一、肌紅蛋白的結構與功能一、肌紅蛋白的結構與功能1肌紅蛋白

肌紅蛋白（myoglobin，Mb）主要存在于肌肉中，是哺乳動物細胞主要是肌細胞貯存和分配氧的蛋白質。肌紅蛋白由一條多肽鏈和一個輔基血紅素（heme）構成，相對分子量16700，含153個氨基酸殘基。除去血紅素后僅剩下的肽鏈部分稱為珠蛋白（globin），它和血紅蛋白的α、β亞基有明顯的同源性，它們的構象和功能也極為相似。血紅素非共價地結合在珠蛋白的疏水空穴中。

肌紅蛋白肌紅蛋白（myoglobin，Mb）主要存在2肌紅蛋白的結構myoglobin肌紅蛋白的結構myoglobin3輔基血紅素

血紅素由原卟啉Ⅸ（protoporphyrinⅨ）中間結合一個Fe原子構成，原卟啉Ⅸ是由4個吡咯環通過甲叉橋連接而成的扁平環狀化合物。卟啉環中央結合Fe原子，Fe原子通常是八面體配位，應該有6個配位鍵，其中4個配位鍵與4個吡咯環的N原子相連，另兩個配位鍵分布在卟啉環的上下。Fe原子可以是二價的或三價的，相應的血紅素稱為[亞鐵]血紅素（ferroheme，heme）和高鐵血紅素（ferriheme，hematin），相應的肌紅蛋白稱為[亞鐵]肌紅蛋白（ferromyoglobin）和高鐵肌紅蛋白（ferrimyoglobin，metmyoglobin）。

輔基血紅素血紅素由原卟啉Ⅸ（protoporphyr4肌紅蛋白的輔基血紅素hemeprotoporphyrinⅨ肌紅蛋白的輔基血紅素hemeprotoporphyrinⅨ5O2與肌紅蛋白的結合

血紅素中的鐵的第5個配位鍵與珠蛋白的第93（或F8）位His殘基的咪唑基N結合，這個His稱為近側His，而O2與Fe的第6個配位鍵結合。在肌紅蛋白沒有結合O2時，這個部位是空的。高鐵肌紅蛋白不能與O2結合，H2O分子代替O2成為第6個配體。

在血紅素結合O2的一側，還有一個His殘基，即第64（或E7）位His殘基，稱為遠側His。由于這個遠側His的存在，使得O2的結合受到空間位阻。在氧合肌紅蛋白中，O2的兩個原子與Fe不成一條直線，而是傾斜了30°。O2與肌紅蛋白的結合血紅素中的鐵的第5個配位6氧合肌紅蛋白中血紅素鐵離子的6個配體近側His遠側His氧合肌紅蛋白中血紅素鐵離子的6個配體近側His遠側His7F－肌動蛋白外觀上像是右手雙螺旋結構，螺距約72nm。血樣中單純皰疹病毒抗體的ELISA檢測骨骼肌肌原纖維的電鏡圖如果由于肌肉收縮使線粒體中氧含量下降，它就可以立即供應氧。在去氧血紅蛋白中，鐵原子向近側His方向凸起約0.另一類是α1β2接觸和α2β1接觸，這類接觸稱為滑動接觸。核一般處在細胞的周邊，質膜的內表面。α鏈或α樣鏈由141個氨基酸殘基組成，β鏈或β樣鏈由146個氨基酸殘基組成，而肌紅蛋白的肽鏈由153個氨基酸殘基組成，它們都叫珠蛋白。重鏈恒定區（包括CH1、CH2和CH3）的序列分為5種基本類型：γ（IgG）、α（IgA）、μ（IgM）、δ（IgD）和ε（IgE）。全蛋白染色免疫印跡肌紅蛋白結合氧的定量分析BloodsampleswithgreateramountsofHSVantibodyturnbrighteryellow.肌紅蛋白結合氧的定量分析BPG分子結構及其與

Hb兩個β鏈的離子結合血紅蛋白的氧合具有正協同同促效應，即一個O2的結合促進同一分子其它亞基與O2的結合。肌束中的每個肌纖維（musclefiber）就是一個骨骼肌細胞，它是長柱形的多核細胞，直徑約在20～100μm之間，長可達5cm以上，人體的一些肌纖維甚至可達50cm。按照前面肌紅蛋白結合O2的定量分析的推導方法，Hb的氧飽和分數Y的表達式為假設O2與Hb的結合是一種“全或無”的方式，其結合反應式為2×106個/ml）的一半左右，而且紅細胞的形態也不正常，除了有非常大量的未成熟紅細胞外，還有很多成鐮刀狀的紅細胞。CO的毒性作用

第6個配位位置的空間位阻很重要。游離在溶液中的鐵卟啉結合CO的能力比結合O2強25000倍，但在肌紅蛋白中，血紅素對CO的親和力僅比對O2的親和力大250倍。肌紅蛋白（還有血紅蛋白）降低對CO的親和力，可以有效地防止代謝過程中產生的少量CO占據它們的O2結合部位。盡管如此，當空氣中CO的含量達到0.06%～0.08%即有中毒的危險，達到0.1%則會導致死亡。F－肌動蛋白外觀上像是右手雙螺旋結構，螺距約72nm。CO的8O2和CO與肌紅蛋白血紅素Fe（Ⅱ）的結合FreehemewithimidazoleMb:COComplexOxymyoglobinO2和CO與肌紅蛋白血紅素Fe（Ⅱ）的結合Freeheme9肌紅蛋白的蛋白質部分的作用

通常情況下，O2分子與Fe（Ⅱ）緊密接觸會使Fe（Ⅱ）氧化成Fe（Ⅲ），溶液中游離的亞鐵血紅素很容易被氧化成高鐵血紅素，但在肌紅蛋白中，由于血紅素處于疏水環境中，血紅素Fe（Ⅱ）不容易被氧化。

同樣是血紅素，與不同的蛋白質結合后，具有不同的功能，如在細胞色素C中，血紅素起可逆電子載體的作用，過氧化氫酶中，血紅素催化H2O2歧化成H2O和O2

。肌紅蛋白的蛋白質部分的作用通常情況下，O2分子與Fe10免疫球蛋白G（IgG）的結構這種檢測某種蛋白質的方法稱為Westernblotting這種瘧疾也是一種致死性疾病，甚至具有正常血紅蛋白的人死于這種瘧疾的比例也很高，常常在還沒有繁殖后代就已死去。兩個細胞骨架蛋白，肌連蛋白和伴肌動蛋白，它們共同形成肌原纖維周圍的柔性絲狀網。當肌原纖維伸張超過粗、細絲的重疊部分，肌連蛋白則被動產生張力，使肌原纖維復原。2×106個/ml）的一半左右，而且紅細胞的形態也不正常，除了有非常大量的未成熟紅細胞外，還有很多成鐮刀狀的紅細胞。肌鈣蛋白復合體由3個蛋白組成，肌鈣蛋白T、I、C。在強度特殊的肌肉中，如心肌，PEVK區的長度只有163個殘基，而在彈性大的骨骼肌中PEVK區超過2000個殘基。血紅蛋白有兩種主要構象態，一種是T態即緊張態（tensestate），另一種是R態即松弛態（relaxedstate）。血紅蛋白別構的異種效應[O2]=Ap(O2)…………⑤根據henry定律，溶于液體的任一種氣體的濃度與液體上面的該氣體的分壓成正比，即2×106個/ml）的一半左右，而且紅細胞的形態也不正常，除了有非常大量的未成熟紅細胞外，還有很多成鐮刀狀的紅細胞。產生Bohr效應的原因是血紅蛋白中一些pK值處于7附近的可解離基團的作用，主要是His，它們解離與否會影響到血紅蛋白的構象，從而影響血紅蛋白對O2的親和力。在這里肌連蛋白的作用可能是把肌球蛋白連接到Z盤上，以及作為“分子尺”調節肌節的長度，防止肌肉過分伸張。③所有基因都可能存在，但突變發生在編碼區之外，導致不能轉錄，或轉錄后的加工不正確。除骨骼肌的主要蛋白質外，還有多種蛋白質在維持肌肉結構和調節肌肉收縮方面起著重要的作用。盡管如此，當空氣中CO的含量達到0.[O2]=Ap(O2)…………⑤血紅蛋白的氧合具有正協同同促效應，即一個O2的結合促進同一分子其它亞基與O2的結合。二、血紅蛋白的結構與功能當紅細胞脫氧時，鐮刀狀紅細胞的數量明顯增加。肌紅蛋白血紅素Fe原子的位移

肌紅蛋白血紅素在沒有與O2結合時，鐵原子是向第5配位體方向（HisF8）突出的。當與O2結合時，鐵原子被拉回到卟啉平面。

免疫球蛋白G（IgG）的結構肌紅蛋白血紅素Fe原子的位移11肌紅蛋白血紅素Fe原子的位移肌紅蛋白血紅素Fe原子的位移12肌紅蛋白結合氧的定量分析肌紅蛋白與O2結合的反應式為其解離常數為K

,…………①令Y為肌紅蛋白的氧飽和分數，即…………②將①改寫為…………③肌紅蛋白結合氧的定量分析肌紅蛋白與O2結合的反應式為其解離常13肌紅蛋白結合氧的定量分析將③代入②得

，

…………④

根據henry定律，溶于液體的任一種氣體的濃度與液體上面的該氣體的分壓成正比，即

[O2]=Ap

(O2)…………⑤式中A

為比例系數，p(O2)為氧氣的分壓。

肌紅蛋白結合氧的定量分析將③代入②得14肌紅蛋白結合氧的定量分析將⑤代入④得…………⑥肌紅蛋白結合氧的定量分析將⑤代入④得…………⑥15肌紅蛋白的氧結合曲線

實驗中p(O2)可以測得，氧分壓常用Torr為單位。Y

值可用分光光度法測定，因為肌紅蛋白結合了O2時會引起吸收光譜的改變。Y

對p(O2)作圖所得的曲線稱為氧結合曲線。

1Torr=133Pa=1mmHg肌紅蛋白的氧結合曲線實驗中p(O2)可以測得，16肌紅蛋白的氧結合曲線雙曲線方程肌紅蛋白的氧結合曲線雙曲線方程17Hill作圖

為氧結合肌紅蛋白的分數與沒有結合氧的肌紅蛋白的分數之比。兩邊取對數得

Hill作圖為氧結合肌紅蛋白的分數與沒有18Hill作圖

以對作圖稱為Hill作圖，肌紅蛋白的Hill圖是一條直線，其斜率為1。當時（50%的肌紅蛋白結合了氧），，這時，肌紅蛋白的氧結合曲線上這一點的斜率稱為Hill系數。肌紅蛋白的Hill系數等于1（與Hill圖直線的斜率相同），說明O2分子彼此獨立地與肌紅蛋白結合。Hill作圖以對作圖19氧與肌紅蛋白結合的Hill圖氧與肌紅蛋白結合的Hill圖20肌紅蛋白的貯氧和輸氧作用

線粒體中氧濃度為0～10torr，靜脈血氧濃度為15torr或更高些。肌紅蛋白的P

50為2torr，所以在大多數情況下，肌紅蛋白是高度氧合的，是氧的貯存庫。如果由于肌肉收縮使線粒體中氧含量下降，它就可以立即供應氧。肌紅蛋白的貯氧和輸氧作用線粒體中氧濃度為0～10t21這種病在非洲某些地區十分流行（高達40%），它是由于遺傳基因的突變導致血紅蛋白分子中氨基酸殘基被改變造成的。細絲由肌動蛋白（actin）、原肌球蛋白和肌鈣蛋白復合體組成，在低離子強度下，肌動蛋白以單體的形式存在，稱為G－肌動蛋白。血紅蛋白是一個四聚體蛋白，它與肌紅蛋白相比，出現了一些新的性質。假設O2與Hb的結合是一種“全或無”的方式，其結合反應式為為氧結合肌紅蛋白的分數與沒有結合氧的肌紅蛋白的分數之比。去氧血紅蛋白α1β1的移動過程氧合血紅蛋白T態血紅蛋白結合O2后轉變成R態，并使得分子內一些鹽橋斷裂。ThesecondantibodyisantihumanIgGlinkedtohorseradishperoxidase.兩個細胞骨架蛋白，肌連蛋白和伴肌動蛋白，它們共同形成肌原纖維周圍的柔性絲狀網。地中海貧血可以由幾條途徑產生：①缺失一個或多個編碼血紅蛋白鏈的基因；在肌肉中肌連蛋白從M線的邊緣開始，沿肌球蛋白絲全長伸展至Z盤。血紅蛋白與O2的結合受其它分子的調節，如H+、CO2和2,3-二磷酸甘油酸（2,3-bisphosphateglycerate，BPG）等。HbO2＋H+HbH+＋O2不同物種血紅蛋白氨基酸序列的比較擴大培養，從培養液中提取純化單克隆抗體。在肌連蛋白分子中央是一個新的結構花式，由PEVK的重復單位組成。鐮刀狀細胞貧血病人血紅蛋白含量僅為正常人（15～16g/100ml）的一半，紅細胞數目也是正常人（4.血紅蛋白氧合時鐵原子的移動卟啉環中央結合Fe原子，Fe原子通常是八面體配位，應該有6個配位鍵，其中4個配位鍵與4個吡咯環的N原子相連，另兩個配位鍵分布在卟啉環的上下。2×106個/ml）的一半左右，而且紅細胞的形態也不正常，除了有非常大量的未成熟紅細胞外，還有很多成鐮刀狀的紅細胞。血清樣品中單純皰疹病毒抗體的ELISA檢測PEVK花式可能起彈簧裝置的作用，在肌肉伸展之后可拉動肌肉恢復原狀，并且也可能在調節肌纖維的強度和彈性方面起作用。肌紅蛋白的貯氧和輸氧作用

肌紅蛋白也有利于細胞內氧從細胞的內表面向線粒體轉運，因為這種運轉是順濃度梯度的，細胞內表面的氧濃度約為10torr（肌紅蛋白的氧飽和度約為80%），而線粒體內的氧濃度約為1torr（肌紅蛋白的氧飽和度約為25%），肌紅蛋白可以從細胞內表面結合氧，而運到線粒體中釋放氧。這種病在非洲某些地區十分流行（高達40%），它是由于遺傳基因22二、血紅蛋白的結構與功能二、血紅蛋白的結構與功能23血紅蛋白

血紅蛋白（hemoglobin，Hb）存在于紅細胞中，它的主要功能是在血液中結合并轉運氧氣，它在肺中與氧氣結合，運輸到全身各處組織中，再釋放出氧氣。

血紅蛋白血紅蛋白（hemoglobin，Hb）存在于24人體內有正常功能的血紅蛋白發育階段血紅蛋白名稱α鏈或α樣鏈β鏈或β樣鏈亞基組成胚胎ζεζ2ε2胎兒HbFαγα2γ2出生到死亡HbAαβα2β2出生到死亡HbA2αδα2δ2人體內有正常功能的血紅蛋白發育階段血紅蛋白α鏈或β鏈或亞基25血紅蛋白的氨基酸組成

α鏈或α樣鏈由141個氨基酸殘基組成，β鏈或β樣鏈由146個氨基酸殘基組成，而肌紅蛋白的肽鏈由153個氨基酸殘基組成，它們都叫珠蛋白。同一類型不同希臘字母代表的鏈有個別氨基酸殘基不同。血紅蛋白的氨基酸組成α鏈或α樣鏈由141個氨基酸殘基26血紅蛋白的三維結構β1β2α1α2血紅蛋白的三維結構β1β2α1α227Hb的α鏈、β鏈和Mb鏈構象的相似性

血紅蛋白α鏈、β鏈及肌紅蛋白鏈的三級結構非常相似，但這三種肽鏈的氨基酸序列有很大不同，141個氨基酸殘基位置中只有27個位置的殘基在這三種肽鏈中是相同的。

MbHbαHbβHb的α鏈、β鏈和Mb鏈構象的相似性血紅蛋白α鏈、β28不同物種血紅蛋白氨基酸序列的比較

比較了多種（從七腮鰻到人）不同的血紅蛋白的氨基酸序列，證明序列中有9個位置的殘基是所有研究過的血紅蛋白所共有的，這些稱為高度保守的殘基。血紅蛋白內部的非極性殘基可以換成另一種非極性殘基而功能不變。

不同物種血紅蛋白氨基酸序列的比較比較了多種（從七腮鰻29血紅蛋白氧合時亞基的移動

血紅蛋白分子中，αβ亞基的接觸有兩類，一類是α1β1接觸和α2β2接觸，這類接觸稱為裝配接觸；另一類是α1β2接觸和α2β1接觸，這類接觸稱為滑動接觸。氧合時，每個αβ二聚體半分子（原體）作為一個剛體移動，這兩個原體彼此滑動。我們將其中一個原體看作不動，另一個原體將繞一個設想的偏心軸旋轉15°，并平移0.08nm。血紅蛋白氧合時亞基的移動血紅蛋白分子中，αβ亞基的接30血紅蛋白氧合時亞基的移動

去氧血紅蛋白

α1β1的移動過程氧合血紅蛋白血紅蛋白氧合時亞基的移動去氧血紅蛋白α1β1的31血紅蛋白氧合時鐵原子的移動

在去氧血紅蛋白中，鐵原子向近側His方向凸起約0.06nm。氧合時，鐵原子的體積縮小，向卟啉環平面靠近約0.039nm，并牽拉近側His往血紅素平面移動，這些移動，傳遞到亞基的界面，使得亞基間的相互位置發生變化。

血紅蛋白氧合時鐵原子的移動在去氧血紅蛋白中，鐵原子32血紅蛋白氧合時鐵原子的移動

血紅蛋白氧合時鐵原子的移動33全蛋白染色免疫印跡HbSH2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys……C端二、血紅蛋白的結構與功能粗絲是由250~360個肌球蛋白分子通過它們的尾部締合而成的分子束，直徑約為16nm，長度約為1.肌紅蛋白的貯氧和輸氧作用暗帶是各向異性的，所以又稱各向異性帶（anisotropicband），簡稱A帶。血紅蛋白與肌紅蛋白氧合曲線的比較雞卵清溶菌酶上突出的Gln121血紅蛋白與肌紅蛋白氧合曲線的比較這種瘧疾也是一種致死性疾病，甚至具有正常血紅蛋白的人死于這種瘧疾的比例也很高，常常在還沒有繁殖后代就已死去。HbS聚集成纖維狀沉淀BPG的存在可以增加Hb在組織中的卸氧量。血紅蛋白與O2的結合受其它分子的調節，如H+、CO2和2,3-二磷酸甘油酸（2,3-bisphosphateglycerate，BPG）等。在這里肌連蛋白的作用可能是把肌球蛋白連接到Z盤上，以及作為“分子尺”調節肌節的長度，防止肌肉過分伸張。后者叫做Bohr效應，因1904年發現此現象的丹麥生理學家C.氧合血紅蛋白表面沒有這個疏水性口袋，所以只有在缺氧時，紅細胞才會成為鐮刀狀。如果由于肌肉收縮使線粒體中氧含量下降，它就可以立即供應氧。97，在肌肉毛細血管中Y是0.血紅蛋白推導氧合曲線誤差的原因游離在溶液中的鐵卟啉結合CO的能力比結合O2強25000倍，但在肌紅蛋白中，血紅素對CO的親和力僅比對O2的親和力大250倍。免疫球蛋白G的空間填充模型假設O2與Hb的結合是一種“全或無”的方式，其結合反應式為去氧血紅蛋白中各亞基間的鹽橋全蛋白染色免疫印跡去氧血紅蛋白中各亞基間的鹽橋34血紅蛋白的別構效應

血紅蛋白是一個四聚體蛋白，它與肌紅蛋白相比，出現了一些新的性質。血紅蛋白的氧合具有正協同同促效應，即一個O2的結合促進同一分子其它亞基與O2的結合。具有這種性質的蛋白質稱為別構蛋白（其它蛋白質也有負協同效應的）。

血紅蛋白的別構效應血紅蛋白是一個四聚體蛋白，它與肌紅35血紅蛋白的協同性氧結合

假設O2與Hb的結合是一種“全或無”的方式，其結合反應式為則解離常數K

為…………⑦…………⑧

按照前面肌紅蛋白結合O2的定量分析的推導方法，Hb的氧飽和分數Y

的表達式為血紅蛋白的協同性氧結合假設O2與Hb的結合是一種“全36血紅蛋白的實際氧合曲線推導氧合曲線實際氧合曲線圖中的n為Hill系數血紅蛋白的實際氧合曲線推導氧合曲線實際氧合曲線圖中的n為Hi37血紅蛋白推導氧合曲線誤差的原因

血紅蛋白結合O2并不是“全或無”的，各個亞基結合O2是依次進行的，并且前面亞基結合了O2對后面亞基與O2的結合有促進作用。實際測定的n=2.8，若n=1，則無協同作用，若n>1則有正協同作用。對于血紅蛋白來說，當n=4時正協同作用最大，即當1個O2與1個亞基結合后，另外3個亞基也同時與O2結合。實際情況是n=2.8。這樣，Hb對第4個O2的親和力約為對第1個O2親和力的300倍。血紅蛋白推導氧合曲線誤差的原因血紅蛋白結合O2并不是38血紅蛋白運輸氧的效率

在肺泡中，氧分壓為100torr，工作肌肉的毛細血管中約為20torr，血紅蛋白在肺泡中Y是0.97，在肌肉毛細血管中Y是0.25，釋放的O2是兩個Y值之差，即ΔY=0.72。這個差值越大，運輸O2的效率就越高。肌紅蛋白不能擔當此項工作。

血紅蛋白運輸氧的效率在肺泡中，氧分壓為100tor39血紅蛋白與肌紅蛋白氧合曲線的比較血紅蛋白與肌紅蛋白氧合曲線的比較40O2與血紅蛋白的結合受pH和CO2濃度的影響。擴大培養，從培養液中提取純化單克隆抗體。全蛋白染色免疫印跡粗絲上伸出的頭部與相鄰的細絲接觸。血紅素由原卟啉Ⅸ（protoporphyrinⅨ）中間結合一個Fe原子構成，原卟啉Ⅸ是由4個吡咯環通過甲叉橋連接而成的扁平環狀化合物。T態血紅蛋白結合O2后轉變成R態，并使得分子內一些鹽橋斷裂。血紅蛋白還能結合CO2，結合部位是亞基N末端游離的α－NH2。游離在溶液中的鐵卟啉結合CO的能力比結合O2強25000倍，但在肌紅蛋白中，血紅素對CO的親和力僅比對O2的親和力大250倍。產生Bohr效應的原因是血紅蛋白中一些pK值處于7附近的可解離基團的作用，主要是His，它們解離與否會影響到血紅蛋白的構象，從而影響血紅蛋白對O2的親和力。[O2]=Ap(O2)…………⑤骨骼肌肌原纖維的電鏡圖按照前面肌紅蛋白結合O2的定量分析的推導方法，Hb的氧飽和分數Y的表達式為(1,4),(2,5),(3,6)-純化程度逐步增高的尿激酶樣品在一個完全的收縮中，每個肌節縮短約1.血紅蛋白氧合時鐵原子的移動97，在肌肉毛細血管中Y是0.全蛋白染色免疫印跡卟啉環中央結合Fe原子，Fe原子通常是八面體配位，應該有6個配位鍵，其中4個配位鍵與4個吡咯環的N原子相連，另兩個配位鍵分布在卟啉環的上下。免疫球蛋白G的空間填充模型β6殘基位于分子表面，當Val取代了Glu后，在分子的表面多了一個疏水基團。人的某些生理性或病理性缺氧可以通過紅細胞中BPG濃度的升高而代償。肌紅蛋白血紅素Fe原子的位移血紅蛋白別構的異種效應

血紅蛋白與O2的結合受其它分子的調節，如H+、CO2和2,3-二磷酸甘油酸（2,3-bisphosphateglycerate，BPG）等。雖然它們在蛋白質分子上的結合部位離血紅素很遠，但這些分子極大地影響Hb的氧合性質，這是別構效應中的異種效應。

O2與血紅蛋白的結合受pH和CO2濃度的影響。血紅蛋白別構的412,3-二磷酸甘油酸2,3-bisphosphateglycerate，BPG2,3-二磷酸甘油酸2,3-bisphosphategly42Bohr效應

組織中代謝作用產生H+和CO2，代謝越旺盛的組織，需要的O2越多，產生的H+和CO2也越多。CO2在體內被水合成碳酸。

CO2水合的結果，使組織中pH下降，即[H+]上升。O2與血紅蛋白的結合受pH和CO2濃度的影響。去氧血紅蛋白對H+的親和力比氧合血紅蛋白大。因此，增加H+濃度將促進O2的釋放。

HbO2

＋H+HbH+＋O2Bohr效應組織中代謝作用產生H+和CO2，代謝越旺43Bohr效應

氧合血紅蛋白在組織中釋放的O2量除了受到組織中低O2濃度的作用外，還受組織中低pH的影響。后者叫做Bohr效應，因1904年發現此現象的丹麥生理學家C.Bohr而得名。

產生Bohr效應的原因是血紅蛋白中一些pK值處于7附近的可解離基團的作用，主要是His，它們解離與否會影響到血紅蛋白的構象，從而影響血紅蛋白對O2的親和力。Bohr效應氧合血紅蛋白在組織中釋放的O2量除了受到44Mb和在不同pH下Hb的氧合曲線Mb和在不同pH下Hb的氧合曲線45CO2與Hb的結合

血紅蛋白還能結合CO2

，結合部位是亞基N末端游離的α－NH2。CO2的結合也能促進O2的釋放。CO2與Hb的結合血紅蛋白還能結合CO2，結合部位46BPG與Hb的結合

2,3-二磷酸甘油酸（BPG）是血紅蛋白一個重要的別構效應劑（別構抑制劑）。正常人紅細胞中約含有4.5mmol/L的BPG，約與血紅蛋白等摩爾數。每個Hb分子（四聚體）只有一個BPG結合位點，位于由4個亞基締合形成的中央孔穴內。高負電荷的BPG分子與每個β鏈的若干個殘基的帶正電荷基團通過靜電結合于Hb分子上，BPG把兩個β鏈交聯在一起。O2的結合使中央孔穴變小，使BPG結合變得困難。在沒有BPG存在時，O2的結合容易，而在有BPG存在時，O2的結合變得困難。BPG與Hb的結合2,3-二磷酸甘油酸（BPG）是血47BPG分子結構及其與

Hb兩個β鏈的離子結合BPG分子結構及其與

Hb兩個β鏈的離子結合48血紅蛋白的兩種構象態

血紅蛋白有兩種主要構象態，一種是T態即緊張態（tensestate），另一種是R態即松弛態（relaxedstate）。O2對R態的親和力明顯地高于對T態的親和力，并且O2的結合更穩定了R態。缺氧時T態更加穩定，因此T態是去氧血紅蛋白的主要構象，R態是氧合血紅蛋白的主要構象。T態血紅蛋白結合O2后轉變成R態，并使得分子內一些鹽橋斷裂。

血紅蛋白的兩種構象態血紅蛋白有兩種主要構象態，一種是49BPG對Hb氧合曲線的影響

BPG對R態Hb的親和力至少比對T態Hb低一個數量級，BPG對R態Hb的親和力大小順序為：HbO2

>Hb(O2)2>Hb(O2)3

，而對Hb(O2)4則完全不結合。

BPG濃度越大，Hb的氧合曲線就越往右偏移，說明BPG抑制O2的結合，并增加了正協同效應。BPG的存在可以增加Hb在組織中的卸氧量。正常情況下供給組織的氧量約為血液所能攜帶的最大氧量的40%（即ΔY=40%）。BPG對Hb氧合曲線的影響BPG對R態Hb的親和力至50BPG對Hb氧合曲線的影響BPG對Hb氧合曲線的影響51BPG的生理作用

人的某些生理性或病理性缺氧可以通過紅細胞中BPG濃度的升高而代償。當正常人在短時間內由海平面上升到4500m高的高山上時，紅細胞中的BPG濃度幾個小時后就開始上升，兩天內可由4.5mmol/L增加到7.5mmol/L，使氧的釋放量增大。值得注意的是，BPG濃度增加對肺中Hb與O2的結合影響不大。BPG的生理作用人的某些生理性或病理性缺氧可以通過紅52在這里肌連蛋白的作用可能是把肌球蛋白連接到Z盤上，以及作為“分子尺”調節肌節的長度，防止肌肉過分伸張。08%即有中毒的危險，達到0.BPG對Hb氧合曲線的影響高負電荷的BPG分子與每個β鏈的若干個殘基的帶正電荷基團通過靜電結合于Hb分子上，BPG把兩個β鏈交聯在一起。鐮刀狀細胞貧血病是一種致死性疾病，它的純合子患者有的在童年就死亡。核一般處在細胞的周邊，質膜的內表面。血紅蛋白與O2的結合受其它分子的調節，如H+、CO2和2,3-二磷酸甘油酸（2,3-bisphosphateglycerate，BPG）等。實驗中p(O2)可以測得，氧分壓常用Torr為單位。當時（50%的肌紅蛋白結合了氧），，這時，肌紅蛋白的氧結合曲線上這一點的斜率稱為Hill系數。除去血紅素后僅剩下的肽鏈部分稱為珠蛋白（globin），它和血紅蛋白的α、β亞基有明顯的同源性，它們的構象和功能也極為相似。肌肉收縮完成后，鈣離子被鈣泵從肌漿中回收到肌質網，另一ATP與肌球蛋白的頭部結合時，肌球蛋白頭部與肌動蛋白脫離，肌球蛋白頭部又回至原位，肌纖維松弛。卟啉環中央結合Fe原子，Fe原子通常是八面體配位，應該有6個配位鍵，其中4個配位鍵與4個吡咯環的N原子相連，另兩個配位鍵分布在卟啉環的上下。人免疫球蛋白的各種類型一、肌紅蛋白的結構與功能肌紅蛋白血紅素Fe原子的位移雖然它們在蛋白質分子上的結合部位離血紅素很遠，但這些分子極大地影響Hb的氧合性質，這是別構效應中的異種效應。在肌紅蛋白沒有結合O2時，這個部位是空的。BPG對Hb氧合曲線的影響免疫球蛋白，Immunoglobulin,Ig1Torr=133Pa=1mmHg假設O2與Hb的結合是一種“全或無”的方式，其結合反應式為細絲由肌動蛋白（actin）、原肌球蛋白和肌鈣蛋白復合體組成，在低離子強度下，肌動蛋白以單體的形式存在，稱為G－肌動蛋白。三、血紅蛋白分子病在這里肌連蛋白的作用可能是把肌球蛋白連接到Z盤上，以及作為“53鐮刀狀細胞貧血病

鐮刀狀細胞貧血病（sickle-cellanemia）是最早被認識的一種分子病。這種病在非洲某些地區十分流行（高達40%），它是由于遺傳基因的突變導致血紅蛋白分子中氨基酸殘基被改變造成的。鐮刀狀細胞貧血病人血紅蛋白含量僅為正常人（15～16g/100ml）的一半，紅細胞數目也是正常人（4.6～6.2×106個/ml）的一半左右，而且紅細胞的形態也不正常，除了有非常大量的未成熟紅細胞外，還有很多成鐮刀狀的紅細胞。當紅細胞脫氧時，鐮刀狀紅細胞的數量明顯增加。這種病人的血紅蛋白稱為HbS。

鐮刀狀細胞貧血病鐮刀狀細胞貧血病（sickle-ce54正常紅細胞與鐮刀狀紅細胞貧血病人的紅細胞比較正常紅細胞與鐮刀狀紅細胞貧血病人的紅細胞比較55鐮刀狀細胞貧血病

鐮刀狀細胞貧血病是一種致死性疾病，它的純合子患者有的在童年就死亡。雜合子患者的壽命也不長，但它能抵抗一種流行于非洲的瘧疾。這種瘧疾也是一種致死性疾病，甚至具有正常血紅蛋白的人死于這種瘧疾的比例也很高，常常在還沒有繁殖后代就已死去。HbS雜合子患者對這種瘧疾有一定的抵抗能力，尚能繁殖后代，這是因為雜合子患者加速被感染紅細胞的破壞而中斷瘧原蟲的生活周期的緣故。鐮刀狀細胞貧血病鐮刀狀細胞貧血病是一種致死性疾病，它56HbA和HbS的胰蛋白酶消化液的指紋圖譜（先垂直方向濾紙層析，后水平方向電泳）HbAHbSHbA和HbS的胰蛋白酶消化液的指紋圖譜（先垂直方向濾紙層析57HbA和HbS氨基酸序列的比較HbAH2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys……C端HbSH2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val

-Glu-Lys……C端

（β鏈）12345678（示差異處）HbA和HbS氨基酸序列的比較HbAH2N-Val-Hi58HbS聚集成纖維狀沉淀

β6殘基位于分子表面，當Val取代了Glu后，在分子的表面多了一個疏水基團。血紅蛋白的氧合性質和別構性質不受此變化的影響，但這一變化顯著影響了血紅蛋白的溶解度。在去氧血紅蛋白分子表面的另一處有一個疏水性口袋，正好能與這個Val側鏈結合，它們可以互相聚集成纖維狀沉淀。氧合血紅蛋白表面沒有這個疏水性口袋，所以只有在缺氧時，紅細胞才會成為鐮刀狀。

HbS聚集成纖維狀沉淀β6殘基位于分子表面，當Val59HbS聚集成纖維狀

兩股HbS鏈連鎖在一起14股鏈纖維HbS聚集成纖維狀兩股HbS鏈連鎖在一起60地中海貧血

地中海貧血可以由幾條途徑產生：①缺失一個或多個編碼血紅蛋白鏈的基因；②所有基因都存在，但一個或多個基因發生無義突變（nonsensemutation），結果產生縮短了的肽鏈，或發生移碼突變，產生無功能的肽鏈。③所有基因都可能存在，但突變發生在編碼區之外，導致不能轉錄，或轉錄后的加工不正確。

廣東省是我國地中海貧血癥發病率最高的地區，約有11.07%的人（800萬人）攜帶地中海貧血癥的基因（2005年5月11日中央電視臺報道）。

地中海貧血地中海貧血可以由幾條途徑產生：①缺失一個或61卟啉環中央結合Fe原子，Fe原子通常是八面體配位，應該有6個配位鍵，其中4個配位鍵與4個吡咯環的N原子相連，另兩個配位鍵分布在卟啉環的上下。在肌連蛋白分子中央是一個新的結構花式，由PEVK的重復單位組成。BPG的存在可以增加Hb在組織中的卸氧量。肌紅蛋白結合氧的定量分析用ELISA法篩選出能分泌目的抗體的單克隆雜交瘤細胞株；在肌肉中肌連蛋白從M線的邊緣開始，沿肌球蛋白絲全長伸展至Z盤。②所有基因都存在，但一個或多個基因發生無義突變（nonsensemutation），結果產生縮短了的肽鏈，或發生移碼突變，產生無功能的肽鏈。免疫球蛋白G的空間填充模型血紅蛋白結合O2并不是“全或無”的，各個亞基結合O2是依次進行的，并且前面亞基結合了O2對后面亞基與O2的結合有促進作用。有利的突變和中性的突變被保留下來，不利的突變造成疾病或殘疾，致死突變被淘汰。假設O2與Hb的結合是一種“全或無”的方式，其結合反應式為血紅蛋白與O2的結合受其它分子的調節，如H+、CO2和2,3-二磷酸甘油酸（2,3-bisphosphateglycerate，BPG）等。ATP由線粒體供給，當機體死亡后，線粒體停止產生ATP，無新的ATP與肌球蛋白結合，因而肌球蛋白頭部不能脫離肌動蛋白，使肌肉長期處于收縮狀態，稱為尸僵。地中海貧血可以由幾條途徑產生：①缺失一個或多個編碼血紅蛋白鏈的基因；在氧合肌紅蛋白中，O2的兩個原子與Fe不成一條直線，而是傾斜了30°。血紅蛋白別構的異種效應在肺泡中，氧分壓為100torr，工作肌肉的毛細血管中約為20torr，血紅蛋白在肺泡中Y是0.假設O2與Hb的結合是一種“全或無”的方式，其結合反應式為血紅蛋白的協同性氧結合血紅蛋白結合O2并不是“全或無”的，各個亞基結合O2是依次進行的，并且前面亞基結合了O2對后面亞基與O2的結合有促進作用。肌紅蛋白血紅素在沒有與O2結合時，鐵原子是向第5配位體方向（HisF8）突出的。血紅蛋白與O2的結合受其它分子的調節，如H+、CO2和2,3-二磷酸甘油酸（2,3-bisphosphateglycerate，BPG）等。四、免疫系統和免疫球蛋白（免疫球蛋白部分）免疫球蛋白，Immunoglobulin,Ig卟啉環中央結合Fe原子，Fe原子通常是八面體配位，應該有6個62免疫球蛋白G（IgG）的結構免疫球蛋白G（IgG）的結構63免疫球蛋白G的空間填充模型免疫球蛋白G的空間填充模型64雞卵清溶菌酶與其抗體的結合抗體上的抗原結合結構域雞卵清溶菌酶（抗原）雞卵清溶菌酶上突出的Gln121雞卵清溶菌酶與其抗體的結合抗體上的抗原結合結構域雞卵清溶菌酶65雞卵清溶菌酶與其抗體的結合抗體上的抗原結合結構域雞卵清溶菌酶上突出的Gln121雞卵清溶菌酶與其抗體的結合抗體上的抗原結合結構域雞卵清溶菌酶66免疫沉淀的交聯晶格交聯晶格抗原決定簇抗原（含4個決定簇）抗體免疫沉淀的交聯晶格交聯晶格抗原決定簇抗原抗體67人免疫球蛋白的各種類型

人的免疫球蛋白除了IgG外，還有IgA、IgM、IgD

和

IgE，共有5種類型，它們各自存在于人體的不同部位，起著不同的作用。Ig

分子輕鏈恒定區（CL）的氨基酸序列可分為兩種基本類型：κ和λ，一個

Ig

分子只能含有其中的一種。重鏈恒定區（包括CH1、CH2和CH3）的序列分為5種基本類型：γ（IgG）、α（IgA）、μ（IgM）、δ（IgD）和ε（IgE）。

人免疫球蛋白的各種類型人的免疫球蛋白除了IgG外，還68各種Ig的結構IgD的結構與IgG類似IgGIgEIgAIgM各種Ig的結構IgD的結構與IgG類似IgGIgEIgAIg69IgM的結構二硫鍵IgM的結構二硫鍵70酶聯免疫吸附測定enzyme-linkedimmunosorbentassay,ELISA酶聯免疫吸附測定enzyme-linkedimmunoso71血紅蛋白的氧合具有正協同同促效應，即一個O2的結合促進同一分子其它亞基與O2的結合。8，若n=1，則無協同作用，若n>1則有正協同作用。不同物種血紅蛋白氨基酸序列的比較骨骼肌肌原纖維的電鏡圖在肌纖維中肌連蛋白形成長而柔軟的細絲，一個這樣的細絲，在松弛狀態下長1000nm，在張力下它能伸長到3000nm以上。免疫球蛋白G的空間填充模型將制得的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合，產生雜交瘤細胞；BloodsampleswithgreateramountsofHSVantibodyturnbrighteryellow.全蛋白染色免疫印跡MbHbαHbβ圖中的n為Hill系數肌肉由許多平行的肌纖維束或稱肌束（bundleofmusclefiber）組成。1Torr=133Pa=1mmHg雞卵清溶菌酶與其抗體的結合肌肉收縮完成后，鈣離子被鈣泵從肌漿中回收到肌質網，另一ATP與肌球蛋白的頭部結合時，肌球蛋白頭部與肌動蛋白脫離，肌球蛋白頭部又回至原位，肌纖維松弛。免疫球蛋白G（IgG）的結構血紅蛋白有兩種主要構象態，一種是T態即緊張態（tensestate），另一種是R態即松弛態（relaxedstate）。五、肌球蛋白絲、肌動蛋白絲與肌肉收縮BPG的存在可以增加Hb在組織中的卸氧量。HbSH2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys……C端它是現在已知最大的單鏈蛋白質，人的心肌肌連蛋白由26926個氨基酸殘基組成，分子量為2993×103。一、肌紅蛋白的結構與功能血樣中單純皰疹病毒抗體的ELISA檢測

AnELISAtotestforthepresenceofherpessimplexvirus(HSV)antibodiesinbloodsamples.WellswerecoatedwithanHSVantigen,towhichantibodiesagainstHSVwillbind.ThesecondantibodyisantihumanIgGlinkedtohorseradishperoxidase.BloodsampleswithgreateramountsofHSVantibodyturnbrighteryellow.血紅蛋白的氧合具有正協同同促效應，即一個O2的結合促進同一分72血清樣品中單純皰疹病毒抗體的ELISA檢測酶標板或稱微孔板血清樣品中單純皰疹病毒抗體的ELISA檢測酶標板或稱微孔板73尿激酶的免疫印跡測定(1,4),(2,5),(3,6)-純化程度逐步增高的尿激酶樣品全蛋白染色免疫印跡這種檢測某種蛋白質的方法稱為Westernblotting尿激酶單抗檢測

尿激酶的免疫印跡測定(1,4),(2,5),(3,6)-純化74單克隆抗體的制備方法用目的抗原免疫小鼠，取小鼠脾臟制成B淋巴細胞懸液；繁殖小鼠骨髓瘤細胞；將制得的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合，產生雜交瘤細胞；轉移到只有雜交瘤細胞才能生長的培養基中進行選擇性培養；

用ELISA法篩選出能分泌目的抗體的單克隆雜交瘤細胞株；擴大培養，從培養液中提取純化單克隆抗體。單克隆抗體的制備方法用目的抗原免疫小鼠，取小鼠脾臟制成B淋巴75五、肌球蛋白絲、肌動蛋白絲與肌肉收縮

(肌纖維的結構)

脊椎動物的骨骼肌又稱橫紋肌或隨意肌。肌肉由許多平行的肌纖維束或稱肌束（bundleofmusclefiber）組成。肌束中的每個肌纖維（musclefiber）就是一個骨骼肌細胞，它是長柱形的多核細胞，直徑約在20～100μm之間，長可達5cm以上，人體的一些肌纖維甚至可達50cm。肌細胞間有少量結締組織，并有毛細血管和神經纖維等。

五、肌球蛋白絲、肌動蛋白絲與肌肉收縮(肌纖維的結構)76骨骼肌的組織水平骨骼肌的組織水平77肌纖維的細胞水平

肌纖維（肌細胞）是由多個稱為成肌細胞的肌肉前體細胞融合而成的。每個肌纖維含有約1000個肌原纖維（myofibril），肌原纖維直徑2μm。這些肌原纖維處于肌漿（sarcoplasm）中。核一般處在細胞的周邊，質膜的內表面。肌纖維中含有許多線粒體，在肌肉收縮時提供能源物質ATP，肌纖維中的內質網稱為肌質網（sarcoplasmicreticulum），分布在各肌原纖維的周圍，肌肉收縮時由它提供所需的Ca2+。

肌纖維的細胞水平肌纖維（肌細胞）是由多個稱為成肌細胞78肌原纖維的結構

肌原纖維呈現一個很有規則的周期性結構，暗帶和明帶交替排列，一個周期結構稱為肌節（sarcomere）。明帶折射率是各向同性的，因此又稱各向同性帶（isotropicband），簡稱

I

帶；暗帶是各向異性的，所以又稱各向異性帶（anisotropicband），簡稱A帶。I

帶被一條稱為Z線或Z盤的細線分成相等的兩半。在A帶中央有一個較明亮的區域稱為H區，H區正中間有一個致密的橫線，稱為M線或M盤，它將H區分成相等的兩半。

肌原纖維的結構肌原纖維呈現一個很有規則的周期性結構，79骨骼肌肌原纖維的電鏡圖骨骼肌肌原纖維的電鏡圖80肌節

一個肌原纖維可以看成是由許多稱為肌節（sarcomere）的重復單位構成的，重復單位是一個A帶加上前后各半個I帶，即從Z線到下一個Z線。一個肌節在松馳狀態下長度為2.5μm。上述肌纖維結構在光學顯微鏡下就能觀察到。

肌節一個肌原纖維可以看成是由許多稱為肌節（sar81肌肉收縮的顯微觀察

在一個完全的收縮中，每個肌節縮短約1.0μm（原長2.5μm）。收縮時I帶和H區幾乎消失，Z盤向A帶靠攏，也即縮短是由I帶和H區兩者的寬度減少造成的，但A帶寬度（即粗絲長度）和Z盤到H區邊緣的距離（即細絲長度）并不改變。

肌肉收縮的顯微觀察在一個完全的收縮中，每個肌節縮短約82骨骼肌收縮的肌絲滑動模型骨骼肌收縮的肌絲滑動模型83假設O2與Hb的結合是一種“全或無”的方式，其結合反應式為后者叫做Bohr效應，因1904年發現此現象的丹麥生理學家C.免疫球蛋白G的空間填充模型在一個完全的收縮中，每個肌節縮短約1.在沒有BPG存在時，O2的結合容易，而在有BPG存在時，O2的結合變得困難。在肌連蛋白分子中央是一個新的結構花式，由PEVK的重復單位組成。這些肌原纖維處于肌漿（sarcoplasm）中。這種病在非洲某些地區十分流行（高達40%），它是由于遺傳基因的突變導致血紅蛋白分子中氨基酸殘基被改變造成的。免疫球蛋白，Immunoglobulin,IgO2與血紅蛋白的結合受pH和CO2濃度的影響。肌肉收縮完成后，鈣離子被鈣泵從肌漿中回收到肌質網，另一ATP與肌球蛋白的頭部結合時，肌球蛋白頭部與肌動蛋白脫離，肌球蛋白頭部又回至原位，肌纖維松弛。高負電荷的BPG分子與每個β鏈的若干個殘基的帶正電荷基團通過靜電結合于Hb分子上，BPG把兩個β鏈交聯在一起。每個Hb分子（四聚體）只有一個BPG結合位點，位于由4個亞基締合形成的中央孔穴內。在肌肉中肌連蛋白從M線的邊緣開始，沿肌球蛋白絲全長伸展至Z盤。血紅蛋白的實際氧合曲線血紅蛋白結合O2并不是“全或無”的，各個亞基結合O2是依次進行的，并且前面亞基結合了O2對后面亞基與O2的結合有促進作用。假設O2與Hb的結合是一種“全或無”的方式，其結合反應式為2×106個/ml）的一半左右，而且紅細胞的形態也不正常，除了有非常大量的未成熟紅細胞外，還有很多成鐮刀狀的紅細胞。肌鈣蛋白復合體由3個蛋白組成，肌鈣蛋白T、I、C。鐮刀狀細胞貧血病是一種致死性疾病，它的純合子患者有的在童年就死亡。全蛋白染色免疫印跡[O2]=Ap(O2)…………⑤肌原纖維由粗絲和細絲構成

粗絲是由250~360個肌球蛋白分子通過它們的尾部締合而成的分子束，直徑約為16nm，長度約為1.5μm。肌球蛋白的尾都朝向A帶的中央（H區）。粗絲中肌球蛋白的頭部有規則地每間隔約14nm在兩端伸出。粗絲上伸出的頭部與相鄰的細絲接觸。

（粗絲的結構）假設O2與Hb的結合是一種“全或無”的方式，其結合反應式為肌84粗絲和細絲中的分子裝配粗絲和細絲中的分子裝配85生物化學蛋白質結構與功能的關系完整版課件86肌原纖維由粗絲和細絲構成（細絲的結構）

細絲由肌動蛋白（actin）、原肌球蛋白和肌鈣蛋白復合體組成，在低離子強度下，肌動蛋白以單體的形式存在，稱為G－肌動蛋白。在生理條件（高離子強度）下，G－肌動蛋白聚合成纖維狀的F－肌動蛋白。F－肌動蛋白外觀上像是右手雙螺旋結構，螺距約72nm。每7個肌動蛋白分子表面有一條原肌球蛋白分子索，它遮蓋著肌動蛋白上能與肌球蛋白結合的位點。肌鈣蛋白復合體由3個蛋白組成，肌鈣蛋白T、I、C。其中T能與原肌球蛋白結合，C能與鈣離子結合，I

阻抑肌動蛋白與肌球蛋白結合。

肌原纖維由粗絲和細絲構成（細絲的結構）細絲由肌動蛋白87骨骼肌的相關蛋白質

除骨骼肌的主要蛋白質外，還有多種蛋白質在維持肌肉結構和調節肌肉收縮方面起著重要的作用。肌球蛋白和肌動蛋白共占總肌絲蛋白質的65%，原肌球蛋白和肌鈣蛋白各占5%，其它的調節和結構蛋白約占肌絲蛋白質的25%。兩個細胞骨架蛋白，肌連蛋白和伴肌動蛋白，它們共同形成肌原纖維周圍的柔性絲狀網。

骨骼肌的相關蛋白質除骨骼肌的主要蛋白質外，還有多種蛋88肌肉收縮的分子機制

當信號通過神經傳至肌細胞時，肌細胞膜去極化，興奮傳至橫小管系（橫小管系是肌膜向內凹入形成的細管，它圍繞在每條肌原纖維的明帶與暗帶交界處的表面，直徑約20～40nm），引起肌質網釋放鈣離子至肌漿，鈣離子與細絲上的肌鈣蛋白C結合，肌鈣蛋白復合體發生構象變化，通過肌鈣蛋白I使原肌球蛋白發生位移，阻抑作用解除，暴露出肌動蛋白上與肌球蛋白的結合位點，肌肉收縮得以進行。

肌肉收縮的分子機制當信號通過神經傳至肌細胞時，肌細胞89肌肉收縮的分子機制肌肉收縮的分子機制90肌球蛋白的頭部與肌動蛋白絲的結合肌球蛋白的頭部與肌動蛋白絲的結合91肌肉松弛

肌肉收縮完成后，鈣離子被鈣泵從肌漿中回收到肌質網，另一ATP與肌球蛋白的頭部結合時，肌球蛋白頭部與肌動蛋白脫離，肌球蛋白頭部又回至原位，肌纖維松弛。ATP由線粒體供給，當機體死亡后，線粒體停止產生ATP，無新的ATP與肌球蛋白結合，因而肌球蛋白頭部不能脫離肌動蛋白，使肌肉長期處于收縮狀態，稱為尸僵。

肌肉松弛肌肉收縮完成后，鈣離子被鈣泵從肌漿中回收到肌92肌連蛋白

肌連蛋白是一種彈性蛋白質。它是現在已知最大的單鏈蛋白質，人的心肌肌連蛋白由26926個氨基酸殘基組成，分子量為2993×103。在肌連蛋白分子中央是一個新的結構花式，由PEVK的重復單位組成。PEVK花式可能起彈簧裝置的作用，在肌肉伸展之后可拉動肌肉恢復原狀，并且也可能在調節肌纖維的強度和彈性方面起作用。在強度特殊的肌肉中，如心肌，PEVK區的長度只有163個殘基，而在彈性大的骨骼肌中PEVK區超過2000個殘基。

肌連蛋白肌連蛋白是一種彈性蛋白質。它是現在已知最大的93肌連蛋白的功能

在肌纖維中肌連蛋白形成長而柔軟的細絲，一個這樣的細絲，在松弛狀態下長1000nm，在張力下它能伸長到3000nm以上。在肌肉中肌連蛋白從M線的邊緣開始，沿肌球蛋白絲全長伸展至Z盤。在這里肌連蛋白的作用可能是把肌球蛋白連接到Z盤上，以及作為“分子尺”調節肌節的長度，防止肌肉過分伸張。當肌原纖維伸張超過粗、細絲的重疊部分，肌連蛋白則被動產生張力，使肌原纖維復原。

肌連蛋白的功能在肌纖維中肌連蛋白形成長而柔軟的細絲，94細胞器沿微管的運動Kinesin驅動蛋白Dynein動力蛋白細胞器沿微管的運動KinesinDynein95六、蛋白質的結構與功能的進化

蛋白質的結構和功能的進化是基因突變造成的。有利的突變和中性的突變被保留下來，不利的突變造成疾病或殘疾，致死突變被淘汰。

六、蛋白質的結構與功能的進化蛋白質的結構和功能的進化96肌紅蛋白的結構myoglobin肌紅蛋白的結構myoglobin97肌紅蛋白結合氧的定量分析將⑤代入④得…………⑥肌紅蛋白結合氧的定量分析將⑤代入④得…………⑥98血紅蛋白的協同性氧結合

假設O2與Hb的結合是一種“全或無”的方式，其結合反應式為則解離常數K

為…………⑦…………⑧

按照前面肌紅蛋白結合O2的定量分析的推導方法，Hb的氧飽和分數Y

的表達式為血紅蛋白的協同性氧結合假設O2與Hb的結合是一種“全99血紅蛋白的協同性氧結合

假設O2與Hb的結合是一種“全或無”的方式，其結合反應式為則解離常數K

為…………⑦…………⑧

按照前面肌紅蛋白結合O2的定量分析的推導方法，Hb的氧飽和分數Y

的表達式為血紅蛋白的協同性氧結合假設O2與Hb的結合是一種“全100HbA和HbS氨基酸序列的比較HbAH2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys……C端HbSH2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val

-Glu-Lys……C端

（β鏈）12345678（示差異處）HbA和HbS氨基酸序列的比較HbAH2N-Val-Hi101HbA和HbS氨基酸序列的比較HbAH2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys……C端HbSH2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val

-Glu-Lys……C端

（β鏈）12345678（示差異處）HbA和HbS氨基酸序列的比較HbAH2N-Val-Hi102肌連蛋白的功能

在肌纖維中肌連蛋白形成長而柔軟的細絲，一個這樣的細絲，在松弛狀態下長1000nm，在張力下它能伸長到3000nm以上。在肌肉中肌連蛋白從M線的邊緣開始，沿肌球蛋白絲全長伸展至Z盤。在這里肌連蛋白的作用可能是把肌球蛋白連接到Z盤上，以及作為“分子尺”調節肌節的長度，防止肌肉過分伸張。當肌原纖維伸張超過粗、細絲的重疊部分，肌連蛋白則被動產生張力，使肌原纖維復原。

肌連蛋白的功能在肌纖維中肌連蛋白形成長而柔軟的細絲，103一、肌紅蛋白的結構與功能一、肌紅蛋白的結構與功能104肌紅蛋白

肌紅蛋白（myoglobin，Mb）主要存在于肌肉中，是哺乳動物細胞主要是肌細胞貯存和分配氧的蛋白質。肌紅蛋白由一條多肽鏈和一個輔基血紅素（heme）構成，相對分子量16700，含153個氨基酸殘基。除去血紅素后僅剩下的肽鏈部分稱為珠蛋白（globin），它和血紅蛋白的α、β亞基有明顯的同源性，它們的構象和功能也極為相似。血紅素非共價地結合在珠蛋白的疏水空穴中。

肌紅蛋白肌紅蛋白（myoglobin，Mb）主要存在105肌紅蛋白的結構myoglobin肌紅蛋白的結構myoglobin106輔基血紅素

血紅素由原卟啉Ⅸ（protoporphyrinⅨ）中間結合一個Fe原子構成，原卟啉Ⅸ是由4個吡咯環通過甲叉橋連接而成的扁平環狀化合物。卟啉環中央結合Fe原子，Fe原子通常是八面體配位，應該有6個配位鍵，其中4個配位鍵與4個吡咯環的N原子相連，另兩個配位鍵分布在卟啉環的上下。Fe原子可以是二價的或三價的，相應的血紅素稱為[亞鐵]血紅素（ferroheme，heme）和高鐵血紅素（ferriheme，hematin），相應的肌紅蛋白稱為[亞鐵]肌紅蛋白（ferromyoglobin）和高鐵肌紅蛋白（ferrimyoglobin，metmyoglobin）。

輔基血紅素血紅素由原卟啉Ⅸ（protoporphyr107肌紅蛋白的輔基血紅素hemeprotoporphyrinⅨ肌紅蛋白的輔基血紅素hemeprotoporphyrinⅨ108O2與肌紅蛋白的結合

血紅素中的鐵的第5個配位鍵與珠蛋白的第93（或F8）位His殘基的咪唑基N結合，這個His稱為近側His，而O2與Fe的第6個配位鍵結合。在肌紅蛋白沒有結合O2時，這個部位是空的。高鐵肌紅蛋白不能與O2結合，H2O分子代替O2成為第6個配體。

在血紅素結合O2的一側，還有一個His殘基，即第64（或E7）位His殘基，稱為遠側His。由于這個遠側His的存在，使得O2的結合受到空間位阻。在氧合肌紅蛋白中，O2的兩個原子與Fe不成一條直線，而是傾斜了30°。O2與肌紅蛋白的結合血紅素中的鐵的第5個配位109氧合肌紅蛋白中血紅素鐵離子的6個配體近側His遠側His氧合肌紅蛋白中血紅素鐵離子的6個配體近側His遠側His110F－肌動蛋白外觀上像是右手雙螺旋結構，螺距約72nm。血樣中單純皰疹病毒抗體的ELISA檢測骨骼肌肌原纖維的電鏡圖如果由于肌肉收縮使線粒體中氧含量下降，它就可以立即供應氧。在去氧血紅蛋白中，鐵原子向近側His方向凸起約0.另一類是α1β2接觸和α2β1接觸，這類接觸稱為滑動接觸。核一般處在細胞的周邊，質膜的內表面。α鏈或α樣鏈由141個氨基酸殘基組成，β鏈或β樣鏈由146個氨基酸殘基組成，而肌紅蛋白的肽鏈由153個氨基酸殘基組成，它們都叫珠蛋白。重鏈恒定區（包括CH1、CH2和CH3）的序列分為5種基本類型：γ（IgG）、α（IgA）、μ（IgM）、δ（IgD）和ε（IgE）。全蛋白染色免疫印跡肌紅蛋白結合氧的定量分析BloodsampleswithgreateramountsofHSVantibodyturnbrighteryellow.肌紅蛋白結合氧的定量分析BPG分子結構及其與

Hb兩個β鏈的離子結合血紅蛋白的氧合具有正協同同促效應，即一個O2的結合促進同一分子其它亞基與O2的結合。肌束中的每個肌纖維（musclefiber）就是一個骨骼肌細胞，它是長柱形的多核細胞，直徑約在20～100μm之間，長可達5cm以上，人體的一些肌纖維甚至可達50cm。按照前面肌紅蛋白結合O2的定量分析的推導方法，Hb的氧飽和分數Y的表達式為假設O2與Hb的結合是一種“全或無”的方式，其結合反應式為2×106個/ml）的一半左右，而且紅細胞的形態也不正常，除了有非常大量的未成熟紅細胞外，還有很多成鐮刀狀的紅細胞。CO的毒性作用

第6個配位位置的空間位阻很重要。游離在溶液中的鐵卟啉結合CO的能力比結合O2強25000倍，但在肌紅蛋白中，血紅素對CO的親和力僅比對O2的親和力大250倍。肌紅蛋白（還有血紅蛋白）降低對CO的親和力，可以有效地防止代謝過程中產生的少量CO占據它們的O2結合部位。盡管如此，當空氣中CO的含量達到0.06%～0.08%即有中毒的危險，達到0.1%則會導致死亡。F－肌動蛋白外觀上像是右手雙螺旋結構，螺距約72nm。CO的111O2和CO與肌紅蛋白血紅素Fe（Ⅱ）的結合FreehemewithimidazoleMb:COComplexOxymyoglobinO2和CO與肌紅蛋白血紅素Fe（Ⅱ）的結合Freeheme112肌紅蛋白的蛋白質部分的作用

通常情況下，O2分子與Fe（Ⅱ）緊密接觸會使Fe（Ⅱ）氧化成Fe（Ⅲ），溶液中游離的亞鐵血紅素很容易被氧化成高鐵血紅素，但在肌紅蛋白中，由于血紅素處于疏水環境中，血紅素Fe（Ⅱ）不容易被氧化。

同樣是血紅素，與不同的蛋白質結合后，具有不同的功能，如在細胞色素C中，血紅素起可逆電子載體的作用，過氧化氫酶中，血紅素催化H2O2歧化成H2O和O2

。肌紅蛋白的蛋白質部分的作用通常情況下，O2分子與Fe113免疫球蛋白G（IgG）的結構這種檢測某種蛋白質的方法稱為Westernblotting這種瘧疾也是一種致死性疾病，甚至具有正常血紅蛋白的人死于這種瘧疾的比例也很高，常常在還沒有繁殖后代就已死去。兩個細胞骨架蛋白，肌連蛋白和伴肌動蛋白，它們共同形成肌原纖維周圍的柔性絲狀網。當肌原纖維伸張超過粗、細絲的重疊部分，肌連蛋白則被動產生張力，使肌原纖維復原。2×106個/ml）的一半左右，而且紅細胞的形態也不正常，除了有非常大量的未成熟紅細胞外，還有很多成鐮刀狀的紅細胞。肌鈣蛋白復合體由3個蛋白組成，肌鈣蛋白T、I、C。在強度特殊的肌肉中，如心肌，PEVK區的長度只有163個殘基，而在彈性大的骨骼肌中PEVK區超過2000個殘基。血紅蛋白有兩種主要構象態，一種是T態即緊張態（tensestate），另一種是R態即松弛態（relaxedstate）。血紅蛋白別構的異種效應[O2]=Ap(O2)…………⑤根據henry定律，溶于液體的任一種氣體的濃度與液體上面的該氣體的分壓成正比，即2×106個/ml）的一半左右，而且紅細胞的形態也不正常，除了有非常大量的未成熟紅細胞外，還有很多成鐮刀狀的紅細胞。產生Bohr效應的原因是血紅蛋白中一些pK值處于7附近的可解離基團的作用，主要是His，它們解離與否會影響到血紅蛋白的構象，從而影響血紅蛋白對O2的親和力。在這里肌連蛋白的作用可能是把肌球蛋白連接到Z盤上，以及作為“分子尺”調節肌節的長度，防止肌肉過分伸張。③所有基因都可能存在，但突變發生在編碼區之外，導致不能轉錄，或轉錄后的加工不正確。除骨骼肌的主要蛋白質外，還有多種蛋白質在維持肌肉結構和調節肌肉收縮方面起著重要的作用。盡管如此，當空氣中CO的含量達到0.[O2]=Ap(O2)…………⑤血紅蛋白的氧合具有正協同同促效應，即一個O2的結合促進同一分子其它亞基與O2的結合。二、血紅蛋白的結構與功能當紅細胞脫氧時，鐮刀狀紅細胞的數量明顯增加。肌紅蛋白血紅素Fe原子的位移

肌紅蛋白血紅素在沒有與O2結合時，鐵原子是向第5配位體方向（HisF8）突出的。當與O2結合時，鐵原子被拉回到卟啉平面。

免疫球蛋白G（IgG）的結構肌紅蛋白血紅素Fe原子的位移114肌紅蛋白血紅素Fe原子的位移肌紅蛋白血紅素Fe原子的位移115肌紅蛋白結合氧的定量分析肌紅蛋白與O2結合的反應式為其解離常數為K

,…………①令Y為肌紅蛋白的氧飽和分數，即…………②將①改寫為…………③肌紅蛋白結合氧的定量分析肌紅蛋白與O2結合的反應式為其解離常116肌紅蛋白結合氧的定量分析將③代入②得

，

…………④

根據henry定律，溶于液體的任一種氣體的濃度與液體上面的該氣體的分壓成正比，即

[O2]=Ap

(O2)…………⑤式中A

為比例系數，p(O2)為氧氣的分壓。

肌紅蛋白結合氧的定量分析將③代入②得117肌紅蛋白結合氧的定量分析將⑤代入④得…………⑥肌紅蛋白結合氧的定量分析將⑤代入④得…………⑥118肌紅蛋白的氧結合曲線

實驗中p(O2)可以測得，氧分壓常用Torr為單位。Y

值可用分光光度法測定，因為肌紅蛋白結合了O2時會引起吸收光譜的改變。Y

對p(O2)作圖所得的曲線稱為氧結合曲線。

1Torr=133Pa=1mmHg肌紅蛋白的氧結合曲線實驗中p(O2)可以測得，119肌紅蛋白的氧結合曲線雙曲線方程肌紅蛋白的氧結合曲線雙曲線方程120Hill作圖

為氧結合肌紅蛋白的分數與沒有結合氧的肌紅蛋白的分數之比。兩邊取對數得

Hill作圖為氧結合肌紅蛋白的分數與沒有121Hill作圖

以對作圖稱為Hill作圖，肌紅蛋白的