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第6章蛋白质功能与进化
第6章蛋白质功能与进化教学目的：掌握Mb和Hb的结构与功能；了解Hb分子病教学重点：Hb和Mb的结构与功能教学难点：Hb的功能教学方法：多媒体教学内容：一、蛋白质功能的多样性1. 催化作用2. 调节作用4、贮存蛋白5. 运动功能6. 结构成分7、防御功能8、支架作用（接头作用）9. 高等动物的记忆、识别机构蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。
二、血红蛋白的结构血红蛋白是红细胞中运输氧的蛋白质，肌红蛋白是哺乳动物体内贮存和分送氧的蛋白质。
两种蛋白质都含有血红素辅基，去辅基的蛋白质叫脱辅基蛋白，也叫珠蛋白。
脱辅基蛋白+辅基=全蛋白。
两种蛋白质在与氧结合的机制方面也有相似之处。
（一）血红素——含铁的原卟啉IX化合物（二）珠蛋白的三级结构1、肌红蛋白（Mb）由一条多肽链和一个血红素辅基构成的，含153个氨基酸残基，去辅基的蛋白质叫珠蛋白。
2、肌红蛋白中约80%的多肽链形成α-螺旋区,整个分子共折叠成8段，分别用A、B、C、D、E、F、G、H命名。
8个螺旋段大体折叠成两层，肌红蛋白中的非螺旋区段用NA(N-末端）、AB、BC、、、HC（C-末端）3、段间拐角处有1~8个氨基酸残基组成的无规则卷曲；在C-末端有5个氨基酸残基的松散肽链；4、Mb中4个脯氨酸残基和难形成α-螺旋的氨基酸残基如异亮氨酸、丝氨酸、苏氨酸位于拐角处。
5、整个分子很致密，呈扁平的棱形。
分子内部有一个空穴，空穴内衬有一层疏水氨基酸残基，血红素就靠非共价键结合在这个空穴中。
血红素卟啉环上的两个丙酸基伸出分子空穴外。
6、血红素结合部位除内衬一层疏水残基外，还有两个组氨酸残基，这两个组氨酸残基在Mb与氧结合方面具有重要的作用。
（三）Mb与O2结合的机制1、肌红蛋白中载氧的部位是血红素中的铁，在脱氧Mb中铁原子呈亚铁（Fe2+）状态，结合氧时，亚铁（Fe2+）的电子输送给氧，使亚铁变为高铁(Fe3+）状态。
含亚铁的血红素为叫亚铁血红素，含高铁的血红素叫高铁血红素，相应的肌红蛋白叫亚铁肌红蛋白和高铁肌红蛋白。
6 王镜岩生化第三版 第6章 蛋白质的功能与进化
一.蛋白质功能的多样性 二.血红蛋白的结构 三.血红蛋白的功能:转运氧 四.血红蛋白分子病 五.免疫球蛋白 六.氨基酸序列与生物学功能
一.蛋白质功能的多样性
一.催化
二.调节
三.转运 四.储存 五.运动 六.结构成分 七.支架作用 八.防御与进攻
二.血红蛋白的结构
血红蛋白的结构与功能
肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线
* 协同效应(cooperativity) 一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合 后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能
力的现象，称为协同效应。
如果是促进作用则称为正协同效应 (positive cooperativity) 如果是抑制作用则称为负协同效应 (negative cooperativity)
分子基础：在血红蛋白分子的四条肽的574个氨基酸残
基中，只有两条β链 中的两个谷氨酸残基分别被两个缬氨 酸残基所代替，即能引起严重的病态。
HbA H2N Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys
HbS H2N Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys
β链 1 2 3 4 5 6 7 8
HbA β 肽 链 N-val · his · leu · thr · pro · glu · glu · · · · ·C(146)
HbS β 肽链 N-val · his · leu · thr · pro · val · glu · · · · ·C(146)
这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病， 称为“分子病”。
变构效应
• 当血红蛋白的一个α 亚基与氧分子结合 以后，可引起其他亚基的构象发生改变， 对氧的亲和力增加，从而导致整个分子 的氧结合力迅速增高，使血红蛋白的氧 饱和曲线呈“S”形。这种由于蛋白质分 子构象改变而导致蛋白质分子功能发生 改变的现象称为变构效应。
蛋白质的结构与功能(6)
2、细胞色素C与系统树
一百多个AA残基 MW约12.5×103 2 8个不变残基
细胞色素C的AA序列差异可用于核对各物种 间的分类学关系以及绘制系统树/进化树。
细胞色素C
细胞色素C是一种含血红素的蛋白质，在 线粒体中起电子传递的作用。大多数细胞色素 C含一百零几个氨基酸残基，40多个物种的细 胞色素C氨基酸序列分析表明，有28个残基是 不变的，所有细胞色素C在第14位,第17位上 都是一个Cys残基，这个残基是血红素结合的 部位。
BPG
离子键稳定T态
O2和BPG与血红蛋白的结合是互相排斥的，虽然它们有 自己的结合部位并相隔较远
氧合Hb中央空穴太小，容纳不了BPG,
BPG对R态Hb亲和力的大小顺序为: HbO2>Hb(O2)2>Hb(O2)3
BPG与Hb(O2)4不结合
fetal hemoglobin 胎儿血红蛋白 HbF (α 2γ2 ) 对氧的亲和力比成人高，从母体的HbA中 获得O2 ——Ser取代His
细胞色素C的不变残基
不同物种异细残胞基色数素C的差
黑猩猩 绵羊 响尾蛇 鲤鱼 蜗牛 天蛾 酵母 花椰菜 欧防风
人
0 10 14 18 29 31 44 44 43
黑猩猩
w 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
Β镰刀状细胞贫血病
镰刀状细胞贫血病是一种致死性疾病，它的纯 合子患者有的在童年就死亡。杂合子患者的寿命也 不长，但它能抵抗一种流行于非洲的疟疾。这种疟 疾也是一种致死性疾病，甚至对于具有正常血红蛋 白的人死于这种疟疾的比例也很高，常常在还没有 繁殖后代就已死去。Hbs杂合子患者对这种疟疾有 一定的抵抗能力，尚能繁殖后代，这是因为杂合子 患者加速被感染红细胞的破坏而中断疟原虫的生活 周期的缘故。
.蛋白质的结构与功能
三、蛋白质的三级结构（tertiary structure）
（二）氨基酸的分类
1．按R基的化学结构分为脂肪族、芳香族、杂环、杂环亚氨基酸四类 。
2．按R基的极性和在中性溶液的解离状态分为非极性氨基酸、极性不 带电荷、极性带负电荷或带正电荷的四类。 带有非极性R（烃基、甲硫基、吲哚环等，共9种）：甘（Gly）、丙 （Ala）、缬（Val）、亮（Leu）、异亮（Ile）、苯丙（Phe）、甲硫 （Met）、脯（Pro）、色（Trp） 带有不可解离的极性R（羟基、巯基、酰胺基等，共6种）：丝（Ser） 、苏（Thr）、天胺（Asn）、谷胺（Gln）、酪（Tyr）、半（Cys） 带有可解离的极性R基（共5种）：天（Asp）、谷（Glu）、赖（Lys ）、精（Arg）、组（His），前两个为酸性氨基酸，后三个是碱性氨 基酸。
（一）氨基酸的结构通式
组成蛋白质的20种氨基酸有共同的结构特点 ：
1．氨基连接在α- C上，属于α-氨基酸（脯氨 酸为α-亚氨基酸）。
2．R是側链，除甘氨酸外都含手性C，有D型和L-型两种立体异构体。天然蛋白质中的 氨基酸都是L-型。
注意：构型是指分子中各原子的特定空间排布，其变化要 求共价键的断裂和重新形成。旋光性是异构体的光学活性 ，是使偏振光平面向左或向右旋转的性质，（-）表示左 旋，（+）表示右旋。构型与旋光性没有直接对应关系。
20世纪30年代末，L.Panling 和R.B.Corey应用X射线衍射分 析测定了一些氨基酸和寡肽的晶体结构，获得了一组标准 键长和键角，提出了肽单元（peptide unit）的概念, 还提出 了两种主链原子的局部空间排列的分子模型（α-螺旋）和 （β-折叠）。
生物化学(第三版)课后习题详细解答
第三章氨基酸提要α-氨基酸是蛋白质的构件分子，当用酸、碱或蛋白酶水解蛋白质时可获得它们。
蛋白质中的氨基酸都是L型的。
但碱水解得到的氨基酸是D型和L型的消旋混合物。
参与蛋白质组成的基本氨基酸只有20种。
此外还有若干种氨基酸在某些蛋白质中存在，但它们都是在蛋白质生物合成后由相应是基本氨基酸（残基）经化学修饰而成。
除参与蛋白质组成的氨基酸外，还有很多种其他氨基酸存在与各种组织和细胞中，有的是β-、γ-或δ-氨基酸，有些是D型氨基酸。
氨基酸是两性电解质。
当pH接近1时，氨基酸的可解离基团全部质子化，当pH在13左右时，则全部去质子化。
在这中间的某一pH（因不同氨基酸而异），氨基酸以等电的兼性离子（H3N+CHRCOO-）状态存在。
某一氨基酸处于净电荷为零的兼性离子状态时的介质pH称为该氨基酸的等电点，用pI表示。
所有的α-氨基酸都能与茚三酮发生颜色反应。
α-NH2与2,4-二硝基氟苯（DNFB）作用产生相应的DNP-氨基酸（Sanger反应）；α-NH2与苯乙硫氰酸酯（PITC）作用形成相应氨基酸的苯胺基硫甲酰衍生物（Edman反应）。
胱氨酸中的二硫键可用氧化剂（如过甲酸）或还原剂（如巯基乙醇）断裂。
半胱氨酸的SH基在空气中氧化则成二硫键。
这几个反应在氨基酸荷蛋白质化学中占有重要地位。
除甘氨酸外α-氨基酸的α-碳是一个手性碳原子，因此α-氨基酸具有光学活性。
比旋是α-氨基酸的物理常数之一，它是鉴别各种氨基酸的一种根据。
参与蛋白质组成的氨基酸中色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸在紫外区有光吸收，这是紫外吸收法定量蛋白质的依据。
核磁共振（NMR）波谱技术在氨基酸和蛋白质的化学表征方面起重要作用。
氨基酸分析分离方法主要是基于氨基酸的酸碱性质和极性大小。
常用方法有离子交换柱层析、高效液相层析（HPLC）等。
习题1.写出下列氨基酸的单字母和三字母的缩写符号：精氨酸、天冬氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸。
[见表3-1]表3-1 氨基酸的简写符号名称三字母符号单字母符号名称三字母符号单字母符号丙氨酸(alanine) Ala A亮氨酸(leucine) Leu L精氨酸(arginine) Arg R 赖氨酸(lysine) Lys K天冬酰氨(asparagines) Asn N 甲硫氨酸(蛋氨酸)(methionine) Met M天冬氨酸(aspartic acid) Asp D 苯丙氨酸(phenylalanine) Phe FAsn和/或Asp Asx B半胱氨酸(cysteine) Cys C 脯氨酸(praline) Pro P谷氨酰氨(glutamine) Gln Q 丝氨酸(serine) Ser S谷氨酸(glutamic acid) Glu E 苏氨酸(threonine) Thr TGln和/或Glu Gls Z甘氨酸(glycine) Gly G 色氨酸(tryptophan) Trp W组氨酸(histidine) His H 酪氨酸(tyrosine) Tyr Y异亮氨酸(isoleucine) Ile I 缬氨酸(valine) V al V2、计算赖氨酸的εα-NH3+20%被解离时的溶液PH。
生命科学中的蛋白质家族与演化分析
生命科学中的蛋白质家族与演化分析蛋白质家族是指具有相似序列和功能的一组蛋白质。
演化分析是通过比较不同物种的蛋白质序列和结构，推断它们的共同祖先以及蛋白质家族的演化历史。
在生命科学中，蛋白质家族和演化分析可以帮助我们理解蛋白质的功能、结构和进化机制。
蛋白质家族的概念最早由埃姆伦·古德（Emil Christian Hansen）在19世纪末提出。
他通过对不同酵母菌株的研究，发现它们产生相似的酶，这些酶在生化反应中起到了类似的作用。
进一步的研究表明，这些酵母菌株的基因组中存在一组相似的基因，这些基因编码了相似的蛋白质。
这些相似的蛋白质被归类为一个蛋白质家族。
蛋白质家族的成员通常具有相似的结构域和生物学功能。
结构域是蛋白质分子中具有特定结构和功能的独立结构单元。
通过对不同物种的蛋白质序列进行比较分析，可以发现它们共享相似的结构域。
相似的结构域通常表明这些蛋白质具有类似的功能。
蛋白质家族的成员之间的序列相似性通常高于30%，而结构域的保守性更高，通常在50%以上。
蛋白质家族的演化过程可以通过构建进化树来推断。
进化树是描述不同物种之间关系的一种图形表示方法。
在构建进化树过程中，我们可以通过比较不同物种的蛋白质序列和结构，计算它们之间的相似性，并据此推断它们的亲缘关系。
进化树的分支代表了物种之间的演化关系，最后的共同祖先节点代表了蛋白质家族的起源。
通过演化分析，我们可以揭示蛋白质家族的进化历史和功能的演化机制。
例如，一些蛋白质家族在特定物种中经历了复制事件，导致基因的复制和分化，从而形成了新的蛋白质家族成员。
这种基因复制和分化的过程在蛋白质家族的扩张和多样性的增加中起到了重要作用。
另外，通过对蛋白质序列和结构的比较分析，我们还可以发现一些功能上的重要位点，并推断它们在进化中的保守性和变异性。
蛋白质家族和演化分析在生命科学中具有广泛的应用。
它们可以帮助我们理解蛋白质的功能、结构和进化机制，指导疾病的治疗和药物的开发。
蛋白质蛋白质相互作用
• Zheng et al. 2002
– 更多的基因组能够获得更多的功能相关蛋白结果 – 对于系统发育方法预测蛋白功能的准确性可能有基因组数量上限。
Discussion
• 参考基因组的数量确实能够影响预测能力
– 数量较少的基因组:18 or 35 – 多一些的基因组 :86 – 更多的基因组 :162
种的基因组。
这些选定的参考基因组用于其后的计算
系统发育谱的局限
➢ 仅能预测拥有全基因组序列的物种. ➢ 对于一些关键蛋白和共有蛋白中，由于在
多数物种中没有系统发育树差别，而无法 判断蛋白之间的相关性。
电子预测蛋白质相互作用方法 的评估
评估PPI 数据的重要性
• 假阴性和假阳性
– 蛋白质相互作用的动力学本质. 蛋白表达和相互作用模式在不同生 物学条件下是不同的,而目前所有的实验方法或计算方法都不能做 到动态检测或预测, 因此只能对真实存在的蛋白质相互作用, 得到 一个粗略的描述
– 把一个配体通过化学交联的方法结合在固相载 体上，让蛋白混合液流过固相载体，能够与配 体结合的分子具有较高的亲和力，通过适当的 洗脱条件将亲和力弱的分子洗脱掉，这样与配 体亲和力较高的分子就被纯化了出来。
– 纯化出的分子随后用凝胶电泳的方法分离，用 质谱的方法鉴定是什么蛋白。
Eur. J. Biochem. 270, 570-578 (2003)
Mirror Trees Method
该方法的假设前提是：相互作用的蛋白可能是共进化的。方法是：计算包含 不同物种的蛋白质家族间的进化距离，构建各自相应的进化树，在进化树之间相 似性距离的基础上，构建镜像树，然后由镜像树之间的相似性距离和蛋白质在镜 像树上的位置确定蛋白质之间的两两相互作用。
生物化学-生化知识点_蛋白质结构与功能的关系(6章)
1.9 蛋白质结构与功能的关系： P252，第六章从厌氧生物转化为好氧生物是生物进化中的一大进步。
脊椎动物中血红蛋白在血液中起到载氧和输氧的作用，肌红蛋白在肌肉中起贮氧和氧在肌肉中分配的作用。
一一一肌红蛋白（Mb）的结构与功能一1一三维结构：由一条多肽链和一个血红素辅基构成，相对分子量1670 0，含153个氨基酸残基。
分子中多肽链由8段α-螺旋组成，分子结构致密结实，带亲水基团侧链的氨基酸分布在分子外表面，疏水氨基酸侧链几乎全埋在分子内部，见P253 图6-1。
一2一辅基血红素：由二价铁和原卟啉Ⅸ组成，原卟啉Ⅸ由4个吡咯环组成，见P254 图6-2。
铁原子只有亚铁态的蛋白质才能结合氧。
蛋白质提供疏水洞穴，固定血红素基，保护血红素铁免遭氧化，为氧提供一个结合部位。
结合氧只发生暂时电子重排。
一一一血红蛋白(Hb)的结构与功能一1一血红蛋白由4个多肽链（亚基）组成，如α2β2（成人血红蛋白HbA），每个亚基都有一个血红素基和一个氧结合部位，α-链有141个残基，β-链有146个残基，且α链、β链和Mb的三级结构都非常相似（P259 图6-9）。
实际上对于人的这三种多肽链分析发现只有27个的残基是共有的，这表明蛋白质高级结构的保守性。
只要功能相同（都与氧结合），高级结构就相似，有时甚至是唯一的。
血红蛋白与肌红蛋白结构上最大不同在于血红蛋白有四级结构，是四聚体，，而肌红蛋白只有三级结构。
因此血红蛋白运载氧能力增强，还能运载H+和CO2，在氧分压变化不大范围内完成载氧和卸氧工作。
且Hb为变构蛋白，可受环境中其他分子，如H+，CO2和2，3-二磷酸甘油酸（BPG）的调节。
一2一氧结合引起血红蛋白构象变化，氧合血红蛋白和去氧血红蛋白在四级结构上有显著不同，发生构象变化。
氧与血红蛋白结合是协同进行的，具有正协同性同促效应，即一个氧分子与Hb结合，使同一Hb分子中其余空的氧结合部位对氧亲和力增加，再结合第二、三、四个氧分子则比较容易。
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第6章蛋白质功能与进化
教学目的：掌握Mb和Hb的结构与功能；了解Hb分子病
教学重点：Hb和Mb的结构与功能
教学难点：Hb的功能
教学方法：多媒体
教学内容：
一、蛋白质功能的多样性
1. 催化作用
2. 调节作用
4、贮存蛋白
5. 运动功能
6. 结构成分
7、防御功能
8、支架作用（接头作用）
9. 高等动物的记忆、识别机构
蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。
二、血红蛋白的结构
血红蛋白是红细胞中运输氧的蛋白质，肌红蛋白是哺乳动物体内贮存和分送氧的蛋白质。
两种蛋白质都含有血红素辅基，去辅基的蛋白质叫脱辅基蛋白，也叫珠蛋白。
脱辅基蛋白+辅基=全蛋白。
两种蛋白质在与氧结合的机制方面也有相似之处。
（一）血红素——含铁的原卟啉IX化合物
（二）珠蛋白的三级结构
1、肌红蛋白（Mb）由一条多肽链和一个血红素辅基构成的，含153个氨基酸残基，去辅基的蛋白质叫珠蛋白。
2、肌红蛋白中约80%的多肽链形成α-螺旋区,整个分子共折叠成8段，分别用A、B、
C、D、E、F、G、H命名。
8个螺旋段大体折叠成两层，肌红蛋白中的非螺旋区段用NA(N-末端）、AB、BC、、、HC（C-末端）
3、段间拐角处有1~8个氨基酸残基组成的无规则卷曲；在C-末端有5个氨基酸残基的松散肽链；
4、Mb中4个脯氨酸残基和难形成α-螺旋的氨基酸残基如异亮氨酸、丝氨酸、苏氨酸位于拐角处。
5、整个分子很致密，呈扁平的棱形。
分子内部有一个空穴，空穴内衬有一层疏水氨基酸残基，血红素就靠非共价键结合在这个空穴中。
血红素卟啉环上的两个丙酸基伸出分子空穴外。
6、血红素结合部位除内衬一层疏水残基外，还有两个组氨酸残基，这两个组氨酸残基在Mb与氧结合方面具有重要的作用。
（三）Mb与O2结合的机制
1、肌红蛋白中载氧的部位是血红素中的铁，在脱氧Mb中铁原子呈亚铁（Fe2+）状态，结合氧时，亚铁（Fe2+）的电子输送给氧，使亚铁变为高铁(Fe3+）状态。
含亚铁的血红素为叫亚铁血红素，含高铁的血红素叫高铁血红素，相应的肌红蛋白叫亚铁肌红蛋白和高铁肌红蛋白。
当亚铁氧化成高铁时，不能与氧结合，水与铁原子结合可以使亚铁氧化为高铁，血红素之间的相互作用也能使亚铁氧化为高铁，一般情况下这两种情况不会发生，血红素结合在一个疏水环境中，水分子难进入，一分子肌红蛋白中只有一个血红素，血红素间也不会发生作用，所以正常情况下Fe离子保持亚铁状态。
2、Hb和HbO2的这种差异的形成
在血红素中，铁原子由于其电子所占的外层轨道不同，有高自旋和低自旋两种状态，铁原子处于高自旋状态时，原子半径较大，低自旋状态时，原子半径较小。
在脱氧肌红蛋白中，铁原子处于高自旋状态，半径较大，不能进入原卟啉环的中央小孔中，在靠近F8 His一侧，凸出原卟啉平面0.06nm，当氧与亚铁结合时，铁原子由高自旋转变为低自旋状态，半径较小，铁原子可以进入到卟啉环的小孔中，凸出原卟啉平面仅0.02nm
铁原子的移动，拉动F8 His向原卟啉平面位移，结果引起珠蛋白构象发生变化，变为氧合肌红蛋白。
对于肌红蛋白来说，构象发生变化，对功能没有影响，但对血红蛋白来说，一个亚基构象发生改变，会影响其他亚基构象改变，对功能有影响。
(四)血红蛋白（Hb）的结构
1、血红蛋白存在于红细胞中，在红细胞的成熟过程中，细胞核、细胞器消失，产生大量的血红蛋白（每个红细胞约含3亿个Hb分子）。
2、脊椎动物的Hb由4个亚基组成，分别为α2β2亚基每个亚基都有一个血红素，每个血红素含一个O2结合部位。
四个亚基占据四面体的4个顶角,整个分子具有对称性.
3、去血红素的α-亚基和β-亚基也属于珠蛋白类，分别称为α-珠蛋白（141个氨基酸残基）和β-珠蛋白（146个氨基酸残基），这两个亚基彼此很相似，并且与肌红蛋白也十分相似，在一级结构上他们许多位置的氨基酸残基是相同的，二、三级结构也类似，与氧结合的机制也很相似。
4、血红蛋白与肌红蛋白相比具有两个特点：
（1）亚基与亚基之间有两个重要的接触面：一是在Hb半分子（α1β1和α2β2）中α和β的接触，叫装配接触，此接触面大，包含34个氨基酸残基，形成稳定的二聚体，此接触面，不受血红素与氧结合的影响。
二是在半分子间的α和β的接触，此接触面小，包含19个氨基酸残基，把二聚体连成四聚体，这个接触面不太牢固，容易受到氧与血红素结合的影响，当氧与血红素结合时引起构象发生变化时，两个Hb半分子将以自身为单位彼此旋转和滑移，所以此面叫滑动接触。
（2）一是由于亚基的缔合出现了一个中央空穴，这个空穴是2，3-二磷酸甘油酸（BPG）的结合部位。
三、血红蛋白的功能
（一）肌红蛋白(Mb)的氧结合曲线
(二)血红蛋白氧合的协同性和别构效应
（三）Hb的氧结合曲线
（四）2,3-二磷酸甘油酸调节Hb对氧的亲和力
2，3-二磷酸甘油酸(BPG)存在于红细胞中，约与Hb等摩尔数，BPG是红细胞中糖分解代谢的产物。
生理pH条件下带负电荷.
BPG与Hb结合可降低Hb与氧的亲和力，是一种负异促效应物，降低的程度取决与BPG/Hb的比值。
Hb的分子中央有一个孔穴，BPG就结合在这个孔穴内，每个Hb四聚体只与一个BPG结合。
BPG与Hb结合后，Hb不能与氧结合，因在生理pH条件下，BPG带负电荷，可与两条β-链上带正电荷的氨基酸残基如His2,Lys82,His143形成盐键。
使Hb处于稳定的不易与氧结合的状态，既BPG能降低Hb与氧的亲合力。
HbO2不能与BPG结合，因在HbO2中，四级结构发生改变，两条β-链的螺旋相互
靠近，使分子中央的孔穴变小，不能容纳BPG分子。
所以BPG和氧与血红蛋白的结合是互相排斥的,或BPG能促进HbO2释放氧。
完全脱BPG的Hb对氧的亲和力很高，这种Hb能在4kPa 的p(O2)下被O2所饱和，氧结合曲线为双曲线。
肺部p(O2)为13.3kPa，血红蛋白几乎全被O2饱和，也说明O2和BPG与Hb结合是互相排斥的.
在外周组织中p(O2)低（小于4kPa），如果没有BPG存在，就会减少血红蛋白对组织的氧供应.
因为在无BPG存在时，Hb与氧的亲和力高，血红蛋白结合的氧很难释放出来供组织利用。
当BPG为4 .5mmol/L时，血红蛋白对氧的亲和力低，氧容易释放出来，供应组织的氧量会增加，约为血液所携带最大氧量的40%。
BPG降低血红蛋白对氧的亲和力具有重要的意义：
当血液流经氧分压低的组织时，红细胞中的BPG能促进氧合血红蛋白释放更多的O2，以满足组织对O2的需要。
BPG的浓度越大，则氧释放量越多，红细胞中BPG的浓度是调节Hb对O2亲和力的重要因素。
当正常人短时间内由海平面上升到4500m高山时,红细胞中BPG的浓度几小时后开始上升,两天内可由4.5mmol/L 增加到7.5mmol/L.
在海拔4500m处,肺部氧分压不到7kPa,肺部的Y与组织的Y差值会减少,影响对组织氧的供应.
虽然BPG的浓度增加对肺部Hb与氧结合影响不大,Y略有减小,但能降低组织处Hb与氧的亲合力,促进氧释放.
生活在空气稀薄的高山的人，或者是换气困难的肺气肿病人，其红细胞中BPG浓度会增加，使为数不多的HbO2尽量释放O2，以满足组织对O2的需要。
人体红细胞中有三种血红蛋白：HbA、HbA2和HbF，HbA和HbA2是成人血红蛋白，HbF是胎儿血红蛋白.
HbF由α2γ2组成，HbF与BPG的结合能力比HbA与BPG结合能力弱，原因是，HbF中的γ21位是Ser而不是His，Ser不能与位于中央孔穴中的BPG形成盐键，这也间接说明HbF对氧的亲和力比HbA对氧的亲和力高，以利于他通过胎盘从母体的HbAO2中获得O2。
(五) H+和CO2的影响
呼吸作用产生的CO2能增加细胞中的H+浓度。
Hb结合氧后很难结合H+，结合H+后很难结合氧，增加H+浓度(或降低pH)能提高HbO2释放氧的速度。
当H+浓度增加时，氧分数饱和度曲线右移.这种pH影响Hb对氧亲合力的现象叫Bohr效应,是1904年丹麦生理学家Bohr发现的.
Bohr效应具有重要的生理意义.当血液流经组织细胞处时,由于细胞的代谢作用,CO2浓度较高,导致pH较低,有利于氧合Hb释放氧,释放氧后又利于去氧Hb与H+和CO2结合,补偿细胞由于呼吸产生CO2所引起的pH降低,起到缓冲pH的作用,当血液经肺时,在肺处氧分压高,有利于Hb与氧结合,并也促进了H+和CO2的释放,同时CO2的呼出又有利于Hb与氧结合.
所以H+的浓度和CO2的分压提高，能降低Hb与氧的亲和力，使血红蛋白的氧合曲线右移，在肌肉中，高浓度的H+和CO2能促使氧合Hb释放氧并与H+和CO2结合，在肺中，高浓度的氧促使去氧Hb分子释放H+和CO2并与氧结合。
四、血红蛋白分子病
1、分子病：是指某种蛋白质的一级结构的氨基酸排列顺序与正常有所不同的遗传病，如镰刀型贫血病。
在非洲发病较多。
2、镰刀状贫血病的临床症状：
本章作业：P86第1、3、5和6题。