分子马达肌球蛋白动力冲程研究进展

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现代物理知识

分子马达肌球蛋白动力冲程研究进展

王志坚

生命在于运动，机体的一切活动，从肌肉收缩、细胞内部的运输、遗传物质(DNA)的复制、一直到细胞的分裂等等，追踪到分子水平，都是源于具有马达功能的蛋白质大分子做功推动的结果，因此它们称为分子马达或马达蛋白。到目前为止，已有上百种的分子马达被确定，它们在生物有机体内执行着各种各样的生物功能。分子马达都是沿着相应的蛋白丝运动，这些蛋白丝起着轨道的作用。对于真核细胞，最常见的为肌球蛋白马达(Myosin)，驱动蛋白马达(Kinesin)和动力蛋白马达(Dynein)三大家族系。肌球蛋白和肌动蛋白结合称为肌动球蛋白(acto-myosin)。当肌肉收缩时，肌球蛋白沿肌动蛋白丝(actin filament)滑动。而驱动蛋白和动力蛋白都沿着微管(microtubule)运载囊泡(vesicles)和细胞器(organelles)等运动。

1. 肌球蛋白的结构

肌球蛋白是长形不对称分子，形状如“Y ”字，长约160nm 。电子显微镜下观察到它含有两条完全相同的长肽链和两对短肽链，组成两个球状头部和一个长杆状尾部。肌球蛋白分子量约460kD ，长肽链的分子量约240kD ，称重链；短链称轻链。将肌肉肌球蛋白用5, 5′-二硫双(α-硝基苯甲酸，DTNB)处理后放出的一对轻链，称为DTNB 链，分子量约18kD ；另两条轻链只有在酸碱度(pH=11.4)的条件下才能分离出来，称碱性轻链，分子量分别为25kD 和16kD 。非肌细胞如黏菌的肌球蛋白的形状和结构与肌细胞的肌球蛋白非常相似，但它不存在DTNB 链，两对不同的轻链称必需轻链(essential light chain)和调节轻链(regulatory light chain)，分子量分别为16kD 和18kD 。

在肌球蛋白超家族中，不管其来源如何，其头部区域都有相当高的同源性，特别是ATP 和肌动蛋白的结合位点非常保守。两条重链的氨基末端分别与两对轻链结合，形成两个球状的头部和颈部调节结构域，称为S1(subfragment 1),余下重链部分组成肌球蛋白长杆状的尾部(图1)。在一定条件下，胰凝乳蛋白酶能把肌球蛋白切为两部分，带有两个头部的部分称为重酶解肌球蛋白(heavy meromyosin,

HMM)，另一部分叫轻酶解肌球蛋白(light mero-myosin, LMM)。重酶解肌球蛋白的尾部称为S2(subfragment 2)。肌球蛋白N 末端的头部S1为马达功能区，在离体条件下，单独的S1就能依赖其ATP 酶活性产生力，从而驱使肌动蛋白丝运动，只是滑动速度比全长的肌球蛋白慢，可见肌球蛋白表现最佳马达活性需要S2。肌球蛋白的尾部是超螺旋结构，其氨基酸序列由典型的卷曲的卷曲型α螺旋(coiled-coiled α-helix)组成。所有肌球蛋白在轻链结合下方都有一个脯氨酸残基，根据其保守性和结构特性，此脯氨酸残基被定义为头部和尾部连接点(head/tail junction)。肌球蛋白以聚合形式参与细胞生理过程，单个的肌球蛋白分子没有功能。肌球蛋白通过组装域自我组装成具有双极性的粗丝(thick filament)，对其实现合适的功能至关重要。1993年，Rayment 等通过甲基化修饰肌球蛋白S1的赖氨酸残基获得了高质量S1的晶体，在2.8A 高分辨率下解析了鸡胸肌肌球蛋白三维空间结构，后来又结晶了盘基网柄菌肌球蛋白S1，并证明S1的ATP 结合袋(ATP binding pocket)水解ATP 时，有较大的构象变化，它为设计突变体提供了极有价值的理论依据，是肌球蛋白研究史上的新突破。

图1 肌球蛋白分子的结构模式图

2. 肌球蛋白的性质

肌球蛋白属球蛋白类，不溶于水而溶于0.6mol/ml 的KCl 或NaCl 溶液。它具有酶活性，通过与肌动蛋白相互作用，水解ATP 的末端磷酸基团，同时也能水解GTP 、CTP 等，将化学能转化为机械能，从而产生各种形式的运动。物理化学研究表明，肌球蛋白溶液加入ATP 后，其黏度和流动双折射显著下降。后来证实这是由于肌动蛋白与肌球蛋白复合物的分解，形成两种轴比较小的蛋白质分

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子而引起。因此，加入ATP 前后的黏度变化是鉴定肌球蛋白制备物中是否存在肌动蛋白最简单可行的方法。骨骼肌肌球蛋白ATP 酶在Mg 2+存在时活性很低，但在K +及EDTA 或Ca 2+存在时活性可增加10倍以上。

近年来应用分子生物学技术，首先证明了编码盘基网柄菌肌球蛋白重链的基因属于单拷贝，紧接着将盘基网柄菌肌球蛋白重链基因克隆测序，推导出其重链共有2133个氨基酸残基，然后将重链基因封闭，不让其在细胞内表达，同时建立了重组肌球蛋白重链基因在盘基网柄菌内的表达体系和相应突变体的生化分离、体外定性的方法，而且已找到多个因肌球蛋白分子的改变而造成体内功能缺陷的盘基网柄菌突变体。研究还表明，非肌细胞肌球蛋白时刻处在聚合与解聚的动态变化中，它在细胞内的定位具有受严格的时间和空间调节的显著特征。已经证实，盘基网柄菌肌球蛋白在细胞分裂的后、末期移向或平行排列到分裂沟，当分裂沟完成后消失，这个动态特征是体内功能的关键。这些工作为研究肌球蛋白的结构和功能等提供了直接的分子遗传学证据，使肌球蛋白研究有了突破性进展。

3. 肌球蛋白的功能

肌球蛋白作为细胞骨架的分子马达，其主要功能是为肌肉收缩提供力。骨骼肌（skeletal muscle ）由数百万肌纤维构成，每一肌纤维是直径约10—100 μm 的细胞。在肌纤维膜内部纵向排列着直径约1 μm 的肌原纤维（myofibril ）。而肌原纤维是由一千或更多粗蛋白丝（肌球蛋白myosin ）和细蛋白丝（肌动蛋白myosin ）交错对插组成，如图1。粗丝和细丝间可相对滑动，因此肌肉的长度可以变化。这是肌肉收缩的滑行学说。在显微镜下观察，横纹肌纤维（striated muscle fibres ）和肌原纤维呈周期性结构，每一周期叫做肌节(sarcomere)。肌节的长度和整个肌纤维的长度无关，一般是恒定的，约为2.5 μm 。电子显微镜和X 射线衍射表明，粗丝和细丝都是螺旋结构。细丝（thin filament ）直径约为70?，长度为1 μm ，它是由两根纤维肌动蛋白（F-actin ）组合在一起构成的，而纤维状肌动蛋白又是由200个分子量为42KDa 的被称为球状肌动蛋白（G-actin ）的蛋白质（直径55?）聚合而成的。细丝的螺距为385?，含7个G-actin 分子。粗丝的直径约为150?，长度为1.65 μm ，由200个分子量为

520KDa 的肌球蛋白（myosin ）构成。

图2 肌原纤维的纵截面图

4. 由肌动蛋白激活的肌球蛋白水解ATP 循环 1994年，Spudich 综合分析了关于肌肉的离体运动分析、分子遗传学及结构生物学三方面的研究结果，提出了由肌动蛋白激活的肌球蛋白水解ATP 循环过程的机械化学偶联如图3。根据这个假说，肌球蛋白同肌动蛋白强结合时存在两个态：动力冲程（power stroke ）前态和动力冲程后态。这一冲程使得肌动蛋白丝相对肌球蛋白滑动了10nm 。图3中步骤1：ATP 结合到肌球蛋白的球状头部，引起的构象变化使得肌球蛋白与肌动蛋白丝迅速分离。步骤2：ATP 迅速水解为ADP 和P i ，肌球蛋白、ADP 和P i 以强结合状态存在，表示为myosin ·ADP ·P i 。myosin ·ADP ·P i 同肌动蛋白弱结合，表示为actin ·myosin ·ADP ·P i 。步骤3是一个慢跃迁过程，由弱结合态过渡到强结合态，表示为actin ·*myosin ·ADP ·P i 。整个循环时间t c 决定于步骤3所需时间。步骤3引起肌球蛋白的构象变化，构象变化触发了步骤4，即P i 的释放。P i 的释放又触发了大的构象变化（步骤5），肌球蛋白杆状部分的摆动，使得肌动蛋白丝相对肌球蛋白滑动。这一大的构象变化之后ADP 得以释放。步骤4和5被认为是强结合态时间t s ，t s 大约2ms 。ADP 的释放使得ATP 又可以迅速结合，以此循环下去。

在我国有人提出肌球蛋白工作循环的一个新模型，如图4。图中步骤1，ATP 结合到肌球蛋白的球状头部，引起肌球蛋白的肌动蛋白结合部位的构象变化，使得肌球蛋白同肌动蛋白迅速分离。ATP 被水解为ADP 和P i ，ADP 和P i 同肌球蛋白处于结合态，表示为myosin·ADP·P i 。水解过程引起肌球蛋白头部的构象变化，ATP 水解的化学能转化为肌球蛋白的构象能。此时肌球蛋白头部的杆状部分（也称

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图3 肌球蛋白工作循环中的机械化学偶联

图4 由肌动蛋白激活的肌球蛋白水解ATP 工作

循环的机械化学偶联图解

为杠杆臂）所处的状态称为过渡态（transition state ）。步骤2，myosin·ADP·P i 和肌动蛋白形成弱结合态，表示为actin·myosin·ADP·P i 。步骤3为P i 的释放。P i 的释放触发了肌球蛋白头部的杆状部分发生约60o角的摆动。图中A 点表示肌球蛋白与肌动蛋白的结合位点，B 点表示肌球蛋白杠杆臂末端。由于肌肉负载的阻碍作用，弱结合态时杠杆臂的摆动没有引起杆臂末端B 相对结合位点A 的滑动，而是肌球蛋白绕结合位点A 有一转动。杠杆臂摆动的同时肌球蛋白的肌动蛋白结合部位的构象也发生相应的变化，变化后的构象适宜与肌动蛋白形成强结合态。步骤4，从弱结合态过渡到强结合态，此时杠杆臂所处的状态称为近僵直态（near rigor state ）。B 点相对A 点移动d ≈10nm 。这一步可看作动力冲程（power stroke ）。动力冲程发生在强结合态的形成

过程。肌动球蛋白的构象能转化为机械能。步骤5，强结合态形成以后，ADP 得以释放。ADP 的释放使得ATP 又可以迅速结合，以此循环下去。

从上述的讨论可以看到，分子马达将化学能转化为机械能的过程是：ATP 水解的化学能→马达分子的构象能→机械能，并且将动力冲程视为10nm 。

5. 肌球蛋白动力冲程的研究现状 肌球蛋白分子一个动力冲程是多少，实验和理论研究结果各不相同，对其大小存在争议。是否存在动力冲程，亦持怀疑。为此，本文对目前比较普遍关注的几类肌球蛋白沿肌动蛋白丝滑行的动力冲程作了简述，特别是对肌球蛋白Ⅱ（肌肉收缩的关键成分）动力冲程的研究作了简单的介绍，对后期的工作做了展望。

肌球蛋白Ⅳ沿肌动蛋白丝运动存在两个动力冲程，其大小呈现一个均值72nm 和另一个均值为36nm 的高斯分布。肌球蛋白Ⅴ分子可沿肌动蛋白丝移动，传输细胞器，负责细胞内黑色素和有被小波等微粒的输运，其动力冲程呈现均值约为36nm 的高斯分布。河北工业大学的展永等对肌球蛋白Ⅴ随步长分布的动力学作了理论研究，结果与实验基本吻合。Spudich 等人对肌球蛋白Ⅵ单分子的动力冲程作了实验研究，发现动力冲程大小与肌球蛋白和肌动蛋白的结合几率，呈均值为35nm 的高斯分布，同时发现单分子的动力冲程大小与肌球蛋白杠杆臂的长度和旋转有关。

Myosin Ⅱ的晶体结构表明，消耗一个ATP 分子，在不加负载下的动力冲程为10—12nm,这个值得到X 射线衍射实验的证明。Finer 等做了肌球蛋白Ⅱ的单分子实验，发现一个肌球蛋白分子产生的力为3—4pN ，消耗一个ATP ，只有一个动力冲程，动力冲程大小为11nm 。Molloy 做了类似的实验，所不同的是使一个头部的肌球蛋白与肌动蛋白相互作用，发现消耗一个ATP ，产生的力为1.7pN ，也只有一个动力冲程，动力冲程大小为4nm 。Kitamyra 等人截去肌球蛋白的一个头部，使另一个头部与肌动蛋白发生作用，发现消耗一个ATP ， 肌球蛋白可沿肌动蛋白移动1—5步，每个动力冲程为5nm 。Tauaka 等人将一个头部的肌球蛋白置于与肌动蛋白丝平行，发现消耗一个ATP 产生的动力冲程大小为17nm 。Sleep 等人假设动力冲程之后伴随着无机磷酸盐P i 和ADP 的释放，理论结果表明，其动力冲

程比人们普遍公认的10nm小,并且依赖于动力冲程过程的平衡速率常数及动力冲程前态的分离速率常数。Kagawa认为骨骼肌肌球蛋白运动步长（动力冲程）不是固定的，研究了一个肌球蛋白分子沿肌动蛋白运动时驱动系统中涨落对动力冲程的影响。

在我国，从事分子马达研究的人员很少，中国原子能科学研究院的卓益忠和河北工业大学的展永等人对驱动蛋白的动力学特性做了大量的研究：他们提出了具有关联噪声涨落的势垒闪烁模型、闪烁关联噪声模型、有限阻尼条件下的势垒闪烁模型以及一种二维模型。事实上，驱动蛋白的两个头部与微管结合的部位相差约5nm,但它每一步能迈出8nm,恰好与构成微管重复单元的αβ二聚体的长度相等，并且每一个ATP分子水解是否与行走一步1:1对应，这都是人们所面临的问题。

对肌球蛋白理论研究的一个趋势是借助化学动力学方法和生化热力学原理，研究ATP水解时，多个化学态的构象变化过程中力学过程与化学过程的耦合。人们估计起码要4—6个化学态才能较好地反映分子马达这一化学循环。我们正在尝试这种方法并已取得初步的成果。我们曾以肌球蛋白II为研究对象，建立了“肌球蛋白工作循环的四态模型”，在不考虑负载的情况下，计算了动力冲程的大小，发现动力冲程的大小不仅依赖于动力冲程过程的反应平衡常数，还与肌球蛋白横桥的弹性系数有关，研究了肌肉收缩及自发振动的动力学特性，并对肌肉收缩的化学动力学及肌球蛋白集体协同工作效率，做了初步的探讨。然而多态模型没有考虑在消耗一个ATP产生一个化学循环时，其一个化学周期与一个力学周期是否一一对应，所显现出的问题之一是动力冲程的大小不确定，这是一个非常具有挑战性的问题，有待理论和实验的进一步研究。

6. 展望

总之，肌球蛋白动力冲程问题研究也许是一个涉及生物、化学、物理学等多学科的重要课题。近几年来，这一课题的研究得到了多学科的普遍重视，研究工作非常活跃，并已取得初步成果。今后的工作中，在理论上应当从一维运动推向多维，既要考虑横向运动、纵向运动、转动以及它们之间电荷相互耦合作用，同时还要将生物科学的研究与统计物理学、热力学，电磁学、化学等多学科相结合，建立一个比较合理的理论模型，全面了解肌动蛋白和肌球蛋白的动力学行为及其生物学意义，使我们的理论研究与实验结果达到较好的吻合，才会对生物物理学这一交叉学科的研究领域起到一定的促进作用。

（天水师范学院物理与信息科学学院 741001）

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番茄能成为口服疫苗的载体吗

韩国生命工学研究院

（Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology，KRIBB）的金贤淳（HyunSoon Kim音译）和数字生物技术公司（Digital Biotech Inc.）、圆光大学（Wonkwang University）的同仁经研究后提出，番茄非常适于作阿尔茨海默氏病（Alzheimer’s disease，AD）口服疫苗的载体。尽管他们的研究尚处于早期阶段，但是毕竟在寻找神经退行性疾病（neurodegenerative disease）口服疫苗的道路上迈出了富有希望的第一步。

阿尔茨海默氏病是痴呆症的普遍原因，而且病程漫长。目前大多认为是大脑中一种有毒不溶性纤维蛋白（β-淀粉样蛋白）的积聚造成神经元坏死所致。减少β-淀粉样蛋白的积聚有助于改善神经系统的退行进程，从而防止或延缓阿尔茨海默氏病的发作。其中一条途径是刺激免疫系统尽量清除β-淀粉样蛋白，金贤淳和同仁的目标就是研发一种对抗阿尔茨海默氏病的植物疫苗，因为β-淀粉样蛋白对动物细胞有毒。

番茄是比较好的疫苗载体，可以生吃、不用加热，降低了外源蛋白免疫刺激蛋白遭到破坏的风险。研究者将β-淀粉样蛋白插入番茄的基因组，检验一组15个月大的小鼠在喂食转基因番茄后，对这些番茄来源毒性蛋白产生的免疫反应。血液分析表明，小鼠体内发生了强烈的免疫反应，并产生了人类外源蛋白的抗体。

研究者认为：“虽然我们未能揭示番茄来源β-淀粉样蛋白减小了小鼠大脑业已存在的病变斑块……研究说明，以转基因植物表达β-淀粉样蛋白是一条生产疫苗的独特途径。”目前，该小组正在寻求强化番茄疫苗效力的策略，因为番茄的蛋白含量仅为0.7%，外源蛋白的含量甚至更低。

（高凌云编译自2008年7月9日Science Daily新闻）

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第四章 免疫球蛋白剖析

第四章免疫球蛋白 第一节基本概念 1、抗体：B淋巴细胞在有效的抗原刺激下分化为浆细胞，产生具有与相应抗原发生特异性结合功能的免疫球蛋白，这类免疫球蛋白称为抗体。 1937年，Tiselius用电泳方法将血清蛋白分为白蛋白、α1、α2、β及γ球蛋白等组分，其后又证明抗体的活性部分是在γ球蛋白部分。因此，相当长一段时间内，抗体又被称为γ球蛋白（丙种球蛋白）。实际上，抗体的活性除γ球蛋白外，还存在于α和β球蛋白处。 20世纪40年代初期，Tiselius和Kabat用肺炎球菌多糖免疫家兔，证实了抗体活性与血清丙种球蛋白组分相关。肺炎球菌多糖免疫家兔后可获得高效价免疫血清。然后加入相应抗原吸收以除去抗体，将除去抗体的血清进行电泳图谱分析，发现丙种球蛋白（γ-G）组分明显减少，从而证明了抗体活性是存在于丙种球蛋白内。 2、免疫球蛋白：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白(immunoglobulin，Ig)。 区别： 抗体都是免疫球蛋白，而免疫球蛋白并不都是抗体。如骨髓瘤蛋白，巨球蛋白血症、冷球蛋白血症等患者血清中存在的异常免疫球蛋白结构与抗体相似，但无抗体活性。 免疫球蛋白可分为分泌型（secreted Ig,SIg）和膜型（membrane Ig, mIg）。 前者主要存在于血清及其他体液或外分泌液中，具有抗体的各种功能；后 者是B细胞表面的抗原识别受体。 第二节免疫球蛋白结构

一、免疫球蛋白的基本结构 （一）重链和轻链 免疫球蛋白分子是由两条相同的重链（heavy chain，H链）和两条相同的轻链（light chain，L链）通过链间二硫键连接而成的四肽链结构。X 射线晶体结构分析发现，IgG分子由3个相同大小的节段组成。 1. 重链 分子量约为50～75kD，由450～550个氨基酸残基组成。免疫球蛋白重链恒定区由于氨基酸的组成和排列顺序不同，故其抗原性也不同。据此，可将免疫球蛋白分为五类，即IgM、IgD、IgG、IgA和IgE，其相应的重链分别为μ链、δ链、γ链、α链和ε链。不同的同种型具有不同的特征，包括链内二硫键的数目和位置、连接寡糖的数量、功能区的数目以及铰链区的长度等。同一类Ig根据其铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数目和位置的差别，又可分为不同的亚类。如IgG可分为IgG1～IgG4；IgA可分为IgA1和IgA2。IgM、IgD和IgE尚未发现有亚类。 2.轻链 免疫球蛋白轻链的分子量约25 kD，由214个氨基酸残基构成。轻链可分为两型，即κ(kappa)型和λ(lambda)型，一个天然Ig分子上两条轻链的型别总是相同的,两型轻链的功能无差异。不同种属中，两型轻链的比例不同，正常人血清免疫球蛋白κ:λ约为2:1，而在小鼠则为20:1。κ:λ比例的异常可能反映免疫系统的异常，例如人类免疫球蛋白λ链过多，提示可能有产生λ链的B细胞肿瘤。根据λ链恒定区个别氨基酸的差异，又可分为λ1、λ2、λ3和λ 4 四个亚型。 （二）可变区和恒定区 通过分析不同免疫球蛋白重链和轻链的氨基酸序列，发现重链和轻链靠近N端的约110个氨基酸的序列变化很大，称为可变区（variable

β2-微球蛋白临床意义

2013年检验科开展新技术、新项目 β2-微球蛋白临床意义 β2-MG是一种低分子蛋白质，其分子量为11800，是由100个氨基酸残基组成的一条多肽链，易被肾小球滤过。β2-MG从肾小球滤过后，其中99.9％的部分由近曲小管以胞饮方式摄取，转运到溶解体降解为氨基酸，所以滤过的β2-MG 并不回到血循环中。正常人血中β2-MG含量极微，且合成和分泌非常稳定。血中β2-MG反映肾脏的滤过功能，是判断肾脏早期受损敏感而特异的指标。β2-MG 是检查肾功能的一种方法，估计肾小球滤过率（GFR）较SCr敏感，可以早期判断肾脏受损。临床上检测血或尿中的β2-MG浓度为临床肾功能测定、肾移植成活、糖尿病肾病、重金属镉、汞中毒以及某些恶性肿瘤的临床诊断提供较早、可靠和灵敏的指标。脑脊液中β2-MG的检测对脑膜白血病的诊断有特别的意义。 1、评价肾功血β2-MG是反映肾小球滤过功能的灵敏指标，各种原发性或继发性肾小球病变如累及肾小球滤过功能，均可致血β2-MG升高。 （1）长期糖尿病引起肾小球动脉硬化，使肾小球滤过机能下降，从而导致血β2-MG增高，动态地观察糖尿病人血清β2-MG变化对于早期糖尿病性肾病的诊断、治疗及预后有极其重要的意义。 (2)血清β2-MG含量随原发性高血压患者的病程增长而增加，其原因可能是肾小动脉硬化的数量增多，致使肾小球滤过明显降低，肾小管重吸收功能障碍所致，因此，高血压患者检测血清β2-MG有利于发现早期轻度肾功能损害程度。 (3)长期血液透析病人血β2-MG升高与淀粉样变、淀粉骨关节病及腕综合征的发生相关。 (4)血β2-MG有助于动态观察、诊断早期肾移植排斥反应。 2、诊断恶性肿瘤 （1）血β2-MG是以淋巴细胞增殖性疾病的主要标志物，如多发性骨髓瘤、慢性淋巴性白血病等，血β2-MG浓度明显增加。 （2）可用于评价骨髓瘤的预后及治疗效果 3、评估自身免疫性疾病的活动程度 自身免疫性疾病时血β2-MG增高，尤其是系统性红斑狼疮（SLE）活动期。50%类风湿关节炎患者血β2-MG升高，并且和关节受累数目呈正相关。目前认为测定血β2-MG可用于评估自身免疫性疾病的活动程度，并可作为观察药物疗效的指标。 其他：病毒感染，如人巨细胞病毒、EB病毒、乙肝或丙肝病毒及HIV感染时，血β2-MG可增高。 4、收费及应用 1、β2-MG价格20元； 2、设在肾功Ⅱ

β2微球蛋白临床意义教程文件

2 微球蛋白临床意 义

https://www.wendangku.net/doc/5318775735.html,/products/product.htm B 2—微球蛋白(B2-MG)临床意义 临床上检测血或尿中的B 2MG浓度为临床肾功能测定、肾移植成活、糖尿病肾病、重金属镉、汞中毒以及某些恶性肿 瘤的临床诊断提供较早、可靠和灵敏的指标。脑脊液中 B 2MG的检测对脑膜白血病的诊断有特别的意义。 血B 2MG检测的临床意义 1、肾功能是影响血B 2MG浓度的最主要因素，用血B 2MG估测肾功能。 (1 )血B 2MG是反映肾小球滤过功能的灵敏指标，各种原发性或继发性肾小球病变如累及肾小球滤过功能，均可致血B 2-MG升咼。 (2 )血B 2MG是反映高血压病和糖尿病肾功能受损的敏感指标。 (3 )长期血液透析病人血B 2MG升高与淀粉样变、淀粉骨关节病及腕综合征的发生相关。 (4 )血B 2MG有助于动态观察、诊断早期肾移植排斥反应。 2、恶性肿瘤时的血B 2MG。 (1 )血B -MG是以淋巴细胞增殖性疾病的主要标志物，如多发性骨髓瘤、慢性淋巴性白血病等，血 B 2MG浓度明显增加。 (2)可用于评价骨髓瘤的预后及治疗效果。 3、病毒感染，如人巨细胞病毒、EB病毒、乙肝或丙肝病毒及HIV感染时，血B 2MG可增高。 4、自身免疫性疾病时血B 2MG增高，尤其是系统性红斑狼疮( SLE )活动期。50%类风湿关节炎患者血B 2MG升高，并且和关节受累数目呈正相关。目前认为测定血 B -MG可用于评估自身免疫性疾病的活动程度，并可作为观察药物疗效的指标。 尿B 2MG检测的临床意义 尿B 2MG浓度主要与肾小管功能有关。 1、检测尿B 2IG是诊断近曲小管损害敏感而特异的方法。当近曲小管轻度受损时，尿 B 2MG明显增加，且与肾小管重吸收率呈正相关。 2、尿蛋白/尿B -MIG比值有助于鉴别肾小球或肾小管病变。单纯肾小球病变时，尿蛋白/尿B -MIG比值大于300 ;单纯肾小管病变时，比值小于10 ;混合性病变时，其比值介于两者之间。 3、用于鉴别上、下尿路感染。上尿路感染时，尿液 B 2MG浓度明显增加；而下尿路感染时，则基本正常。 4、用于判断肾移植的排斥反应。肾移植无排斥反应者，尿 B 2IG浓度常无明显增高；当出现急性排斥反应，在排斥前数天即见尿B -MG明显增加，在排斥高危期，连续测定有一定预示价值。 5、糖尿病、高血压病人早期尿 B 2IG与其肾功能损害程度显著相关。 6、恶性肿瘤、自身免疫性疾病肾损害时，尿中 B 2MG明显增高。 7、重金属中毒肾损害的流行病调查，尿 B 2MG可用为筛选试验。

免疫球蛋白的结构

第一节免疫球蛋白的结构（The Structure of Immunoglobulin) B淋巴细胞在抗原刺激下增殖分化为浆细胞，产生能与相应抗原发生特异性结合的免疫蛋白，这类免疫球蛋白被称为抗体（antibody, Ab）。 1937年，Tiselius用电泳方法将血清蛋白分为白蛋白、α1、α2、β及γ球蛋白等组分，其后又证明抗体的活性部分是在γ球蛋白部分。因此，相当长一段时间内，抗体又被称为γ球蛋白（丙种球蛋白）。 实际上，抗体的活性除γ球蛋白外，还存在于α和β球蛋白处。1968年和1972年的两次国际会议上，将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统一命名为免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）。 Ig是化学结构的概念，它包括正常的抗体球蛋白和一些未证实抗体活性的免疫球蛋白，如骨髓瘤病人血清中的M蛋白及尿中的本周氏（Bence Jones, BJ）蛋白等。 免疫球蛋白可分为分泌型（secreted Ig,SIg）和膜型（membrane Ig, mIg）。前者主要存在于血清及其他体液或外分泌液中，具有抗体的各种功能；后者是B细胞表面的抗原识别受体。 ☆☆相关素材☆☆ 图片正常人血清电泳分离图 一免疫球蛋白的基本结构 The basical structure of immunoglobulin 免疫球蛋白分子是由两条相同的重链（heavy chain，H链）和两条相同的轻链（light chain，L链）通过链间二硫键连接而成的四肽链结构。 X射线晶体结构分析发现，IgG分子由3个相同大小的节段组成，位于上端的两个臂由易弯曲的铰链区（hinge region）连接到主干上形成一个"Y"形分子，称为Ig分子的单体，是构成免疫球蛋白分子的基本单位。

密度泛函理论的进展与问题

密度泛函理论的进展与问题 摘要：本文综述了密度泛函理论发展的基础及其最新进展，介绍了求解具体物理化学问题时用到的几种常用的数值计算方法，另外对密度泛函理论的发展进行了展望。密度泛函理论的发展以寻找合适的交换相关近似为主线，从最初的局域密度近似、广义梯度近似到现在的非局域泛函、自相互作用修正，多种泛函形式的相继出现使得密度泛函理论可以提供越来越精确的计算结果。另外，在密度泛函理论体系发展的同时，相应的数值计算方法的发展也非常迅速。随着密度泛函理论本身及其数值方法的发展，它的应用也越来越广泛，一些新的应用领域和研究方向不断涌现。 关键词：密度泛函数值计算发展应用 1 研究背景 量子力学作为20世纪最伟大的发现之一，是整个现代物理学的基石。量子力学最流行的表述形式是薛定谔的波动力学形式，核心是波函数及其运动方程薛定谔方程。对一个外势场v(r)中的N电子体系，量子力学的波动力学范式可以表示成： 即对给定的外势，将其代入薛定谔方程可以得到电子波函数，可以得到所有可观测量的值。 当用量子力学处理真实的物理化学体系时，传统的波动力学方法便显得有点力不从心。因为在大多数情况下，人们只是关心与实验相关的一部分信息，如能量、密度等。所以，人们希望使用一些较简单的物理量来构造新的理论[1]。 电子密度泛函理论是上个世纪60年代在Thomas-Fermi理论的基础上发展起来的量子理论的一种表述方式。传统的量子理论将波函数作为体系的基本物理量，而密度泛函理论则通过粒子密度来描述体系基态的物理性质。因为粒子密度只是空间坐标的函数，这使得密度泛函理论将3N 维波函数问题简化为3维粒子密度问题,十分简单直观。另外，粒子密度通常是可以通过实验直接观测的物理量。粒子密度的这些优良特性，使得密度泛函理论具有诱人的应用前景。 2 密度泛函理论的基础 Thomas-Fermi模型 1927 年Thomas和Fermi分别提出：体系的动能可以通过体系的电子密度表达出来。他们提出了一种的均匀电子气模型，把空间分割成足够小的立方体，通过在这些立方体中求

β2微球蛋白临床意义

β2—微球蛋白(β2-MG)临床意义 临床上检测血或尿中的β 2-MG 浓度为临床肾功能测定、肾移植成活、糖尿病肾病、重金属镉、汞中毒以及某些恶性肿瘤的临床诊断提供较早、可靠和灵敏的指标。脑脊液中β 2-MG 的检测对脑膜白血病的诊断有特别的意义。 血β 2-MG 检测的临床意义 1 、肾功能是影响血β 2-MG 浓度的最主要因素，用血β 2-MG 估测肾功能。 （ 1 ）血β 2-MG 是反映肾小球滤过功能的灵敏指标，各种原发性或继发性肾小球病变如累及肾小球滤过功能，均可致血β 2-MG 升高。 （ 2 ）血β 2-MG 是反映高血压病和糖尿病肾功能受损的敏感指标。 （ 3 ）长期血液透析病人血β 2-MG 升高与淀粉样变、淀粉骨关节病及腕综合征的发生相关。 （ 4 ）血β 2-MG 有助于动态观察、诊断早期肾移植排斥反应。 2 、恶性肿瘤时的血β 2-MG 。 （ 1 ）血β 2-MG 是以淋巴细胞增殖性疾病的主要标志物，如多发性骨髓瘤、慢性淋巴性白血病等，血β 2-MG 浓度明显增加。 （ 2 ）可用于评价骨髓瘤的预后及治疗效果。 3 、病毒感染，如人巨细胞病毒、 EB 病毒、乙肝或丙肝病毒及 HIV 感染时，血β 2-MG 可增高。 4 、自身免疫性疾病时血β 2-MG 增高，尤其是系统性红斑狼疮（ SLE ）活动期。 50% 类风湿关节炎患者血β 2-MG 升高，并且和关节受累数目呈正相关。目前认为测定血β 2-MG 可用于评估自身免疫性疾病的活动程度，并可作为观察药物疗效的指标。 尿β 2-MG 检测的临床意义 尿β 2-MG 浓度主要与肾小管功能有关。 1 、检测尿β 2-MG 是诊断近曲小管损害敏感而特异的方法。当近曲小管轻度受损时，尿β 2-MG 明显增加，且与肾小管重吸收率呈正相关。 2 、尿蛋白 / 尿β 2-MG 比值有助于鉴别肾小球或肾小管病变。单纯肾小球病变时，尿蛋白 / 尿β 2-MG 比值大于 300 ；单纯肾小管病变时，比值小于 10 ；混合性病变时，其比值介于两者之间。 3 、用于鉴别上、下尿路感染。上尿路感染时，尿液β 2-MG 浓度明显增加；而下尿路感染时，则基本正常。 4 、用于判断肾移植的排斥反应。肾移植无排斥反应者，尿β 2-MG 浓度常无明显增高；当出现急性排斥反应，在排斥前数天即见尿β 2-MG 明显增加，在排斥高危期，连续测定有一定预示价值。 5 、糖尿病、高血压病人早期尿β 2-MG 与其肾功能损害程度显著相关。 6 、恶性肿瘤、自身免疫性疾病肾损害时，尿中β 2-MG 明显增高。 7 、重金属中毒肾损害的流行病调查，尿β 2-MG 可用为筛选试验。

第四章 密度泛函理论(DFT)

第四章 密度泛函理论(DFT)
4.1 引言 4.2 DFT的优点 4.3 Hohenberg-Kohn定理 4.4 能量泛函公式 4.5 局域密度近似 4.6 Kohn-Sham方程 4.7 总能Etot表达式 4.8 DFT的意义 4.9 小 结
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4.1 引言
1。概述 ? DFT = Density Functional Theory (1964)： 一种用电子密度分布n( r)作为基本变量，研究多粒子 体系基态性质的新理论。 W. Kohn 荣获1998年Nobel 化学奖 ? 自从20世纪60年代（1964）密度泛函理论（DFT） 建立并在局域密度近似（LDA）下导出著名的Kohn －Sham (沈呂九)(KS)方程以来，DFT一直是凝聚态 物理领域计算电子结构及其特性最有力的工具。
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2。地位和作用 ? 近几年来，DFT同分子动力学方法相结合， 有许多新发展； ? 在材料设计、合成、模拟计算和评价诸多方 面有明显的进展； ? 已成为计算凝聚态物理、计算材料科学和计 算量子化学的重要基础和核心技术； ? 在工业技术领域的应用开始令人关注。
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4.2 DFT的优点
? 它提供了第一性原理或从头算的计算框 架。在这个框架下可以发展各式各样的能 带计算方法。 ? 在凝聚态物理中，如： 材料电子结构和几何结构， 固体和液态金属中的相变等。 ? 这些方法都可以发展成为用量子力学方法 计算力的, 精确的分子动力学方法。
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常用免疫学检验技术的基本原理

常用免疫学检验技术的基本原理 免疫学检测即是根据抗原、抗体反应的原理，利用已知的抗原检测未知的抗体或利用已知的抗体检测未知的抗原。由于外源性和内源性抗原均可通过不同的抗原递呈途径诱导生物机体的免疫应答，在生物体内产生特异性和非特异性T 细胞的克隆扩增，并分泌特异性的免疫球蛋白（抗体）。由于抗体－抗原的结合具有特异性和专一性的特点，这种检测可以定性、定位和定量地检测某一特异的蛋白（抗原或抗体）。免疫学检测技术的用途非常广泛，它们可用于各种疾病的诊断、疗效评价及发病机制的研究。 最初的免疫检测方法是将抗原或抗体的一方或双方在某种介质中进行扩散，通过观察抗原－抗体相遇时产生的沉淀反应，检测抗原或抗体，最终达到诊断的目的。这种扩散可以是蛋白的自然扩散，例如环状沉淀试验、单向免疫扩散试验、双向免疫扩散实验。单向免疫扩散试验就是在凝胶中混入抗体，制成含有抗体的凝胶板，而将抗原加入凝胶板预先打好的小孔内，让抗原从小孔向四周的凝胶自然扩散，当一定浓度的抗原和凝胶中的抗体相遇时便能形成免疫复合物，出现以小孔为中心的圆形沉淀圈，沉淀圈的直径与加入的抗原浓度成正比。 利用蛋白在不同酸碱度下带不同电荷的特性，可以利用人为的电场将抗原、抗体扩散，例如免疫电泳试验和双向免疫电泳。免疫电泳首先将抗原加入凝胶中电泳，将抗原各成分依次分散开。然后沿电泳方向平行挖一直线形槽，于槽内加入含有针对各种抗原的混合抗体，让各抗原成分与相应抗体进行自然扩散，形成沉淀线。然后利用标准的抗原－抗体沉淀线进行抗原蛋白（或抗体）的鉴别。上述的方法都是利用肉眼观察抗原－抗体反应产生的沉淀，因此灵敏度有很大的局限。比浊法引入沉淀检测产生的免疫比浊法就是利用浊度计测量液体中抗原－抗体反应产生的浊度，根据标准曲线来计算抗原（或抗体）的含量。该方法不但大大提高了检测的灵敏度，且可对抗原、抗体进行定量的检测。

血清2微球蛋白对慢性乙型肝炎临床意义的研究

实用医技杂志2013年2月第20卷第2期Journal of Practical Medical Techniques，February2013，Vol.20，No.2 ·医学检验·血清β2-微球蛋白对慢性乙型肝炎临床意义的研究 山东省莱州市人民医院（261400）曲旭亮周伟玲 β2-微球蛋白（β2-MG）是瑞典学者Beggard等在1968年 首次于肾小管病变患者的尿液中分离获得，是一种未糖基 化的单链肽，由119个氨基酸残基组成，相对分子质量是 11.8×103。随后在恶性肿瘤、结缔组织病患者的血清中均发现 β2-MG浓度较高，感染性疾病患者的脑脊液、浆膜腔积液和血 清中也可分离出β2-MG。本研究通过检测230例慢性乙型肝 炎患者血清中β2-MG的水平，研究血清β2-MG与乙型肝炎肝 功能损伤程度的关系，对其临床意义进行进一步的探讨。 1资料与方法 1.1一般资料 按照2000年第十次全国传染病和寄生虫学术会议修订 的诊断标准，选择2007—2009年在本院住院的慢性乙型肝 炎患者230例，排除可引起血清中β2-MG升高的其他疾病。其中男性148例，女性82例，年龄31~67岁，平均（44±3）岁。患者皆有乙型病毒性肝炎病史和（或）血清乙型肝炎病毒标志物检测证实感染有乙型肝炎病毒，接种过乙型肝炎疫苗的不在选择范围之内。其中轻度慢性乙型肝炎患者64例，中度慢性乙型肝炎患者72例，重度慢性乙型肝炎患者34例，门诊无症状乙型肝炎病毒携带者（ASC）60例，对照组200例均来自体检中心健康体检者，其中男性123名，女性77名，年龄18~65岁，平均（41±6）岁。 1.2检测仪器、试剂和方法 1.2.1仪器和试剂：仪器为Axsym全自动分析仪，试剂来源为雅培公司，正常参考值0.9~3.3ng/L。 1.2.2方法：每日早晨8：00~12：00采空腹静脉血3mL分离血清并于2h之内检测完毕。定标和质量控制均由雅培公司提供，严格按照说明书操作，采用免疫比浊法原理检测。 1.3统计学处理 SPSS13.0统计软件包处理，实验数据以x±s表示。2组间资料比较采用t检验，组间比较用单因素方差分析，以P<0.05为差异有统计学意义。 2结果 各组β2-MG水平见表1。对照组β2-MG浓度为（1.80±0.26）mg/L，ASC组与对照组之间β2-MG检测结果差异无统计学意义（P>0.05）。乙型肝炎各组血清β2-MG高于对照组和ASC组，差异有统计学意义（P＜0.01），而且轻、中、重度组之间差异也有统计学意义（P＜0.01）。 慢性乙型肝炎轻、中、重度患者的血清β2-MG均增高，各组乙型肝炎与健康对照组比较差异有统计学意义（P＜0.01）。血清β2-MG值在慢性乙型肝炎轻、中、重度之间进行比较差异也有统计学意义（重度与中度：t=1.747，P＜0.05；中度与轻度：t=2.5417，P＜0.05）。 3讨论 β2-MG存在于成熟红细胞和胎盘滋养细胞以外的所有有核细胞表面，少量游离于血浆，主要由淋巴细胞产生。其本质是细胞表面人类白细胞抗原（HLA）的β链（轻链）部分，为一条单链多肽。β2-MG分子量小，血中β2-MG可从肾小球滤过，约99.9%被近曲小管重吸收，经肾小管上皮细胞胞饮作用而转入溶酶体内，分解成氨基酸，仅0.1%从尿液中排出。β2-MG几乎全部在肾脏进行代谢而不能原形重吸收入血。血中β2-MG浓度受肾功能有核细胞的转化及免疫激活的影响。在某些肾脏疾病、自身免疫性疾病、恶性肿瘤、病毒感染、重金属中毒、肝脏疾病（慢性肝炎、肝癌）等均可升高[1，2]。 在病毒性肝炎时，β2-MG升高的机制可能与细胞免疫有关[3，4]。一类是迟发型超敏反应，效应细胞是CD4+辅助性T 细胞，通过释放淋巴因子诱导炎症反应而损伤靶细胞；一类是T细胞毒性反应；效应细胞是CD8+细胞毒性T细胞（CTL）；此类是主要的肝细胞免疫病理损害，CTL攻击靶细胞需依赖所谓“双识别”，即只有表达靶抗原（肝细胞膜上HBcAg和HBeAg）和HLA抗原的肝细胞，才可能被CTL识别、攻击和破坏。正常的肝细胞表面人类白细胞抗原（HLA）-Ⅰ类抗原分布极少，感染肝炎病毒后，机体免疫系统被激活，肝细胞表面HLA-Ⅰ类抗原表达明显增强，由于β2-MG是HLA-Ⅰ类抗原的轻链，所以血中β2-MG水平升高，且与肝损害呈正相关。 本研究资料结果显示，对照组与ASC组β2-MG水平差异无统计学意义（P>0.05），慢性乙型肝炎轻、中、重度各组β2-MG水平显著高于对照组和ASC组，差异有统计学意义（P＜0.01），而且在这3组之间β2-MG水平差异也有统计学意义（P＜0.01），由此说明慢性乙型肝炎患者血清中β2-MG含量与肝细胞的溶解坏死相一致，可以反映患者病情严重程度，这与文献[4]报道基本相符。 表1慢性乙型肝炎患者血清中 β2-MG检测结果（x±s） 组别例数β2-MG（mg/L） 对照组200 1.8±0.26 ASC组60 1.8±0.17 轻度组64 2.5±0.391） 中度组72 3.3±0.731）2） 重度组34 4.7±0.831）3） 1）与中度组比较P<0.01。 2）与轻度组比较P<0.05。 3）与对照组比较P<0.05。 167 ··

免疫球蛋白的结构

第一节免疫球蛋白的结构 (The Structure of Immunoglobulin) B淋巴细胞在抗原刺激下增殖分化为浆细胞，产生能与相应抗原发生特异性结合的免疫蛋 白，这类免疫球蛋白被称为抗体( an tibody, Ab )。 1937年，Tiselius 用电泳方法将血清蛋白分为白蛋白、a 1、a 2、B及丫球蛋白等组分，其后又证明抗体的活性部分是在丫球蛋白部分。因此，相当长一段时间内，抗体又被称为丫 球蛋白(丙种球蛋白)。 实际上，抗体的活性除丫球蛋白外，还存在于a和B球蛋白处。1968年和1972年的两次 国际会议上，将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统一命名为免疫球蛋白(immunoglobulin , Ig )。 Ig是化学结构的概念，它包括正常的抗体球蛋白和一些未证实抗体活性的免疫球蛋白，如骨髓瘤病人血清中的M蛋白及尿中的本周氏(Be nee Jon es, BJ )蛋白等。 免疫球蛋白可分为分泌型(secreted lg,Slg )和膜型(membrane Ig, mIg )。前者主要存在于血清及其他体液或外分泌液中，具有抗体的各种功能；后者是B细胞表面的抗原识别 受体。 ☆☆相关素材☆☆ 图片正常人血清电泳分离图 I 丨总血清 -------- igG -------- IgA --------- IgM 一电泳迁移率十 (igES极少、不能定曲表示) 正常人血清电泳分离图 一免疫球蛋白的基本结构The basical structure of immunoglobulin 免疫球蛋白分子是由两条相同的重链( heavy chain , H链)和两条相同的轻链(light chain , L链)通过链间二硫键连接而成的四肽链结构。 X射线晶体结构分析发现，IgG分子由3个相同大小的节段组成，位于上端的两个臂由易弯曲的铰链区(hinge region )连接到主干上形成一个 "Y"形分子，称为Ig分子的单体, 是构成免疫球蛋白分子的基本单位。

免疫球蛋白分子的结构与功能

、免疫球蛋白分子的基本结构 Porter等对血清IgG 抗体的研究证明，lg分子的基本结构是由四肽链组成的。即由二条 相同的分子量较小的肽链称为轻链和二条相同的分子量较大的肽链称为重链组成的。轻链与重链是由二硫键连接形成一个四肽链分子称为lg分子的单体，是构成免疫球蛋白分子的基 本结构。lg单体中四条肽链两端游离的氨基或羧基的方向是一致的，分别命名为氨基端（N 端）和羧基端（C端）。 图2-3免疫球蛋白分子的基本结构示意图 （一）轻链和重链 由于骨髓瘤蛋白（M蛋白）是均一性球蛋白分子，并证明本周蛋白（BJ）是lg分子的 L链，很容易从患者血液和尿液中分离纯化这种蛋白，并可对来自不同患者的标本进行比较 分析，从而为lg分子氨基酸序列分析提供了良好的材料。 1. 轻链（light chain,L ）轻链大约由214个氨基酸残基组成，通常不含碳水化合物，分子量约为24kD。每条轻链含有两个由链内二硫键内二硫所组成的环肽。L链共有两型：kappa（与lambda（入）同一个天然lg分子上L链的型总是相同的。正常人血清中的K入约为2：1。 2. 重链（heavy chain,H链）重链大小约为轻链的2倍，含450?550个氨基酸残基，分子量约为55或75kD。每条H链含有4?5个链内二硫键所组成的环肽。不同的H链由于 ?戰水化合韧

氨基酸组成的排列顺序、二硫键的数目和们置、含的种类和数量不同，其抗原性也不相同，根据H链抗原性的差异可将其分为5类：卩链、丫链、a链、3链和￡链，不同H链与L链 （K或入链）组成完整Ig的分子分别称之为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。Y a和3链上含有4个肽，□和&链含有5个环肽。 （二）可变区和恒定区 通过对不同骨髓蛋白或本周蛋白H链或L链的氨基酸序列比较分析，发现其氨基端（N- 末端）氨基酸序列变化很大，称此区为可变区（V），而羧基末端（C-末端）则相对稳定，变化很小，称此区为恒定区。 1. 可变区（variable region,V区）位于L链靠近N端的1/2 （约含108?111个氨基酸残基）和H链靠近N端的1/5或1/4 （约含118个氨基酸残基）。每个V 区中均有一个由链内二硫键连接形成的肽环，每个肽环约含67?75个氨基酸残基。V区氨基酸的组成和排列 随抗体结合抗原的特异性不同有较大的变异。由于V区中氨基酸的种类为排列顺序千变万 化，故可形成许多种具有不同结合抗原特异性的抗体。 L链和H链的V区分别称为VL和VH。在VL和VH中某些局部区域的氨基酸组成和排列顺序具有更高的变休程度，这些区域称为高变区（hypervariable region,HVR ）。在V区 中非HVR部位的氨基酸组面和排列相对比较保守，称为骨架区（fuamework rugion ）。VL 中的高变区有三个，通常分别位于第24?34、50?65、95?102位氨基酸。VL和VH的这 三个HVR分别称为HVR1、HVR2和HVR3。经X线结晶衍射的研究分析证明，高变区确实为抗体与抗原结合的位置，因而称为决定簇互补区（compleme ntarity-determi ning regi-on,CDR）o VL 和VH 的HVR1、HVR2 和HVR3 又可分另U称为CDR1、CDR2 和CDR3 , 一般的CDR3具有更高的高变程度。高变区也是Ig分子独特型决定簇（idiotypic determ inants 主要存在的部位。在大多数情况下H链在与抗原结合中起更重要的作用。

最新医学免疫学：免疫球蛋白分子的结构与功能

医学免疫学：免疫球蛋白分子的结构与功 能

医学免疫学 第二节免疫球蛋白分子的结构与功能 一、免疫球蛋白分子的基本结构 Porter等对血清IgG抗体的研究证明，Ig分子的基本结构是由四肽链组成的。即由二条相同的分子量较小的肽链称为轻链和二条相同的分子量较大的肽链称为重链组成的。轻链与重链是由二硫键连接形成一个四肽链分子称为Ig分子的单体，是构成免疫球蛋白分子的基本结构。Ig单体中四条肽链两端游离的氨基或羧基的方向是一致的，分别命名为氨基端（N端）和羧基端（C端）。 图2-3 免疫球蛋白分子的基本结构示意图 （一）轻链和重链 由于骨髓瘤蛋白（M蛋白）是均一性球蛋白分子，并证明本周蛋白（BJ）是Ig分子的L链，很容易从患者血液和尿液中分离纯化这种蛋白，并可对来自不同患者的标本进行比较分析，从而为Ig分子氨基酸序列分析提供了良好的材料。 1．轻链（light chain,L）轻链大约由214个氨基酸残基组成，通常不含碳水化合物，分子量约为24kD。每条轻链含有两个由链内二硫键内二硫所组成的环肽。L链共有两型：kappa(κ)与 lambda(λ)，同一个天然Ig分子上L链的型总是相同的。正常人血清中的κ：λ约为2：1。

2．重链（heavy chain,H链）重链大小约为轻链的2倍，含450～550个氨基酸残基，分子量约为55或75kD。每条H链含有4～5个链内二硫键所组成的环肽。不同的H链由于氨基酸组成的排列顺序、二硫键的数目和们置、含的种类和数量不同，其抗原性也不相同，根据H链抗原性的差异可将其分为5类：μ链、γ链、α链、δ链和ε链，不同H链与L链（κ或λ链）组成完整Ig的分子分别称之为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。γ、α和δ链上含有4个肽，μ和ε链含有5个环肽。 （二）可变区和恒定区 通过对不同骨髓蛋白或本周蛋白H链或L链的氨基酸序列比较分析，发现其氨基端（N-末端）氨基酸序列变化很大，称此区为可变区（V），而羧基末端（C-末端）则相对稳定，变化很小，称此区为恒定区。 1．可变区（variable region,V区）位于L链靠近N端的1/2（约含108～111个氨基酸残基）和H链靠近N端的1/5或1/4（约含118个氨基酸残基）。每个V区中均有一个由链内二硫键连接形成的肽环，每个肽环约含67～75个氨基酸残基。V区氨基酸的组成和排列随抗体结合抗原的特异性不同有较大的变异。由于V区中氨基酸的种类为排列顺序千变万化，故可形成许多种具有不同结合抗原特异性的抗体。 L链和H链的V区分别称为VL和VH。在VL和VH中某些局部区域的氨基酸组成和排列顺序具有更高的变休程度，这些区域称为高变区（hypervariable region,HVR）。在V区中非HVR部位的氨基酸组面和排列相对比较保守，称为骨架区（fuamework rugion）。VL中的高变区有三个，通常分别位于第24～34、50～65、95～102位氨基酸。VL和VH的这三个HVR分别称为HVR1、HVR2和HVR3。经X线结晶衍射的研究分析证明，高变区确实为抗体与抗原结合的位置，因而称为决定簇互补区（complementarity-determining regi-on,CDR）。VL和VH的HVR1、HVR2和HVR3又可分别称为CDR1、CDR2和CDR3，一般的CDR3具有更高的高变程度。高变区也是Ig分子独特型决定簇 （idiotypic determinants）主要存在的部位。在大多数情况下H链在与抗原结合中起更重要的作用。

β微球蛋白临床意义

β2—微球蛋白(β2-M G)临床意义 临床上检测血或尿中的β 2-MG 浓度为临床肾功能测定、肾移植成活、糖尿病肾病、重金属镉、汞中毒以及某些恶性肿瘤的临床诊断提供较早、可靠和灵敏的指标。脑脊液中β 2-MG 的检测对脑膜白血病的诊断有特别的意义。 血β 2-MG 检测的临床意义 1 、肾功能是影响血β 2-MG 浓度的最主要因素，用血β 2-MG 估测肾功能。 （ 1 ）血β 2-MG 是反映肾小球滤过功能的灵敏指标，各种原发性或继发性肾小球病变如累及肾小球滤过功能，均可致血β 2-MG 升高。 β 2-MG 浓度明显 β 2-MG 升 1 、检测尿β 2-MG 是诊断近曲小管损害敏感而特异的方法。当近曲小管轻度受损时，尿β 2-MG 明显增加，且与肾小管重吸收率呈正相关。 2 、尿蛋白/ 尿β 2-MG 比值有助于鉴别肾小球或肾小管病变。单纯肾小球病变时，尿蛋白/ 尿β 2-MG 比值大于300 ；单纯肾小管病变时，比值小于10 ；混合性病变时，其比值介于两者之间。 3 、用于鉴别上、下尿路感染。上尿路感染时，尿液β 2-MG 浓度明显增加；而下尿路感染时，则基本正常。 4 、用于判断肾移植的排斥反应。肾移植无排斥反应者，尿β 2-MG 浓度常无明显增高；当出现急性排斥反应，在排斥前数天即见尿β 2-MG 明显增加，在排斥高危期，连续测定有一定预示价值。

5 、糖尿病、高血压病人早期尿β 2-MG 与其肾功能损害程度显著相关。 6 、恶性肿瘤、自身免疫性疾病肾损害时，尿中β 2-MG 明显增高。 7 、重金属中毒肾损害的流行病调查，尿β 2-MG 可用为筛选试验。 解，不再返流入血。正常人B2微球蛋白的合成速度和细胞膜释放的量是非常恒定的，从而使B2微球蛋白含量保持稳定水平。而许多疾病，肝炎、肾炎、类风湿关节炎，以及恶性肿瘤、免疫性疾病等，均可使血B2微球蛋白升高。 血和尿B2微球蛋白的意义如下： 1、血β2－微球蛋白升高而尿β2－微球蛋白正常，主要由于肾小球滤过功能下降，常见于急、慢性肾炎，肾功能衰竭等。

β2微球蛋白临床意义

B 2—微球蛋白(B2 -MG)临床意义 临床上检测血或尿中的B 2 -MG浓度为临床肾功能测定、肾移植成活、糖尿病肾病、重金属镉、汞中毒以及某些恶性肿瘤的临床诊断提供较早、可靠和灵敏的指标。脑脊液中B 2 -MG 的检测对脑膜白血病的诊断有特别的意义。 血B 2 -MG检测的临床意义 1 、肾功能是影响血B 2-MG 浓度的最主要因素，用血B 2 -MG 估测肾功能。 (1 )血B 2-MG是反映肾小球滤过功能的灵敏指标，各种原发性或继发性肾小球病变如累及肾小球滤过功能，均可致血 B 2 -MG 升高。 (2 )血B 2 -MG是反映高血压病和糖尿病肾功能受损的敏感指标。 ( 3 )长期血液透析病人血B 2 -MG 升高与淀粉样变、淀粉骨关节病及腕综合征的发生相关。 (4 )血B 2 -MG有助于动态观察、诊断早期肾移植排斥反应。 2 、恶性肿瘤时的血B 2 -MG 。 (1 )血B 2-MG是以淋巴细胞增殖性疾病的主要标志物，如多发性骨髓瘤、慢性淋巴性白血病等，血 B 2-MG浓度明显增加。 ( 2 )可用于评价骨髓瘤的预后及治疗效果。 3、病毒感染，如人巨细胞病毒、EB病毒、乙肝或丙肝病毒及HIV感染时，血B 2 -MG可增高。 4 、自身免疫性疾病时血B 2 -MG 增高，尤其是系统性红斑狼疮( SLE )活动期。50% 类风湿关节炎患者血B 2 -MG 升高，并且和关节受累数目呈正相关。目前认为测定血B 2 -MG 可用于评估自身免疫性疾病的活动程度，并可作为观察药物疗效的指标。 尿B 2 -MG检测的临床意义 尿B 2 -MG浓度主要与肾小管功能有关。 1、检测尿B 2-MG是诊断近曲小管损害敏感而特异的方法。当近曲小管轻度受损时，尿 B 2 -MG明显增加，且与肾小管重吸收率呈正相关。 2、尿蛋白/尿B 2-MG比值有助于鉴别肾小球或肾小管病变。单纯肾小球病变时，尿蛋白/尿B 2-MG比值大于300 ; 单纯肾小管病变时，比值小于10 ；混合性病变时，其比值介于两者之间。 3 、用于鉴别上、下尿路感染。上尿路感染时，尿液B 2 -MG 浓度明显增加；而下尿路感染时，则基本正常。 4 、用于判断肾移植的排斥反应。肾移植无排斥反应者，尿B 2 -MG 浓度常无明显增高；当出现急性排斥反应，在排斥前数天即见尿 B 2-MG明显增加，在排斥高危期，连续测定有一定预示价值。 5 、糖尿病、高血压病人早期尿B 2 -MG 与其肾功能损害程度显著相关。 6 、恶性肿瘤、自身免疫性疾病肾损害时，尿中B 2 -MG 明显增高。 7 、重金属中毒肾损害的流行病调查，尿B 2 -MG 可用为筛选试验。

第四章 免疫球蛋白

第四章 免疫球蛋白 第一部分：学习习题 一、 填空题 1．免疫球蛋白分子是有两条相同的____和两条相同的____通过链____连接而成的四肽链结构。 2．根据免疫球蛋白重链抗原性不同，可将其分为IgA 、IgM 、 IgG 、IgE 、IgD 等五类，其相应的重链分别为___、___、___、___、___。 3．免疫球蛋白轻链可分为___型和___型。 4．用木瓜蛋白酶水解IgG 可得到两个相同的____片段和一个____片段，前者的抗原结合价为1；用胃蛋白酶水解IgG 则可获得一个抗原结合价为2的_____片段和无生物学活性的____片段。 二、 多选题 [A 型题] 1．抗体与抗原结合的部位： A.V H B. V L C. C H D.C L E. V H 和 V L 2．免疫球蛋白的高变区(HVR)位于 A.V H 和 C H B. V L 和V H C.Fc 段 D.V H 和C L E. C L 和C H 3．能与肥大细胞表面FcR 结合，并介导I 型超敏反应的Ig 是： A.IgA B. IgM C. IgG D.IgD E. IgE 4．血清中含量最高的Ig 是： A.IgA B. IgM C. IgG

D.IgD E. IgE 5．血清中含量最低的Ig是： A.IgA B. IgM C. IgG D.IgD E. IgE 6．与抗原结合后激活补体能力最强的Ig是： A.IgA B. IgM C. IgG D.IgD E. IgE 7．脐血中哪类Ig增高提示胎儿有宫内感染？ A.IgA B. IgM C. IgG D.IgD E. IgE 8．在免疫应答过程中最早合成的Ig是： A.IgA B. IgM C. IgG D.IgD E. IgE 9．下面哪一类Ig参与粘膜局部抗感染： A.IgA B. IgM C. IgG D.IgD E. IgE 10．分子量最大的Ig是： A.IgA B. IgM C. IgG D.IgD E. IgE 11．ABO血型的天然抗体是： A.IgA类抗体 B. IgM类抗体 C. IgG类抗体 D.IgD类抗体 E. IgE类抗体 12．在种系发育过程中最早出现的Ig是： A.IgA类抗体 B. IgM类抗体 C. IgG类抗体

β2微球蛋白临床意义

β２—微球蛋白(β２-MＧ)临床意义 临床上检测血或尿中的β 2—MG浓度为临床肾功能测定、肾移植成活、糖尿病肾病、重金属镉、汞中毒以及某些恶性肿瘤的临床诊断提供较早、可靠与灵敏的指标、脑脊液中β２－ＭG 的检测对脑膜白血病的诊断有特不的意义。?血β 2—M Ｇ检测的临床意义?1、肾功能是影响血β 2-MG 浓度的最主要因素,用血β 2—MG估测肾功能、?( 1 )血β 2—MＧ是反映肾小球滤过功能的灵敏指标,各种原发性或继发性肾小球病变如累及肾小球滤过功能,均可致血β ２－ＭＧ升高、 ?( ２)血β2－MＧ是反映高血压病与糖尿病肾功能受损的敏感指标、?( 3 )长期血液透析病人血β 2—ＭG升高与淀粉样变、淀粉骨关节病及腕综合征的发生相关、?( 4 )血β2-MＧ有助于动态观察、诊断早期肾移植排斥反应。?2、恶性肿瘤时的血β 2—MG 。?( 1 )血β 2—MG 是以淋巴细胞增殖性疾病的主要标志物,如多发性骨髓瘤、慢性淋巴性白血病等,血β 2-ＭG浓度明显增加、?(２)可用于评价骨髓瘤的预后及治疗效果、 3、病毒感染,如人巨细胞病毒、ＥB病毒、乙肝或丙肝病毒及HIＶ感染时,血β 2－MG 可增高。? 4、自身免疫性疾病时血β 2—MＧ增高,尤其是系统性红斑狼疮( SＬE)活动期。50%类风湿关节炎患者血β 2-ＭG 升高,同时与关节受累数目呈正相关。目前认为测定血β2—MG 可用于评估自身免疫性疾病的活动程度,并可作为观察药物疗效的指标。 尿β2—MＧ检测的临床意义 尿β 2—MG 浓度主要与肾小管功能有关、?１、检测尿β 2-MＧ是诊断近曲小管损害敏感而特异的方法、当近曲小管轻度受损时,尿β 2-MG明显增加,且与肾小管重吸收率呈正相关、?2、尿蛋白/ 尿β2-MG 比值有助于鉴不肾小球或肾小管病变、单纯肾小球病变时,尿蛋白/尿β 2—MG 比值大于３０0 ;单纯肾小管病变时,比值小于１0;混合性病变时,其比值介于两者之间、 3 、用于鉴不上、下尿路感染。上尿路感染时,尿液β ２—MＧ浓度明显增加;而下尿路感染时,则基本正常、?4、用于判断肾移植的排斥反应。肾移植无排斥反应者,尿β 2-MＧ浓度常无明显增高;当出现急性排斥反应,在排斥前数天即见尿β ２－MG 明显增加,在排斥高危期,连续测定有一定预示价值。 5 、糖尿病、高血压病人早期尿β2—ＭG 与其肾功能损害程度显著相关、 6 、恶性肿瘤、自身免疫性疾病肾损害时,尿中β2—MG 明显增高、 ７、重金属中毒肾损害的流行病调查,尿β2—ＭG 可用为筛选试验、 Ｂ2微球蛋白的基本信息讲明 B２微球蛋白是一种内源性低分子量血清蛋白质,由淋巴细胞与其它大多数的有核细胞分泌。 它存在于尿、血浆、脑脊液及淋巴细胞、多核中性粒细胞及血小板的表面,量极微。血清B2 微球蛋白极易通过肾小球滤过膜,滤过的B2微球蛋白99、9％被近曲小管细胞重吸收与降解, 不再返流入血。正常人B２微球蛋白的合成速度与细胞膜释放的量是特不恒定的,从而使B ２微球蛋白含量保持稳定水平。而许多疾病,肝炎、肾炎、类风湿关节炎,以及恶性肿瘤、免 疫性疾病等,均可使血B2微球蛋白升高。 血与尿Ｂ2微球蛋白的意义如下: １、血β２—微球蛋白升高而尿β２—微球蛋白正常,主要由于肾小球滤过功能下降,常见 于急、慢性肾炎,肾功能衰竭等。