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BC 1-6 蛋白质的生物学功能 ​

#生物化学 #蛋白质 #功能性质 #血红蛋白 #免疫

1. 蛋白质的相互作用 ​

1.1 配体 ​

  • 配体：与蛋白质可逆结合的分子
  • 结合部位：配体在蛋白质上的结合位点称为结合部位
  • 一种特定蛋白质可能有几个彼此分开的结合位点，以结合不同的配体
  • 蛋白质与配体间的相互作用的瞬时性质对生命来说至关重要

1.2 诱导契合学说 ​

这个学说主要观点是：

  1. 酶的活性中心结构并不是与底物预先完全互补、刚性匹配
  2. 当底物与酶接近并结合时，会诱导酶的活性中心构象发生可逆的变化，使其形成与底物过渡态互补的、更紧密契合的结构
  3. 这种相互的诱导适应，使催化基团精确排列，从而发挥催化作用。

2. 蛋白与配体可逆性结合：氧合蛋白 ​

【本节是重点】

  • 可与配体可逆性结合
  • 过渡态金属离子（Fe）来进行氧的运输
氧合蛋白结构特征亚基协同效应
血红蛋白含 4 个血红素分子4 个正协同效应
肌红蛋白含 1 个血红素分子1 个无协同效应
  • 血红蛋白（Hb）的两种构象
    • R 态 （Relax state） ：对氧有更高的亲和力
    • T 态 （Tense state） ：当缺乏氧时，T 态更为稳定

血红蛋白（Hb）与肌红蛋白（Mb）

肺部氧分压高：

  1. Hb 能比 Mb 更高效地结合氧
  2. 当 O₂ 与 Hb 某个亚基的 Fe 2+ 结合后，Fe 2+被拉入血红素平面，带动与其相连的 F 螺旋和邻近肽段移动
  3. 这一局部变化通过亚基间的接触面传递给其他亚基，使盐桥逐步断裂，整个四聚体从 T 态向 R 态转变。
  4. R 态下其他亚基的血红素口袋更利于 O₂ 结合，因此后续 O₂ 的亲和力显著升高（正协同肖效应）

组织氧分压低：

  1. Hb 在组织中迅速、大量地解离出 O₂，供给组织利用
  2. 由于正协同效应，第一个 O₂ 释放后，T 态更稳定，其他亚基对 O₂ 的亲和力也迅速下降
  3. Mb 因高亲和力和无协同效应，基本不释放 O₂，只作为肌肉的氧储备，在极端缺氧时才少量供氧

氧合 Hb 解离曲线

Hb 对 O2 的饱和度 (血氧饱和度) 随着 PO2 的变化而变化，绘制饱和度 (Y 轴) 与 PO2 (X 轴) 的曲线，得出 HbO2 解离曲线

  • 氧合 Hb 解离曲线为 S 型

波尔效应

  • 血液 pH 值的变化和二氧化碳浓度对 Hb 与 O2 亲和力的影响称为波尔效应
  • H+、CO2 阻碍血红蛋白与 O2 的结合

3 蛋白与配体的互补作用：免疫球蛋白 ​

3.1 抗原与抗体 ​

免疫系统能在分子水平（糖蛋白）上识别“自我”和“非我”

抗体：机体由于抗原刺激而产生的具有保护作用的蛋白质 抗原：被抗体识别的外来目标

3.2 基于抗原-抗体特异性相互作用的生化分析方法 ​

3.2.1 多克隆抗体 ​

多克隆抗体：由多个不同 B 细胞应答同一个抗原产生的，可识别一个抗原不同表位的多种抗体的混合物

3.2.2 单克隆抗体 ​

单克隆抗体：由同一 B 细胞的群体（一个克隆）应答一个抗原合成并分泌抗体，这些抗体是均一的，所有抗体识别同一表位

顺便复习点高中知识吧 ：单克隆抗体的制备

  1. 用抗原免疫小鼠脾脏，制成 B 细胞悬液
  2. 繁殖小鼠骨髓瘤细胞（能无限增殖的细胞）
  3. B 细胞与骨髓瘤细胞融合（灭活仙台病毒/PEG/离心/震动/电激），产生杂交瘤细胞系
  4. HAT 培养基选择性培养，筛选出杂交瘤细胞
  5. 用 ELISA 筛查并找出分泌目标抗原单抗的杂交瘤细胞株
  6. 对所得的细胞株进行扩大化培养，从培养物中纯化获得单抗

3.2.3 酶联免疫吸附 ELISA ​

Enzyme linked immunosorbent assay

ELISA：以待测抗原（或抗体）和酶标抗体（或抗原）的特异性反应为基础，然后通过酶活力测定来确定抗原/抗体含量

  • 能快速筛查和定量一个抗原在样品中的存在

基本过程

  1. 待测样品中的蛋白质（抗原 or 抗体）被吸附到惰性表面
  2. 表面加非特异性蛋白质一起温育（封闭）
  3. 加一抗处理
  4. 用缓冲液洗去未被结合的一抗
  5. 加二抗处理（二抗上有酶标，如辣根过氧化物酶标羊抗兔 lgG）
  6. 加入与二抗偶联的酶的底物
  7. 有色产物的形成与样品中待测蛋白质（抗原 or 抗体）的含量成正比

4 蛋白质寻靶 ​

  • 真核细胞中附着核糖体合成三类蛋白质
    1. 分泌型蛋白
    2. 溶酶体蛋白
    3. 跨膜蛋白

信号序列：蛋白质内质网膜转运的标记 信号序列的共同特征

  1. 长度范围在 13-36 个氨基酸残基
  2. 在靠近该序列 N 端常常有 1 个或数个带正电荷的氨基酸
  3. 在靠近蛋白酶切割位点常带有数个极性氨基酸，离切割位点最近的那个氨基酸往往带有很短的侧链 （Ala 或 Gly）

分子伴侣 molecular chaperone ：一类序列上没有相关性，但有共同功能的保守性蛋白质，它们在细胞内能帮助其他多肽进行正确的折叠、组装、转运和降解，阻止蛋白质不正常的折叠

高尔基复合体中的囊泡转运

  • 不同的囊泡转运不同的蛋白质，从一个隔室到另一个隔室，再转运到溶酶体、分泌囊泡以及质膜
  • 顺面（cis） 接受来自内质网膜的囊泡，反面（trans） 把不同组的囊泡送往不同靶位点；蛋白质也可通过一个库槽转运到另一个库槽
  • 两条分泌途径
    1. 组成性分泌 constitutive secretion：快速而且是连续的
    2. 调控性分泌 regulated secretion：受特意信号的刺激而间歇式发生
  • 出芽与包被
    1. 出芽囊泡最初覆盖一组有被蛋白 α-、β-、γ-、δ-COP，在膜上形成包被体外壳
    2. 囊泡遇到靶膜时，与 GTP 结合蛋白 ARF（ADP-核糖基化因子）结合的 GTP 水解为 GDP，包被即从囊泡上释放，是囊泡准备与靶膜融合的关键步骤
  • 融合：马来酰亚胺-敏感性融合因子 NSF 与高尔基体膜结合需胞浆蛋白 SNAPs，SNAPs 识别膜上的受体 SNAREs；囊泡 v-SNARE 与靶膜 t-SNARE 互补配对
  • 膜方向：转运囊泡和高尔基体的管腔侧对应内质网的管腔侧；囊泡与质膜融合时，其内腔表面成为质膜外表面的一部分

CC BY-SA 4.0

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