蛋白质作用范文

蛋白质作用范文（精选12篇）

蛋白质作用 第1篇

在研究补服营养液与机体运功能力相互作用问题时, 传统观点一直比较注重对碳水化合物的补服研究。连续三届获“奥林匹亚先生”称号 (1977—1979) 的弗兰科·赞恩很早便开始借助它来提高运动成绩了。他发现, 补服碳水化合物后, 能延缓疲劳和提高耐力。但很少有教练员和科研人员像监测碳水化合物的摄入量一样监测蛋白质的摄入量。

20 世纪70 年代中期, Gontzea的一项研究表明, 正常人吃了含有固定量氮的食物后, 处于氮平衡状态。然而, 大约两周后运动时呈现负氮平衡, 在摄入氮后最初的两周里没有特别补服含氮的食物, 仍可保持氮平衡状态。

到了20 世纪90 年代, 一些学者对运动中补充蛋白的作用进行了研究, Blomstrand等人对服用支链氨基酸对持续训练后运动能力的影响进行了研究, 结果发现, 服用支链氨基酸 (BCAA) 可能提高抗阻力运动的能力;然而其研究设计受到质疑。后来有研究指出, 服用BCAA不能提高成绩, 此研究结论未得到研究界的认可。

2. 现状分析

21 世纪以来关于补服蛋白方面的研究越来越多, 有的学者从补服的时间、补充的量、补服后对运动能力和运动恢复的影响进行研究, 还有的对不同供能物质进行对比研究。近年来, 对补充蛋白的研究更加具体。Kevin D. Tipon对运动前补服蛋白及其降解产物对运动的作用进行了研究, 提出运动前和运动后补服氨基酸、蛋白降解产物的影响可能不同。Michael J. Saunders对耐力运动中多次补服糖蛋白对运动能力和成绩的影响进行了研究, 结果表明, 糖蛋白饮料能提高耐力可能与不同饮料中的热量有关, 补服糖蛋白后运动可改善肌肉损伤不适似乎与糖和热量无关, 而是由运动中饮用的饮料引起的。M. Beelen, R.Koopman等人对抗阻力运动中多次补服蛋白对肌蛋白的合成进行了研究, 他们注意到, 无论是青年被试者还是老年被试者, 在补服特别添加或者不特别添加亮氨酸的酪蛋白降解物时, 运动后肌蛋白合成没有明显差异。

Luc J.C.Van Loon对2007 年5 月28、29 日在新奥尔良举行的研讨会进行了总结, 参加人士都是在科学训练和蛋白代谢领域颇有成就的研究者, 他们就运动营养中利用蛋白和蛋白降解产物的不同影响阐述了各自的观点。虽然这些研究都试图验证蛋白对运动能力的影响, 但其基本上是从氮平衡, 也就是蛋白的分解与合成、肌蛋白的充盈、测试胰岛素的水平方面进行研究, 并且没有明确是哪一种蛋白对运动能力有影响, 而蛋白质主要有动物性和植物性蛋白两类。影响运动能力与体能恢复的指标却不仅仅是上述研究方式, 其中最大吸氧量、无氧耐力、血细胞的变化以及尿成分的变化等都可以反映运动能力与体能的恢复情况。因此, 这些指标都可以作为我们进行下一步深入研究的方向。

3. 趋势预测

近年来, 有的学者从补服时间、补充的量、补服后对运动能力和运动恢复的影响进行了研究, 还有的对不同供能物质进行对比研究, 并且对蛋白补充的研究更加具体, 包括运动前补服、耐力运动中多次补服、补服后对运动后的恢复、对抗阻力运动中多次补服等, 基本上是对蛋白的分解与合成、肌蛋白的充盈、测试胰岛素的水平进行研究。

4. 改进建议

影响运动能力与体能恢复的不仅仅是氮平衡方面的蛋白的分解与合成、肌蛋白的充盈、测试胰岛素的水平等指标, 最大吸氧量、无氧耐力、血细胞的变化以及尿成分的变化等也可以反映运动能力与运动后体能的恢复情况。这些指标有待我们进行下一步的深入研究。

参考文献

[1]王恒, 岳新坡.蛋白质对提高运动员运动成绩的影响[J].山西师大体育学院学报, 2005, (2) .

蛋白质作用 第2篇

蛋白质与蛋白质之间相互作用构成了细胞生化反应网络的一个主要组成部分，蛋白-蛋白互作网络与转录调控网络对调控细胞及其信号有重要意义。把原来spaces空间上的一篇蛋白质与蛋白质间相互作用研究方法转来，算是实验技巧分类目录的首篇。间相互作用的实验方法比较)

一、酵母双杂交系统

酵母双杂交系统是当前广泛用于蛋白质相互作用组学研究的一种重要方法。其原理是当靶蛋白和诱饵蛋白特异结合后，诱饵蛋白结合于报道基因的启动子，启动报道基因在酵母细胞内的表达，如果检测到报道基因的表达产物，则说明两者之间有相互作用，反之则两者之间没有相互作用。将这种技术微量化、阵列化后则可用于大规模蛋白质之间相互作用的研究。在实际工作中，人们根据需要发展了单杂交系统、三杂交系统和反向杂交系统等。Angermayr等设计了一个SOS蛋白介导的双杂交系统。可以研究膜蛋白的功能，丰富了酵母双杂交系统的功能。此外，酵母双杂交系统的作用也已扩展至对蛋白质的鉴定。

二、噬茵体展示技术

在编码噬菌体外壳蛋白基因上连接一单克隆抗体的DNA序列，当噬菌体生长时，表面就表达出相应的单抗，再将噬菌体过柱，柱上若含目的蛋白，就会与相应抗体特异性结合，这被称为噬菌体展示技术。此技术也主要用于研究蛋白质之间的相互作用，不仅有高通量及简便的特点，还具有直接得到基因、高选择性的筛选复杂混合物、在筛选过程中通过适当改变条件可以直接评价相互结合的特异性等优点。目前，用优化的噬菌体展示技术，已经展示了人和鼠的两种特殊细胞系的cDNA文库，并分离出了人上皮生长因子信号传导途径中的信号分子。

三、等离子共振技术

表面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance，SPR)已成为蛋白质相互作用研究中的新手段。它的原理是利用一种纳米级的薄膜吸附上“诱饵蛋白”，当待测蛋白与诱饵蛋白结合后，薄膜的共振性质会发生改变，通过检测便可知这两种蛋白的结合情况。SPR技术的优点是不需标记物或染料，反应过程可实时监控。测定快速且安全，还可用于检测蛋白一核酸及其它生物大分子之间的相互作用。

(另补充2：检测两种蛋白质之

四、荧光能量转移技术

荧光共振能量转移（FRET）广泛用于研究分子间的距离及其相互作用;与荧光显微镜结合，可定量获取有关生物活体内蛋白质、脂类、DNA 和RNA 的时空信息。随着绿色荧光蛋白（GFP）的发展，FRET 荧光显微镜有可能实时测量活体细胞内分子的动态性质。提出了一种定量测量FRET效率以及供体与受体间距离的简单方法，仅需使用一组滤光片和测量一个比值，利用供体和受体的发射谱消除光谱间的串扰。该方法简单快速，可实时定量测量FRET 的效率和供体与受体间的距离，尤其适用于基于GFP 的供体受体对。

五、抗体与蛋白质阵列技术

蛋白芯片技术的出现给蛋白质组学研究带来新的思路。蛋白质组学研究中一个主要的内容就是研究在不同生理状态下蛋白水平的量变，微型化，集成化，高通量化的抗体芯片就是一个非常好的研究工具，他也是芯片中发展最快的芯片，而且在技术上已经日益成熟。这些抗体芯片有的已经在向临床应用上发展，比如肿瘤标志物抗体芯片等，还有很多已经应用再眼就的各个领域里。

六、免疫共沉淀技术

免疫共沉淀主要是用来研究蛋白质与蛋白质相互作用的一种技术，其基本原理是，在细胞裂解液中加入抗兴趣蛋白的抗体，孵育后再加入与抗体特异结合的结合于Pansobin珠上的金黄色葡萄球菌蛋白A(SPA)，若细胞中有正与兴趣蛋白结合的目的蛋白，就可以形成这样一种复合物：“目的蛋白—兴趣蛋白—抗兴趣蛋白抗体—SPA|Pansobin”，因为SPA|Pansobin比较大，这样复合物在离心时就被分离出来。经变性聚丙烯酰胺凝胶电泳，复合物四组分又被分开。然后经Western blotting法，用抗体检测目的蛋白是什么，是否为预测蛋白。这种方法得到的目的蛋白是在细胞内天然与兴趣蛋白结合的，符合体内实际情况，得到的蛋白可信度高。但这种方法有两个缺陷：一是两种蛋白质的结合可能不是直接结合，而可能有第三者在中间起桥梁作用；二是必须在实验前预测目的蛋白是什么，以选择最后检测的抗体，所以，若预测不正确，实验就得不到结果，方法本身具有冒险性。

七、pull-down技术

蛋白质相互作用的类型有牢固型相互作用和暂时型相互作用两种。牢固型相互作用以多亚基蛋白复合体常见，最好通过免疫共沉淀（Co-IP）、Pull-down技术或Far-western法研究。Pull-down技术用固相化的、已标记的饵蛋白或标签蛋白（生物素-、PolyHis-或GST-），从细胞裂解液中

钓出与之相互作用的蛋白。通过Pull-down技术可以确定已知的蛋白与钓出蛋白或已纯化的相关蛋白间的相互作用关系，从体外传路或翻译体系中检测出蛋白相互作用关系。

检测两种蛋白质之间相互作用的实验方法比较

研究蛋白-蛋白相互作用是理解生命活动的基础。蛋白质—蛋白质互作网络是生物信息调控的主要实现方式，是决定细胞命运的关键因素。检测蛋白质间相互作用的实验方法有哪些？(补充：研究蛋白质与蛋白质相互作用方法总结1)这些检测方法各有什么优缺点？总结如下。1.生化方法

●共纯化、共沉淀，在不同基质上进行色谱层析（需要补充）

●蛋白质亲和色谱 基本原理是将一种蛋白质固定于某种基质上（如Sepharose），当细胞抽提液经过改基质时，可与改固定蛋白相互作用的配体蛋白被吸附，而没有吸附的非目标蛋白则随洗脱液流出。被吸附的蛋白可以通过改变洗脱液或者洗脱条件而回收下来。

GST pull down技术：为了更有效的利用蛋白质亲和色谱，可以将待纯话的蛋白以融合蛋白的形式表达，即将”诱饵“蛋白与一种易于纯化的配体蛋白融合。例如与GST融合的蛋白再经过GSH的色谱柱时，就可以通过GST和GSH的相互作用而被吸附。当载有细胞抽提物经过柱时，就可以得到能够与“诱饵”蛋白相互作用的目标蛋白了。

Epitope-tag技术：表位附加标记技术 就是将附加的抗原融合到目的蛋白以检测目的蛋白的表达，同时还可以通过亲和层析法来纯化目的蛋白。缺点：表位附加标记可能会使融合蛋白不稳定，改变或使融合蛋白功能丧失。

以上两种方法都要共同的缺点：假阳性。实验所检测到的相互作用可能时由蛋白质所带电荷引起的，并不是生理性的相互作用；蛋白的相互作用可能并不是直接的，可是由第三者作为中介的；有时会检测到两种在细胞中不可能相遇却有极强亲和力的蛋白。因此实验结果还应经其他方法验证。

●免疫共沉淀 免疫共沉淀是以抗体和抗原之间的专一性作用为基础的用于研究蛋白质相互作用的经典方法。改法的优点是蛋白处于天然状态，蛋白的相互作用可以在天然状态下进行，可以避免认为影响；可以分离得到天然状态下相互作用的蛋白复合体。缺点：免疫共沉淀同样不能保证沉淀的蛋白复合物时候为直接相互作用的两种蛋白。另外灵敏度不如亲和色谱高。

●Far-Western 又叫做亲和印记。将PAGE胶上分离好的凡百样品转移到硝酸纤维膜上，然后检测哪种蛋白能与标记了同位素的诱饵蛋白发生作用，最后显影。缺点是转膜前需要将蛋白复性。

2.等离子表面共振技术（Surface plasmon resonance）该技术是将诱饵蛋白结合于葡聚糖表面，葡聚糖层固定于几十纳米厚的技术膜表面。当有蛋白质混合物经过时，如果有蛋白质同“诱饵”蛋白发生相互作用，那么两者的结合将使金属膜表面的折射绿上升，从而导致共振角度的改变。而共振角度的改变与该处的蛋白质浓度成线性关系，由此可以检测蛋白质之间的相互作用。该技术不需要标记物和染料，安全灵敏快速，还可定量分析。缺点：需要专门的等离子表面共振检测仪器。

3.遗传学方法 使某处发生缺损，检测对其他地方的影响。

●基因外抑制子。基因外抑制子是通过一个基因的突变来弥补原有基因的突变。比如相互作用的蛋白A和B，如果A发生了突变使两者不再相互作用，此时B如果再发生弥补性突变就可以使两者的相互作用恢复，那么B就是A的基因外抑制子。缺点：需要知道基因，要有表型，筛选抑制子比较费时。

●合成致死筛选 指两个基因同时发生突变会产生致死效应，而当每个基因单独发生突变时则无致死效应。用于分析两个具有相同重要蛋白之间的相互作用。

4.双杂交技术 原理基于真核细胞转录因子的结构特殊性，这些转录因子通常需要两个或以上相互独立的结构域组成。分别使结合域和激活域同诱饵蛋白和猎物蛋白形成融合蛋白，在真核细胞中表达，如果两种蛋白可以发生相互作用，则可使结合域和激活域在空间上充分接近，从而激活报告基因。缺点：自身有转录功能的蛋白会造成假阳性。融合蛋白会影响蛋白的真实结构和功能。不利于核外蛋白研究，会导致假隐性。

5.荧光共振能量转移技术 指两个荧光法色基团在足够近（<100埃）时，它们之间可发生能量转移的现象。荧光共振能量转移技术可以研究分子内部对某些刺激发生的构象变化，也能研究分子间的相互作用。它可以在活体中检测，非常灵敏，分辩率高，能够检测大分子的构象变化，能够定性定量的检测相互作用的强度。缺点 此项技术要求发色基团的距离小于100埃。另外设备昂贵，还需要融合GFP给蛋白标记。

此外还有交联技术（cross－linKing），蛋白质探针技术，噬菌体展示技术（Phage display）以及生物信息学的方法来检测蛋白质之间相互作用

Western杂交是将蛋白质电泳、印迹、免疫测定融为一体的特异性蛋白质的检测方法。其原理是：生物中含有一定量的目的蛋白。先从生物细胞中提取总蛋白或目的蛋白，将蛋白质样品溶解于含有去污剂和还原剂的溶液中，经SDS-PAGE电泳将蛋白质按分子量大小分离，再把分离的各蛋白质条带原位转移到固相膜（硝酸纤维素膜或尼龙膜）上，接着将膜浸泡在高浓度的蛋白质溶液中温育，以封闭其非特异性位点。然后加入特异抗性体（一抗），膜上的目的蛋白（抗原）与一抗结合后，再加入能与一抗专一性结合的带标记的二抗（通常一抗用兔来源的抗体时，二抗常用羊抗兔免疫球蛋白抗体），最后通过二抗上带标记化合物（一般为辣根过氧化物酶或碱性磷酸酶）的特异性反应进行检测。根据检测结果，从而可得知被检生物（植物）细胞内目的蛋白的表达与否、表达量及分子量等情况。

蛋白质作用 第3篇

关键词： 高中生物 蛋白质合成 基因作用

基因指的是控制生物性状中遗传物质的内部结构单位与功能单位，其对于合成蛋白质有着极为重要的控制性效用，并且生物学科中关于基因的学习有基础性作用。据此，笔者对高中生物中基因在蛋白质的合成过程中担任的控制角色所进行的分析具有十分重要的现实意义。

一、基因在蛋白质合成中的含义概述

基因是指具备遗传效应的DNA片段，这些基因通过线性排列的方式呈现在染色体上，并经由若干基因共同组成DNA分子。基因与生物的性状存在紧密的联系，其不仅对性状产生控制作用，基因具有特殊性的内容也直接决定生物性状的特定性。另外，基因还携带了相关的遗传信息，基因中的脱氧核苷酸的排列顺序也代表了该种生物在遗传方面的信息内容。

DNA片段的功能主要包含两部分内容：一方面通过DNA的复制，能够实现生物繁衍接代中的遗传特征的传递，另一方面经过繁育的后代在个体的发育过程中，使得遗传信息得到表达，进而使得后代将与亲代相似的特征明显地展示出来。其传递的过程主要是复制完DNA分子后，亲代通过生殖这项步骤将其传递给后代，在后代获得同亲代结构一致的DNA后，就会出现个体发育同亲代相似的性状特征，因而实现DNA对于生物性状的控制过程。对于不同的生物来说，其性状是不同的，而这种受精卵细胞中的DNA往往数量有限，所以这要求每个DNA分子可以控制多种遗传性状，而这种要求就促使在每一个DNA分子的内部可划分成一些功能区段，从不同区段中分别完成不同性状的控制，并且其中每一个区段都称其为一个独立的“基因”。由此可以总结出，基因对与生物性状结构与功能单位有控制作用。

二、基因在蛋白质合成中的控制性作用

（一）基因在蛋白质合成中的参与效果

基因参与了蛋白质的合成过程，并且对于合成工作起到一个控制性的效用。在细胞核中，通常都以DNA一条链作为模板，并依照碱基互补配对的原则使其形成RNS信使的整个过程。在细胞核内，以信使RNA作为模板，并以转运RNA作为运载的工具，最终形成氨基酸连接顺序的合成结果。在整个过程中，通常有将遗传信息经由DNA传送给RNA，接着由RNA转到蛋白质转录与翻译过程，还有从DNA到DNA的遗传信息复制过程。

（二）基因在蛋白质合成中的具体控制作用的分析

在了解基因的相关含义及认识DNA作为遗传物质的基本功能后，学生便能够对基因传递遗传的信息，以及表达遗传信息的概念加以初步地掌握。紧接着，学生在学习过程中发现，DNA分子不能由细胞核直接获取，并且基因同蛋白质的合成有一定的空间间隔，要实现基因对于蛋白质的作用探究，则需要将RNA引入探究活动。从对DNA与RNA的特征比对上，学生很容易得出二者在几方面存在重要区别。例如DNA（脱氧核糖核酸）的结构通常为双螺旋式的结构，而RNA（核糖核酸）则通常呈现单链结构形式；在基本单位上的比较上，DNA主要为脱氧核苷酸，而RNA则通常为核糖核苷酸；在五碳糖方面二者也有着显著区分，DNA一般为脱氧核糖，而RNA则主要是核糖。此外，在碱基种类中，DNA主要是A、T、C、G，而RNA的碱基种类则是A、U、C、G，并且RNA主要可以分为信使、转运与核糖体三种类型。

在对转录进行探索时，学生可以从四个步骤中获得整个过程。首先，解开DNA双链，使得DNA是双链中的碱基可以得到暴露；其次，处于游离状态的核糖核苷酸能够与DNA链上碱基进行任意碰撞，并且当DNA中的碱基同核糖核苷酸能偶实现互补时，二者可以利用氢键实现结合；再则，在新的核糖核苷酸结合好时，可以将其连接到正处于合成状态的mRNA分子之上；最后，在DNA单链上，合成的mRNA得到了释放，随后DNA的双链也实现了恢复。在整个基因转录的过程中，需要创造的条件主要包括模板、能量、原料与酶四方面的内容。其中模板为DNA上的一条链，其所需能量主要指的是ATP，转录的原料是指4种可游离的核糖核苷酸，酶则指的是RNA的聚合酶、解旋酶等。

此外，DNA的复制与转录过程也存在许多不同之处，例如，在模板设置上是DNA两条链，而在转录中主要为DNA一条链，在碱基配对时，复制主要是A-T/C-G/T-A/G-C，而在转录过程中通常为A-U/C-G/T-A/G-C。并且在经过复制与转录过程所形成的产物是不同的，在复制中主要产生的是子代DNA，而在转录中则是RNA。当细胞核完成合成后，mRNA经过细胞核内的核孔进入到细胞质中，便能够直接指导蛋白质进行合成，从而完成整个作用过程。再则，细胞核内的DNA，通过RNA直接指导细胞核内核糖体里所进行的蛋白质合成过程，其中将RNA用作DNA信使的原因主要有其是由核糖、碱基、磷酸组成的核苷酸连接组成的，并且实现储存信息的功能。接着，通过转录后的碱基序列转变为蛋白质中的氨基酸，以此便实现蛋白质的合成。

总的来说，基因对于生物性质有着控制作用，基因指导合成了蛋白质，而生物的性状特征又主要通过蛋白质体现出来，进而通过基因对于蛋白质合成过程的指导作用实现对整个基因的表达。

对基因参与蛋白质合成中的重要作用进行了解掌握，不仅使学生树立了基因能够实现对蛋白质的控制这一观念，而且为学生解答此类问题提供了正确的思路。因此，加强对基因对于蛋白质合成的相关研究，是高中生物学习中的一项重要任务。

参考文献：

[1]汪正华，朱蓓霖，赵云等.蛋白质谷氨酰胺酶基因的合成表达及性质研究[J].中国生物工程杂志，2012，11：55-60.

[2]李春霞，巩东辉.《基因指导蛋白质的合成》教学设计[J].科技视界，2013，30：141.

蛋白质作用 第4篇

英国研究人员日前报告说, 他们发现一种蛋白质在疯牛病形成过程中起着关键性作用, 如能研制出针对这种蛋白质的药物, 将有助于开发治疗疯牛病以及相关人类疾病的新方法。英国利兹大学研究人员在新一期美国《公共科学图书馆·病原学》 (PLoS Pathogens) 杂志上报告说, 他们发现一种名为Glypican-1的蛋白质在疯牛病形成过程中起着关键作用。疯牛病是由牛神经系统中的朊蛋白发生病变引起的, 实验显示, Glypican-1的存在会导致病变朊蛋白数量上升, 如果减少细胞中这种蛋白质的数量, 病变朊蛋白的数量会随之下降。研究人员说, 这可能是因为Glypican-1起到某种作用, 使两种不同的朊蛋白凭借它组装到一起, 从而发生变异, 形成病变朊蛋白。研究人员推测, 在其他一些人类神经系统疾病中, Glypican-1可能也发挥着类似作用。因此, 如果能研制出一种以这种蛋白质为靶标的药物, 将有助于开发治疗疯牛病以及相关人类疾病的新方法。疯牛病是一种严重损害牛中枢神经系统的传染性疾病, 染上这种病的牛的脑神经会逐渐变成海绵状。随着大脑功能的退化, 病牛会神经错乱, 行动失控, 最终死亡。误食此类病牛的肉可能导致人患上新型克雅氏症, 使患者脑部出现海绵状空洞, 并出现脑功能退化、记忆丧失和精神错乱等症状, 最终可能导致患者死亡。

蛋白质作用 第5篇

胶原蛋白对皮肤的作用-如何留住胶原蛋白?

胶原蛋白是什么?

婴儿的皮肤水嫩剔透、吹弹可破，那是因为他们拥有80%的胶原蛋白。而成人会因为污染的环境、糟糕的情绪和自然衰老的规律，致使胶原蛋白不断流失。胶原蛋白到底是什么?对皮肤有什么好处呢?

胶原蛋白对皮肤的作用

胶原蛋白与弹力纤维一起合力构成网状的支撑体，就像撑起皮肤组织的钢筋架构一样。足够的胶原蛋白能使皮肤细胞变得丰满，肌肤变得水分充盈、细腻光滑，并使细纹、皱纹得以舒展，能有效防止肌肤老化。

胶原蛋白流失的影响

胶原蛋白流失首先会导致肌肤失去水分，皮肤缺水干燥就会出现皱纹。皮肤还会失去弹性，变得松弛下垂、毛孔会增大。另外胶原蛋白被黑色素吞噬后，如果被激活的黑色素不能及时排走，还会带来色斑、肤色不匀或暗沉等问题。

胶原蛋白为什么会流失?

胶原蛋白流失的原因有很多，年龄的增长、紫外线的伤害、环境的恶化、不规律的作息等等。除了年龄增长这个不可抗因素，胶原蛋白流失很大的原因是紫外线的伤害，因为紫外线能激活黑色素从而蚕食了胶原蛋白。

如何减缓胶原蛋白流失

胶原蛋白的流失90%以上都是因为紫外线，所以防晒是重中之重。另外，多补充含胶原蛋白的食物也可以减缓它的流失，在一些含胶质的食物，像牛蹄筋、猪蹄、鸡翅、鸡皮、鱼皮及软骨等中，都含有丰富的胶原蛋白哦。

外用保养胶原蛋白

胶质的食物可以补充胶原蛋白，但效果较慢较不明显，因为普通食物中的胶原蛋白都是大分子蛋白质，并不能被人体直接吸收。如果选择外用方法补充胶原蛋白，建议外涂含有水溶性胶原蛋白成分的护肤品和化妆品，在一定程度上能提高皮肤柔细度与滋润感。

内用口服胶原蛋白

如果你觉得外用有点麻烦，可以选择内用口服胶原蛋白胶囊或饮品，虽然价格总体较贵，但其实内服的胶原蛋白产品会比外用保养更易吸收。如果你想更快见到效果，也舍得下血本的话，可以采用时下最热门的美颜理念，那就是外敷+内服了哦。

多少岁开始补充胶原蛋白?

乳钙和乳清蛋白鲜为人知的减肥作用 第6篇

10年前,美国田纳西大学兹麦尔博士在研究钙对非洲裔美国肥胖男性降血压作用时,偶然发现,受试者每天饮用两杯酸奶,钙的摄入量由每日400毫克增至每日1000毫克,持续一年后,不仅他们的血压有所下降,体重居然也减了4.9千克。此后,有些学者也先后证实乳品有助于减肥和控制体重。为了揭开乳品减肥和控制体重之谜,兹麦尔博士等研究人员进行了深入研究。

乳钙的减肥作用

兹麦尔研究发现,乳制品(乳品富含钙)与其它钙补充剂(如碳酸钙)相比,有更加显著的减重效果。兹麦尔博士等研究人员,给转基因老鼠连续6周喂低钙、高蔗糖、高脂肪饲料,使其体重和腹部脂肪均增加,造成老鼠超重或肥胖。然后将这些老鼠分成四组,均喂低能量饲料。在低能量饲料的基础上,第一组继续喂蔗糖/猪油;第二组补充了1.2%的碳酸钙;第三组从脱脂奶粉中摄取1.2%的钙(乳品摄取组);第四组则从脱脂奶粉中摄取2.4%的钙质(高乳品摄取组),连续喂养6周。试验结束时,第一组虽然继续摄入蔗糖/猪油,但由于能量有所降低,体重仍减11%;第二组(碳酸钙组)体重减19%;第三组(乳制品组)体重减25%;第四组(高乳品组)体重减29%。乳制品组,特别是高乳品组的减重作用明显优于碳酸钙组。这说明两个问题:一是乳钙的减重作用优于钙补充剂:二是乳品的减重作用不仅仅是钙的作用,还有其他成分的作用。

兹麦尔博士等研究人员在动物试验的基础上,还进行了人体试验。结果表明,增加钙的摄入能够加速体重及脂肪减少,从乳品中摄入钙比从其它钙补充剂中摄入等量的钙,更能促进减肥。在一项 24周的研究中,受试者被分成三组。受控组食用低钙膳食,第二组从碳酸钙中摄入高钙膳食,第三组从乳品中获取大量的钙。三组的膳食中的能量都很低。结果,受控组体重降低了6.4%, 食用碳酸钙组体重降低了8.1%, 而食用乳品的一组体重降低了10.9%,比受控组高出70%。

乳清蛋白的作用

关于乳制品防止肥胖的作用,最初认为是钙的作用,其后研究显示,乳中的其他成分起重要作用,其中备受关注的有乳清蛋白和乳清肽等。乳清蛋白是乳中一类营养价值极高的蛋白质,含有多种活性成分,富含支链氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸)。支链氨基酸在体内有多种生理功能,除促进蛋白质合成外,亮氨酸还能抑制脂肪合成和促进脂肪燃烧,还具有一定的饱腹作用,对减肥和控制体重有益。此外,乳清中还含有一种多肽,它是血管紧张素转换酶(ACE)的抑制剂,不仅可抑制血管紧张素Ⅱ的生成,降低血压,还可抑制脂肪的合成。乳清蛋白还含有一种叫作缩胆囊肽的活性成分,它作用于胃,可降低胃排空时间,以帮助保持饱腹感。因此,乳品的减肥和控制体重的作用,既有钙的作用,又有非钙成分的作用,如乳清蛋白、乳清肽等。

蛋白质作用 第7篇

关键词：蛋白质相互作用,功能注释,生物信息学,蛋白质相互作用预测

随着后基因组时代的来临,生物信息学的研究重心从基因组测序工作,日渐转移到对已测序基因组的功能进行注释,即蛋白质组学的研究,尤其是蛋白质与蛋白质之间相互作用的研究。细胞中的各种生命活动与蛋白质间的相互作用紧密相关,因此,深入理解蛋白质相互作用,阐明全蛋白质组相互作用网络是揭示生命活动奥秘的前提。生物信息学综合数学、物理、化学、信息科学众家之长,以计算为手段辅助研究蛋白质相互作用,极大地降低了研究成本,缩短了研究周期,并且开辟了一条新的研究道路。应用生物信息学方法,高通量地注释基因组所有编码产物的生物学功能也将成为后基因组时代的一个重要研究课题。本文将介绍四类生物信息学方法在蛋白质相互作用的应用,并比较这些方法各自的优势和缺点以及发展状况。

1 基于基因组信息的方法

有三种典型的预测方法是基于基因组信息的。它们分别是系统发育谱(phylogenesis profile)、基因邻接(gene neighborhood)和基因融合(gene fusion)。

1.1 系统发育谱

进化谱分析是预测蛋白质之间相互作用的有力工具[1]。系统发育谱的原理是功能相关的基因在进化过程中通常是一起被遗传下来或是同时缺失,所以可以通过基因在物种间的分布模式来进行基因功能的预测。即使两个基因的序列没有同源性,但是如果它们的系统发育谱是一致或相似的,也可以推断它们在功能上是相关的。也就是相对应的蛋白质是功能相关的,因为它们的分布显示没有其他蛋白质,另一个蛋白质就无法行使功能。这种方法可以启发研究者发现蛋白质之间的潜在的功能联系[2]。

1.2 基因邻接方法

基因邻接方法的出发点是认为相互作用或功能相关蛋白质的编码基因在基因组中的物理位置应该相互靠近[3]。在允许某一关键基因表达的同时,也导致其临近基因的表达。这种基因之间的邻接关系在物种演化过程中具有保守性,可以作为基因产物之间功能关系的指示标识。但这个方法只适用于进化早期的结构简单的微生物。而对于真核生物特异性蛋白质来说几乎没有什么意义[4]。这种基因的邻接关系对于两个基因之间的联系给出了某种暗示,但是用来预测这两个基因之间存在相互作用还是信号太弱,某些基因群中的基因无论在结构还是功能上彼此并无任何关系,它们只是同一基因组中单纯的近邻。如果这种邻接关系在多基因组中保守就可以用来预测相互作用[5]。

1.3 基因融合事件方法

基因融合是利用基因在进化过程中结构演化信息进行蛋白相互作用预测的另一种方法。是将不同的基因连接起来从而表达具有复合功能的融合蛋白[6]。在基因的进化过程中发生融合的基因必然存在功能上的联系。在某种情况下,如果两个不同的蛋白质在某些物种中是由两个相对独立的基因编码的,而在其他物种中是由一个基因编码的,由此可下结论说这两个蛋白质作为独立的个体或者同一个蛋白质的不同结构域,应该是功能上相关的[7]。

构建融合蛋白的基本原则是:将第一个蛋白基因的终止密码子删除,再接上带有终止密码子的第二个蛋白基因,即可实现两个基因的融合表达。该方法也被用于发现蛋白质之间的功能关联与直接相互作用,研究表明基因融合事件在代谢蛋白(metabolic Protein)中尤为普遍。这个方法的限制在于只能够预测在进化过程中发生融合的蛋白质之间的功能关联,不能判断发生融合的蛋白是否在“物理”上直接接触。目前,基因融合技术产生融合蛋白仍存在一些问题亟待解决。比如融合蛋白的分子通过受体交联后引起的一系列的生物学效应是否会影响其生物学活性的发挥,融合蛋白形成机制及其作用机理如何,如何保证融合蛋白的生物学活性及体内表达稳定性等。由于基因融合事件发生的频率比较低,限制了这种方法的广泛应用[8]。

2 基于进化信息的方法

2.1 镜像树

大量的相关研究表明,发生相互作用的蛋白质对(proteinpairs)有着共同进化(co-evolution)的趋势。这种方法基于这样的假设,即一对发生相互作用的蛋白质之间不是物理上发生关联,就是遗传上发生关联。镜像树(mirrortree)方法就是一种典型的基于进化信息的方法。这个方法的原理是功能相关的基因受功能约束,其进化过程应该保持一致,即呈现共进化特征,其系统发育树的拓扑结构应该显示相似性,功能相关的蛋白质或同一个蛋白的不同结构域之间受功能约束,其进化过程应该保持一致,即呈现共同进化特征,通过构建和比较它们的系统发育树,如果发现树的拓扑结构显示相似性,这种相似的树就被称作镜像树[9]。从而就可以推测建树基因的功能是相关的。

2.2 关联性的突变

另外一种方法是相关变异(eorrelated mutation),是指整个体制在它的生长和发育中如此紧密地结合在一起,以致当任何一部分发生微小的变异,而被自然选择所累积时,其他部分也要发生变异。物理上相互接触的蛋白质,其中一个在进化过程中累计的残基变化会通过在另一个蛋白质中发生相应的变化予以补偿,这种现象被称作关联突变[10]。相关变异的分子机制可能是为了抵消由于基因的持续突变漂移(constant mutational drift)产生的细微序列调整,以保持结构复合物的稳定性,维持其功能。相关变异位置提供了多肽链表面接触点信息,Rubin等利用关联突变并结合多序列比对(multiple sequence alignments,MSAs)产生的保守位置,有效地提高了预测识别接触点的概率。他们证实,结合氨基酸残基的关联突变、保守位置和极性特征,能够使穿过法(threading method)3D建模的识别能力提高4倍[7]。相关变异可以发生在分子间,也可以发生在分子内部。与镜像树方法一样,相关变异方法也需要高质量的MSAs,而且由于这种方法是基于共同进化的假设,所以自然要同时考虑各个基因组中的相应蛋白质。

3 基于蛋白质结构的方法

蛋白质之间要发生相互作用必须要有相应的结构基础,包括接触面(interface)的互补性、结合特异性和亲和力等。运用蛋白质结构数据和结构预测方法来预测蛋白质相互作用,可以给出比其他方法更加细致更加可靠的信息。根据结构信息预测蛋白质相互作用的方法主要有同源模建(modeling of protein-protein interaction by homology)、多体串线(multimeric threading)和计算机模拟分子对接(computational protein-protein docking)等[10]。

3.1 同源模建

同源模建的方法是将已知三维结构的蛋白质复合体的相互作用信息外推到与该复合体组成蛋白序列同源的蛋白之间。研究表明,当序列有30%～40%或更高的氨基酸残基相同时,则表示蛋白质相互作用的同源模建非常成功[11]。

蛋白质家族中有很多同源蛋白质序列具有相似的空间结构,但其一致性小于30%。对于这类蛋白质,采用多序列比对方法很难找到序列与结构之间的关系。这时,通常采用线串法[12]。

3.2 线串法

线串(threading)是将待测序列“穿”入已知蛋白质的基本骨架内,分析其中各种折叠的可能性。这类方法的基本思想是假定被预测蛋白质的折叠类型和某一已知结构的蛋白质的折叠类型相同,这样,蛋白质结构预测的问题就转变为在已知空间结构的蛋白质数据库中[13]。

线串法不需要预测二级结构,在没有同源蛋白的情况下,把未知的蛋白序列和已知的结构进行匹配,通过研究同已知片段序列吻合度得到结构信息,找出几种匹配最好的结构作为未知蛋白质的预测结构[14]。即直接预测三级结构。由于每次定位时需计算出残基间的相互作用力和疏水作用大小,以确定能量最优化和构象最稳固的比对位置,计算工作量大[15]。因此,该方法适于对蛋白质核心结构的预测。线串法假定蛋白质折叠类型是有限的,所以,只有未知蛋白质和已知蛋白质结构类似的时候,才可能预测出比较准确的未知蛋白质结构。如未知蛋白质结构是尚未出现的结构类型时,这种方法将不能被应用。

4 基于氨基酸序列的方法

蛋白质是生命科学研究的主要对象,阐述蛋白质的序列-结构-功能之间的关系是后基因时代的一项重要任务,而蛋白质的结构与氨基酸的组成有关,氨基酸的性质又与核苷酸的组成密切相关。蛋白质折叠结构取决于构成该蛋白质的氨基酸序列。氨基酸序列包含了决定蛋白质结构的所有信息。因此,从序列信息预测蛋白质结构,进而阐明蛋白质的功能及蛋白质之间的相互作用是可能的[16]。上世纪90年代开始,发展出许多分析方法用于寻找影响蛋白功能活性和维持蛋白结构的必需氨基酸残基。Hong等[17]发现那些在蛋白质碳骨架上的两面角处于拉紧状态的氨基酸残基对蛋白质功能很重要。Jack和Yang等[18]发现通过搜索蛋白结构上合适大小的空洞和裂缝可以定位蛋白质的活性位置。

结构决定功能,蛋白质所有的功能信息都蕴藏在蛋白质的氨基酸排列中。利用氨基酸序列信号相关作为相互作用蛋白质的识别标识,可以预测未知功能蛋白与已知蛋白的相互作用。

5 结束语

另外,除了以上阐述的方法以外,解决生物信息学问题的工具中还包括多种机器学习技术,如核方法,支持向量机,随机森林,贝叶斯模型等。如何将不同的方法有效地组合是生物信息学要解决的问题。

蛋白质作用 第8篇

1 Bi FC技术的原理

Regan (2000) 和Kerppola (2002) 两个研究小组最早发现和验证了活细胞内Bi FC现象。他们首先将1个GFP的突变子增强型黄色荧光蛋白 (EYFP) 从不同位点切开, 然后将一组相互作用、同向平行的亮氨酸拉链 (b Fos和b Jun) 分别融合到从Ala154-Asp155之间切开的增强型黄色荧光蛋白 (EYFP) 氨基 (N) 片段和羧基 (C) 片段, 导入大肠杆菌中共表达。结果发现, 所构建的一对融合多肽能够在细菌细胞中产生YFP的荧光, 他们将这个现象称之为Bi FC[5,6]。

除EYFP外, 目前Bi FC技术涉及的荧光蛋白已扩展到绿色荧光蛋白 (GFP) 、青色荧光蛋白 (CFP) 、红色荧光蛋白 (RFP) 及其突变体等多种荧光蛋白, 其原理都是将荧光蛋白在特定的位点切开, 形成不发荧光的N和C端2个多肽, 称为N片段 (N-fragment) 和C片段 (C-fragment) 。这2个片段在细胞内共表达或体外混合时, 不能自发组装成完整的荧光蛋白。但是, 当这2个荧光片段分别融合到一组有相互作用的目标蛋白上, 在细胞内共表达或体外混合这两组融合蛋白时, 由于目标蛋白质的相互作用, 荧光蛋白的2个互补片段在空间上互相靠近, 重新构建成完整的具有活性的荧光蛋白分子, 受到激发后发射出特定波长荧光 (图1) 。

注:NGFP, GFP-N端;CGFP, GFP-C端;A与B, 能发生相互作用的一对蛋白

2 Bi FC荧光蛋白的发展

早期用于Bi FC实验的荧光蛋白主要为绿色荧光蛋白 (GFP) 及其突变体, 包括EYFP、EGFP、EBFP和ECFP[7,8,9,10,11,12]。由于它们必须在低温下 (30℃) 预孵化0~24 h以促进互补片段组装形成成熟的色团分子, 因此, 不利于生理条件下的胞内蛋白质相互作用的研究。2004-2008年, 可应用于生理条件下的黄色荧光蛋白Citrine和Venus以及青色荧光蛋白Cerulean荧光蛋白被相继引入Bi FC技术[13]。2006年, Lin等[14]利用红色荧光蛋白Ds Red和eq FP578发展而来的m Plum, m Kate, m Kate2和Katushka荧光蛋白, 构建了一组远红光荧光蛋白 (far-red fluorescent proteins, FRFP) Bi FC系统。由于远红光能量低、穿透力强、不易引起细胞自发荧光和不易被细胞吸收, 因此, 能够克服在哺乳动物中无法实现荧光蛋白在组织成像的问题, 在哺乳动物的组织成像中具有巨大的应用前景。2010年, 梳状珊瑚中发现了类似于GFP的绿色荧光蛋白Dronpa[15]。Dronpa犹如一个光开关, 在490 nm照射下发射出绿色荧光, 而405 nm的波长照射则会使其猝灭。目前, 以Dronpa为基础Bi FC系统已用于揭示细胞核与细胞质间转录蛋白的作用机制、转录蛋白功能和蛋白质二聚化等的研究[16,17,18]。

3 Bi FC技术在PPI研究中的应用

Bi FC涉及的荧光蛋白不仅容易检测到Bi FC信号, 还可通过对可视化的荧光进行定量从而确定蛋白质相互作用的强弱。荧光蛋白片段一旦重建成完整荧光蛋白后大多数不可逆, 因而特别适用于检测亚细胞环境中微弱的 (m M级别) 和瞬时的相互作用[16]。2003年, Hu等[17]将GFP, YFP, CFP, BFP分别在155位或173位氨基酸处切开产生的N端片段和C端片段任意配对, 进行荧光互补检测, 首次将Bi FC技术观应用于活细胞中PPI研究。

2014年, 任页玫等[18]为了解S-periaxin蛋白在施旺氏细胞内分子状态, 利用基于红色荧光蛋白m Cherry的Bi FC系统构建原核双分子荧光互补分析载体p S-periaxin-Cherry (1-159) 和pm Cherry (160-237) -S-periaxin, 真核双分子荧光互补分析载体pmycS-periaxin-MN1-159和p MC160-237-S-periaxin, 转化到E.coli BL21, 结果发现, 在真核及原核系统均观察到在S-periaxin蛋白介导下将m Cherry荧光蛋白的两个片段重新组装形成荧光复合物, 发出红色荧光, 证明S-periaxin蛋白存在同源蛋白相互作用。郭晓令等[19]为了验证PAC1同源二聚化现象, 采用基于EYFP黄色荧光蛋白的Bi FC系统, 用带有EYFP N端基因标记的PAC1与带有EYFP C端基因标记的PAC1共转染CHO细胞, 发现完整的EYFP荧光信号, 表明PAC1可发生同源二聚化。

细胞内存在着多种信号转导通路, 借助Bi FC技术, 对信号级联反应中蛋白质的相互作用进行观察与分析, 可以进一步阐明信号通路的传递机制及生理功能提供了有力的支持[20,21,22]。K-Ras蛋白是很多信号转导通路中的分子开关, 参与多种细胞生物学过程的信号传导及其调控, 在细胞生长、增殖、分化和癌变过程中扮演着重要角色。一般认为在信号传递过程中, 位于细胞膜上的Ras蛋白将Raf1从胞浆招募到胞膜。2012年, Li等[23]通过Bi FC实验证实, Raf1和K-Ras在细胞内的定位分别在胞浆和胞膜, 当Raf1从胞浆转运到细胞膜并与膜上的K-Ras结合形成复合物时, 细胞内MAPK/ERK信号转导的级联反应才会启动;该研究还认为K-Ras/Raf1复合物的膜定位并不完全依赖K-Ras, K-RAS/Raf1的形成起着在这一过程中起关键作用, 揭示了Raf1从胞浆到胞膜转运的机制。

2014年, Yu等[24]运用Bi FC证实PAC1为一种具有内在二聚体活性的配体非依赖性细胞表面受体, 且其二聚化与Wnt/β-catenin信号通路相关, 揭示了PAC1二聚体依赖的基础活性, 有助于理解PAC1的生理和病理作用, 促进了PAC1靶向药物的发展。

4 多色荧光Bi FC技术

多色荧光互补技术 (multicolor fluorescence complementation, MFC) 弥补了Bi FC技术只能检测两两蛋白质之间的相互作用的不足。Hu等在双分子荧光复合物之间的光谱差异的基础上, 将b Jun, b Fos b ATF2共表达等量的b Jun CC155和b Fos CN173, b ATF2YN173, 所产生的青色荧光与共表达b Jun CC155和b Fos CN173相当, 而黄色荧光却只有共表达b Jun CC155和b ATF2YN173的不到1%。换用b Jun CC155, b Fos CN155, b ATF2YN1553实验, 得到相同结果。再次共转b Jun CC155, b Fos CN155, b ATF2YN1553入细胞, 并过表达b Jun CC155, 就能同时检测到青色荧光和黄色荧光。表明b Fos, b ATF2都能与b Jun发生相互作用, 并且b Fos的结合能力远强于b ATF2, 在b Fos和b ATF2同时存在时, b Jun优先与b Fos结合[17]。

5 Bi FC-FRET技术检测多种蛋白质间的相互作用

传统的Bi FC技术限于两个分子之间的相互作用, 有一定的局限性, 因为很多信号蛋白是以寡聚体形式发挥作用。为了克服这个难题, 2008年, Shyu等[25]将Bi FC技术和FRET技术结合起来, 建立了基于双分子荧光互补的荧光共振能量转移技术 (Bi FC-FRET) , 该技术采用青色荧光蛋白Cerulean和1个基于黄色荧光蛋白Venus的Bi FC系统联用, 能同时检测3个蛋白之间的相互作用。其做法是将b Jun和b Fos分别和Venus荧光蛋白的N端C端片段相连, Cerulean蛋白与NFAT1蛋白相连, b Jun和b Fos的相互作用使得Venus蛋白重建;当和Cerulean融合的蛋白NFAT1和b Jun和b Fos异源二聚体相互作用时, Cerulean可以作为供体将能量共振转移至重建后的Venus荧光蛋白, 实现3个蛋白质相互作用的共检测。由于荧光互补技术依赖于荧光蛋白的自身性质, 并非所有荧光蛋白都能用于该项技术, 因此蛋白选取和荧光性质检测是该技术的关键[26]。

6 Bi FC在流式细胞术定量分析中的应用

Morell等[27] (2007年) 采用流式细胞术对Bi FC荧光蛋白复合物的荧光信号进行检测, 创建了一种实时检测细胞内PPI的研究方法, 即双分子荧光互补流式分析技术 (bimolecular fluorescent complementationflow cytometry, Bi FC-FC) 。由于流式细胞仪 (FACS) 能够对荧光信号的阳性细胞数和平均荧光强度进行定量分析, 且能检测到较弱的荧光信号, 因此其检测结果较传统的荧光显微镜观察方法更为可靠。最近报道了一种由Ds Red-Experss2突变而来E2-Crimson, 激发波长为611 nm, 发射波峰为646 nm, 对细胞无毒性, 能够用于超高分辨率受激发射减损 (stimulated emission depletion, STED) 显微镜观察, 在流式细胞检测中具有很好的应用前景[28]。Parvatiyar等利用Bi FC-FC完成了HCV蛋白结构域与干扰素诱导基因之间相互作用的筛选, 建立了病毒蛋白与宿主因子相互作用的高通量筛选方法[29]。目前, 应用流式细胞技术对单个细胞内的Bi FC信号进行定量分析, 正成为活细胞Bi FC实验的标准手段。

7 Bi FC的缺点及改进

Bi FC系统中重新形成完整活性蛋白的2个互补荧光蛋白片段, 往往需要几分钟到几小时的自体催化才能完成, 因此观察到的荧光信号滞后于蛋白质的相互作用过程, 不适用于实时监测PPI及对蛋白复合体进行动力学分析[30,31]。另外, 两个不发光的Bi FC荧光片段往往会自发融合成互补蛋白, 导致背景荧光的产生并且降低信噪比 (S/N) 比。Liu等[32]采用一个新的BEVL-Bi FC系统——将m Lumin 1-151 (Ln) 和m Lumin 151-233 (Lc) 两个荧光片段在双表达载体中构建Bi FC体系, 结果表明该系统可以明显降低Bi FC体系中因非特异性结合而导致的假阳性。Nakagawa等发现, 特定位点缺失和定点突变可有效减少Bi FC的假阳性结果[33]。最近报道, 哺乳动物细胞中以Venus荧光蛋白 (共238个氨基酸) 为基础的Bi FC试验中, 对片段VN155 (N碱基1-154黄色) , VC155 (碱基1-154蓝绿色) 第7和第10号β折叠上的碱基进行定点突变, 当V150L、I152L、L201V、和L207V这几个位点被替换掉后, 将结合亮氨酸拉链实验构成的互补片段b Jun-VN/b Fos-VC转染到COS-1细胞后, 发现自发荧光明显减少, 信噪比明显改善[34], 值得注意的是V152L突变体在以Cerulean为荧光蛋白的Bi FC实验中对信噪比的影响不大[35], 这提示笔者根据不同的Bi FC系统应选择不同的突变体。在阴性对照选取困难的情况, 采用竞争性Bi FC技术不失为一种有效手段。如在同向平行的亮氨酸拉链b Jun-YN155和b FosYC155融合蛋白实验中[6], 当加入大量的单一亮氨酸肽链b Jun或b Fos后荧光互补现象被抑制, 更进一步证明了b Jun和b Fos之间的结合反应。

8 展望

蛋白质作用 第9篇

1 精子蛋白

精子获能是精子受精的主要条件, Kaul等运用免疫学方法和碘的放射标记来检测获能前后羊精子膜表面的蛋白变化。结果发现, 获能前相对分子质量检测为123 200、85 100、45 600、33 400、29 100、17 800的蛋白条带, 而在获能后相对分子质量只能检测到45 600、40 100、32 100、26 000的蛋白条带。但在经过顶体反应的精子表面却只有相对分子质量是45 600的1条蛋白条带被检测出。可以看出, 重新分布蛋白质是精子获能前后一个很明显的变化, 也就是说在精子获能过程中逐渐减少的蛋白质是相对分子质量高的, 而相对分子质量低的蛋白质则增多[2]。参与获能和顶体反应的精子蛋白有附睾特异性分泌蛋白Hongr ES1、半乳糖转移酶 (gala ctosyl trans ferase, Gal T) 、信号调节酶[3]。

研究表明, 糖蛋白DE、内质网蛋白57、精子抗原受精素、精子蛋白SP-10等, 都是精子在获能和顶体反应等方面重要的蛋白组成。在精卵结合识别的过程中都具有重要作用。

2 精子获能

成熟的哺乳动物的精子在受精的过程之前必须经过获能[4]。研究表明, 经过了附睾的成熟和与精子表面被覆的多氨类与蛋白等的抑制获能与去能因子 (DF) , 因此, 离开雄性的生殖道内的精子, 不能与卵细胞马上结合形成受精卵, 必须在雌性的生殖道内经过进一步的成熟, 并且在形态和生理上发生具有特异性的变化, 才可以具有受精的能力[5]。精子获能后与附睾液和精浆发生接触, 可去获能, 表明去能因子存在于附睾液和精浆中[6]。

精子属于终端分化的细胞, 蛋白表达不会出现在获能的过程中, 这几乎已经在繁殖领域中达成共识。但在近些年的研究过程中表明, 精子内部可能会产生蛋白的表达[7], 特别是在获能过程中, 精子通过线粒体型核糖体将Mus蛋白家族等多种繁殖相关蛋白进行了翻译[8], 随着生物的蛋白组学、信息学等的发展, 精子获能前后蛋白差异在人、鼠、牛、猪等物种里不断被鉴定出来, 为了解获能的机制提供了进一步的技术支持与理论基础[9~13]。

3 卵细胞蛋白

最初的卵原细胞通过有丝分裂和增殖转化成为初级的卵母细胞的时候, 卵母细胞和卵泡细胞之间就开始形成卵泡最外部的卵泡膜和透明带 (或卵黄膜, 不同动物有不同的名称) 。透明带是哺乳动物卵细胞特有的一种胞外基质, 由ZP1、ZP2和ZP3三种糖蛋白组成。首先, 透明带中的ZP3是介导精卵结合和诱导精子发生顶体反应的关键分子。其次, ZP2结合的精子是发生过顶体反应的, ZP2也是精子受体, 但它是次要的。而且, ZP与精子的粘附与许多其他的细胞粘附事件一样, 是一个糖介导的事件[14]。研究学者们已经发现ZP3在精子与透明带的关键作用是在其初级的结合中, 并引起了学者们的关注。目前已在小鼠、猪、人等许多哺乳动物精子中发现数十种ZP3的结合蛋白可能诱导顶体反应、介导精子——ZP的初级结合[14]。

4 获能的精子与ZP初始识别

在哺乳动物的精子受精前必须先经过精卵的特异性识别。早在1987年Wassarman就曾指出哺乳动物的精子附着于卵细胞以及精卵识别依赖于精子表面的糖蛋白和ZP糖蛋白的互补。研究表明, 精子和透明带的最初识别过程是一个相对复杂的结合过程, 其中包含多种精子的蛋白与ZP3结合[15]。因此, 深入地了解精卵的相互作用机理, 必将使我们获得更多的方法来确定糖类残基以及他们的互补特性。

一些哺乳动物的ZP糖蛋白有三种成分 (ZP1、ZP2、ZP3) , ZP3是第一个精子的受体 (与获能的顶体完整精子结合) , 并诱发了顶体反应, 使精子失去了头部的质膜, 暴露于顶体膜, 其顶体膜与ZP2经过精子蛋白酶的相互作用, 用来维持精卵结合, 即ZP2为第二精子受体 (与顶体反应精子结合) , 而ZP1只起连接作用[16]。据报道[17]ZP上的精子受体活性与糖蛋白ZP3以及ZP2有联系, 但对精子结合蛋白的互补性知道的甚少。

精卵结合蛋白 (Sperm-ZP binding proteins, SP) 是精子质膜或顶体内容物的一部分, 这些大分子已被确认为促进获得顶体完整或顶体反应的精子与ZP结合[18,19]。当精子获能后, 绝大部分的精子粘附的分子都会丢失, 但是还会有一些依然存在于精子的顶体表面与透明带结合, 其中包括1F10、2E2和4B12蛋白 (精子粘附分子) [20]。但是这些分子是否普遍存在于哺乳动物精子中, 是否是精子与透明带结合所必须, 还不甚清楚。研究证实, 1F10和4B12蛋白是获能精子特有蛋白, 但不是射出精子特有蛋白, 它们似乎与精卵识别相关[21,22], 获能反映了成熟精子质膜上的多种变化。我们的研究发现当精子冻融后, 大部分精子蛋白丢失或修饰[23], 但2E2蛋白在获能和冻融后精卵第一识别机制上的差异还未见报道。

5 顶体基质完整性与acrosin释放

据报道, 精子顶体内含水解蛋白酶和磷酸脂酶等多达24种。其中透明质酸酶和acrosin与受精关系最为密切。ZP糖蛋白激发proacrosin激活以及acrosin降解[24]。我们的研究发现sp32 (proacrosin结合蛋白) 在碱性PH时显著地加速proacrosin (55k Da) 激活成α-acrosin (49k Da) 并与之结合。精子获能伴随着sp32蛋白酪氨酸磷酸化p32) , 而p32水平上调促进α-acrosin (49k Da) 转化为有活性的β-acrosin (36k Da) [25]。对人工授精行业而言, p32在精液冷冻期间的出现有着非常重要的意义。

Hardy等[26]曾提示28k Da蛋白可能与acrosin结合而研究表明28k Da蛋白与proacrosin (55k Da) 和α-acrosin (49k Da) 结合而不与β-acrosin (36k Da) 结合[27]。在哺乳动物中, 配子接触后由ZP3引起胞吐作用。ZP3促进Ca2+持续涌入精子, 这对顶体反应是必要的[28]。顶体反应的调节似乎包括压力门通Ca2+通道的开放, 导致Ca2+暂时性内流和细胞内Ca2+水平持续增加。研究发现acrosin与28k Da结合是通过二硫键形成的, 这个二硫键在高浓度Ca2+条件下被还原而溶解性裂解脱离β-acrosin, 最终β-acrosin被释放出来。另有研究表明, 由钙离子载体 (A23187) 引发精子顶体反应时28k Da蛋白水解裂解形成一种12k Da降解产物。种种迹象表明12k Da蛋白在顶体反应时使α-acrosin转化为有活性的β-acrosin, 这与我们的研究结果精子顶体反应后α-acrosin (49k Da) 全部转化为活性β-acrosin相一致。

狭义的顶体反应大致可以分为4个过程。第一, 引发顶体反应:这是指精子的质膜变化引发的顶体反应。第二, 从透明带的刺激到Ca2+的内流:当精子与ZP发生接触以后, ZP3刺激精子会产生很多的影响, 从而导致Ca2+开始内流。第三, 细胞内Ca2+浓度持续性升高的维持。第四, 从Ca2+进入到细胞发生的胞吐作用。因为细胞内所持续性Ca2+的升高而引发的顶体内容物释放。研究发现精子顶体内的蛋白质二硫键异构酶参与新合成的分泌性蛋白质的修饰和折叠, 催化硫醇-二硫键交换反应, 形成二硫键。我们的设想是28k Da蛋白通过二硫键与proacrosin (55k Da) 和α-acrosin (49k Da) 结合当顶体反应第二过程Ca2+大量涌入时导致二硫键裂解, 同时α-a c r o s i n被释放出来。释放出来的28k Da蛋白被降解为有活性的12k Da蛋白用来催化α-acrosin转化为有活性的β-acrosin。这种假说与二硫键在酸性条件下平衡偏向还原态-SH形式, 而在碱性环境下-SH更倾向于被氧化, 形成-SS理论相吻合。另外我们也发现acrosin抑制剂 (acrosin inhibitor, AI) 是泛素化的蛋白质, 抑制acrosin的活性, 当精子顶体反应时AI被送到26S蛋白酶体中消化降解, 失去对acrosin活性抑制作用[29]。

综上所述, 前人的研究结果结合我们的研究提示我们, 当精子顶体反应第二过程时28k Da蛋白从proacrosin脱离出来, 同时在28k Da降解产物12k Da作用下α-acrosin转化为β-acrosin有β-acrosin与AI结合物在精子顶体反应第三过程时被送到26S蛋白酶体中 (顶体内膜) , AI被消化降解失去控制acrosin的活性, β-acrosin脱离出来。当精子顶体反应第四过程发生胞吐作用时, β-acrosin被释放出来。已知, 85%~90%的顶体素以proacrosin的形式存在。活化的顶体素一方面溶解顶体膜基质;另一方面又可作用于主要靶器官ZP。因此, 除溶解顶体膜基质以外的有活性的acorsin在精子发生胞吐作用前活性被AI抑制是很必要的。

6 展望

结合前人的研究和我们前期实验可得到提示, 获能的精子与ZP3初始识别, 维持顶体基质完整性及控制acorisn释放, 激活卵母细胞途径等都需要蛋白质间相互作用及其修饰过程。在接下来的研究重点有:⑴获能的精子顶体部膜联蛋白2E2对精子-ZP初始识别的影响;⑵Acrosin结合蛋白28k Da对顶体基质完整性的影响;⑶Acrosin结合蛋白28 k Da降解产物12k Da对Arosin释放的影响;⑷精子p22k Da或卵母细胞合成的p22k Da去磷酸化作用对卵母细胞激活能力的影响。在研究对精卵识别蛋白的过程的基础上, 通过比较“获能”与“获能样”精子间分子机制的差异, 还需要阐明“获能样”精子受精率低的原因。

论胶原蛋白对人类健康的特殊作用 第10篇

根据世界卫生组织(WHO)对各国人口死亡率的调查报告,发现癌症死亡率较高而衰老死亡率较低的国家是美国和日本,相反癌症死亡率较低而衰老死亡率较高的国家是韩国。调查表明,韩国比世界大多数国家的衰老死亡率都高,而癌症死亡率偏低。由这个事实,可以了解到韩国人终其一生都是在良好的健康状态下度过的,即韩国人大多数都是老死的,而不是生病死的。这就不能不引起人们的极大兴趣和探究其原委的好奇。

原因可能很多,但是,对于一种普遍现象,人们更愿意从对健康造成重大影响的饮食生活方面来探究其原因。调查发现,韩国的特色饮食是:(1)世界第一的大蒜食品;(2)以韩国泡菜为代表的发酵菌类食品;(3)胶原蛋白食品。这种独特的饮食特色可能就是解开这一谜团的钥匙。

1 胶原蛋白在人体中的存在

1.1 人体内的胶原蛋白

胶原蛋白是人体中最重要的结构蛋白质,现已确认有19种类型。人体中的胶原蛋白占各种蛋白质总质量的30%~40%,人类体重的65%是水,16%是蛋白质,14%是脂肪,5%是钙质等无机物。通过计算,我们知道,体重为50kg的人体中约含有3kg(2.4~3.2kg)的胶原蛋白。

1.2 皮肤中的胶原蛋白

胶原蛋白存在于人体的哪些部位呢?首先,存在于皮肤中,研究表明,皮肤中有70%几乎都是胶原蛋白。皮肤的真皮中充满了胶原蛋白,它以胶原蛋白纤维形式包裹着毛根、皮脂腺和细胞,象一个胶原蛋白纤维的袋子将人体包裹于其中。表皮和真皮的交界处有基底膜,它与真皮紧密结合,配合真皮波浪状的构造而起伏,表皮与之配合起伏,从而使表皮不会轻易脱落。由于胶原蛋白纤维兼具一定坚固性、韧性和弹性,使得人的手脚可以自由弯曲而不会僵硬,同时皮肤也不致因人体活动而破裂,从而使皮肤具有最佳性质。

1.3 骨骼中的胶原蛋白

骨骼与肌肉相连处的“肌腱”80%以上是胶原蛋白纤维,具有非常强的机械强度和坚韧性,使人体可以承受很大压力及进行大强度运动和劳作。

骨骼和牙齿,看起来是凝固的钙质,但是,能够让钙质紧密连接的骨细胞就是胶原蛋白,其含量约为骨骼总重量的20%,相当于骨骼中蛋白质含量的80%,这使得骨骼和牙齿并不象石头一样硬而脆,而是具有弹性的。此外,连接骨骼的软骨中也充满了胶原蛋白,籍此才使得我们的椎间盘、颈椎、膝盖及手肘等关节能够自由行动,灵活自如。

1.4 内脏中的胶原蛋白

肠胃、肝脏、心脏、肺、肾脏、血管等内脏均是被一层外壁所包裹,内脏的外壁与皮肤相似,尤其是肠胃,外壁中的胶原蛋白纤维也是存在于与食物接触的上皮组织的下方,胶原蛋白纤维相当于强化塑料管内侧和外侧之间的铁丝。

脑和肝脏中充满了细胞,胶原蛋白纤维包住这些脏器,形成保护膜,而象网眼一样遍布脑细胞或肝细胞的微血管以及负责供给细胞营养的其他细胞周围,都有胶原蛋白存在,这些脏器的胶原蛋白含量较少,但对于细胞在发挥旺盛功能上,却是不可或缺的,研究表明,补充脑营养细胞的神经胶质细胞是由胶原蛋白组织支撑的,一旦劣化或消失,脑神经细胞就无法得到营养,就会变成“痴呆症”。

1.5 眼睛中的胶原蛋白

研究表明,眼睛的角膜是由粗细均匀的胶原蛋白纤维井然有序地排列成层面而构成的,正是藉于这种结构,才使光线得以顺利通过。

此外,肌肉中是以肌纤蛋白及肌球蛋白等蛋白质为主体,但也含有胶原蛋白。

2 人类的衰老与胶原蛋白的关系

2.1 皮肤的衰老

人类衰老的最直观表现是皮肤产生皱折,面部产生越来越多的皱纹。研究表明,皮肤真皮中的胶原蛋白决定了表皮的状态,人类随着年龄的增长,各种新陈代谢活动变缓,体内的胶原蛋白纤维的S=S键架桥分解变缓,留在体内的时间更长,一旦被氧化,就会增加硬度。变硬的胶原蛋白充斥于组织内,使得动作变得迟钝,皮肤会形成皱纹而无法复原。

2.2 骨骼的衰老

人类衰老的另一个显著标志是身体变硬、变僵、驼背,甚至身高变矮,骨质变得疏松脆弱易折,这就是中老年人较多出现的骨质疏松症(骨多孔症)。一个时期人们普遍认为是缺钙所致,因而拼命补钙,而现代研究表明,骨质疏松是由于骨骼中的胶原蛋白流失所致,单纯补钙是解决不了根本问题的。

2.3 衰老的原因

以上情形似乎给人一种印象,即人体的衰老是因为胶原蛋白的老化变硬或缺失所致,这是日本早期的“老化架桥学说”。而事实并非如此简单,人体老化的表现多种多样,有头发先老化而其他部位仍然保持年轻的情况,当然也有头发乌黑亮丽,而其他部位却已经老化的情形;头脑老化而身体年轻的例子也有,如痴呆老人能吃能喝,仍然可以存活许多年;内脏器官的老化也是如此,有先有后。因此,由于胶原蛋白的老化而导致人体老化的情形只是众多老化现象中的一种,也有细胞先老化,而与之具有密切关系的胶原蛋白受到其影响而老化的例子,这时,老化的原因就在于细胞,老化的结果则是体内胶原蛋白的老化和减少。因此,老化原因的探究尚有很长的路要走。

3 胶原蛋白与各种疾病的关系

3.1 胶原蛋白能提高免疫力

免疫作用是一种对于人体外的细菌、病毒、有害化学物质等侵入物产生攻击,从而保护自己身体的作用,除此之外,免疫作用还对癌细胞、用旧的红血球、受伤的细胞、过量的荷尔蒙、浮游于血管中的胆固醇、用过的酵素等自己体内形成的有害物质,也具有帮助其分解或报废的作用。

侵入身体的异物称为“抗原”,给予攻击的物质称为“抗体”,抗体的主要角色是嗜中性细胞、巨噬细胞、淋巴球和免疫球蛋白,研究表明,当巨噬细胞与胶原蛋白结合后,可提升100倍的吞噬能力,胶原蛋白也可提升淋巴球的力量,使其不断分解,形成血浆细胞,血浆细胞会陆续产生免疫球蛋白,这是一种具有强力免疫作用的分子。

3.2 胶原蛋白与慢性疾病

目前,国内慢性病与日俱增,因此,医疗费用也逐年上升,包括糖尿病,特应性疾病,过敏,风湿,神经痛,老年性重听,白内障,慢性肾炎,慢性肝炎,高血压等等,关于这些慢性症状,原因不明,有人说,是因为饮食生活所致,亦有人说是饮水的缘故,还有人认为是社会压力过大所致,也有人说是缺乏运动。每一种说法都有一定合理性,而有的人则将上述要素全部总括认为:“是综合作用而形成的”。

由此可知,慢性症状的成因到底是什么,并未搞清楚,而处于一片混乱之中,为什么会混乱呢?因为只注意到了原因。

在当今社会上,破坏身体的原因堪称无限,只注意原因的话,当然会引起混乱。其实,不论原因为何,成为慢性病背景的生理现象,一旦能够了解,就不会混乱了,实验表明,慢性病的背景,就是施瓦茨曼现象。所谓施瓦茨曼现象就是因为免疫力减退,无法立即使侵入异物无毒化排出体外,只好牺牲部分器官,以保护整个生物体的本体而形成的一种现象。成为牺牲品的部分,就会出现慢性症状,施瓦茨曼现象是身体的防卫构造发挥作用而引起的症状,前面讲到,胶原蛋白可以提高免疫力,有效抑制施瓦茨曼现象的发生,防止身体陷入慢性症状。

3.3 胶原蛋白与癌症

由上所述,免疫作用不但对侵入异物产生攻击作用,而且对癌细胞等体内产生的有害物质也具有攻击作用,由此可知,癌症也是施瓦茨曼现象之一,当人体免疫力降低时,就无法清楚地区别癌化初期的癌细胞和正常细胞,因此,免疫作用忽略了这些细胞,使得增殖力较强的癌细胞大量繁殖,它们夺取了正常细胞的营养,而打倒了正常细胞,直到这时,免疫作用才发现这些来自体内的癌细胞与体外侵入的有害异物相同,做出以上判断,再进行攻击时,却往往为时已晚。

免疫作用的主力之一巨噬细胞具有吞食癌细胞的作用。巨噬细胞象阿米巴原虫一样,柔软而不具有一定形状,会从包住的膜中伸出很多感应器,这些感应器具有找出异物,进行捕捉的作用。和胶原蛋白的三条锁链螺旋结构相似,有C末端,也有N末端,强化构造也与其很类似,也是利用S=S键结合。C末端与巨噬细胞本体相连,N末端是感应器,两末端的中间螺旋部分,就是与胶原蛋白的结合部位。

与胶原蛋白结合的巨噬细胞能提升100倍的力量(从巨噬细胞吞噬癌细胞的对比实验得出此结论),使得巨噬细胞→淋巴球→血浆细胞→免疫球蛋白——这一连串免疫构造都得到提携强化作用,从而能及时发现并吞食癌细胞,停止癌化的进行,从这一点来看,胶原蛋白能够提高免疫力,因而有助于癌症的预防。同时发现,胶原蛋白组织还能够阻止癌细胞的转移,从而防止癌症的再发。研究发现,以猪皮胶原蛋白效果最佳,日本有利用猪皮胶原蛋白治愈癌症的症例。

3.4 胶原蛋白与便秘

身体是一个流通场,身体中的任何物质都在进行新陈代谢,例如,食物在必要的养分被吸收之后,剩下的就会变成尿液和粪便被排泄掉;又如,细胞活动产生能量时需要氧,氧气以呼吸的方式被摄入体内,血液将需要的氧送到细胞中,细胞使用氧和葡萄糖等物质产生能量后,留下二氧化碳和水,以吐气、排汗、排尿的方式排泄掉。

事实上,所有生物的身体都是由体外摄取必要的东西,不必要的东西则以各种不同的方式和形态舍弃到体外,身体就是一个流通场,一旦流通停止,就会出现问题,便秘就是其中最典型的例子,尤其是宿便更是存在毒性。

肌肤干燥、重听和白内障的远因就是宿便。如果排尿停止,就会罹患尿毒症,并伤及脑细胞;高血压也是由于胆固醇积存于血管内壁过多,导致血液循环不畅所致。过去有人认为感冒是万病之源,如今许多人认为便秘,尤其是宿便才是万病之源。

胶原蛋白纤维在消化道被分解、吸收后,能提高肠细胞的作用,同时胶原蛋白会刺激肠粘膜,增加肠的蠕动而促进排便。更重要的是栖息于肠内、对人体有益的双叉乳杆菌、乳酸菌、酵母菌等肠内益菌是以蛋白质为营养源,尤其以猪皮胶原蛋白为佳,当肠内益菌吸收胶原蛋白而变得活跃时,则会有效缓解和消除便秘。当然如再辅以蔬菜等富含纤维素食品及每天适量的运动,则效果会更佳。

4 胶原蛋白的新陈代谢

4.1 细胞的新陈代谢

身体中有60万亿个细胞,其中2%,即一万二千亿个细胞,每天都会由新细胞所取代,尤其是胃和肠的细胞,由于频频接触经口腔摄取的食物,从事激烈的工作,因此会大量更新,粪便中含有肠胃的老旧脱落细胞,肠内菌的尸体,以及食物残渣。

象头发、指甲、皮肤,长长了就要剪掉,或是成为污垢脱落掉,这是最明显的新陈代谢。

4.2 蛋白质的新陈代谢

现已知道,老旧肝脏的蛋白质,大都为两天就必须要更新,肾脏的蛋白质多半为三~五天,心脏的蛋白质为八天。人类肝脏的蛋白质在20~40天内会全部更新。

4.3 胶原蛋白的新陈代谢

体内的胶原蛋白一旦被氧化就会变硬,但是氧化并不是单向进行的,也会出现相反的过程——还原。具体而言,利用适度的运动、流汗,摄入适度的胶原蛋白,适度分解旧的胶原蛋白,就可以解决胶原蛋白的流通问题。

胶原蛋白在体内的合成,维他命C和铁质是不可或缺的。

每天适量摄取胶原蛋白,维他命C和铁质,再辅以适量运动和流汗,就可以及时补充缺失的胶原蛋白,并使胶原蛋白得以新陈代谢。这不但可以解决骨骼老化的问题,对于皮肤、内脏器官的老化亦有所改善和裨益。

5 简单而神奇的胶原蛋白

5.1 慢性病患者的胶原蛋白摄取

动物性蛋白质为良质蛋白质,消化吸收率较佳。根据日本科学技术厅编纂的《四订日本食品标准成分表》,对于急性胃炎、肠炎、贫血症、便秘症、高血压、心脏病、糖尿病患者,均可食用胶原蛋白以补充所需良质蛋白质,即使是罹患肝病、肾脏病的患者,虽要依病情不同接受饮食专家的指导,但一般情况下,一日摄取10克胶原蛋白也不成问题。至于胶原蛋白中所欠缺的两种氨基酸(胱氨酸和色氨酸)可利用米饭或面包来加以补充。

5.2 肥胖症患者的健康食品

随着我国现代化水平的提高和国民生活水平的日益提高,以及体力劳动和运动的减少,目前,肥胖症已成为不可忽视的现代常见病之一,严重威胁着人们的健康和正常工作生活,低热量,低脂肪,低糖份食品已成为潮流。而胶原蛋白食品的特点恰恰是:低热量,无脂肪,不含糖,是良质动物性蛋白质,可以放心食用而不必担心出现肥胖超重问题,同时,可以作为肥胖患者的减肥健康食品。

5.3 有利于健康的保健食品

如前所述,胶原蛋白具有提高免疫力,预防癌症和慢性疾病,防止骨质疏松,防止便秘等功效,同时还具有美容美肤的功效,皮肤的老化亦与真皮中胶原蛋白的老化有关。肠壁和胃壁其实是与皮肤相连的人体保护组织,只是一个在身体内部,一个在表面而已,皮肤可以说是肠胃的延伸。胶原蛋白能提升细胞活力,防止便秘,具有整肠健胃之功效,肠胃健康则皮肤才会红润光洁,无皱无斑,因而胶原蛋白又是一种优良而安全的保健食品。

6 结语

开篇所述,根据WHO(世界卫生组织)的统计,韩国人的平均寿命与其他国家大致相同,但是,多半为衰老致死,也就是说,因病而死的人较少,尤其是因癌症或血管疾病所造成的死亡率极低。由此可知,大多数韩国人一生都能健康地活着,从电视画面中看到的韩国民众抗议示威,就可以发现其国民个个都精力充沛。

除了胶原蛋白食品外,韩国的大蒜消耗量占世界第一(蒜头素复合体中含有很多S=S键结构,有利于胶原蛋白的S=S键架桥结构的形成),同时食用大量韩国泡菜,这种发酵食品使肠内菌更充满元气,也以此摄取到大量植物纤维,这可能就是韩国人一生都能保持健康的奥妙吧。

日本琉球县,不论男女都是日本第一长寿县,每个人都十分热情,因为他们经常食用一种海带与猪肉一起熬煮的料理,煮沸以后丢弃浮在上方的脂肪,形成以胶原蛋白为主体的料理。

当然,不论任何健康法,都不能说“只要吃××就是万全之策”,对于胶原蛋白而言,也是如此,但是,根据以上介绍,我们仍然建议大家食用胶原蛋白食品,无论是直接食用猪手、鸡爪,或是以猪骨、牛骨熬汤食用,或者用骨汤煮面,以及作成红烧肉或东坡肘子等中华料理,都是色、香、味俱佳的健康食品。

摘要：胶原蛋白在人体中含量很多,过去一直被人们视为非常普通的物质而未加留意和重视。二十世纪七十年代以来,国际上对于胶原蛋白的研究相当活跃,取得了惊人的进展。现已发现,胶原蛋白具有提高免疫力、预防癌症、防治慢性病、促进细胞新陈代谢、提高钙的吸收力、消除便秘等功能,与人类健康不但息息相关,且具有非常重要的作用。

关键词：胶原蛋白,人类健康,癌症,便秘

参考文献

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蛋白质作用 第11篇

关键词：杆菌肽；牛血清白蛋白；相互作用；荧光光谱；猝灭；热力学参数

中图分类号：Q631 文献标志码：A 文章编号：1002—1302（2016）01—0245—03

杆菌肽是一种药用饲料添加剂，在畜牧养殖业应用广泛，具有促进动物生长、抑制肠道中有害微生物生长、提高机体免疫力的作用，被誉为绿色抗生素饲料添加剂。牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）是血浆中含量最丰富的蛋白质之一，在血液中主要具有维持渗透压、缓冲pH值等作用。BSA可与多种阳离子、阴离子、其他小分子物质结合，具有储运内源性代谢产物、外源性药物的重要生理功能；因此，BSA与药物分子的相互作用研究已受到重视。杆菌肽被摄入机体后，极有可能与血液中的BSA结合，以复合物形式在体内吸收、转运。研究杆菌肽与BSA之间的相互作用，有助于了解药物在体内的运输分布和代谢，对于阐明杆菌肽的药理作用和药代动力学具有重要意义。荧光光谱法是研究蛋白质等生物大分子与各种小分子相互作用的重要手段。应用荧光光谱法研究杆菌肽与BSA问的相互作用，着重阐述杆菌肽与BSA的荧光猝灭机理、结合常数、热力学常数，并使用三维荧光技术研究杆菌肽对BSA高级结构的影响。

1材料与方法

1.1仪器与试剂

F97pro型熒光分光光度计（上海棱光技术有限公司），BSll0S型精密电子分析天平（德国sartorius公司），HH系列数控恒温水浴锅（金坛市科析仪器有限公司），明澈-D型超纯水机（Millipore公司）。杆菌肽（上海金穗生物科技有限公司），牛血清白蛋白（北京索莱宝科技有限公司），其他试剂均为分析纯。以0.1 mol/L磷酸缓冲液（pH值7.4）为溶剂，配制0.1 mmol/L的BSA标准溶液。杆菌肽使用超纯水配成1.0 mmol/L的标准溶液。

1.2方法

准确移取一定量的杆菌肽标准溶液于10 mL具塞玻璃试管中，加入BSA标准溶液1.0 mL，于一定温度下恒温放置1 h。在激发和发射光栅狭缝均为5 nm、激发波长为280 nm时，扫描270～500 nm波长范围内BSA、BSA-杆菌肽的荧光光谱。在激发波长270～400 nm、发射波长270～400 nm范围内进行三维荧光扫描，比较溶菌酶与杆菌肽一溶菌酶体系的荧光等高线。

2结果与分析

2.1荧光猝灭光谱

BSA分子因含有色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸等氨基酸残基而发射内源荧光，其中色氨酸的荧光强度最大。激发光为280 nm时，可认为蛋白质所呈现的荧光源自分子中的色氨酸。荧光猝灭指任何降低某样品荧光强度的过程，分子间的相互作用可导致荧光猝灭。

由图1可知，BSA溶液在波长280 nm光激发下可在333.4 nm处具有最大荧光发射峰。在BSA浓度保持恒定的情况下，BSA的内源性荧光强度随杆菌肽浓度的增加而有规律地降低，表明杆菌肽对BSA的內源荧光发生了猝灭作用。随着杆菌肽的加入，BSA的最大荧光发射峰出现红移。杆菌肽浓度为50 nmol/L时，BSA溶液体系的最大荧光发射峰由333.4 nm变化为357.8 nm，即红移了24.4 nm。一般认为，蛋白质中色氨酸残基的最大发射峰与其所处环境的极性密切相关，由发射波长的改变可判断蛋白质构象的变化。上述现象表明杆菌肽的加入使BSA构象发生了变化，色氨酸残基所处环境疏水性降低，杆菌肽与BSA分子发生了相互作用。

2.2杆菌肽对BSA的荧光猝灭机理

有机小分子对蛋白质的荧光猝灭作用主要分为动态猝灭和静态猝灭。动态猝灭主要是一种能量转移或电子转移过程，不影响蛋白质的结构和生理活性；静态猝灭主要是由于小分子和蛋白质等生物大分子发生了相互作用，可能生成不发荧光的配合物。一般认为，动态猝灭是荧光体与猝灭剂之间因相互碰撞而使荧光被猝灭的过程，温度升高可增加分子碰撞的机会，从而提高猝灭效率；静态猝灭是荧光体与猝灭剂之间形成了基态配合物，温度升高使配合物的稳定度下降，从而减小静态猝灭的程度。动态猝灭和静态猝灭均符合Stem-Volmer关系式：

以峰的位置来看，加入杆菌肽后BSA的瑞利散射峰起始位置、荧光峰位置均无显著变化。以峰的强度来看，图3-b中“铅笔”“指纹”形纹线变得稀疏，“指纹”形纹线的变化趋势尤为明显。可见，加入杆菌肽后瑞利散射峰和荧光峰的相对强度均有不同程度的降低。

BSA的空间结构由3个结构域组成，每个结构域由2个亚结构域以槽口相对的方式形成圆筒状结构，几乎所有疏水性氨基酸残基均包埋在圆筒内部而构成疏水腔。杆菌肽分子与BSA的结合部位可能均处于这种疏水腔中，由于杆菌肽与BSA发生反应生成一种新复合物，从而导致疏水微环境极性的改变，进而引起BSA构象的变化。三位荧光光谱结果验证了本试验结论，即杆菌肽与BSA发生了相互作用，荧光猝灭机制属于静态猝灭。

3结论

利用荧光光谱法研究了杆菌肽与BSA的相互作用，杆菌肽对BSA的内源荧光具有较强的猝灭作用，原因是杆菌肽与BSA分子结合形成复合物。分别测定不同温度下杆菌肽与BSA的结合常数、结合位点、热力学参数，结果表明杆菌肽对BSA的荧光猝灭机制为静态猝灭，二者的结合主要基于静电作用，约形成1个结合位点。三维荧光光谱研究表明，杆菌肽与BSA的结合导致了蛋白质分子内部疏水微环境极性的改变，进而导致BSA构象的变化。

蛋白质作用 第12篇

大豆肽蛋白饲料, 俗称发酵豆粕, 又名生物肽, 生物豆粕, 生物活性小肽, 大豆肽, 大豆多肽。由于名称较多且混乱, 为区别于治疗、保健用的大豆肽及突出发酵豆粕中所含大豆寡肽的功能及其作为优质蛋白原料的属性, 大豆肽蛋白饲料的名称更为妥当。

所谓发酵豆粕, 就是利用现代生物工程发酵菌种技术, 以优质豆粕为主要原料, 通过微生物发酵最大限度地消除其中的抗营养因子, 并将大豆蛋白降解为可溶性蛋白和小分子多肽的混合物, 同时产生大量益生菌、寡肽、谷氨酸、乳酸、维生素、UGF (未知生长因子) 等物质。

2 大豆肽蛋白饲料的营养特性及其功效

2.1 大豆肽蛋白饲料的化学成分

综合市场各个厂家的一般水平, 指标如下:粗蛋白≥50%~60%、粗脂肪3.0%、粗纤维5.0%、粗灰份7.0%、总钙0.53%、总磷8.50%、有效磷7.40%、无氮浸出物28.0%、水份10%;乳酸≥3%;益生菌≥108 cfu/g;钾22 000 mg/kg、镁5 094.7mg/kg、铜16.2 mg/kg、钠242.2 mg/kg、铁168.8mg/kg、锌213.4 mg/kg、锰21.8 mg/kg;赖氨酸 (Lys) 3.05%、色氨酸 (Trp) 0.56%、蛋氨酸 (Met) 0.65%、胱氨酸 (Cys) 0.46%;胰蛋白酶抑制因子、大豆抗原、植酸、脲酶活性、脂肪氧化酶活性、致甲状腺肿素等抗营养因子基本上全部清除, 其他抗营养因子含量极低, 如寡糖1% (原豆粕中6%) 、大豆球蛋白1.510-6 (原豆粕中4%) 、大豆伴球蛋白110-6 (原豆粕中2%) 、凝血素0.510-6 (原豆粕中3%) 。氨基酸态氮量90%, 较之鱼粉的78%, 增加了12%。小肽 (MW1000Dalton以下) 含量占总蛋白的70%。

2.2 富含多种植物源性蛋白多肽

微生物发酵过程中分泌的蛋白酶使大豆蛋白被分解成小分子蛋白和小肽分子。如小肽铁、抗菌肽、免疫增强肽等, 由于这些肽类物质可以通过肠道黏膜直接吸收, 且转运速度快、吸收速率快、不易饱和。因此, 小肽不仅不会与氨基酸的吸收竞争, 还能促进游离氨基酸的转运, 提高蛋白利用率, 从而显著增加饲料的消化率、利用率。大豆肽蛋白饲料特别适合在幼龄动物 (如哺乳期仔猪, 断奶仔猪, 保育猪) 饲料中使用, 效果很好。

2.3 无抗原与抗营养因子

豆粕中包括多糖分子在内的抗营养因子在长达3 d的发酵过程中基本清除, 这对于动物的消化也是有利的, 特别是一些胀气因子, 甚至非热敏性的大豆抗原, 主要是大豆球蛋白与α大豆聚球蛋白等都能被降解而清除掉, 从而根除动物的营养性腹泻, 这是其他工艺所不能达到的。此外, 大豆抗原与抗营养因子的充分净化, 还有利于维持动物肠道组织结构, 促进肠道绒毛的发育及幼龄动物胃肠道功能, 提高动物机体的免疫功能及其防病抗病能力, 发挥营养与提高免疫力的双重作用, 从而确保在减少抗生素的用量下, 仍能保障动物的健康生长。

2.4 含益生菌、有机酸与蛋白酶等有益代谢产物

益生菌主要是乳酸菌、酵母菌、芽孢菌、醋酸菌、放线菌与灵芝菌等, 不仅菌种较多且存量较大, 这有利于有益微生物的生长繁殖, 并能抑制大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌的生长, 从而改善肠道的微生态平衡, 减少疾病的发生。有机酸主要是乳酸、醋酸与谷氨酸, 其功能是维持和改善动物肠道健康, 减轻动物腹泻。由于这些天然酸化剂与活性益生菌的大量存在, 配料时就不必另行添加, 进一步降低了饲料成本。

2.5 易为动物消化利用

多菌种组合固态发酵豆粕生产的肽蛋白饲料, 较之原豆粕易为动物消化利用, 这是因为:第一, 大豆蛋白的溶解度提高;第二, 大豆蛋白的分子量减少, 其中的一部分已达到小肽水平甚至氨基酸水平;第三, 大豆寡糖等胀气因子被微生物在发酵中降解;第四, 具有独特的发酵芳香味, 诱食性佳, 适口性好, 增加食欲, 提高采食量, 促进动物生长、降低料耗。

3 大豆肽蛋白饲料在配合饲料中的用量及其提高日粮利用率的机理

3.1 大豆肽蛋白饲料在配合饲料中的用量

肽蛋白饲料在日粮中的添加比例可以依据饲养对象、饲养阶段以及生理状态 (泌乳, 抗应激, 促生长等) 的不同而异, 就其功能而言:第一、可全部替代奶猪饲料中的乳清粉、代乳粉;第二, 可全部替代畜、禽饲料中的优质鱼粉, 且无组胺、无肌胃糜烂素, 无高酸价, 无高过氧比值以及无挥发性盐基氮;第三, 可全部取代肠膜蛋白粉及40%的血浆蛋白粉, 且无病菌污染的危险。其具体用量, 可占相关动物日粮的:乳猪10%~25%;仔猪5%~15%;小猪5%~15%;中大猪5%~8%;怀孕母猪5%~8%;哺乳母猪5%~10%;肉小禽5%~10%;种蛋禽10%~20%;牛、羊5%~15%。

3.2 大豆肽蛋白饲料提高日粮利用率的机理

多菌种组合固态发酵豆粕生产的大豆肽蛋白饲料, 在养殖实践中证明不仅可替代鱼粉, 增强动物的抗病能力, 而且提高了植物饲料中微量元素的利用效率、生物效价以及日粮蛋白质的消化率, 产生这些功能的物质主要是其中的小肽。业已证明, 第一, 蛋白质被动物摄取后, 经肠道多种蛋白水解酶的作用, 不是仅以氨基酸的形式吸收, 更多的是以小肽的形式被直接吸收。而且, 二肽与三肽的吸收效率比同组成的氨基酸要高得多, 大大促进氮以肽的形式吸收, 从而提高饲料氮在体内沉积。第二, 小肽在肠道中容易和矿物元素结合成可溶性的螯合物, 进而促进Ca、P、Cu、Zn、Fe、Mn、I、Se、Co等微量元素的吸收并提高其生物效价, 从而可以减少日粮中微量元素和矿物质元素的添加量, 达到降低成本, 减少氮、磷排放, 促进动物生长, 保护环境的功效。第三, 一些小肽不仅具有营养功能, 而且具有多种生理功能。其中之一就是增强动物的免疫功能, 在解决断奶仔猪应激方面有独到的功效, 可以缓解目前规模化养猪中常见的猪只应激。

4 多菌种组合固态发酵法生产大豆肽蛋白饲料的前景

4.1 在工艺上简化了流程, 极大地降低了大豆肽蛋白饲料的生产成本

利用多菌种、多温相的现代生物固态组合发酵技术处理豆粕生产的大豆肽蛋白饲料, 在工艺上不仅把蛋白酶的发酵生产和大豆肽的酶解生产结合在一起, 而且将大豆蛋白的水解与大豆肽的脱苦两步合二为一, 节省了时间, 极大地降低了大豆肽蛋白饲料的生产成本, 应用前景较好。

4.2 降低饲料工业对动物源性蛋白饲料的依赖, 推动饲料工业的技术进步

多菌种组合固态发酵豆粕生产的肽蛋白饲料, 原豆粕中的各种抗原成分、抗营养因子均被有效降解去除, 其中的蛋白质被分解成大量的植物小肽, 饲用价值提高。由于幼畜 (如断奶的仔猪) 的消化酶系统尚未发育完全, 对于植物蛋白质的消化能力较弱。而大豆肽蛋白饲料中的大豆小肽, 不仅能直接被动物快速吸收, 而且无抗原, 幼畜食后很少发生过敏反应。因此, 大豆肽蛋白饲料作为主要的植物蛋白原料可与优质鱼粉等动物源性蛋白媲美, 是断奶仔猪、幼禽, 尤其是许多高档经济动物的优质蛋白质来源。这一技术的推广应用, 将大大降低饲料工业对鱼粉等动物性饲料的依赖, 为我国节省大量用于进口鱼粉的外汇, 推动饲料工业的技术进步, 同时产生巨大的经济效益。

4.3 对动物的保健作用, 社会效益和生态效益明显

发酵过程中, 微生物代谢产生的酶在降解抗营养因子和将大分子的蛋白质降解为小分子肽的同时, 还可产生有机酸、细菌素和类细菌素等抑菌物质, 对动物健康具有保护作用, 表现在:第一, 提高动物机体免疫力, 促进动物生长;第二, 大幅度减少疫苗、抗生素等药物使用量, 从而减少对环境的污染。总之, 多菌种组合固态发酵生产的肽蛋白饲料, 在畜牧业中具有很好的开发应用前景。

5 大豆肽蛋白饲料在饲料、养殖业界认知度高及快速发展中存在的问题

5.1 大豆肽蛋白饲料在饲料、养殖业界的认知度高

5.1.1 大豆肽蛋白饲料的研究现状及其普遍应用。

在动物源蛋白质资源严重不足的现状下, 对豆粕进行发酵改造以转化为可与鱼粉媲美的优质蛋白质原料, 是国际研发热点。大豆肽蛋白饲料最早在欧洲研究并进入实践, 后在台湾有了更好的发展, 并传入大陆, 产品问世不到十年, 技术与产业化水平以丹麦最高。我国在这方面的研究始于21世纪初, 目前处于大规模产业化初期。在国外肽蛋白饲料已经普及, 普遍用于取代鱼粉。而更多的是在乳猪、断奶仔猪及其保育阶段使用, 大大降低了断奶和保育阶段猪只的死亡率。并将大豆肽蛋白饲料拓展应用到养猪的各个阶段。因为即使在养猪的后期, 由于大豆肽蛋白饲料已经进行了微生物的体外消化, 使得其中的蛋白更易为动物利用, 从而减少了动物的能量消耗。故在配制配合饲料时, 可以适当减少动物日粮能量和蛋白质的浓度, 而不致影响动物的生长速度, 或者说, 在不减少能量蛋白浓度时, 达到更多的增重效果, 取得更好的经济效益。在国内, 很多饲料企业已将其作为重要蛋白原料列入饲料配方, 规模猪场更是青睐此类产品。

5.1.2 大豆肽蛋白饲料被市场认知的亮点。

目前市场对大豆肽蛋白饲料的认知亮点主要体现在:第一, 发酵过程是大豆蛋白的体外预消化过程;第二, 发酵过程对抗营养因子的降解;第三, 豆粕发酵中积累了较多的有益代谢产物。

5.2 开发大豆肽蛋白饲料所存在的问题及今后的研究方向

大豆肽蛋白饲料作为一种优质蛋白质原料, 越来越受到饲料与养殖行业的认可并得到了广泛的应用。目前国内已有上十家企业生产大豆肽蛋白饲料, 但产品真正做到低抗原的却不多, 品质参差不齐, 也没有统一标准, 因此用户在选择上也缺乏科学的依据。