蛋白质

蛋白质部分思维导图，介绍了蛋白质的结构、蛋白质的功能、蛋白质结构和功能的关系、蛋白质的理化性质知识，，有兴趣的可以看看哟。

蛋白质

• 蛋白质的结构
  • 肽的结构
    • 定义
      • 肽是氨基酸之间发生缩合反应后通过酰胺键或肽键相连的聚合物
    • 分类
      • 寡肽
        • 2-10个氨基酸
      • 多肽
        • 10-50个氨基酸
      • 蛋白质
        • 50个以上氨基酸
      • 含有自由α氨基的一端为N端 含有自由α羧基的一端为C端 命名顺序从N端到C端
    • 寡肽的理化性质
      • 旋光性
        • 旋光度为各个氨基酸的旋光度总和（Gly没有旋光性）
      • 两性解离
        • PI只能通过等电聚焦的方法测定，不能通过计算得到，因为其滴定曲线越来越复杂 小肽是可以通过计算的方式得到其PI值
      • 双缩脲反应
        • 原理
          • 双缩脲可以在碱性条件下与硫酸铜反应生成紫红色络合物 凡大于二肽的肽具有与双缩脲想似的肽键结构，故可以发生双缩脲反应 （二肽不行，因为它只含义一个肽键）
      • 水解反应
        • 肽键在特定条件下会发生水解
  • 蛋白质的结构
    • 一级结构
      • 共价结构
        • aa的排列顺序，二硫键的数目和位置
          • 肽键的性质
            • 介于单键和双键之间，具有部分双键的性质
            • 通常为反式，少数为顺式（xPro，其反式稳定，但pro的四氢吡咯环的空间位阻会抵消掉一部分反式的空间位阻，是的顺式与反式的位阻相差不大，从而可能以顺式的形式存在）
            • 与肽键相关的六个原子共平面，称为肽平面或酰胺平面
            • 与αC链接的两个单键可以自由旋转，从而产生两个旋转角
            • N带部分正电荷，O带部分负电荷
    • 二级结构
      • 多肽链的主链部分在局部形成的一种有规律的折叠和盘旋，稳定性主要由主链上的氢键决定
        • α螺旋
          • 主要内容
            • 肽的主链围绕一个虚拟的轴以螺旋的方式盘旋
            • 螺旋的形成是自发的，且氢键受体为n位aa的羧基O 供体为n+4位aa的氨基H 被氢键封闭的环共13个原子，且氢键平行于螺旋轴
            • 螺旋形式通常为右手螺旋（左手螺旋会使L型aa的β碳和羰基氧发生冲突）
            • R基不参与α螺旋，但可以影响到α螺旋的稳定性
            • Gly和Pro不利于α螺旋的形成
        • β折叠
          • 每一段肽段几乎完全伸展，肽平面间呈锯齿状
          • 每一条肽段称为β股，相邻β股平行排列，主链之间通过氢键相连
          • 侧链基团垂直于相邻两个肽平面的交线，并交替分布于折叠片层的两侧
          • 肽段走向分为正平行和反平行两种，正平行β股的N端位于同侧，反平行正好相反，且同一个氢键上的三个原子几乎在同一直线上，使的反平行更加稳定。
          • β股上总会有一些残基的O,H没有形成氢键，因此可能与其他二级结构的亲水aa残基的侧链形成氢键
        • 起支持作用
        • β转角
          • 主链以180°回折改变了肽链的方向
          • 由肽链上四个连续的aa残基组成（Gly和Pro通常位于中间位置，方便调整其自身位置，降低与其他残基的位阻）
          • 1号aa的羰基O和4号aa的氨基H常形成氢键 ，其余位置并不形成氢键
          • 改变肽链的方向，有利于反平行β折叠的形成
        • β凸起
          • 常出现在反平行β折叠中，其折叠中的一股多出一个残基，而该残基不利于形成β折叠，只能突出在外，使肽链发生轻微的弯曲
          • 可以降低插入突变对蛋白质中保守性结构的影响
        • 环与无规则卷曲
          • 无固定走向
          • 酶与蛋白质的活性中心
    • 三级结构
      • 在二级结构的基础上，进一步盘曲折叠，主要通过氨基酸侧链以及次级键等维系完整的三级结构
      • 稳定三级结构的化学键
        • 氢键
          • 与电负性很强的原子连接的氢原子作为供体，另一电负性较强的带部分负电荷的原子作为受体，通过静电作用相互吸引
        • 疏水键
          • 疏水基团或疏水分子为避开水而相互聚集在一起形成的作用力，是稳定蛋白质三级结构最重要的化学键
        • 离子键
          • 带相反电荷基团之间的静电引力，称为盐键或盐桥
        • 范德华力
          • 两个相邻的不带电荷的原子之间的作用力
            • 诱导力
            • 色散力
            • 取向力
        • 二硫键
          • 两个Cys残基的S原子之间的形成的共价互联
      • 确定蛋白质三级结构的方法
        • X射线晶体衍射
        • 核磁共振影像
        • 冰冻电镜
      • 三级结构的结构部件
        • 模体
          • 序列模体
            • 在一级结构上，具有特殊功能的特定氨基酸序列
          • 结构模体
            • 为结构域的组分，介于二级结构和三级结构之间
              • 卷曲螺旋
              • 螺旋-环-螺旋
              • β折叠-α螺旋-β折叠
              • β发夹环
        • 结构域
          • 一个蛋白质分子内的相对独立的球状结构或功能模块通常独自折叠形成，内部为疏水核心，并含多个模体结构
          • 分类
            • α结构域
              • 仅有α螺旋形成
            • β结构域
              • 仅有β折叠，β转角
            • α/β结构域
              • 由β股和起折叠的α螺旋片段组成
            • α+β结构域
              • 由独立的α螺旋区和β折叠区组成
            • 交联结构域
              • 由几个二硫键或金属离子起稳定作用，缺乏特定的二级结构元件
    • 四级结构
      • 具有两条及两条以上的多肽链的蛋白质（不含二硫键）则具有四级结构，且每一个亚基都具有三级结构
      • 内容
        • 亚基种类
        • 亚基数目
        • 亚基排布
        • 亚基间的相互作用
        • 以氢键，离子键为主要维系键
      • 形成四级结构的意义
        • 表面积减少，提高蛋白质的稳定性
        • 利于调控蛋白质的生物活性
        • 节约编码蛋白质的DNA碱基序列
        • 降低蛋白质翻译的错误率
  • 蛋白质的折叠特点
    • 一级结构决定高级结构
    • 蛋白质的折叠是协同且有序的过程
    • 驱动蛋白质折叠的主要作用力是疏水键
    • 在细胞内不同的蛋白质有不同的折叠路径
    • 体内大多数蛋白质的折叠需要分子伴侣的帮助
    • 可能需要PDI（促使二硫键异构化，从而帮助折叠的形成）和PPI的帮助
    • 最终得到蛋白质的构象具有一定的柔性
  • 蛋白质组
    • 某种生物所有基因表达的全部蛋白质及其存在方式
• 蛋白质的功能
  • 酶
    • 核糖核酸酶
  • 信号传导
    • 胰岛素与其受体
  • 基因表达的调控
    • 转录因子
  • 免疫
    • 抗体
  • 运输和贮存
    • 血红蛋白和肌红蛋白
  • 结构蛋白
    • 毛发和胶原
  • 收缩蛋白
    • 肌动蛋白和肌球蛋白
  • 奇异蛋白
    • 南极鱼的抗冻蛋白
  • 兼职蛋白
    • 具有两个或两个以上不同功能的蛋白质
• 蛋白质结构和功能的关系
  • 一般原则
    • 蛋白质的一级结构决定其高级结构，高级结构决定蛋白质的功能
    • 每一种蛋白质都具有特定的结构，也具有特定的功能 一但结构被破坏，功能也会随之丧失
    • 蛋白质在行使功能时，三维结构或构象会发生变化
    • 功能相似的蛋白质具有相似的三维结构
    • 蛋白质的结构相似，具有相似的功能
    • 一级结构是否有差异，取决于物种的亲缘关系
  • 蛋白质进化的四种情形
    • 类似物
      • 具有相同的功能，但起源于不同的祖先
    • 同源物
      • 存在于不同生物或同种生物，来源于某一共同祖先
    • 种间同源物或直向同源物
      • 来自于不同物种的，由垂直家系进化而来的蛋白质
    • 种内同源物或旁系同源物
      • 同一物种内由基因复制分离产生的同源物
  • 蛋白质结构与功能实例
    • 纤维状蛋白质
      • α角蛋白
        • 一级结构
          • 311~314个a残基
        • 二级结构
          • 每一个α角蛋白分子在其中央形成典型的α螺旋，两端为非螺旋区
          • 相互缠绕形成双股卷曲螺旋
          • 链间存在二硫键，进一步提高α角蛋白的强度
      • β角蛋白
        • 一级结构
          • 子主题
        • 二级结构
          • 有序的反平行β折叠
          • 还有一些无序的α螺旋和β转角分布在折叠片层两侧，从而形成网状结构，具有较高的抗张性能
          • 相邻的β角蛋白之间没有共价交联
      • 胶原蛋白
        • 三条α链组成的原胶原分子
          • 一级结构
            • 约三分之一是Gly，Pro含量也很高
            • 难以形成α螺旋
            • 具有三种修饰氨基酸
            • 规律重复的三联体序列形成三股螺旋
    • 球状蛋白质
      • 肌红蛋白（mb）
        • 储存在肌肉中，储存氧气
          • 一级结构
            • 一条肽链，含153个aa，非共价结合成一分子血红素辅基
              • 血红素
                • 扁平状化合物，中央结合Fe原子，具有六个配位键，其中四个与吡咯环上的N相连，另外两个分布在吡咯环的上下
                  • Fe原子未与氧结合前，高出吡咯环平面；当肌红蛋白与O2结合后，会使亚Fe离子离子半径缩小，落入血红素卟啉环中央的孔隙中。
          • 二级结构
            • 共八段α螺旋
              • 其中四个螺旋终止于Pro残基
          • 三级结构
            • 折叠成紧密球状，疏水键大多在分子内部，带电荷侧链分布在分子表面，使得其分子表面形成一个很深的“疏水口袋”血红素通过与口袋中的aa残基以次级键和血红素铁与两个His形成的配位键而结合于洞中
            • 该口袋允许氧气进入，而阻止水的进入，防止二价铁离子被氧化，同时保证二价铁离子和氧气的结合（三价铁离子不具有载氧能力）
          • 作用
            • 如果肌肉收缩使得线粒体中氧含量下降，他就可以立即供氧。
          • 两个His残基的作用
            • 防止各种氧化剂对铁的氧化
            • 为CO与血红素的结合制造障碍，通过改变结合角度降低CO对血红素的亲和力以抑制CO与血红素的结合
      • 血红蛋白（Hb）
        • 储存在血液中，运输氧气
          • 位于红细胞中
            • 在肺中与氧气结合，运输到全身各处，再释放出氧气
              • 具有四级结构，一级结构与Mb不同，二三级结构与Mb相似
                • 四级结构
                  • 由四个亚基组成的四聚体α2β2，每个亚基由一条肽链和一个包含于其中的血红素组成。
                    • 有利于Hb行使运输氧气功能的三个效应
                      • 正协同效应（具有这种效应的称为别构体）
                        • 一个氧气的结合可以促进同一份子分子其他亚基与氧气的结合
                        • 在氧气含量较高的情况下，才能更好的结合氧气；而当氧气含量较低时，会促进氧气的释放。
                        • 血红蛋白的两种构象态
                          • T态（紧张态）
                            • 与氧气结合的亲和力低（未结合状态）
                          • R态（松弛态）
                            • 与氧气结合的亲和力高（结合状态）（正协同效应，越结合，结合的效率越高）
                      • 波尔效应
                        • CO2浓度的增加可以降低细胞内的PH，从而促进红细胞内血红蛋白释放氧气。
                        • α亚基的N端氨基，α亚基的His122咪唑基，β亚基的His146咪唑基，当Hb处于T态时高度质子化，Ph降低时有利于这三个基团处于质子化状态，从而稳定T态，抑制氧气的结合。
                        • 生理意义
                          • 当血液流经代谢旺盛的区域时，CO2浓度较高，氧合血红蛋白释放氧气，从而使组织获得更多的氧气，氧气的释放同时会促进血红蛋白与氢离子结合，从而缓解ph降低带来的影响
                          • 当血液流经肺时，肺氧气含量升高，有利于血红蛋白与氧气的结合，促进CO2的释放，而CO2的呼出又有利于氧合血红蛋白的生成
                      • 别构效应
                        • 除氧气外的各种配体在血红素铁以外的位点与血红蛋白结合，导致血红蛋白的构象发生变化，进而影响到血红蛋白氧合能力的现象。
                        • 二氧化碳，氢离子以及BPG等统称为别构效应物
                        • 每个Hb分子可以结合一个BPG（两条β链之间可结合一分子）
                          • BPG对R态Hb的亲和力很低，即j血红蛋白结合的氧气越多，BPG越难与其结合
                          • BPG会抑制氧气的结合，从而增加正协同效应，提高血红蛋白在组织中的卸氧量，从而更好的供给氧气
                        • 胎儿血红蛋白与氧气的亲和力明显高于成人，有利于他们从母体的胎盘中获取氧气。
• 蛋白质的理化性质
  • 紫外吸收
    • 最大吸收峰为280nm
  • 两性解离
    • 蛋白质的PI值不能通过计算得到，只能使用等电聚焦等方法测定。
  • 胶体性质
    • 蛋白质分子大小达到胶体质点范围
    • 蛋白质分子表面有许多亲水基团，吸附水分子，行成水化膜
    • 在非等电状态，同种蛋白质带有同性电荷，相互排斥，不会聚集
  • 沉淀反应
    • 盐析法
      • 脱去水化层，不变性
    • 有机溶剂沉淀法
      • 破坏水化层，变性
    • 重金属盐沉淀法
      • 结成不溶性沉淀，变性
    • 生物碱试剂和某些酸类沉淀法
    • 加热变性沉淀
      • 将接近于等电点的蛋白质溶液加热，热稳定性差的蛋白质将发生变性而凝固沉淀
  • 颜色反应
    • 用于对蛋白质进行定性或定量分析
      • 双缩脲法
      • Folin-酚试剂法
      • 考马斯亮蓝法
  • 蛋白质变性
    • 高级键被破坏，生物活性随之丧失的现象，蛋白质变性通常不可逆
    • 理化性质的变化
      • 生物活性丧失（标志）
      • 溶解度降低
      • 更容易被蛋白酶水解
      • 粘度增加
      • 结晶行为发生反应
  • 蛋白质水解
    • 酸水解
      • 破坏Trp,其次是三中羟基氨基酸，还会导致Gln-Glu,Asn-Asp
    • 碱水解
      • 多数aa早到不同程度破坏，产生消旋现象，但不会破坏Trp
    • 酶水解
      • 效率高，不产生消旋作用，不破坏氨基酸，但特异性不同
• ps:CO比O2具有更强的强场配位体，极易与血红蛋白中的血红素形成低自旋螯合物，具有较强的稳定性，这就是一氧化碳中毒的原因
• 例:计算谷胱甘肽的pi
• 最小的蛋白质:胰岛素，仅有51个氨基酸

蛋白质

• 蛋白质的结构
  • 肽的结构
    • 定义
      • 肽是氨基酸之间发生缩合反应后通过酰胺键或肽键相连的聚合物
    • 分类
      • 寡肽
        • 2-10个氨基酸
      • 多肽
        • 10-50个氨基酸
      • 蛋白质
        • 50个以上氨基酸
      • 含有自由α氨基的一端为N端 含有自由α羧基的一端为C端 命名顺序从N端到C端
    • 寡肽的理化性质
      • 旋光性
        • 旋光度为各个氨基酸的旋光度总和（Gly没有旋光性）
      • 两性解离
        • PI只能通过等电聚焦的方法测定，不能通过计算得到，因为其滴定曲线越来越复杂 小肽是可以通过计算的方式得到其PI值
      • 双缩脲反应
        • 原理
          • 双缩脲可以在碱性条件下与硫酸铜反应生成紫红色络合物 凡大于二肽的肽具有与双缩脲想似的肽键结构，故可以发生双缩脲反应 （二肽不行，因为它只含义一个肽键）
      • 水解反应
        • 肽键在特定条件下会发生水解
  • 蛋白质的结构
    • 一级结构
      • 共价结构
        • aa的排列顺序，二硫键的数目和位置
          • 肽键的性质
            • 介于单键和双键之间，具有部分双键的性质
            • 通常为反式，少数为顺式（xPro，其反式稳定，但pro的四氢吡咯环的空间位阻会抵消掉一部分反式的空间位阻，是的顺式与反式的位阻相差不大，从而可能以顺式的形式存在）
            • 与肽键相关的六个原子共平面，称为肽平面或酰胺平面
            • 与αC链接的两个单键可以自由旋转，从而产生两个旋转角
            • N带部分正电荷，O带部分负电荷
    • 二级结构
      • 多肽链的主链部分在局部形成的一种有规律的折叠和盘旋，稳定性主要由主链上的氢键决定
        • α螺旋
          • 主要内容
            • 肽的主链围绕一个虚拟的轴以螺旋的方式盘旋
            • 螺旋的形成是自发的，且氢键受体为n位aa的羧基O 供体为n+4位aa的氨基H 被氢键封闭的环共13个原子，且氢键平行于螺旋轴
            • 螺旋形式通常为右手螺旋（左手螺旋会使L型aa的β碳和羰基氧发生冲突）
            • R基不参与α螺旋，但可以影响到α螺旋的稳定性
            • Gly和Pro不利于α螺旋的形成
        • β折叠
          • 每一段肽段几乎完全伸展，肽平面间呈锯齿状
          • 每一条肽段称为β股，相邻β股平行排列，主链之间通过氢键相连
          • 侧链基团垂直于相邻两个肽平面的交线，并交替分布于折叠片层的两侧
          • 肽段走向分为正平行和反平行两种，正平行β股的N端位于同侧，反平行正好相反，且同一个氢键上的三个原子几乎在同一直线上，使的反平行更加稳定。
          • β股上总会有一些残基的O,H没有形成氢键，因此可能与其他二级结构的亲水aa残基的侧链形成氢键
        • 起支持作用
        • β转角
          • 主链以180°回折改变了肽链的方向
          • 由肽链上四个连续的aa残基组成（Gly和Pro通常位于中间位置，方便调整其自身位置，降低与其他残基的位阻）
          • 1号aa的羰基O和4号aa的氨基H常形成氢键 ，其余位置并不形成氢键
          • 改变肽链的方向，有利于反平行β折叠的形成
        • β凸起
          • 常出现在反平行β折叠中，其折叠中的一股多出一个残基，而该残基不利于形成β折叠，只能突出在外，使肽链发生轻微的弯曲
          • 可以降低插入突变对蛋白质中保守性结构的影响
        • 环与无规则卷曲
          • 无固定走向
          • 酶与蛋白质的活性中心
    • 三级结构
      • 在二级结构的基础上，进一步盘曲折叠，主要通过氨基酸侧链以及次级键等维系完整的三级结构
      • 稳定三级结构的化学键
        • 氢键
          • 与电负性很强的原子连接的氢原子作为供体，另一电负性较强的带部分负电荷的原子作为受体，通过静电作用相互吸引
        • 疏水键
          • 疏水基团或疏水分子为避开水而相互聚集在一起形成的作用力，是稳定蛋白质三级结构最重要的化学键
        • 离子键
          • 带相反电荷基团之间的静电引力，称为盐键或盐桥
        • 范德华力
          • 两个相邻的不带电荷的原子之间的作用力
            • 诱导力
            • 色散力
            • 取向力
        • 二硫键
          • 两个Cys残基的S原子之间的形成的共价互联
      • 确定蛋白质三级结构的方法
        • X射线晶体衍射
        • 核磁共振影像
        • 冰冻电镜
      • 三级结构的结构部件
        • 模体
          • 序列模体
            • 在一级结构上，具有特殊功能的特定氨基酸序列
          • 结构模体
            • 为结构域的组分，介于二级结构和三级结构之间
              • 卷曲螺旋
              • 螺旋-环-螺旋
              • β折叠-α螺旋-β折叠
              • β发夹环
        • 结构域
          • 一个蛋白质分子内的相对独立的球状结构或功能模块通常独自折叠形成，内部为疏水核心，并含多个模体结构
          • 分类
            • α结构域
              • 仅有α螺旋形成
            • β结构域
              • 仅有β折叠，β转角
            • α/β结构域
              • 由β股和起折叠的α螺旋片段组成
            • α+β结构域
              • 由独立的α螺旋区和β折叠区组成
            • 交联结构域
              • 由几个二硫键或金属离子起稳定作用，缺乏特定的二级结构元件
    • 四级结构
      • 具有两条及两条以上的多肽链的蛋白质（不含二硫键）则具有四级结构，且每一个亚基都具有三级结构
      • 内容
        • 亚基种类
        • 亚基数目
        • 亚基排布
        • 亚基间的相互作用
        • 以氢键，离子键为主要维系键
      • 形成四级结构的意义
        • 表面积减少，提高蛋白质的稳定性
        • 利于调控蛋白质的生物活性
        • 节约编码蛋白质的DNA碱基序列
        • 降低蛋白质翻译的错误率
  • 蛋白质的折叠特点
    • 一级结构决定高级结构
    • 蛋白质的折叠是协同且有序的过程
    • 驱动蛋白质折叠的主要作用力是疏水键
    • 在细胞内不同的蛋白质有不同的折叠路径
    • 体内大多数蛋白质的折叠需要分子伴侣的帮助
    • 可能需要PDI（促使二硫键异构化，从而帮助折叠的形成）和PPI的帮助
    • 最终得到蛋白质的构象具有一定的柔性
  • 蛋白质组
    • 某种生物所有基因表达的全部蛋白质及其存在方式
• 蛋白质的功能
  • 酶
    • 核糖核酸酶
  • 信号传导
    • 胰岛素与其受体
  • 基因表达的调控
    • 转录因子
  • 免疫
    • 抗体
  • 运输和贮存
    • 血红蛋白和肌红蛋白
  • 结构蛋白
    • 毛发和胶原
  • 收缩蛋白
    • 肌动蛋白和肌球蛋白
  • 奇异蛋白
    • 南极鱼的抗冻蛋白
  • 兼职蛋白
    • 具有两个或两个以上不同功能的蛋白质
• 蛋白质结构和功能的关系
  • 一般原则
    • 蛋白质的一级结构决定其高级结构，高级结构决定蛋白质的功能
    • 每一种蛋白质都具有特定的结构，也具有特定的功能 一但结构被破坏，功能也会随之丧失
    • 蛋白质在行使功能时，三维结构或构象会发生变化
    • 功能相似的蛋白质具有相似的三维结构
    • 蛋白质的结构相似，具有相似的功能
    • 一级结构是否有差异，取决于物种的亲缘关系
  • 蛋白质进化的四种情形
    • 类似物
      • 具有相同的功能，但起源于不同的祖先
    • 同源物
      • 存在于不同生物或同种生物，来源于某一共同祖先
    • 种间同源物或直向同源物
      • 来自于不同物种的，由垂直家系进化而来的蛋白质
    • 种内同源物或旁系同源物
      • 同一物种内由基因复制分离产生的同源物
  • 蛋白质结构与功能实例
    • 纤维状蛋白质
      • α角蛋白
        • 一级结构
          • 311~314个a残基
        • 二级结构
          • 每一个α角蛋白分子在其中央形成典型的α螺旋，两端为非螺旋区
          • 相互缠绕形成双股卷曲螺旋
          • 链间存在二硫键，进一步提高α角蛋白的强度
      • β角蛋白
        • 一级结构
          • 子主题
        • 二级结构
          • 有序的反平行β折叠
          • 还有一些无序的α螺旋和β转角分布在折叠片层两侧，从而形成网状结构，具有较高的抗张性能
          • 相邻的β角蛋白之间没有共价交联
      • 胶原蛋白
        • 三条α链组成的原胶原分子
          • 一级结构
            • 约三分之一是Gly，Pro含量也很高
            • 难以形成α螺旋
            • 具有三种修饰氨基酸
            • 规律重复的三联体序列形成三股螺旋
    • 球状蛋白质
      • 肌红蛋白（mb）
        • 储存在肌肉中，储存氧气
          • 一级结构
            • 一条肽链，含153个aa，非共价结合成一分子血红素辅基
              • 血红素
                • 扁平状化合物，中央结合Fe原子，具有六个配位键，其中四个与吡咯环上的N相连，另外两个分布在吡咯环的上下
                  • Fe原子未与氧结合前，高出吡咯环平面；当肌红蛋白与O2结合后，会使亚Fe离子离子半径缩小，落入血红素卟啉环中央的孔隙中。
          • 二级结构
            • 共八段α螺旋
              • 其中四个螺旋终止于Pro残基
          • 三级结构
            • 折叠成紧密球状，疏水键大多在分子内部，带电荷侧链分布在分子表面，使得其分子表面形成一个很深的“疏水口袋”血红素通过与口袋中的aa残基以次级键和血红素铁与两个His形成的配位键而结合于洞中
            • 该口袋允许氧气进入，而阻止水的进入，防止二价铁离子被氧化，同时保证二价铁离子和氧气的结合（三价铁离子不具有载氧能力）
          • 作用
            • 如果肌肉收缩使得线粒体中氧含量下降，他就可以立即供氧。
          • 两个His残基的作用
            • 防止各种氧化剂对铁的氧化
            • 为CO与血红素的结合制造障碍，通过改变结合角度降低CO对血红素的亲和力以抑制CO与血红素的结合
      • 血红蛋白（Hb）
        • 储存在血液中，运输氧气
          • 位于红细胞中
            • 在肺中与氧气结合，运输到全身各处，再释放出氧气
              • 具有四级结构，一级结构与Mb不同，二三级结构与Mb相似
                • 四级结构
                  • 由四个亚基组成的四聚体α2β2，每个亚基由一条肽链和一个包含于其中的血红素组成。
                    • 有利于Hb行使运输氧气功能的三个效应
                      • 正协同效应（具有这种效应的称为别构体）
                        • 一个氧气的结合可以促进同一份子分子其他亚基与氧气的结合
                        • 在氧气含量较高的情况下，才能更好的结合氧气；而当氧气含量较低时，会促进氧气的释放。
                        • 血红蛋白的两种构象态
                          • T态（紧张态）
                            • 与氧气结合的亲和力低（未结合状态）
                          • R态（松弛态）
                            • 与氧气结合的亲和力高（结合状态）（正协同效应，越结合，结合的效率越高）
                      • 波尔效应
                        • CO2浓度的增加可以降低细胞内的PH，从而促进红细胞内血红蛋白释放氧气。
                        • α亚基的N端氨基，α亚基的His122咪唑基，β亚基的His146咪唑基，当Hb处于T态时高度质子化，Ph降低时有利于这三个基团处于质子化状态，从而稳定T态，抑制氧气的结合。
                        • 生理意义
                          • 当血液流经代谢旺盛的区域时，CO2浓度较高，氧合血红蛋白释放氧气，从而使组织获得更多的氧气，氧气的释放同时会促进血红蛋白与氢离子结合，从而缓解ph降低带来的影响
                          • 当血液流经肺时，肺氧气含量升高，有利于血红蛋白与氧气的结合，促进CO2的释放，而CO2的呼出又有利于氧合血红蛋白的生成
                      • 别构效应
                        • 除氧气外的各种配体在血红素铁以外的位点与血红蛋白结合，导致血红蛋白的构象发生变化，进而影响到血红蛋白氧合能力的现象。
                        • 二氧化碳，氢离子以及BPG等统称为别构效应物
                        • 每个Hb分子可以结合一个BPG（两条β链之间可结合一分子）
                          • BPG对R态Hb的亲和力很低，即j血红蛋白结合的氧气越多，BPG越难与其结合
                          • BPG会抑制氧气的结合，从而增加正协同效应，提高血红蛋白在组织中的卸氧量，从而更好的供给氧气
                        • 胎儿血红蛋白与氧气的亲和力明显高于成人，有利于他们从母体的胎盘中获取氧气。
• 蛋白质的理化性质
  • 紫外吸收
    • 最大吸收峰为280nm
  • 两性解离
    • 蛋白质的PI值不能通过计算得到，只能使用等电聚焦等方法测定。
  • 胶体性质
    • 蛋白质分子大小达到胶体质点范围
    • 蛋白质分子表面有许多亲水基团，吸附水分子，行成水化膜
    • 在非等电状态，同种蛋白质带有同性电荷，相互排斥，不会聚集
  • 沉淀反应
    • 盐析法
      • 脱去水化层，不变性
    • 有机溶剂沉淀法
      • 破坏水化层，变性
    • 重金属盐沉淀法
      • 结成不溶性沉淀，变性
    • 生物碱试剂和某些酸类沉淀法
    • 加热变性沉淀
      • 将接近于等电点的蛋白质溶液加热，热稳定性差的蛋白质将发生变性而凝固沉淀
  • 颜色反应
    • 用于对蛋白质进行定性或定量分析
      • 双缩脲法
      • Folin-酚试剂法
      • 考马斯亮蓝法
  • 蛋白质变性
    • 高级键被破坏，生物活性随之丧失的现象，蛋白质变性通常不可逆
    • 理化性质的变化
      • 生物活性丧失（标志）
      • 溶解度降低
      • 更容易被蛋白酶水解
      • 粘度增加
      • 结晶行为发生反应
  • 蛋白质水解
    • 酸水解
      • 破坏Trp,其次是三中羟基氨基酸，还会导致Gln-Glu,Asn-Asp
    • 碱水解
      • 多数aa早到不同程度破坏，产生消旋现象，但不会破坏Trp
    • 酶水解
      • 效率高，不产生消旋作用，不破坏氨基酸，但特异性不同
• ps:CO比O2具有更强的强场配位体，极易与血红蛋白中的血红素形成低自旋螯合物，具有较强的稳定性，这就是一氧化碳中毒的原因
• 例:计算谷胱甘肽的pi
• 最小的蛋白质:胰岛素，仅有51个氨基酸