另2个细胞骨架蛋白：tinin（肌连蛋白，also connectin）和伴肌动蛋白(nebulin),占肌丝总蛋白的15%.他们共同形成肌原纤维周围的柔性丝状网。Tinin是一种弹性蛋白，

42、在张力下能伸展。肌连蛋白是现在已知最大的蛋白质，心肌肌连蛋白有26926个氨基酸残基组成，相对分子质量为2993103。其序列主要(90%)由244个免疫球蛋白和纤连蛋白3(FN3)结构域组成。在肌连蛋白的中央是一个新的结构花式(motif)，由PEVK（pro-glu-val-lys)的重复单位组成。PEVK结构可能起弹簧装置的作用，在肌肉伸展之后可拉动肌肉恢复原形，并且也可能在调节肌纤维的强度和弹性方面起作用。肌肉收缩的机制：肌丝滑动模型directional character of myosin and actin 微管及其马达One of the simplest self-asse

43、mbling structures found in biological systems is the microtubule微管,one of the fundamental components of the eukaryotic cytoskeleton and the primary structural element of cilia and flagellaKinesin and Dynein Move Along Microtubules Microtubules serve as tracks for two classes of motor proteins namely

44、,kinesins驱动蛋白 and dyneins动力蛋白.Kinesins moving along microtubules usually carry cargo such as organelles and vesicles from the center of a cell to its periphery.Dyneins are important in sliding microtubules relative to one other during the beating of cilia and flagella on the surfaces of some eukaryo

45、tic cells Figure 34.25.Kinesin Moving Along a Microtubule.(1)One head of a two-headed kinesin molecule,initially with both heads in the ADP form,binds to a microtubule.(2)Release of ADP and binding of ATP results in a conformational change that locks the head to the microtubule and pulls the neck li

46、nker(orange)to the head domain,throwing the second domain toward the plus end of the microtubule.(3)ATP hydrolysis occurs while the second head interacts with the microtubule.(4)The exchange of ATP for ADP in the second head pulls the first head off the microtubule,releasing Pi and moving the first domain along the microtubule.(5)The cycle repeats,moving the kinesin dimer farther down the microtubule.