第4章 蛋白質(zhì)功能

概念

氧飽和曲線

BPG：? ---2，3-二磷酸甘油酸

Hbs：鐮刀形細(xì)胞貧血癥的紅細(xì)胞之所以變性是因為不正常的血紅蛋白引起的，這種蛋白稱為HBs.

抗原:能引起免疫反應(yīng)的任何分子或病原體稱為抗原(antigen).

表位:一個單獨的抗體或T細(xì)胞受體只能結(jié)合抗原內(nèi)的一個特定分子結(jié)構(gòu)，稱為它的抗原決定簇或表位

單克隆抗體:有同一個B細(xì)胞克隆合成并分泌，是一種均一的抗體，識別同一個抗原決定簇?

多克隆抗體：是識別一個抗原的不同決定簇的多種抗體的混合物。

ELISA：即酶聯(lián)免疫吸附測定，它能快速篩查和定量一個抗原在樣品中的存在。

Western blot：免疫印跡測定，對蛋白質(zhì)樣品進(jìn)行凝膠電泳分離，然后凝膠板與硝酸纖維模板貼在一起，進(jìn)行電泳轉(zhuǎn)移，將凝膠上的蛋白條帶轉(zhuǎn)印到纖維模板上。??

Fab: 兩個單價的臀片段（Mr45000）

Fc : 釋放基部片段（Mr50000）

HMC: 稱為主要組織相容性復(fù)合體的膜蛋白結(jié)合

?簡答

?以血紅蛋白和肌紅蛋白為例說明蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。

血紅蛋白是一種寡聚蛋白，由α2β 2組成的四聚體，每個亞基均有一個血紅素，且有與氧結(jié)合的高親和力，每個血紅素都可以和一個氧分子結(jié)合，當(dāng)四個亞基組成血紅蛋白后其結(jié)合氧的能力就會隨氧分壓及其他因素的改變而改變，由于血紅蛋白的分子構(gòu)象可以發(fā)生一定程度的變化，從而影響了血紅蛋白與氧結(jié)合能力，另外血紅蛋白分子上殘基若發(fā)生變化，也會影響其功能的改變，如血紅蛋白β鏈中的N-末端第六位上谷氨酸被纈氨酸取代，就會產(chǎn)生鐮刀形細(xì)胞貧血癥使細(xì)胞不能正常攜帶氧。

肌紅蛋白其主要功能是儲存氧，Mb是由一條肽鏈（153個氨基酸殘基）和一個輔基血紅素構(gòu)成。它由8個a-螺旋組成。其三級結(jié)構(gòu)折疊方式使輔基血紅素對環(huán)境中氧濃度的改變非常敏感，當(dāng)環(huán)境中氧分壓高時，mb與氧結(jié)合能力極高，起到對氧的儲存功能，當(dāng)環(huán)境中氧分壓低時，肌紅蛋白與氧結(jié)合能力大大降低，對外釋放氧氣，為環(huán)境提供氧氣，供機(jī)體所需。

?血紅蛋白是，每個亞基都有一個血紅素輔基，和一個氧結(jié)合部位。每一個亞基相當(dāng)于一個肌紅蛋白。血紅蛋白的四個亞基之間通過次級鍵結(jié)合在一起，其中unlike的亞基之間的結(jié)合緊密，在血紅蛋白和氧結(jié)合的過程中，亞基之間的締合會受到影響。血紅蛋白亞基之間可通過離子鍵相互作用，從而穩(wěn)定其四級結(jié)構(gòu)。在與氧結(jié)合的過程中，亞基間的離子鍵發(fā)生變化。未結(jié)合氧的T態(tài)， T態(tài)時，形成鹽橋

?與氧結(jié)合的R態(tài)， R態(tài)時，鹽橋斷裂

?血紅蛋白對氧的結(jié)合具有分子開關(guān)效應(yīng)。血紅蛋白中各亞基之間存在協(xié)同效應(yīng)。

?胎兒與成人的血紅蛋白和肌紅蛋白有何不同 ?

人在不同的發(fā)育階段血紅蛋白亞基的種類是不同的。至少有7種基因：α、β、Aγ、Gγ、δ、ε、ζ（zita）

成人血紅蛋白主要是Hb A(Hb A1),其亞基組成為α2β2; 次要組分是Hb A2，其亞基組成為α2 δ2（約占總Hb的2%）胎兒血紅蛋白簡稱Hb F，亞基組成為α2γ2（Aγ和Gγ均存在于Hb F中，其差別僅在于第136位上的Ala改變?yōu)镚ly）。Hb F的γ鏈和β鏈很相似，也由146個氨基酸組成但是γ鏈中的H21（第143位）殘基是Ser，而不是β鏈中的His。這樣就減少了BPG（2，3-二磷酸甘油酸）分子結(jié)合部位的正電荷，也即減低了對BPG的親和力。Hb F對BPG的親和力減低使得它對氧的親和力增高。因此獨立循環(huán)系統(tǒng)的胎兒能有效地通過胎盤從母體的血循環(huán)中吸收氧。BPG和血紅蛋白的結(jié)結(jié)合位點遠(yuǎn)離氧結(jié)合位點。? 胎兒通過臍帶從母體中獲得氧，所以胎兒的血紅蛋白和氧的親和力必須大于成年人。a2r2,r亞基和PBG結(jié)合力下降。PBG表面的負(fù)電荷和分子表面的正電荷相互作用。R態(tài)，PBG不能和HB結(jié)合。

?抗體分為哪幾類，含量最多的是那種，它的結(jié)構(gòu)特征是什么？

分為IgG,IgA,IgM,IgD和IgE

最主要的是IgG，它是由4條多肽鏈組成的，兩條大的鏈稱為重鏈或H鏈，兩條小的鏈稱為輕鏈或L鏈。他們通過非共價鍵和二硫鍵連接成Mr150000的復(fù)合體。IgG分子的兩條重鏈在一端彼此相互作用，在另一端分別于輕鏈相互作用，形成Y形結(jié)構(gòu)。

?什么是分子病，舉例說明一級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

由于基因或DNA分子的缺陷，致使細(xì)胞內(nèi)RNA及蛋白質(zhì)合成出現(xiàn)異常、人體結(jié)構(gòu)與功能隨之發(fā)生變異的疾病。

蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其高級結(jié)構(gòu)。如：鐮刀型紅細(xì)胞貧血癥僅僅是因為在血紅蛋白分子的4條肽鏈的574個氨基酸殘基中只有兩條β鏈中的兩個谷氨酸殘基分別為兩個纈氨酸殘基所代替而引起的嚴(yán)重的分子病。又如核糖核酸酶含124個氨基酸殘基，含4對二硫鍵，在尿素和還原劑β-巰基乙醇存在下松解為非折疊狀態(tài)。但去除尿素和β—巰基乙醇后，該有正確一級結(jié)構(gòu)的肽鏈，可自動形成4對二硫鍵，盤曲成天然三級結(jié)構(gòu)構(gòu)象并恢復(fù)生物學(xué)功能。

?參與肌肉收縮的兩種主要蛋白是什么，如何實現(xiàn)肌肉的收縮。

一類是所謂發(fā)動機(jī)蛋白質(zhì)也稱分子發(fā)動機(jī)，這類蛋白質(zhì)主要有肌球蛋白、動力蛋白和驅(qū)動蛋白。另一類是作為分子發(fā)動機(jī)的基地或運動軌道的蛋白質(zhì)，如微絲和微管他們是細(xì)胞骨架的重要成分。

發(fā)動機(jī)蛋白質(zhì)是一類涉及移動或轉(zhuǎn)運的機(jī)械化學(xué)酶，例如肌球蛋白實際上是一種ATP酶，酶的活性中心在它的頭部，這類酶能把核苷三磷酸（一般是ATP）形式的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)槭湛s、游動一類的機(jī)械能。ATP的水解驅(qū)動并控制蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化，結(jié)果是一個分子（分子發(fā)動機(jī)）相對于另一個分子（微絲或微管）發(fā)生相對滑動或步行運動。

?抗體是由那種類型細(xì)胞產(chǎn)生，為什么抗體的數(shù)目遠(yuǎn)大于人類基因的數(shù)目，對應(yīng)于某一種抗原的抗體是如何產(chǎn)生的？

答：抗體是由淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的，抗體具有特異性和多樣性的特點。特異性只抗體只能與引起它產(chǎn)生的相應(yīng)抗原發(fā)生反應(yīng)。多樣性指抗體可以喝成千上萬的各種抗原（天然的和人工的）起反應(yīng)。所以抗體的數(shù)目要遠(yuǎn)大于人類基因數(shù)目。少數(shù)抗原的抗原決定簇與B細(xì)胞表面的受體分子結(jié)合，從而直接刺激B細(xì)胞使之? 活化長大并迅速分裂。

? ? 多數(shù)抗原要先經(jīng)過吞噬細(xì)胞無特異性的吞噬后，一些抗原分子穿過吞噬細(xì)胞的細(xì)胞膜而露到細(xì)胞表面，夾在吞噬細(xì)胞本身的組織相容性附合體分子的溝中。T細(xì)胞中有一類助T細(xì)胞，不同的助T細(xì)胞表面帶有不同的受體，能識別不同的抗原。那些能識別吞噬細(xì)胞表面組織相容性抗原加上特異的抗原分子結(jié)合物的助T細(xì)胞，在遇到這些吞噬細(xì)胞后，就活化分裂而產(chǎn)生更多有同樣特異性的助T細(xì)胞。B細(xì)胞表面也帶有組織相容性附合體，可和特異的抗原分子結(jié)合。上述特異的助T細(xì)胞的作用是刺激已經(jīng)和特異的抗原分子結(jié)合的B細(xì)胞，使之分裂分化。這一B細(xì)胞依靠助T細(xì)胞和吞噬細(xì)胞而活化的步驟，比第一個不需要助T細(xì)胞參與的步驟作用更強大。

? ? 反應(yīng)階段：指B細(xì)胞接受抗原刺激后，增殖分化形成效應(yīng)B細(xì)胞和記憶細(xì)胞的過程。所謂效應(yīng)B細(xì)胞也稱漿細(xì)胞，一般停留在各種淋巴結(jié)中，它們產(chǎn)生抗體的能力很強，每個效應(yīng)B細(xì)胞每秒鐘能產(chǎn)生2 000個抗體，可以說是制造特種蛋白質(zhì)的機(jī)器。漿細(xì)胞的壽命很短，經(jīng)過幾天大量產(chǎn)生抗體以后就死去。抗體離開漿細(xì)胞后，隨血液淋巴流到全身各部，發(fā)揮消滅抗原的作用。記憶細(xì)胞的特點是壽命長，對抗原十分敏感，能“記住”入侵的抗原。如果有同樣的抗原第二次入侵時，記憶細(xì)胞比沒有記憶的B細(xì)胞更快地做出反應(yīng)，很快分裂產(chǎn)生新的效應(yīng)B細(xì)胞和新的記憶細(xì)胞。