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1、关于肌红蛋白一.简介（myoglobin，MYO,Mb）是由一条肽链和一个血红素辅基组成的结合蛋白，是肌肉内储存氧的蛋白质，它的氧饱和曲线为双曲线型。肌红蛋白的基本知识：肌红蛋白存在于肌肉中，心肌中含量特别丰富。抹香鲸肌红蛋白三级结构于1960年由Kendrew用X线衍射法阐明，这是世界上第一个被描述的蛋白质三级结。由于三级结构与蛋白质的生物学功能直接相关，而且三级结构的分析工作难度很高，所以这项工作获得学术界的高度评价。二肌红蛋白的本质和功能1.本质：肌红蛋白=一条多肽链+一个辅基多肽链：由153个氨基酸残基组成辅基：亚铁血红素辅基分子量：16 700形状：呈紧密球形，多肽链中氨基酸残基上的
2、疏水侧链大都在分子内部,亲水侧链多位于分子表面,因此其水溶性较好。三级结构有8段-螺旋区每个-螺旋区含724个氨基酸残基，分别称为A、B、CG及H肽段。有18个螺旋间区肽链拐角处为非螺旋区（亦称螺旋间区），包括N端有2个氨基酸残基，C端有5个氨基酸残基的非螺旋区， 处在拐点上的氨基酸残基Pro, Ile, Ser, Thr, Asn等。极性氨基酸分布在分子表面，内部存在一口袋形空穴，血红素居于此空穴中。血红素是铁卟淋化合物，它由4个吡咯通过4个甲炔基相连成一个大环，Fe2+居于环中。铁与卟啉环及多肽链氨基酸残基的连接：铁卟啉上的两个丙酸侧链以离子键形式与肽链中的两个碱性氨基酸侧链上的正电荷相连
3、。血红素的Fe2+与4个咯环的氮原子形成配位键，另2个配位键1个与F8组氨酸结合，1个与O2结合，故血红素在此空穴中保持稳定位置。2.功能：把氧从血液肌内附近毛细管的血液，通过细胞膜运到肌细胞中，以氧合肌红蛋白形式暂时贮氧，并可携带氧在肌内中的运动，当肌肉急剧运动时就把氧释放出来，以保障肌内强烈代谢对氧的需要3.肌红蛋白的氧化肌红蛋白的这种构象非常有利于运氧和储氧功能，同时也使血红素在多肽链中保持稳定。但是过量运动、劳累、阳光辐射、空气污染、吸烟、农药等会产生过量的自由基。自由基，化学上也称为“游离基”，是含有一个不成对电子的原子团。由于原子形成分子时，化学键中电子必须成对出现，因此自由基就到
4、处夺取其他物质的一个电子，使自己形成稳定的物质。在化学中，这种现象称为“氧化”。体内活性氧自由基具有一定的功能，如免疫和信号传导过程。但过多的活性氧自由基就会有破坏行为，导致人体正常细胞和组织的损坏，而肌红蛋白是富氧链蛋白，更容易遭到自由基的攻击。遭到自由基的攻击从而引起多种疾病，如心脏病、老年痴呆症、帕金森病和肿瘤，与肌红蛋白被氧化存在着密切的关系。此外，更多活性氧自由基，使核酸突变，这是人类衰老和患病的根源。抹香鲸肌红蛋白三级结构于来源于它的食物链密切相关。抹香鲸的食物为主食大型乌贼、章鱼、鱼类而乌贼、章鱼主要吃虾、蟹、等甲壳类动物和鱼类。根据2008年荷兰莱顿大学的科学家弗朗西斯科布达（
5、Francesco Buda）教授和他的实验小组成员，通过精确的量子计算手段发现熟透的虾、蟹、三文鱼为代表鱼类等呈现出诱人的鲜红色的原因，是因为虾、蟹、三文鱼为代表鱼类等都富含虾青素（英文称astaxanthin，简称ASTA），熟透的虾、蟹、三文鱼为代表鱼类等的天然红色物质就是虾青素。虾青素则是迄今为止人类发现自然界最强的抗氧化剂，其抗氧化活性远远超过现有的抗氧化剂。虾青素的抗氧化比较是天然VE的1000倍，天然 - 胡萝卜素的10倍，葡萄籽的17倍，黄体素的200倍，OPC的150倍，Q10的60倍，茶多酚的200倍，硫辛酸的75倍，番茄红素的7倍。因为三级结构肌红蛋白是抹香鲸在深海生存的
6、必要条件，抹香鲸热衷于大型乌贼、章鱼、鱼类等的食物不是它喜欢不喜欢的问题，而是必须要摄入更多的虾青素，以保证肌红蛋白三级结构稳定而不被氧化。与大王乌贼拼得你死我活，其本质就是互相争夺对方的虾青素资源，以利于自己能够在深海中长期生存下去。三与血红蛋白的不同1. 所处部位的不同：血红蛋白包含在血液的红血细胞中，而肌红蛋白则位于肌肉的肌细胞中。2.结构上的不同：肌红蛋白是一条肽链和一个血红素辅基构成的单链蛋白。这条肽链包含153个氨基酸，其中77%的氨基酸呈-螺旋构象，在整个肽链中形成8个-螺旋片段，未形成-螺旋的松散肽链则形成拐弯，把这8个肽段连接起来，使得这条蛋白质肽链盘绕成一个球状结构，这个球
7、状结构是外圆中空的，因为具有极性的氨基酸残基几乎全部分布在分子表面，可与水接合，使得肌红蛋白具有可溶性，而非极性残基分布在分子内部，使得内部呈一个疏水空腔，在这个空腔里埋有一个血红素辅基。血红蛋白则是由4个亚基（22）组成德 寡聚蛋白，其中-亚基的肽链包含141个氨基酸，-亚基的肽链含有146个氨基酸，每个亚基具有和肌红蛋白相似的结构，即亚基中的肽链也都形成外圆中空的球状结构，内连一个血红素辅基，然后血红蛋白的4个亚基再通过非共价键结合在一起，组成一个大致为四面体的四级结构。由此可见，肌红蛋白和血红蛋白结构上的不同之处是，肌红蛋白是单链蛋白，血红蛋白是由四个亚基组成的寡聚蛋白，相同之处是血红蛋
8、白的每个亚基和肌红蛋白具有相同的结构，即都是外圆中空的三级结构。3.功能上的差异功能是由结构决定，由于血红蛋白的结构比肌红蛋白复杂，所以显示了较多的功能它不仅在血液中起着载氧的作用，能把氧从肺部通过血液循环运到全身各处；同时也在运载CO2和H+中起作用，能把各组织代谢产生的CO2运送至肺部。而肌红蛋白的功能则是把氧从血液肌内附近毛细管的血液，通过细胞膜运到肌细胞中，以氧合肌红蛋白形式暂时贮氧，并可携带氧在肌内中的运动，当肌肉急剧运动时就把氧释放出来，以保障肌内强烈代谢对氧的需要。4. 运载级的特性不一样血红蛋白和肌红蛋白虽然都有载氧功能，但载氧时所表现的特性不一样，原因在于血红蛋白是变构蛋白，
9、而肌红蛋白不是。这主要表现在以下三个方面：1）O2与血红蛋白结合后促进更多的O2同一血红蛋白分子结合，也就是说，氧与血红蛋白的结构是协作进行的，相反，O2与肌红蛋白结合并不协作进行。深入的研究表明，血红蛋白在完成其功能的过程中，其四级结构发生有利变化，在缺氧的地方（如静脉血中）血红蛋白由于亚基之间的一些相反电荷的基团形成盐键而处于钳制状态，使氧气不能与血红素结合，所以在需要氧的组织力可以快速脱下氧；在氧极丰富的肺里，当一个亚基的血红素辅基与氧结合时，亚基间的盐键断裂，血红蛋白处于松弛状态，使得其他亚基变得也易于和氧结合，从而能迅速的将氧运走。四级结构的变化保证了血红蛋白载氧的功能，使得呼吸作用
10、高效进行。2）血红蛋白对氧的亲和有赖于PH值，二氧化碳对血红蛋白的特性也有影响，而PH在很广的范围内以及二氧化碳的变化对肌红蛋白结合氧并无影响。在血红蛋白中，酸度会增加其脱氧倾向；增加二氧化碳浓度（在不变的PH下）也会降低其对氧的亲和性，在代谢迅速的组织，如收缩的肌肉中，会产生不少二氧化碳和酸。在这样代谢活跃的组织的毛细血管中，二氧化碳和H+的高水平存在将促进氧从氧合血红蛋白中脱去，以满足其对氧的高需要。3）血红蛋白对氧的亲和性要受到2,3-二磷酸甘油酸（DPG）调节。因为DPG是小分子物质，而在血红蛋白上至少有两个部位可以结合这些小分子物质，当DPG与血红蛋白结合时，会使血红蛋白的紧张趋于稳
11、定，从而降低血红蛋对氧的亲合性。而DPG对肌红蛋白的氧亲合性并无影响。四肌红蛋白临床意义：测定血清肌红蛋白可作为急性心肌梗死(AMI)诊断的早期最灵敏的指标。但特异性差，骨骼肌损伤、创伤、肾功能衰竭等疾病 ,都可导致其升高。Myo 阳性虽不能确诊 AMI ,但可用于早期排除 AMI 诊断的重要指标 ,如 Myo 阴性 ,则基本排除心肌梗死 ,还可用于再梗死的诊断 ,结合临床 ,如 Myo 重新升高 ,应考虑为再梗死或者梗死延展。增高：见于急性心肌梗死早期、急性肌损伤、肌营养不良、肌萎缩、多发性肌炎、急性或慢性肾功能衰竭、严重充血性心力衰竭和长期休克等。在心肌梗死后1.5h即可增高，但12d内即
12、恢复正常。血、尿中肌红蛋白均升高：见于急性心肌梗死、心绞痛、心源性休克、心肌病、肌疾病(进行性肌营养不良、多发性肌炎、重症肌无力)等。(1)血中升高：甲状腺功能减低症、高醛固酮血症、肾功能不全、恶性高热以及剧烈运动后等。(2)尿中升高：卟啉病、血红蛋白尿症、血尿等。参考值男性2080g/L；女性1070g/L；诊断限：100g/L。血清Mb水平随年龄、性别及种族的不同而异，黑人的Mb水平要高于白人。五.检测方法1.潜血试验法2.血红蛋白/肌红蛋白中的亚铁血红素可使过氧化物分解释放出新生态的氧，后者氧化底物邻甲苯胺变成邻联甲苯胺。颜色由黄色-草绿色-深蓝色的变化3.硫酸铵沉淀法4.单克隆胶体金2008级生物工程一班学号：200847201238
