科技資訊2015NO.24

SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION學(xué)術(shù)論壇

DOI:10.16661/.1672-3791.2015.24.214

馬脾鐵蛋白的應(yīng)用研究①

權(quán)靜管增東

(南京科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院江蘇南京210048)

摘要:鐵蛋白廣泛存在于生物體內(nèi),哺動(dòng)物鐵蛋白在脾臟中含量較高,其中馬脾臟中鐵蛋白的含量最高。馬脾鐵蛋白在免

疫顯微分析、疾病診斷等方面均有重要的作用。鐵雖是組成生物體的微量元素,但卻是機(jī)體進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的重要元素,鐵元

素參與多種生化反應(yīng),是生物體必須的化學(xué)元素之一,具有特殊的化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)。血液中的血紅蛋白就是鐵的配合物,

具有固定氧和輸送氧的功能。

關(guān)鍵詞:馬脾鐵蛋白免疫顯微分析疾病診斷

中圖分類(lèi)號(hào):TQ917文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2015)08(c)-0214-02

1937年Laufberge首先從馬的脾臟中分離出馬脾鐵蛋白,研究

表明,鐵蛋白是由蛋白殼包裹一個(gè)由水合氧化鐵構(gòu)成的鐵核形成

的特殊的結(jié)構(gòu)。鐵蛋白的蛋白殼由若干亞基組成,亞基間留有孔

隙作為通道。

1馬脾鐵蛋白的結(jié)構(gòu)及特征

(1)馬脾鐵蛋白的蛋白結(jié)構(gòu)特征。馬脾鐵蛋白的蛋白殼空腔是

由24個(gè)亞基構(gòu)成的,亞基間位置和取向是有序的,并具有高對(duì)稱性

特點(diǎn)。馬脾鐵蛋白的蛋白殼空穴直徑約7.8nm,厚度約2.5nm。鐵

蛋白中的亞基兩兩成對(duì),每對(duì)相互平行,尾首相對(duì),構(gòu)成菱形十二.htsReserved.

面體,結(jié)構(gòu)中有6個(gè)四重軸和8個(gè)三重軸,形成14條通道,其中6個(gè)四

重軸通道是疏水性的,另外8條三重軸通道呈親水性。兩種通道的

功能不同,非極性4重軸通道允許水及中性小分子通過(guò),而阻止帶

電荷物質(zhì)進(jìn)入,3重軸通道可能是適于金屬離子通過(guò)的。

(2)馬脾鐵蛋白亞基結(jié)構(gòu)特征。鐵蛋白具有H和L兩種不同類(lèi)型

的亞基。酸性的H亞基分子量約為2.1×104D,堿性的L亞基分子

量約1.9×104D。H亞基和L亞基結(jié)構(gòu)有差別,電荷分布也不同。不

同結(jié)構(gòu)的鐵蛋白中由于H亞基和L亞基的比例不同,由亞基聚合

形成純聚合體或雜合體中各種鐵蛋白圖譜也不盡相同。馬脾鐵蛋

白的H/L=1/9。

(3）馬脾鐵蛋白的理化性質(zhì)。鐵蛋白中的鐵核相對(duì)穩(wěn)定性,因?yàn)?/p>

包裹鐵核的蛋白殼具有穩(wěn)定鐵核的作用,80℃高溫或10mol/L脲

室溫下放置,都不能使之變性。鐵蛋白的穩(wěn)定性與其結(jié)構(gòu)中的氫鍵、

鹽橋和疏水作用力有關(guān)。其中,氫鍵對(duì)穩(wěn)定鐵蛋白結(jié)構(gòu)的作用最大,

其次是疏水作用力,鹽橋的作用最小。由于蛋白質(zhì)分子中帶電荷基

團(tuán)少,能接近的更少,故鹽橋作用對(duì)穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用有限。疏

水作用力能夠使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變得更緊密,也是穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的重

要作用力。但是有機(jī)溶劑能夠破壞疏水作用力卻不能使鐵蛋白變

性,由此可見(jiàn),疏水作用力并不是穩(wěn)定鐵蛋白結(jié)構(gòu)的主要因素[5]。

調(diào)節(jié)機(jī)內(nèi)鐵代謝方面具有重要的作用,可保持機(jī)體內(nèi)鐵的平衡。

當(dāng)機(jī)體缺鐵時(shí),鐵蛋白可將體內(nèi)貯藏的固態(tài)鐵通過(guò)還原釋放機(jī)制

轉(zhuǎn)化為機(jī)體可利用的可溶性鐵,當(dāng)生物體鐵含量過(guò)高時(shí)會(huì)發(fā)生鐵

中毒現(xiàn)象,鐵蛋白可將生物體內(nèi)過(guò)量的可溶性鐵轉(zhuǎn)化為固態(tài)的鐵

儲(chǔ)存到蛋白質(zhì)空腔內(nèi),從而降低機(jī)體內(nèi)可溶性鐵的含量,保持機(jī)

體內(nèi)鐵的平衡。鐵蛋白能通過(guò)胞飲作用進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)部,可以最

大限度的攝取鐵,所以對(duì)鐵缺乏的防治非常重要,鐵蛋白作為補(bǔ)

鐵制劑具有良好的應(yīng)用前景。故而鐵蛋白在生物體內(nèi)調(diào)節(jié)鐵平衡

主要從兩方面著手,一方面可作為鐵元素補(bǔ)充劑；另一方面還可

以作為鐵元素中毒的解毒劑。

2.2馬脾鐵蛋白在醫(yī)藥新材料中的應(yīng)用

鐵蛋白的蛋白殼空腔不僅能夠包裹鐵核,還能夠裝載特定的

物質(zhì),有人將馬脾鐵蛋白中的鐵核通過(guò)特殊的還原釋放機(jī)制從蛋

白質(zhì)空腔中釋放到外界環(huán)境中,最后可以得到一個(gè)仍具有活性的

蛋白殼空腔,然后設(shè)法將其他的物質(zhì)裝載到蛋白質(zhì)空腔內(nèi),可應(yīng)

用于醫(yī)療診斷領(lǐng)域。目前已有人將一些金屬核如FeS核、CdS核、

Mn30核、Fe304磁性鐵核及放射性材料的鈾核等,成功地組裝到

鐵蛋白蛋白殼的空腔內(nèi),這些組裝后的鐵蛋白可應(yīng)用于臨床診

斷。實(shí)驗(yàn)證明鐵蛋白空腔不僅可以儲(chǔ)存鐵和其它重金屬離子,還

可以貯存鈣、鋅、維生素等對(duì)有利的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和一些有機(jī)小

分子物質(zhì)。故完全有可能將鐵蛋白進(jìn)行改造,將它作為合成生物

來(lái)源的納米新材料。如果在鐵蛋白空腔內(nèi)裝載藥物,并使其外蛋

白殼與生物素或特定的抗體相結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)藥物的靶向給藥,

其應(yīng)用前景良好,鐵蛋白靶向藥物還可以避免產(chǎn)生免疫反應(yīng)的問(wèn)

題,這對(duì)人類(lèi)的健康將產(chǎn)生巨大的積極影響。

2.3馬脾鐵蛋白在免疫電子顯微鏡分析技術(shù)中的應(yīng)用

鐵蛋白免疫電子顯微鏡分析技術(shù)在檢測(cè)抗原位置中應(yīng)用廣

泛,鐵蛋白的核心是高電子密度氫氧化鐵膠態(tài)分子團(tuán),在電子顯

微鏡下,鐵很容易和其他粒子區(qū)別,顯像清晰。故可用交聯(lián)劑使鐵

蛋白與抗體共價(jià)結(jié)合,再進(jìn)行免疫反應(yīng),與抗原結(jié)合,找出抗原的

位置。首先是用鐵蛋白標(biāo)記抗體,再以鐵蛋白抗體與待測(cè)抗原作

用,通過(guò)電子顯微鏡檢查,觀察到鐵蛋白抗體所在的位置,即抗原。

鐵蛋白免疫電子顯微鏡檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是鐵標(biāo)記物呈顆粒狀,分辨率

高,易于觀察；缺點(diǎn)是鐵的分子量太大,難以透過(guò)細(xì)胞膜和組織,只

2馬脾鐵蛋白的功能與用途

2.1馬脾鐵蛋白的生理功能

鐵蛋白能夠?qū)⒋罅繜o(wú)毒且能被生物體利用的可溶性鐵轉(zhuǎn)化為

固態(tài)化鐵貯藏于組織內(nèi),是生物體主要的鐵貯藏單元。鐵蛋白在

①作者簡(jiǎn)介:權(quán)靜(1977—),女,南京科技職業(yè)學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系,副教授,研究方向:天然產(chǎn)物分離純化。

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適用于細(xì)胞表面抗原定位。鐵蛋白電鏡檢測(cè)操作時(shí)先將同鐵蛋白

結(jié)合的抗體作用于已固定的細(xì)胞后,制成超薄切片,再用電子顯微

鏡觀察,而且鐵染標(biāo)本只適合電子顯微鏡檢測(cè),不能用普通光學(xué)

顯微鏡觀察,這也限制了鐵蛋白免疫電鏡檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。

2.4馬脾鐵蛋白在疾病診斷中的應(yīng)用

鐵蛋白分為血清鐵蛋白和組織鐵蛋白兩大類(lèi),內(nèi)長(zhǎng)期儲(chǔ)

存鐵元素的組織是組織鐵蛋白。組織鐵蛋白廣泛存在于哺動(dòng)物

的肝脾和骨髓中,其中脾臟中的組織鐵蛋白可占其干重的20%左

右,主要起著保護(hù)細(xì)胞免受鐵誘導(dǎo)傷害的作用,出現(xiàn)疾病時(shí)

鐵蛋白功能會(huì)改變,機(jī)體內(nèi)鐵元素的含量會(huì)發(fā)生變化,可以通過(guò)

檢測(cè)機(jī)體內(nèi)鐵蛋白的含量進(jìn)行疾病診斷。血清鐵蛋是由部分糖基

化的L亞基組成,其功能與組織鐵蛋白不同,雖然其生理功能尚未

完全清楚,但是它的濃度與組織鐵蛋白濃度相關(guān)聯(lián),故可以通過(guò)

檢測(cè)血清鐵蛋白的含量診斷各種疾病的形成和發(fā)展。

(1)馬脾鐵蛋白在血液檢查中的應(yīng)用。血液檢查是臨床上疾病

診斷的重要手段,血液中的各項(xiàng)指標(biāo)與疾病有一定的相關(guān)性,隨

著對(duì)鐵蛋白研究的深入,血液中的鐵蛋白檢測(cè)作為一些疾病診斷

的指標(biāo)越來(lái)越受到重視。過(guò)多輸血、營(yíng)養(yǎng)不良、炎癥、肝臟病變等

均會(huì)造成血液中鐵蛋白升高,這可能是由于鐵蛋白來(lái)源增加或清

除障礙造成的。惡性腫瘤如肝癌、肺癌、胰癌、白血病等由于癌細(xì)

胞合成的鐵蛋白增加,也會(huì)使血清鐵蛋白含量升高,故血清中鐵

蛋白的檢測(cè)可作為惡性腫瘤的早期檢測(cè)方法,對(duì)于惡性腫瘤的早

期診斷具有重要的意義。缺鐵性貧血、營(yíng)養(yǎng)性貧血、失血、長(zhǎng)期腹

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有廣闊的發(fā)展前景。

(2)馬脾鐵蛋白在核磁共振檢查中的應(yīng)用。磁共振成像技術(shù)是

目前臨床診斷中首選的、無(wú)創(chuàng)傷性的檢測(cè)手段,在惡性腫瘤、腦神

經(jīng)退化性疾病檢測(cè)中應(yīng)用廣泛。近年研究發(fā)現(xiàn)鐵蛋白與多種神經(jīng)

退化性疾病和癌癥相關(guān),阿爾茨海默癥、帕金森癥、亨廷頓癥等病

人的腦組織中都曾發(fā)現(xiàn)有固態(tài)化鐵異常沉淀,這些異常的鐵主要

是亞鐵磁性礦物沉淀,而這些異常的鐵沉淀有可能主要是來(lái)自功

能異常的鐵蛋白。研究發(fā)現(xiàn)多種腫瘤細(xì)胞中的鐵蛋白表達(dá)也出現(xiàn)

異常,故可以將鐵蛋白作為神經(jīng)母細(xì)胞瘤和其他癌癥的標(biāo)志物和

免疫治療的目標(biāo),用核磁共振定量地檢測(cè)組織內(nèi)鐵的含量以及病

變組織損傷程度該方法在腦神經(jīng)退化性疾病和腫瘤的檢測(cè)中應(yīng)

用前景良好。

3結(jié)語(yǔ)

隨著鐵蛋白與疾病相互關(guān)系的不斷研究,越來(lái)越多的研究

顯示鐵蛋白水平異常與許多疾病相關(guān),說(shuō)明鐵蛋白將可以作為

這些疾病診斷和治療的輔助手段。由鐵蛋白構(gòu)建納米材料,在生

物醫(yī)藥方面也將有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。馬脾中鐵蛋白的含量最

高,故其在疾病診斷等方面的應(yīng)用更為廣泛。

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瀉等會(huì)造成鐵蛋白降低,常見(jiàn)于鐵吸收障礙、感染、肝硬化等疾

病,血液中鐵蛋白的含量降低預(yù)示著可能有此類(lèi)疾病。血液中鐵

.htsReserved.

蛋白的檢測(cè)作為臨床診斷的常規(guī)方法將在疾病早期診斷方面具

(上接213頁(yè))

現(xiàn)部分學(xué)生的“一言堂”,其余學(xué)生沉默不語(yǔ),袖手旁觀的現(xiàn)象。針

對(duì)這種情況,教師要深入到小組中去,調(diào)動(dòng)鼓勵(lì)這些學(xué)生的參與

到課堂中去,把一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題讓給他們說(shuō),適當(dāng)給予回答的機(jī)

會(huì),培養(yǎng)他們敢說(shuō)的勇氣。使那些不善言談的學(xué)生也有參與、表現(xiàn)

自我和獲得成功的機(jī)會(huì)。

3.3認(rèn)真傾聽(tīng)同學(xué)的意見(jiàn)

傾聽(tīng)是與人協(xié)作的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生在討論時(shí)相互尊重,學(xué)會(huì)傾

聽(tīng),相互尊重。學(xué)生只有尊重他人,他人才會(huì)尊重他,這是相互協(xié)

作的前提。但在現(xiàn)實(shí)生活中,當(dāng)前孩子的通病是只顧表達(dá)自己的

意見(jiàn),不會(huì)傾聽(tīng)他人的評(píng)價(jià)。因此，要在信息課堂上教育、培養(yǎng)學(xué)

生的相互尊重、認(rèn)真仔細(xì)傾聽(tīng)同組同學(xué)的意見(jiàn),對(duì)學(xué)會(huì)與人協(xié)作

的有效開(kāi)展作用也很重要。學(xué)生只有善于傾聽(tīng)、吸收他人的意見(jiàn)

并進(jìn)行反思,相互合作的效果才會(huì)更好。試想一個(gè)不善于傾聽(tīng)他

人意見(jiàn)的人,自以為是的人怎樣能與人相處的融洽呢？

3.4正確評(píng)論他人的成果

信息技術(shù)是一門(mén)與當(dāng)今信息社會(huì)接軌的學(xué)科,學(xué)生們?nèi)绾?/p>

正確甄別網(wǎng)絡(luò)里所出現(xiàn)的信息內(nèi)容,培養(yǎng)信息素養(yǎng)。學(xué)生們之間

的互評(píng)是一種不可替代的方法。學(xué)生互評(píng)是一種以學(xué)生為主體、

以教師為主導(dǎo),學(xué)生在教師的引導(dǎo)下相互指出問(wèn)題所在的活動(dòng)。

上課時(shí)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的一些內(nèi)容進(jìn)行評(píng)改,不僅可以讓他

們學(xué)會(huì)辨別、分析網(wǎng)絡(luò)上的信息,加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全,而且能調(diào)動(dòng)學(xué)

生學(xué)習(xí)的積極性,培養(yǎng)學(xué)生的自控能力,體驗(yàn)到來(lái)自學(xué)生之間的

真誠(chéng)。

4學(xué)會(huì)生存

我國(guó)的專家曾指出:21世紀(jì)的競(jìng)爭(zhēng),不是金錢(qián)和權(quán)力的競(jìng)爭(zhēng),

而是心理素質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)。作為每個(gè)學(xué)生,將來(lái)如何在激烈競(jìng)爭(zhēng)的社

會(huì)中生存下去,不僅取決于科學(xué)文化素質(zhì)及思想道德水平,更重

要的是具有良好的心理素質(zhì),即健全的人格。

高中學(xué)生時(shí)期是人的心理與生理成長(zhǎng)發(fā)展并逐步走向成熟的

重要時(shí)期。一些不良行為、習(xí)慣和性格的養(yǎng)成,一些精神疾病的發(fā)

生,往往都是由于在這一時(shí)期心理不健康造成的。因此,在這個(gè)時(shí)

期加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的心理健康教育是非常必要的。

教育的責(zé)任就是引導(dǎo)學(xué)生面對(duì)現(xiàn)實(shí),面向發(fā)展,發(fā)揮個(gè)人的天

賦,挖掘個(gè)人的潛能。而現(xiàn)代信息技術(shù)能為新型教育模式的構(gòu)建提

供理想的教學(xué)環(huán)境和現(xiàn)代化的教學(xué)手段,因而,中小學(xué)素質(zhì)教育的

開(kāi)展必須與信息技術(shù)緊密結(jié)合。課程改革就是以現(xiàn)代信息技術(shù)為

前提進(jìn)一步推進(jìn)和實(shí)施素質(zhì)教育、創(chuàng)建以做人為中心的素質(zhì)教育。

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