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血液的颜色中文摘要摘要：世界是斑斓多彩的。
有七色的彩虹，绚丽的烟花，五颜六色的花卉。
如果问你血液是什么颜色？大部分人也许会脱口而出：红色。
不错，日常中的哺乳动物和我们人类的血液都是鲜红的。
但是科学家会告诉你：血液是多彩的。
那么血液都有什么颜色？它们是什么生物？血液颜色的多样化是为什么？本文将会逐一从生物学、化学层面为你解答以上问题。
关键词：血液颜色化学结构生物英文摘要Abstract：The world is colorful.There are seven colors of the rainbow, colorful fireworks, colorful flowers.If you ask what color your blood? Most people may blurt out: red.Yes, the blood of mammals and humans are bright red in our daily life.But scientists will tell you: blood is colorful.So what's the color of blood?What are they biological? Why is the diversity of the color of blood? These questions will be answered one by one from a biological, chemical levels for you.Keywords: blood color chemical structure biological目录1.引言 (3)2.自然界中的多彩血液 (3)3.决定血液颜色的因素 (3)4.常见的金属蛋白分析 (4)4.1 血红蛋白 (4)4.2 血蓝蛋白 (5)4.3 血绿蛋白 (7)4.4 蚯蚓血红蛋白 (7)4.5 血钒蛋白 (8)4.6 血锰蛋白 (8)一、引言血液是人和动物体内不和缺少的重要组成部分。
Bioprocess 生物过程, 2015, 5(3), 30-37Published Online September 2015 in Hans. /journal/bp/10.12677/bp.2015.53005Research Progress on Molecular Structureand Biological Functions of HemocyaninZhenhuan Du, Jian Jing*Department of Biological Chemistry, Beijing Normal University, BeijingEmail: *jjing@Received: Sep. 5th, 2015; accepted: Sep. 23rd, 2015; published: Sep. 29th, 2015Copyright © 2015 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractHemocyanin is one of three main types of respiratory proteins and currently only occurs in mi-nority animal groups including arthropoda and molluscan species, respectively. Here we summa-rized the distribution and structural characteristics of hemocyanin superfamily members existing in the arthropoda and molluscan species, and the major biological features ever found were also introduced in detail. Commonly used techniques and methods during the investigation and re-search for the hemocyanin were listed and explained here. The above helps to understand the re-search status of hemocyanin and expand the practical application of it.KeywordsHemocyanin, Arthropoda, Molluscan, Molecular Structure, Biological Functions血蓝蛋白分子结构与生物学功能杜震环，井健*北京师范大学生物化学系，北京Email: *jjing@收稿日期：2015年9月5日；录用日期：2015年9月23日；发布日期：2015年9月29日*通讯作者。
血蓝蛋白功能研究新进展Advancement on the function of hemocyanin章跃陵1,2,罗 芸2,彭宣宪2(1.汕头大学理学院生物学系,广东汕头515063; 2.厦门大学生命科学学院,福建厦门361005)中图分类号:Q71 文献标识码:A 文章编号:1000 3096(2007)02 0077 04血蓝蛋白是位于节肢动物和软体动物血淋巴中的含铜呼吸蛋白,脱氧状态为无色,结合氧状态为蓝色。
业已证明,节肢动物和软体动物的血蓝蛋白在分布、氨基酸序列和空间结构上均存在较大差异[1]。
节肢动物门血蓝蛋白主要存在于螯肢类、甲壳类、多足类和蜘蛛类中[2],一般由3~8个不同的单体组成。
每个单体(由一条多肽链构成)含有600~660个氨基酸残基,分子质量约为75ku,6个单体(由基因重复产生)在四级结构上联合组成3 3六聚体(相对分子质量约为4.5 105)或以六聚体为单位再组成复合六聚体(即整数倍的六聚体)。
软体动物血蓝蛋白的分布不如节肢动物的那样广泛,仅限于腹足类和头足类,其分子质量约为50ku,由7或8个功能单位组成圆柱形结构[3,4]。
一般认为,血蓝蛋白的主要生物学功能与机体内的输氧有关,它与血红蛋白(hemog lobins)和蚯蚓血红蛋白(hemer ythreins)并称为动物界中的3种呼吸蛋白[5]。
但近年来研究表明,血蓝蛋白是一种多功能蛋白,它不仅具有输氧功能,而且还与能量的贮存,渗透压的维持以及蜕皮过程的调节有关[6,7]。
特别引起学术界重视的是,血蓝蛋白还具有酚氧化物酶活性和抗菌功能[8],被认为是节肢动物和软体动物中的一种重要的免疫分子。
1 血蓝蛋白的免疫学功能1.1 血蓝蛋白的酚氧化物酶活性1.1.1 血蓝蛋白理化性质和基因序列与酚氧化物酶具有相似性研究证实,血蓝蛋白与酚氧化物酶在物理化学性质等方面非常相似[7]:1)它们都含有2个铜离子结合区域CuA和CuB,并与6个组氨酸连接形成活性中心;2)氧结合位置均在Cu和 2: 2位。
龙源期刊网 地球上神奇的蓝色居民作者：佚名来源：《学生天地·初中》2018年第12期如果你生活在沿海一带，或许会见过一种外形似“铁锅盖”的生物，俗称“马蹄蟹”，它是一种节肢动物，叫鲎（hòu）。
鱟虽然个头不大，却浑身是宝，尤其是它独具的蓝血。
鲎的血液为什么是蓝色的呢？我们常见血液大都是红色。
我们知道，血液之所以会呈现出红色是因为血液中的氧和铁基血红蛋白结合后就会变成红色。
而鲎的血液里运输氧气的不是血红蛋白，是血蓝蛋白。
血蓝蛋白的主要化学元素是铜离子，铜离子遇到氧气后会变蓝，所以鲎的血液呈现出蓝色。
鲎是一种古老的生物，它在地球上存在了四亿年，比恐龙更早出现，并且保持着几亿年前的原始样貌，可谓名副其实的“活化石”。
它是怎么做到的呢？这还得归功于它神奇的蓝血。
当鲎遇到危险时，它的血液会出现保护机制，若身体被碰伤，血液中的变形细胞就会把细菌凝固住，进而杀死它，所以鲎才能在地球上存在了几亿年。
鲎的神奇血液保护机制引起了科学家们的兴趣。
经过研究发现，当病菌的毒素接触到鲎的血液时，鲎血液中的变形细胞不仅能释放出一种凝固蛋白，使血液迅速凝固，病菌不能繁殖，而且这种血液随后还会形成一道屏障，阻止其他细菌入侵。
科学家在鲎的蓝色血液中提取出一种凝血剂，称为鲎试剂。
这种试剂灵敏度极高，哪怕溶液中细菌内毒素的浓度只有亿万分之一，试剂也能检测出来。
所以，我们注射的疫苗都要通过鲎试剂的检测。
在鲎试剂中滴入注射液，如果试剂立即凝固或变色，就说明注射液内含有致病的细菌或毒素，如果试剂不凝固，则说明疫苗是安全的。
因此，鲎血成为世界上最珍贵的血液之一。
尽管鲎依靠独特的蓝血躲过了地球上数次大规模生物灭绝，但它们并不是无敌的。
由于鲎血具有独一无二的医学价值，每年都会有50万只鲎被送进实验室强制“献血”。
虽然科学家会在48小时内从鲎体内提取30%的血液后将它们放生，但是仍然有10%～30%的鲎会在采血后死亡，就算幸存者也会在回归海洋过程中活力大减、行动缓慢。
锯缘青蟹血淋巴和血蓝蛋白免疫活性研究锯缘青蟹是我国沿海名贵重要的经济蟹类品种。
随着蟹类人工养殖的迅速发展,病害给养殖业带来了巨大损失。
因此,对锯缘青蟹病害的综合防治的研究和探索,特别是其有关免疫学特性的研究,寻找与抗菌、抗病有关的防御因子将有助于了解蟹类的免疫机理,对于控制蟹类疾病具有重要价值。
本课题采用1-DE蛋白质组学技术对锯缘青蟹感染副溶血弧菌后,血淋巴、肝胰腺、肌肉等多种组织中蛋白表达的差异进行比较,鉴定到血蓝蛋白、cryptocyanin等免疫相关蛋白。
并在此基础上,对血淋巴和血蓝蛋白在血细胞凝集、细菌凝集以及抑制细菌中的作用进行比较系统的研究,探讨了血蓝蛋白的免疫活性问题。
实验结果显示,锯缘青蟹感染副溶血弧菌后,血淋巴中出现1条明显差异蛋白条带(命名为SP),鉴定为cryptocyanin。
此外,我们还鉴定出ion transport-like peptide、actin和bacteria responsive protein 2等三种分别存在于锯缘青蟹肌肉和肝胰腺中可能参与防御作用的蛋白。
通过对锯缘青蟹血淋巴和肝胰腺蛋白样品的1-DE及1-D immunoblot分析后发现,相对分子质量为75kDa的蛋白条带均能与兔抗血蓝蛋白特异性结合,说明此蛋白确实是锯缘青蟹的血蓝蛋白。
其后,在对锯缘青蟹感染副溶血弧菌后0-36 hr的血淋巴中血蓝蛋白浓度的分析中发现,血蓝蛋白浓度出现先逐渐减少后上升,然后再恢复至正常水平的变化。
由此说明,血蓝蛋白确实是锯缘青蟹体内的一个重要的免疫效应因子。
在此基础上,为了进一步探讨血蓝蛋白的免疫活性问题,我们分别进行了凝集实验和体外抑菌实验。
凝集实验结果表明锯缘青蟹血淋巴和血蓝蛋白对细菌和脊椎动物红细胞均具有一定凝集作用,表现出明显的凝集活性。
实验还发现大肠杆菌K12的FadL、YbjP、OmpG、Tsx、OmpF和NlpB等六种外膜蛋白能与血蓝蛋白特异性结合。
中国水产科学 2019年9月, 26(5): 844-851 Journal of Fishery Sciences of China研究论文收稿日期: 2018-08-22; 修订日期: 2019-01-30.基金项目: 国家自然科学基金项目(31372558, 31672689); 广东省自然科学基金项目(2017A030311032); 广东省普通高校省级重大科研项目(2017KZDXM033).作者简介: 陶梦圆(1993–), 女, 硕士研究生, 主要从事水产动物免疫生物学研究. E-mail: 12mytao@ 通信作者: 章跃陵(1971–), 教授, 博士生导师. E-mail: zhangyl@ DOI: 10.3724/SP.J.1118.2019.18292源于凡纳滨对虾血蓝蛋白的化学合成肽段的免疫调控活性陶梦圆, 李长平, 伦镜盛, 钟名其, 陈洁辉, 章跃陵汕头大学理学院生物学系 广东省海洋生物技术重点实验室, 广东 汕头 515063摘要: 以源于血蓝蛋白化学合成肽段B1为研究对象, 运用蛋白质组学、分子生物学等策略分析其对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei )的免疫调控活性。
结果显示, 与对照组比, 对虾在受到肽段B1刺激后, 血浆中2条分子量分别为65 kD 和35 kD 的蛋白条带(分别命名为p65和p35)表达水平显著上调。
经质谱和Western blot 鉴定, p65、p35与包括对虾β-1,3-葡聚糖结合蛋白、葡聚糖模式识别脂蛋白、血蓝蛋白等在内的13个蛋白具有高度同源性, 其中p65与兔抗血蓝蛋白抗体呈明显的阳性反应。
实时荧光定量PCR 检测显示, 肽段B1刺激对虾24 h 后, 5个质谱鉴定免疫相关基因: 血蓝蛋白大亚基、血蓝蛋白小亚基、谷氨酰胺转氨酶、α2巨球蛋白亚型2、葡聚糖模式识别脂蛋白在肝胰腺、鳃和血细胞等组织中mRNA 的表达水平显著性(P <0.05)或极显著性(P <0.01)上调。
血蓝蛋白免疫学功能、分子基础与应用新进展张泽蕙;张佩;章跃陵【摘要】一般认为,血蓝蛋白是节肢动物和软体动物血淋巴中的一种含铜呼吸蛋白.但随着研究的深入,人们发现血蓝蛋白还是对虾等无脊椎动物中的一种多功能免疫因子.本文对近年来国内外学者在血蓝蛋白免疫学活性、功能多样性分子基础及其应用前景等方面的研究新进展进行概述,为揭示血蓝蛋白在无脊椎动物免疫防御中的作用和地位奠定基础.【期刊名称】《汕头大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(031)001【总页数】9页(P46-54)【关键词】血蓝蛋白;免疫学活性;功能多样性分子基础;应用前景【作者】张泽蕙;张佩;章跃陵【作者单位】汕头大学理学院生物学系,广东省海洋生物技术重点实验室,广东汕头515063;汕头大学理学院生物学系,广东省海洋生物技术重点实验室,广东汕头515063;汕头大学理学院生物学系,广东省海洋生物技术重点实验室,广东汕头515063【正文语种】中文【中图分类】Q71血蓝蛋白是位于节肢动物（螯肢类、甲壳类、多足类和蜘蛛类）和软体动物（腹足类和头足类）血淋巴中的含铜呼吸蛋白，脱氧状态为无色，结合氧状态为蓝色[1-2].节肢动物门血蓝蛋白一般由2-8个不同的单体组成，每个单体（由一条多肽链构成）含有630-660个氨基酸残基，分子质量约为70-80 kDa，6个单体在四级结构上联合组成3-3六聚体，或以六聚体为单位再组成复合六聚体（更复杂的球形）[3].而软体动物血蓝蛋白由7-8个在大小上约为50 kDa的相似的功能单位组成，分子量为350-450 kDa，其四级结构为中凹的圆柱体的十聚体、二十聚体或多聚体[4].一般认为，血蓝蛋白的主要生物学功能与机体内的输氧有关，但近年来随着研究的深入，人们发现其不仅具有输氧功能，而且还与能量的贮存、渗透压的维持、蜕皮过程的调节以及表皮的固化有关[5-6].更为重要的是，血蓝蛋白还可通过多种方式参与机体免疫防御，被认为是虾蟹等水产养殖动物中的一种重要的多功能免疫因子，引起国内外学者的高度关注[7-8].因此，积极研究其免疫学活性、功能多样性分子基础及其应用前景，对阐明对虾等水产养殖动物的免疫防御机制，寻找其新的病害防控和良种选育策略等具有重要参考价值.1.1 酚氧化酶活性自德国学者Decker等[9]1998年首次报道狼蛛（Eurypelma californicum）血蓝蛋白具有酚氧化酶活性以来，血蓝蛋白酚氧化酶活性的研究受到国内外免疫学工作者的高度关注，近年各国学者相继发现多种血蓝蛋白在不同激活剂作用下同样具有酚氧化酶活性.Guo等[10]发现软体动物罗曼蜗牛（Helix pomatia）、乌贼（Sepia officinalis）和钉螺（Schistosoma japonicum）血蓝蛋白经α-糜蛋白酶的作用后可表现出O-双酚氧化酶活性.Perdomo等[11-12]报道，胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和SDS可诱导眼斑龙虾（Panulirus argus）血蓝蛋白表现出酚氧化酶活性.Kim等[13]研究表明，北海道毛蟹（Erimacrus isenbeckii）体内血蓝蛋白在低温的条件下（2.4-3.4℃），经SDS、脂多糖、磷壁酸等诱导下也可发挥酚氧化酶活性.在此基础之上，Baird等[14]进一步证实，SDS诱导血蓝蛋白发挥酚氧化酶活性的机制可能为：SDS通过其胶束形式诱导血蓝蛋白改变其最佳构象，从而为酚氧化酶底物打开一条通往催化中心的通道.有趣的是，Coates等[15]发现美洲鲎（Limulus polyphemus）体内的磷脂酰丝氨酸与SDS体外诱导血蓝蛋白发挥酚氧化酶活性的机制类似，其在体内同样可激活血蓝蛋白表现为酚氧化酶活性.此外，学者们还发现血蓝蛋白亚基在一定条件下也可表现出酚氧化酶活性.Fujieda 等[16]发现三疣梭子蟹（Portunus trituberculatus）血蓝蛋白5个单体均具有微弱的单酚氧化酶活性，且加入3M尿素后，其催化活性还可显著提高.Dolashki等[17]发现软体动物脉红螺（Rapanavenosa）血蓝蛋白功能亚基RvH1-a经SDS、胰蛋白酶以及尿素等处理后，可发挥一定的双酚氧化酶活性.1.2 抗病毒活性Zhang等[18]率先报道节肢动物斑节对虾（Penaeus monodon）血蓝蛋白对石斑鱼虹彩病毒（Singapore Grouper Iridovirus，SGIV）、蛙病毒3（Frog Virus 3，FV3）、淋巴囊肿病病毒（Lymphocyctis Virus，LDV）等6种病毒具有抗病毒活性.随后，Lei等[19]发现日本对虾（Penaeus japonicus）血蓝蛋白对白斑综合症病毒（White Spot Syndrome Virus，WSSV）同样具有抗病毒活性，尤其是发现其2个亚基PjHcL和PjHcY在抵抗WSSV方面存在明显差异，当对虾受到WSSV感染时，PjHcL亚基mRNA表达水平显著上升，而PjHcY亚基变化较小.进一步研究显示，该两个亚基抗病毒功能上的差异可能与其第3功能区上的蛋白质二级结构差异有关.随后，人们发现不仅节肢动物血蓝蛋白具有抗病毒活性，软体动物血蓝蛋白同样具有抗病毒活性.Nesterova等[20]和Zagorodnya等[21]分别报道软体动物脉红螺、亮大蜗牛（Helix Lucorum）血蓝蛋白具有抗疱疹病毒（Epstein-Barr Virus，EBV）活性.Dolashka等[22-23]发现脉红螺血蓝蛋白糖基化亚基RvH-c具有抗呼吸道合胞体病毒（Respiratory Syncytial Virus，RSV）活性，而非糖基化亚基RvH-b不具备此活性.在此基础之上，进一步发现其另一个亚基RvH2-e的寡糖序列Hex0-9HexNAc2-4Hex0-3Pent0-3Fuc0-3与血蓝蛋白抗疱疹病毒活性密切相关，并推测其作用机制可能为血蓝蛋白通过范德华力或特定氨基酸残基与疱疹病毒糖蛋白特定区域相互作用所致.由此说明，软体动物血蓝蛋白亚基抗病毒活性大小可能与其糖基化程度密切相关.有意思的是，学者们近年来研究还发现，血蓝蛋白降解片段也可能参与对虾抗病毒免疫.Chongsatja等[24]采用比较蛋白质组学策略，发现凡纳滨对虾（Litopenaeusvanname）感染桃拉综合症病毒（Taura Syndrome Virus，TSV）24 h后，其血细胞中存在7个血蓝蛋白降解片段表达量的显著变化，其中3/4的血蓝蛋白C-末端片段表达上调，而2/3的血蓝蛋白N-末端片段表达下调.由此提示，血蓝蛋白降解片段可能同样与对虾抗病毒免疫息息相关，至于其是否具有抗病毒活性及其抗病毒的作用机理还有待于进一步研究和证实.1.3 凝集活性本课题组从2006年开始对凡纳滨对虾、锯缘青蟹（Scylla serrate）血蓝蛋白凝集活性进行了积极的探索，发现其对副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus）、溶藻酸弧菌（Vibrio alginolyticus）、河弧菌（Vibrio fluvialis）、哈维氏弧菌（Vibrio harveyi）、嗜水气单胞菌（Aeromona hydrophila）、金黄色葡萄球菌（Stphylococcus aureus）和大肠杆菌K12（Escherichia coli K12）等7种细菌具有凝集活性，凝集活性大小为0.27-1.08 mg/L（对虾）、7.5-30 mg/ml（青蟹），其凝集活性可分别被N-乙酰神经氨酸和α-D-葡萄糖（对虾）以及N-乙酰神经氨酸、α-D-葡萄糖、D-半乳糖和D-木糖（青蟹）所抑制.随后，课题组进一步证实，对虾血蓝蛋白发挥凝集活性的构象主要为血蓝蛋白12聚体，与大肠杆菌的凝集作用靶标可能为细菌外膜蛋白OmpX；青蟹血蓝蛋白发挥凝集作用的功能单位为76 kDa亚基，与大肠杆菌的凝集作用靶标可能为两种外膜蛋白：OmpA和OmpC[25-28].由此说明，血蓝蛋白确实具有凝集活性，至于其凝集作用的分子机制还有待于进一步研究和探索.1.4 抑菌活性Jiang等[29]2007年在《Nature Immunology》首次报道圆尾鲎（Carcinoscorpius rotundicauda）血蓝蛋白对绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa）具有抑菌活性，抑菌率为（66.0±5.0）%，其作用机制可能为：血蓝蛋白在外源性微生物蛋白酶的激活下转化为酚氧化酶（其转化率可以被病原相关分子模式——脂多糖和磷壁酸得以加强），然后通过产生活性氧而发挥抑菌活性. 本课题组最近发现，用2种不同抗体亲和纯化所得的2种凡纳滨对虾血蓝蛋白：LHt（抗体为兔抗血蓝蛋白全蛋白）和LH73（抗体为兔抗血蓝蛋白73 kDa亚基）对病原菌的抑菌活性存在显著性差异，其中LH73对副溶血弧菌、溶藻酸弧菌、河弧菌、哈维氏弧菌、嗜水气单胞菌和金黄色葡萄球菌、温和气单胞菌（Aeromonas sobria）、鳗弧菌（V. anguillarum）具有明显的抑菌活性，并与LHt相比，具有极显著性差异.进一步探究显示，前者糖含量约为后者的2倍，由此推测，对虾血蓝蛋白糖基化的不同可能是导致血蓝蛋白发挥抑菌活性的另一种分子机制，至于其具体情况还有待于通过对血蓝蛋白糖基的鉴定以及糖基与病原菌的相互作用等进一步研究和证实[30].同时，本课题组还发现锯缘青蟹血蓝蛋白对溶藻酸弧菌、大肠杆菌K12等细菌均具有抑菌活性，其中对大肠杆菌K12的抑菌作用靶标可能为外膜蛋白OmpX、OmpC、OmpT、Tsx、FadL和OmpW[31].1.5 凝血、溶血活性本课题组最近发现凡纳滨对虾血蓝蛋白对鱼、鸡、鼠和人等4种红细胞具有显著的凝血活性，其凝血反应可被α-半乳糖、α-D-葡萄糖、甘露醇和N-乙酰神经氨酸所抑制.在此基础之上，我们进一步证实凡纳滨对虾、锯缘青蟹血蓝蛋白还具有溶血活性，其中对虾血蓝蛋白对羊、鼠、鸡、鱼等红细胞溶血活性大小为（34.7-99.9）%，青蟹血蓝蛋白对人、鼠、兔、鸡等红细胞溶血活性大小为（67.3-99.9）%，作用机制可能为胶体渗漏机制[32-33].值得一提的是，我们采用亲和蛋白质组学技术，进一步发现凡纳滨对虾血蓝蛋白可与人红细胞膜上一种分子量为27 kDa的硫氧还蛋白过氧化物酶（thioredoxin peroxidase）特异性结合，且两者在三维结构水平可发生特异性的对接，结合位点呈现典型的“锁-钥模型”.由此推测，硫氧还蛋白过氧化物酶可能为对虾血蓝蛋白与人红细胞结合的靶位之一，所获研究结果为进一步揭示血蓝蛋白的凝血、溶血作用机制等奠定了良好的基础[34].1.6 抗肿瘤活性研究发现，血蓝蛋白除了可以全方位的参与机体的抗病毒、细菌及异种动物红细胞免疫防御之外，近年来学者们还证实其具有抗肿瘤活性.Moltedo等[35]报道鲍鱼（Concholepas）血蓝蛋白对膀胱癌细胞MBT-2具有抗肿瘤活性. Becker等[36]进一步发现鲍鱼血蓝蛋白不同亚基的抗肿瘤活性存在差异，其中分子量为405 kDa的亚基CCHA对MTB-2的抗肿瘤活性明显优于分子量为350 kDa亚基CCHB，并推测CCHA亚基之所以具有较好的抗肿瘤活性是由于其具有更好的亲水性和更高的糖含量等所致.Boyanova等[37]证实脉红螺、亮大蜗牛血蓝蛋白对人膀胱癌细胞具有抗肿瘤活性，且它们可以作为一种替代药物用于人浅表膀胱癌的治疗.Antonova等[38]发现螺旋蜗牛（Helix aspersa）血蓝蛋白对膀胱癌、卵巢癌、前列腺癌等多种癌症具有抗肿瘤活性.Sarker等[39]证明钥孔血蓝蛋白（Keyhole limpet hemocyanin，KLH）可以通过增强自然杀伤细胞（Natural Killer，NK）的活力和促进细胞因子的产生来抑制病毒肉瘤细胞（Meth A sarcoma cells）的增殖.我们发现凡纳滨对虾血蓝蛋白对人宫颈癌细胞（Hela）同样具有明显的抗肿瘤活性，推测其作用机制可能为：对虾血蓝蛋白通过产生活性氧诱导肿瘤细胞以细胞程序性凋亡机制抑制肿瘤细胞生长[40].通过以上叙述可知，血蓝蛋白是近年来在无脊椎动物中新发现的一种具有多种免疫学活性的非特异性免疫因子.但血蓝蛋白分子为何可以同时识别、抵抗包括病毒、细菌、真菌、异种动物红细胞和肿瘤细胞等在内的多种不同病原体这个问题尚不是很清楚.可喜的是，最近人们对其进行了积极的探索.Cong等[41]证实帝王蝎（Pandinus imperator）血蓝蛋白发挥酚氧化酶活性是由于血蓝蛋白空间构象改变而使酶活性中心暴露所致.Jiang等[29]认为鲎血蓝蛋白发挥抑菌活性是其酚氧化酶活性产生活性氧的结果.我们在既往研究中发现凡纳滨对虾血蓝蛋白之所以可以发挥免疫学活性是由于其在结构上存在1个长约250 bp 左右的Ig-like区所致，该功能区在序列上与人Ig及其它免疫分子存在多个同源区域，在功能上可与抗人Ig和病原菌、异种动物红细胞发生特异性的结合，推测血蓝蛋白是一种新型的IgSF分子[42-43]，并进一步发现凡纳滨对虾血蓝蛋白发挥凝集、溶血活性主要与其聚集体的大小有关[32-33].最近包括我们课题组在内的学者们在上述研究基础之上，进一步发现血蓝蛋白之所以可以同时识别、抵抗多种病原微生物，可能与其在核酸、蛋白质和糖基化修饰等不同水平具有分子多态性有关. 本课题组Zhao等[44]、Guo等[45]分别发现凡纳滨对虾血蓝蛋白大、小亚基C-末端存在13、11个SNPs位点，且与对虾免疫防御及对病原微生物的抗性提高密切相关.随后，本课题组郭玲玲[46]和Zhao等[47]在凡纳滨对虾体内进一步发现了多个N段变化丰富的血蓝蛋白大亚基变体和1个小亚基内含子滞留选择性剪切体的存在，在功能上这些血蓝蛋白变体或剪切体与对虾抵御不同病原微生物的入侵有关.本课题组乔杰[48]采用亲和蛋白质组学策略发现与副溶血弧菌等6种病原菌相结合的血蓝蛋白，不仅在2-DE/2-D Western-blotting图谱上存在明显差异，而且其抑菌、凝集和溶血等免疫学功能差异显著，提示血蓝蛋白在蛋白质水平同样存在多态性，并与血蓝蛋白识别不同病原微生物、发挥不同免疫学活性以及对虾抵抗不同病原微生物的感染密切相关.Dolashka等[22]报道脉红螺血蓝蛋白抗病毒活性的发挥与其糖基化修饰有关.Olianas等[49]通过分析钙离子、pH值、乳酸盐等对粒背馒头蟹（Calappa granulata）血蓝蛋白结构的影响发现，血蓝蛋白具有多种功能可能是由于血蓝蛋白的蛋白质结构具有多种翻译后修饰的结果.我们采用亲和层析技术获得5种糖含量不同的凡纳滨对虾血蓝蛋白组分，其凝集、溶血活性存在显著差异[50].从以上分析可知，虽然迄今为止血蓝蛋白功能多样性的分子基础及其作用机制尚不十分明确，但随着血蓝蛋白分子多态性、基因表达调控以及信号传导途径等研究的深入，相信血蓝蛋白功能多样性的分子机制必将彻底阐明.1974年Olsson等[51]率先发现匙孔血蓝蛋（KLH）可用于浅表性膀胱癌患者的治疗.随后，Lamm等[52-53]发现KLH还可通过肿瘤转移之前的免疫作用或肿瘤转移之后的病灶内治疗，达到免疫治疗膀胱移行细胞癌的目的，并进一步通过临床实验证实，KLH是一种安全高效的膀胱癌免疫治疗物.Campo等[54]还发现KLH 可以作为一种非特异性免疫刺激物，激活哺乳动物的免疫防御反应，并有望作为一种抗原用于抗癌疫苗的研发.Guo等[55]研究证实湖北钉螺（Oncomelania hupensis）血蓝蛋白与日本血吸虫（Schistosoma Japonicum）具有相同的抗原表位，提示其可以作为一种潜在的疫苗进行血吸虫病的诊断与治疗.Gesheva等[56]报道海产腹足类动物红螺血蓝蛋白（Rapana thomasiana hemocyanin，RtH）是一种良好的免疫生物佐剂候选物.通过上述资料分析可知，血蓝蛋白在抗肿瘤治疗、疫苗研发等方面具有重要的潜在的应用价值.基于血蓝蛋白的功能多样性，我们有理由认为，随着对血蓝蛋白免疫学功能及其作用机制研究的深入，血蓝蛋白在生物医学、水产养殖等方面将具有更广阔的应用前景.综上所述，血蓝蛋白作为节肢动物、软体动物血淋巴中的主要蛋白，在无脊椎动物的免疫防御中发挥了重要的作用.虽然学者们对血蓝蛋白的免疫学活性、功能多样性的分子基础及其应用等有了较深入的了解，但血蓝蛋白发挥免疫学功能的相关信号传导途径、功能多样性的分子机理，及其基因转录表达调控的分子机制等尚不清楚.为此，笔者认为进一步对血蓝蛋白的这些科学问题进行积极的研究，对于揭示虾、蟹、贝类等水产养殖动物的免疫防御机制，选育抗逆优良水产养殖动物品种，建立水产养殖动物病害的生态学防治方法等具有重要的理论意义和实际应用价值.【相关文献】[1]SELLOS D，LEMOINE 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血蓝蛋白的结构和功能刘雪莹摘要：血蓝蛋白是近年来发现的一种多功能蛋白，存在于软体动物和节肢动物体内，主要功能是载氧。
本文主要介绍血蓝蛋白的结构和功能。
关键词：血蓝蛋白；节肢动物血蓝蛋白；软体动物血蓝蛋白；结构和功能The structure and function of hemocyaninLIU Xue-yingAbstract:Hemocyanin is a multifunctional protein and recently recognized with immune activities，it exists in arachnology, it’s main function is to carry oxygen.This article mainly introduces the structure and function of hemocyanin.Keywords: hemocyanin; arthropod hemocyanin; mollusk hemocyanin; structure and function收稿日期：2012—6—25作者：刘雪莹除极低等的少数动物外, 绝大多数动物的氧运输均需要血液中特殊蛋白质的参与, 这类参与呼吸作用的蛋白质家族统称为呼吸蛋白。
动物的呼吸蛋白划3大类:血红蛋白( hemoglobin, Hb)、血蓝蛋白( hemocyanin, Hc)和蚯蚓血红蛋白( hemerythreins, Hr)。
本文介绍血蓝蛋白。
血蓝蛋白又称血蓝素，是位于节肢动物(螯肢类、甲壳类、多足类和蜘蛛类)和软体动物(腹足类和头足类)血淋巴中的含铜呼吸蛋白，脱氧状态为无色，氧结合状态为蓝色，此时在570nm处出现吸收峰。
一般认为，血蓝蛋白的主要生物学功能与机体内的运输氧有关。
[1]但最新研究表明，血蓝蛋白不仅是一种含铜呼吸蛋白，而且还是一种重要的免疫分子，[2]该蛋白参还与了能量储存、渗透压维持、蜕皮过程调节,特别是酚氧化物酶活性和抗菌等生物功能的执行。
血蓝蛋白功能研究新进展章跃陵;罗芸;彭宣宪【期刊名称】《海洋科学》【年(卷),期】2007(31)2【摘要】血蓝蛋白是位于节肢动物和软体动物血淋巴中的含铜呼吸蛋白，脱氧状态为无色，结合氧状态为蓝色。
业已证明，节肢动物和软体动物的血蓝蛋白在分布、氨基酸序列和空间结构上均存在较大差异。
节肢动物门血蓝蛋白主要存在于螯肢类、甲壳类、多足类和蜘蛛类中，一般由3～8个不同的单体组成。
每个单体（由一条多肽链构成）含有600～660个氨基酸残基，分子质量约为75ku，6个单体（由基因重复产生）在四级结构上联合组成3—3六聚体（相对分子质量约为4．5×105）或以六聚体为单位再组成复合六聚体（即整数倍的六聚体）。
软体动物血蓝蛋白的分布不如节肢动物的那样广泛，仅限于腹足类和头足类，其分子质量约为50ku，由7或8个功能单位组成圆柱形结构。
一般认为，血蓝蛋白的主要生物学功能与机体内的输氧有关，它与血红蛋白（hemoglobins）和蚯蚓血红蛋白（hemerythreins）并称为动物界中的3种呼吸蛋白。
但近年来研究表明，血蓝蛋白是一种多功能蛋白，它不仅具有输氧功能，而且还与能量的贮存，渗透压的维持以及蜕皮过程的调节有关。
特别引起学术界重视的是，血蓝蛋白还具有酚氧化物酶活性和抗菌功能，被认为是节肢动物和软体动物中的一种重要的免疫分子。
【总页数】4页(P77-80)【作者】章跃陵;罗芸;彭宣宪【作者单位】汕头大学,理学院生物学系,广东,汕头,515063;厦门大学,生命科学学院,福建,厦门,361005;厦门大学,生命科学学院,福建,厦门,361005;厦门大学,生命科学学院,福建,厦门,361005【正文语种】中文【中图分类】Q71【相关文献】1.血蓝蛋白免疫学功能、分子基础与应用新进展 [J], 张泽蕙;张佩;章跃陵2.曼氏无针乌贼(Sepiella maindroni)血蓝蛋白酚氧化酶样活性研究和相关功能单元片段的克隆 [J], 常抗美;杨刚;刘慧慧;迟长凤;吕振明3.软体动物血蓝蛋白的结构和免疫功能的研究进展 [J], 彭文;王江勇4.血蓝蛋白分子结构与生物学功能 [J], 杜震环;井健;;5.脊尾白虾2种血蓝蛋白大亚基变体的克隆及功能分析 [J], 窦全伟;李吉涛;刘萍;李健;刘九美;孙东方;蔡影;环朋朋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
软体动物血蓝蛋白的结构和免疫功能的研究进展
彭文;王江勇
【期刊名称】《水产科学》
【年(卷),期】2011(030)003
【摘要】@@ 软体动物是动物界中仅次于节肢动物的第二大门类物种,种类繁多,体制差异大.它们的循环系统和呼吸系统也具有多样性,尤其是体内负责运输氧气的蛋白差别很大,分别为血蓝蛋白和血红蛋白[1].血蓝蛋白主要分布于头足纲、大部分腹足纲和多板纲及瓣鳃纲的原鳃亚纲动物的血淋巴rn中[2-3],它不与血细胞结合而直接悬浮于血淋巴中,随着血淋巴的循环为身体各组织提供氧气.
【总页数】5页(P182-186)
【作者】彭文;王江勇
【作者单位】中国水产科学研究院,南海水产研究所,广东,广州,510300;华南师范大学生命科学学院,广东,广州,510631;中国水产科学研究院,南海水产研究所,广东,广州,510300
【正文语种】中文
【中图分类】Q174
【相关文献】
1.血蓝蛋白提取、纯化、结构表征技术研究进展 [J], 金雅芳;张意锋;邓云;岳进;钱炳俊;王丹凤;赵艳云
2.软体动物免疫功能研究进展 [J], 彭怀明;周书林
3.血蓝蛋白研究进展 [J], 张秀丽;刘庆慧;程江峰;陈文博
4.甲壳动物血蓝蛋白研究进展 [J], 潘鲁青;金彩霞
5.血蓝蛋白分子结构与生物学功能 [J], 杜震环;井健;;
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血蓝蛋白分子结构与生物学功能
杜震环;井健
【期刊名称】《生物过程》
【年(卷),期】2015(005)003
【摘要】血蓝蛋白是三大类呼吸功能都之一,目前仅发现存在于节肢动物门和软体动物门等少数动物类中。
本文系统介绍了节肢动物门和软体动物门血蓝蛋白的分子结构特征,并基于血蓝蛋白的独特结构,详细阐述了动物体内迄今发现的有关血蓝蛋
白的主要生物学功能特点,同时对当前针对血蓝蛋白研究过程中常用的技术与方法
进行了介绍。
通过以上内容,有助于深入认识血蓝蛋白这种独特的呼吸功能蛋白的
研究现状,也有助于拓展对血蓝蛋白开发利用前景的认识。
【总页数】8页(P30-37)
【作者】杜震环;井健
【作者单位】[1]北京师范大学生物化学系,北京;;[1]北京师范大学生物化学系,北京【正文语种】中文
【中图分类】S9
【相关文献】
1.围绕生物学重要概念促进高三生物学课堂的有效教学——以“DNA的分子结构、功能及遗传信息的传递”复习课为例 [J], 佘建云
2.Hsp70及其辅助伴侣分子的分子结构和生物学功能研究进展 [J], 王卓;曹云师;
李雪梅;彭莎
3.转录因子NKX2-5分子结构与调控心血管前体细胞的生物学功能 [J], 王宏书;韩
燊;刘卒;李晓芳;钟崇斌;李立峰;李亚雄;蒋立虹
4.转录因子NKX2-5分子结构与调控心血管前体细胞的生物学功能 [J], 王宏书;韩燊;刘卒;李晓芳;钟崇斌;李立峰;李亚雄;蒋立虹
5.燕麦β-葡聚糖的分子结构特点及其生物学功能研究进展 [J], 田思萌;孔祥菊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
文章编号 ：１００４－０３７４（２０１１）０１－０１０６－０９收稿日期：2010-07-22；修回日期：2010-09-17基金项目：国家自然科学基金项目(30630010，30870282，31071911)＊通讯作者：E-mail ：yxluan@ ；Tel ：021-********节肢动物血蓝蛋白家族的组成与演化谢 维，栾云霞＊(中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所，昆虫发育与进化生物学重点实验室，上海200032)摘 要：血蓝蛋白是动物界的三类呼吸功能蛋白之一，目前仅发现于节肢动物和软体动物等少数动物类群中。
不同亚型的血蓝蛋白有不同的理化性质和序列，但均结合氧分子，并以六聚体，甚至更复杂的聚合体结构存在。
血蓝蛋白与酚氧化酶、拟血蓝蛋白、昆虫储存蛋白以及昆虫储存蛋白受体等结构类似、进化上近缘的分子共同组成了血蓝蛋白超家族。
该文主要介绍了血蓝蛋白家族成员在节肢动物四大类群(螯肢动物、多足动物、甲壳动物和六足动物)中已知的分布、结构和功能，并重点综述了血蓝蛋白家族成员在节肢动物系统演化研究中发挥的独特而有效的作用，进一步强调了在更多节肢动物类群中研究血蓝蛋白家族的功能和演化的重要性。
关键词：节肢动物；血蓝蛋白；酚氧化酶；拟血蓝蛋白；昆虫储存蛋白；昆虫储存蛋白受体；分子演化中图分类号：Q959. 22；Q51；Q966 文献标识码：AMembers of the arthropod hemocyanin superfamily and their evolutionXIE Wei, LUAN Y un-Xia*(Key Laboratory of Insect Developmental and Evolutionary Biology, Institute of Plant Physiology and Ecology,Shanghai Institutes for Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200032, China)Abstract: Hemocyanin, occurring only in minority animal groups including some arthropod and mollusk species,is one of the three kinds of respiratory proteins in animal kingdom. Different hemocyanin subunits have distinct physico-chemical properties and sequences respectively, but share the behavior of oxygen-binding and the structure of hexamers or even more complex multi-hexamers. Besides hemocyanins, the hemocyanin superfamily includes four other classes of proteins with similar structures and closely related phylogenic relationships:phenoloxidases, cryptocyanins, hexamerins and hexamerin receptors. Here we summarize the distribution,structure and function of hemocyanin superfamily members in the four major groups of euarthropods (Chelicerata,Myriapoda, Crustacea and Hexapoda), and especially review their distinct and valuable contributions in the study of arthropod evolution. Finally, we suggest the significance of further exploring the function and evolution of hemocyanin superfamily members in more arthropod groups.Key words: Arthropoda; hemocyanin; phenoloxidase; cryptocyanin; hexamerin; hexamerin receptor; molecular evolution几乎所有的生物都需要氧气来支持它们的新陈代谢。
空气和水中富含氧气，可以通过体壁扩散的方式向生物体传输，但是当生物演化中个体增大时，就需要引入进一步的输氧机制了，这是生物界循环系统将氧气由摄取部位传输到全身的基本进化策略。
动物是通过增加呼吸面积，以及引入亲和氧气的载体分子的方式来实现这一点的。
当生物体表107第１期谢 维，等：节肢动物血蓝蛋白家族的组成与演化面为表皮所覆盖，并采用血淋巴或血液构成的循环系统时，这些策略就更为必要。
鳃和肺进化出来的效果便是增加呼吸面积。
真节肢动物大都拥有呼吸器官，只有一些个体微小的物种缺失[1]。
在动物界迄今只发现了三类能结合金属离子并作为亲和氧气载体的呼吸功能蛋白：血赤藓素(hemerythrins, Hrs)、血红蛋白(hemoglobins, Hbs；俗称血色素)和血蓝蛋白(hemocyanins, Hcs)。
血赤藓素被发现于三类小的原口动物(protostome)：星虫动物门(Sipuncula)、腕足动物门(Brachiopoda)和鳃曳动物门(Priapulida)，以及环节动物门(Annelida)和细菌中[2]。
血红蛋白是一类非常古老的分子，在生物圈中的分布相当广泛，在原核生物、真菌、动物和植物中均有发现[3]。
与血红蛋白相比，血蓝蛋白的分布非常局限，目前仅发现于一些节肢动物和软体动物的血淋巴中。
另外，在有爪动物中也发现了一个可能的血蓝蛋白[4,5]。
节肢动物和软体动物的血蓝蛋白均属铜离子结合蛋白，两者有类似的铜离子结合中心，但在序列和主要的结构特征上并没有明显的相似性，因此它们很可能有不同的起源，并不存在系统发生学上的联系[6-8]。
节肢动物血蓝蛋白的独立发生为节肢动物的单系性提供了一个有力证据，而通过对血蓝蛋白基因的进化研究，也为探讨节肢动物各类群之间的系统发生关系提供了有价值的分子佐证。
１ 节肢动物血蓝蛋白的分布血蓝蛋白在节肢动物四大类群(螯肢动物Cheli-cerata、多足动物Myriapoda、甲壳动物Crustacea 和六足动物Hexapoda)中都有分布。
螯肢动物中，血蓝蛋白较早发现于蜘蛛类(蛛形纲)、剑尾类(鲎)和蝎类中[8]。
多足动物有气管系统，因而曾经认为特化的呼吸蛋白在这个类群中并非必需[9]。
然而，蜈蚣类的两种蚰蜒(Scutigera longi-cornis和S. coleoptrata)中被分别推测和证实存在血蓝蛋白[10,11]，倍足纲异蛩科(Spirostreptidae)中也发现了血蓝蛋白的存在[12]。
在甲壳动物中，血蓝蛋白一直被认为只存在于软甲亚纲(Malacostraca)中 [13]，但最近在桨足纲中也发现了血蓝蛋白[14]。
与多足动物一样，具有气管系统的六足动物曾一度也被认为不需要专门的呼吸蛋白。
但是，近几年在很多较低等的昆虫类群中均发现了血蓝蛋白，说明其在昆虫中存在的广泛程度远远超乎此前的认识[15-18]。
血蓝蛋白在弹尾纲(Collembola)、石蛃目(Archaeognatha)、衣鱼目(Zygentoma)、襀翅目(Plecoptera)、直翅目(Orthoptera)、目(Phasmida)、革翅目(Dermaptera)、等翅目(Isoptera)和蜚蠊目(Blattodea)等表变态和半变态六足动物中普遍存在，但似乎在全变态类群中发生丢失，与血红蛋白在昆虫中的分布呈现某种互补性(图1)。
对黑腹果蝇以及其他果蝇类(dr osophilids)、意大利蜜蜂(Apis mellifera)、赤拟谷盗(Tribolium castaneum)、埃及伊蚊(A edes aegypti)和家蚕(Bombyx mori)等基因组的研究，以及对赤拟谷盗、埃及伊蚊和冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)的EST序列分析均未发现血蓝蛋白基因，这也支持全变态类群中血蓝蛋白丢失的说法[20]。
２ 节肢动物血蓝蛋白的结构与功能节肢动物血蓝蛋白的基本结构为六聚体，又可以6个相似或等同的亚型(六聚体)形成复合六聚体[7,9](图2)。
一个典型的节肢动物血蓝蛋白亚基的相对分子质量约为70～80 k，由630～660个氨基酸组成，分为三个结构域[21,22]。
第一个结构域包括N 端的150～180个氨基酸，主要由α螺旋组成，并通过超二级结构形成稳定的螺旋束；第二个结构域包括了两个结合铜离子的位点——CuA和CuB，均由2个α螺旋组成，每个α螺旋有3个组氨酸残基与铜离子结合，这两个铜离子为血蓝蛋白结合O2所必需；第三个结构域主要由β折叠结构组成，进一步折叠为超二级结构而形成反平行的7股β桶结构[21,22]。
节肢动物各种血蓝蛋白的亚型有着显著的多样性，并且在节肢动物的亚门内也是独立发生的，并非同源关系[8]，这与脊椎动物血红蛋白通用的α2β2结构有着明显差异[23]。
一般认为，血蓝蛋白作为三类呼吸功能蛋白之一，承担着氧气传输的功能[24]，但目前发现其功能并不止于此，它还可能具备能量储存 [25]和免疫防御功能[6,9]。
支持血蓝蛋白具备免疫功能的研究结果包括：血蓝蛋白在实验中显示出内在的酚氧化酶活性[26]，甚至可以转化为酚氧化酶 [27]。
此外，血蓝蛋白可以结合蜕皮激素而参与其在血淋巴中的运输[12]。
３ 节肢动物血蓝蛋白家族的其他成员目前已知的节肢动物血蓝蛋白超家族(haemocy-anin superfamily)包括五个成员：酚氧化酶(phenol-oxidase, PO)、血蓝蛋白(Hc)、甲壳动物拟血蓝蛋108生命科学第２３卷白(pseudohemocyanin, 又名cryptocyanin, PHc 或Cc)、昆虫储存蛋白(hexamerin, Hx)和昆虫储存蛋白受体(hexamerin receptor, HxR)。
