白芍、芍药甘草汤、芍药甘草附子汤介绍
吴文博 河北省石家庄市中医院
首先需要说明的1个问题是:医圣张仲景在经方中所用的芍药是现在的白芍还是赤芍?大家要知道,东汉时期芍药还没有白、赤之分,芍药白、赤之分始于六朝时期。后来有了白芍和赤芍的功能比较:赤芍可清热凉血、活血散淤,而白芍主要是有养血、敛阴、柔肝止痛的作用。另外赤芍可以泻肝火,白芍主要是养肝阴。经方中,共有57首用到芍药。那么,经方中的芍药究竟是白芍还是赤芍呢?不能一言以蔽之,应依据具体经方作具体分析?笔者认为,这次介绍两首经方“芍药甘草汤”和“芍药甘草附子汤”,里面所用的芍药,应该是白芍。
白芍
白芍为毛茛科芍药属植物芍药的干燥根,始载于《神农本草经》,列为上品,是常见的补血药。白芍味苦、酸,性微寒;归肝经、脾经。具有养血调经,敛阴止汗,柔肝止痛,平抑肝阳的功效。现代研究指出白芍化学成分主要有单萜及其苷类、三萜类、黄酮类等;其具有清热、抗炎、镇痛、解痉、保肝、抗氧化,、降血糖、保护神经、免疫调节等多种药理药效作用。
芍药甘草汤
组成服法:芍药12克 ,甘草12克。上二味,用水600毫升,煮取300毫升,去滓,分温再服。
功能主治:调和肝脾,缓急止痛。治伤寒伤阴,筋脉失濡,腿脚挛急,心烦,微恶寒,肝脾不和,脘腹疼痛。
备注:本方主治津液受损,阴血不足,筋脉失濡所致诸证。方中芍药酸寒,养血敛阴,柔肝止痛;甘草甘温,健脾益气,缓急止痛。二药相伍,酸甘化阴,调和肝脾,有柔筋止痛之效。
附:芍药—甘草药对研究
芍药-甘草是来源于《伤寒论》的经典药对。研究显示芍药-甘草配伍具有抗炎、镇痛、解痉等药理作用,临床广泛应用于呼吸、消化、神经、肌肉、泌尿、内分泌等多系统疾病的治疗。如用于血虚津伤所致的腓肠肌痉挛、肋间神经痛、胃痉挛、胃痛、腹痛、坐骨神经痛、妇科炎性腹痛、痛经;以及十二指肠溃疡、萎缩性胃炎、胃肠神经官能症、急性乳腺炎、颈椎综合征等属阴血亏虚,肝脾失调者。
芍药甘草附子汤
组成服法:芍药 、甘草(炙)各9克 ,附子3克(炮,去皮,破八片)。上三味,用水1升,煮取300毫升,去滓,分温三服。
功能主治:主要用于阴阳两虚,肌肤失温,经脉失养的病症。体虚外感,发汗后病不解,反增恶寒者。
方解:方中有芍药甘草汤可以缓急止痛,附子可以温阳可以温经散寒。方中芍药酸收敛汗液以固阴气,附子辛热补真阳以强卫气,甘草可以调和营卫,全方共奏温经扶阳的作用。
附:附子—白芍药对研究
附子、白芍作为治疗痹证临床常用药对之一,两者合用,刚柔互济,生克制化有序,具有散寒止痛,温补脾阳,柔肝养血等功效。用以治疗痹证,取得很好的效果。
1.芍头繁殖芍药在收获时,先将芍药根从芍头着生处全部割下,加工成药材。所留下的芍头,选其形状粗大、芽头饱满、无病虫害的,按芍头大小、芽的多少,顺其自然用刀切成2—4块,每块有粗壮的芽苞2—3个,供种苗用。一般生长好的芍药,1亩地所得到的芍药可以种植2—4亩。2.分根繁殖在收获芍药时,将较大的芍药根从芍头着生处切下,将笔杆粗的根留下,然后按其芽和根的自然分布,剪成2—4株,每株留壮芽1—2个及根1—2条。根条保留18—22厘米,剪去过长的根和侧根,供种苗用。繁殖用的芍头和芍根都不能立即下种,必须进行贮藏。其方法是:选高燥阴凉通风的地方或室内,在地上铺上湿润的细沙或细土8—10厘米厚,将芍头或芍根堆放其上。芍根贮藏,芽朝上,按顺序倾斜堆放,厚约15—20厘米,放好后盖上湿润的沙或泥12厘米厚,四周用砖或其他物体围好。每过15—20天应检查1次,因沙或泥容易下漏至芍苗孔隙中,使芍头露土,易发生干烂,应在堆上再加湿润沙或泥10厘米。贮藏时发现霉烂要及时翻堆。(二)栽植1.栽种时间一般宜在10月,但以早栽种为好。9月上旬气温下降即可种植,有利于早发根和生长;最迟不超过11月上旬。下种过迟,贮藏的芍根和芍头已发出新根,栽时易折断,同时气温下降对发根不利,影响第2年生长。2.方法不论平畦或高畦,均按行距40—50厘米,株距3—40厘米栽种,每亩3200颗左右。用芍头种,开浅平穴,每穴种芍头2个,并摆放于穴内,相距4厘米,切面朝下,覆土8—10厘米,作成馒头状或垄状。分根下种,用锄头或二齿耙开穴,穴开成35—45度的斜面,深约20厘米,每穴种2条根,头朝南,根向北,栽于斜面上,芽与畦面平,将两根栽成外“八”字形,根要栽直,用少量土固定芍根,然后在根尾部上方施入人粪肥和饼肥、过磷酸钙,再覆土,作成馒头状或垄状均可。并在其上盖厩肥,适当培土 5田间管理1.中耕除草芍药栽后头2年,因株行距较宽,每穴发苗不多,容易滋生杂草,妨碍幼苗生长。下种后,最好在畦面铺厩草肥,以增加肥力,并抑制杂草的生长。栽种次年的红牙露出后,应立即中耕除草。但此时芍根纤细,扎根不深,不宜深锄。切忌在株旁松土除草,以免损伤芍根,影响生长,甚至枯死。以后4—6月各中耕除草1次。7—8月高温季节,可不中耕除草。冬季应清除枯枝残叶,全面中耕除草。每次松土,只宜浅锄,免伤芍根。以后每年中耕除草3—4次即可。2.排水芍药喜干怕水,一般只在严重干旱时灌溉。但在多雨季节,要注意排水,否则容易引起烂根。3.追肥芍药第1年不用追肥,以后每年应追肥1次,每一次在幼苗出土时,每2次在枝叶枯萎前,每667平方米施1000公斤。春施肥以人粪尿等速效肥500公斤/667平方米为主。第4年3月份每667平方米施1000公斤人粪尿、硫酸铵10公斤和过磷酸钙25公斤。4月份加磷肥按上述肥量再施1次。4.摘蕾在4月中下旬现蕾时,选晴天将其花蕾全部摘除,以利于集中养分,促进根的生长。要收种的植株,宜适当去掉一些差的花蕾,其余留下,以备采子。 6生长周期及白芍价值栽后3—4年收获,于立秋前挖出全根,除去根头,抖去泥土,根系粗细均匀而平直,长10~20厘米,直径1~厘米。表面淡红棕色或粉白色。质坚实而重,味微苦而酸。以根粗长、匀直、质坚实、粉性足、表面洁净者为佳。。白芍的生长周期为3~5年,4年生亩产量在2500-3000公斤(鲜根),一般斤鲜根可晒制1斤干货,亩产干货800--1000公斤左右。市场价格20元/公斤,亩效益在18000元左右。前3年可以在白芍的行距内套作农作物或经济作物,比如大蒜、朝天椒等,而且不会影响农作物产量和白芍的生长。白芍在我国有着悠久历史,它的根可入药,花朵可晒干作为一种花茶饮用。。8中医作用白芍是经常被用到的一味中药,是很多中药方子中必不可少的一种配药,在我国中药市场上需求量很大。它味道略成酸性,是属于凉性的中药。它对于对于人体具有补气益血、滋养调理血气,疏通人的肝部平复肝部虚火,止痛消炎,对人体阴气尤其是女性具有很好地治疗作用。白芍被大量用于治疗女性月经不调、生理期血量增加、血崩的现象。另外它的活血止痛的作用可以用来治疗身体上各个器官疼痛、血液不通等现象。白芍不仅可以入中药,白芍花茶也具有很好地保健功效,另外白芍与黄酒搭配饮用可以减轻白芍寒性,活血养血。醋白芍有保护肝部、止痛消炎的作用。身体虚寒之气的病患不宜使用白芍。另外白芍对于女性妇科疾病具有很好地治疗和滋养作用,可以补养血气调整女性生理期经,还具有美白皮肤、抵抗衰老的作用。10市场行情白芍是经常被用到的一味中药,它虽不是特效药材,但却是很多中药配方中不可缺少的配药,在我国中药市场上需求量很大。现代医学也在不断增加对白芍的研究,以利用它治疗更多现代病症。自8月中旬白芍开始拉开产新序幕,至今,已历经两个半月时间,白芍采挖已基本接近尾声,白芍新货上市量不大,价格处于震荡调整期,带皮鲜货的售价在元/公斤,3、4级的统货(干货)20-24元,标准3、4级货则要价25元,陈货价格略低一点,上市的货源基本都能成交,购货者主要是饮片加工户和出口贸易公司。白芍是常用家种大宗药材,需求量巨大,产地集中,生长周期长,需求刚性,较容易存放,不仅是众多药商长期追逐的对象,也是一些资金雄厚的大户乐于参与的品种。白芍不是特效药材,是很多方剂不可缺少的配伍。饮片用量也最为普遍,有一个庞大的饮片加工大军,饮片年需要量也在4000吨左右。白芍出口主要以未刮皮的黑白芍为主,每年出口到日本、韩国不少于数万吨。
中药本草白芍的功效与作用
白芍的药理作用: 白芍中能够提取白芍总甙,新近的研究表明,白芍总甙具有抗炎和免疫调节等药理作用,临床上用于类风湿性关节炎及老年病的治疗,效果较好,其抗菌作用十分显著。白芍不仅有以上作用,其还有镇痛、免疫调节作用,同时对睡眠节律也有一定的影响。 白芍还有解痉、护肝作用,对肠管和胃运动有抑制作用,显著对抗催产素引起的子宫收缩。 而且对四氯化碳、黄曲霉毒素B1、D-半乳糖胺所致肝损伤有明显保护作用。其在心血管系统表现时,有扩张冠状动脉,降低血压,抗血栓和抗血小板聚集作用。 此外,白芍总甙尚有抗氧化、抗惊厥等药理作用。
蛋白质(protein)是生命的物质基础,没有蛋白质就没有生命。因此,它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。蛋白质占人体重量的,即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质。人体内蛋白质的种类很多,性质、功能各异,但都是由20多种氨基酸按不同比例组合而成的,并在体内不断进行代谢与更新。被食入的蛋白质在体内经过消化分解成氨基酸,吸收后在体内主要用于重新按一定比例组合成人体蛋白质,同时新的蛋白质又在不断代谢与分解,时刻处于动态平衡中。因此,食物蛋白质的质和量、各种氨基酸的比例,关系到人体蛋白质合成的量,尤其是青少年的生长发育、孕产妇的优生优育、老年人的健康长寿,都与膳食中蛋白质的量有着密切的关系[编辑本段]蛋白质的生理功能1、构造人的身体:蛋白质是一切生命的物质基础,是肌体细胞的重要组成部分,是人体组织更新和修补的主要原料。人体的每个组织:毛发、皮肤、肌肉、骨骼、内脏、大脑、血液、神经、内分泌等都是由蛋白质组成,所以说饮食造就人本身。蛋白质对人的生长发育非常重要。比如大脑发育的特点是一次性完成细胞增殖,人的大脑细胞的增长有二个高峰期。第一个是胎儿三个月的时候;第二个是出生后到一岁,特别是0---6个月的婴儿是大脑细胞猛烈增长的时期。到一岁大脑细胞增殖基本完成,其数量已达成人的9/10。所以0到1岁儿童对蛋白质的摄入要求很有特色,对儿童的智力发展尤关重要。2、修补人体组织:人的身体由百兆亿个细胞组成,细胞可以说是生命的最小单位,它们处于永不停息的衰老、死亡、新生的新陈代谢过程中。例如年轻人的表皮28天更新一次,而胃黏膜两三天就要全部更新。所以一个人如果蛋白质的摄入、吸收、利用都很好,那么皮肤就是光泽而又有弹性的。反之,人则经常处于亚健康状态。组织受损后,包括外伤,不能得到及时和高质量的修补,便会加速机体衰退。3、维持肌体正常的新陈代谢和各类物质在体内的输送。载体蛋白对维持人体的正常生命活动是至关重要的。可以在体内运载各种物质。比如血红蛋白—输送氧(红血球更新速率250万/秒)、脂蛋白—输送脂肪、细胞膜上的受体还有转运蛋白等。4、白蛋白:维持机体内的渗透压的平衡及体液平衡。5、维持体液的酸碱平衡。6、免疫细胞和免疫蛋白:有白细胞、淋巴细胞、巨噬细胞、抗体(免疫球蛋白)、补体、干扰素等。七天更新一次。当蛋白质充足时,这个部队就很强,在需要时,数小时内可以增加100倍。7、构成人体必需的催化和调节功能的各种酶。我们身体有数千种酶,每一种只能参与一种生化反应。人体细胞里每分钟要进行一百多次生化反应。酶有促进食物的消化、吸收、利用的作用。相应的酶充足,反应就会顺利、快捷的进行,我们就会精力充沛,不易生病。否则,反应就变慢或者被阻断。8、激素的主要原料。具有调节体内各器官的生理活性。胰岛素是由51个氨基酸分子合成。生长素是由191个氨基酸分子合成。7、构成神经递质乙酰胆碱、五羟色氨等。维持神经系统的正常功能:味觉、视觉和记忆。8、胶原蛋白:占身体蛋白质的1/3,生成结缔组织,构成身体骨架。如骨骼、血管、韧带等,决定了皮肤的弹性,保护大脑(在大脑脑细胞中,很大一部分是胶原细胞,并且形成血脑屏障保护大脑)9、提供热能。[编辑本段]蛋白质的作用蛋白质在细胞和生物体的生命活动过程中,起着十分重要的作用。生物的结构和性状都与蛋白质有关。蛋白质还参与基因表达的调节,以及细胞中氧化还原、电子传递、神经传递乃至学习和记忆等多种生命活动过程。在细胞和生物体内各种生物化学反应中起催化作用的酶主要也是蛋白质。许多重要的激素,如胰岛素和胸腺激素等也都是蛋白质。此外,多种蛋白质,如植物种子(豆、花生、小麦等)中的蛋白质和动物蛋白、奶酪等都是供生物营养生长之用的蛋白质。有些蛋白质如蛇毒、蜂毒等是动物攻防的武器。蛋白质和健康蛋白质是荷兰科学家格里特在1838年发现的。他观察到有生命的东西离开了蛋白质就不能生存。蛋白质是生物体内一种极重要的高分子有机物,占人体干重的54%。蛋白质主要由氨基酸组成,因氨基酸的组合排列不同而组成各种类型的蛋白质。人体中估计有10万种以上的蛋白质。生命是物质运动的高级形式,这种运动方式是通过蛋白质来实现的,所以蛋白质有极其重要的生物学意义。人体的生长、发育、运动、遗传、繁殖等一切生命活动都离不开蛋白质。生命运动需要蛋白质,也离不开蛋白质。球状蛋白质(三级结构)人体内的一些生理活性物质如胺类、神经递质、多肽类激素、抗体、酶、核蛋白以及细胞膜上、血液中起“载体”作用的蛋白都离不开蛋白质,它对调节生理功能,维持新陈代谢起着极其重要的作用。人体运动系统中肌肉的成分以及肌肉在收缩、作功、完成动作过程中的代谢无不与蛋白质有关,离开了蛋白质,体育锻炼就无从谈起。在生物学中,蛋白质被解释为是由氨基酸借肽键联接起来形成的多肽,然后由多肽连接起来形成的物质。通俗易懂些说,它就是构成人体组织器官的支架和主要物质,在人体生命活动中,起着重要作用,可以说没有蛋白质就没有生命活动的存在。每天的饮食中蛋白质主要存在于瘦肉、蛋类、豆类及鱼类中。蛋白质缺乏:成年人:肌肉消瘦、肌体免疫力下降、贫血,严重者将产生水肿。未成年人:生长发育停滞、贫血、智力发育差,视觉差。蛋白质过量:蛋白质在体内不能贮存,多了肌体无法吸收,过量摄入蛋白质,将会因代谢障碍产生蛋白质中毒甚至于死亡。[编辑本段]必需氨基酸和非必需氨基酸纤维状蛋白质(二级结构)食物中的蛋白质必须经过肠胃道消化,分解成氨基酸才能被人体吸收利用,人体对蛋白质的需要实际就是对氨基酸的需要。吸收后的氨基酸只有在数量和种类上都能满足人体需要身体才能利用它们合成自身的蛋白质。营养学上将氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸两类。必需氨基酸指的是人体自身不能合成或合成速度不能满足人体需要,必须从食物中摄取的氨基酸。对成人来说,这类氨基酸有8种,包括赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、色氨酸、苯丙氨酸。对婴儿来说,组氨酸和精氨酸也是必需氨基酸。非必需氨基酸并不是说人体不需要这些氨基酸,而是说人体可以自身合成或由其它氨基酸转化而得到,不一定非从食物直接摄取不可。这类氨基酸包括谷氨酸、丙氨酸、甘氨酸、天门冬氨酸、胱氨酸、脯氨酸、丝氨酸和酪氨酸等。有些非必需氨基酸如胱氨酸和酪氨酸如果供给充裕还可以节省必需氨基酸中蛋氨酸和苯丙氨酸的需要量。
现代意义上的抗生素来自英国,英国人亚历山大·弗莱明,1928年,亚历山大·弗莱明发现一种抗生现象,就是青霉素的抗生作用。1929年,发表了题为《论青霉菌培养物的抗菌作用》的论文,这一年被视为“抗生素元年”。白蛋白(也叫清蛋白),是人体自己合成的一种蛋白。
字数可能有点超,你自己截取吧~~ 分子生物学(molecular biology) 在分子水平上研究生命现象的科学。研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结 构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。 从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来,分子生物学是生物学的前沿与生长点,其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系 (中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系(即生物膜)。 生物大分子,特别是蛋白质和核酸结构功能的研究,是分子生物学的基础。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究,从而出现了近30年来分子生物学的蓬勃发展。分子生物学和生物化学及生物物理学关系十分密切,它们之间的主要区别在于:①生物化学和生物物理学是用化学的和物理学的方法研究在分子水平,细胞水平,整体水平乃至群体水平等不同层次上的生物学问题。而分子生物学则着重在分子(包括多分子体系)水平上研究生命活动的普遍规律;②在分子水平上,分子生物学着重研究的是大分子,主要是蛋白质,核酸,脂质体系以及部分多糖及其复合体系。而一些小分子物质在生物体内的转化则属生物化学的范围;③分子生物学研究的主要目的是在分子水平上阐明整个生物界所共同具有的基本特征,即生命现象的本质;而研究某一特定生物体或某一种生物体内的某一特定器官的物理、化学现象或变化,则属于生物物理学或生物化学的范畴。 发展简史 结构分析和遗传物质的研究在分子生物学的发展中作出了重要的贡献。结构分析的中心内容是通过阐明生物分子的三维结构来解释细胞的生理功能。1912年英国 .布喇格和.布喇格建立了X射线晶体学,成功地测定了一些相当复杂的分子以及蛋白质的结构。以后布喇格的学生.阿斯特伯里和.贝尔纳又分别对毛发、肌肉等纤维蛋白以及胃蛋白酶、烟草花叶病毒等进行了初步的结构分析。他们的工作为后来生物大分子结晶学的形成和发展奠定了基础。50年代是分子生物学作为一门独立的分支学科脱颖而出并迅速发展的年代。首先是在蛋白质结构分析方面,1951年.波林等提出了 α-螺旋结构,描述了蛋白质分子中肽链的一种构象。1955年F.桑格完成了胰岛素的氨基酸序列的测定。接着 .肯德鲁和.佩鲁茨在X射线分析中应用重原子同晶置换技术和计算机技术分别于1957和1959年阐明了鲸肌红蛋白和马血红蛋白的立体结构。1965年中国科学家合成了有生物活性的胰岛素,首先实现了蛋白质的人工合成。 另一方面,M.德尔布吕克小组从1938年起选择噬菌体为对象开始探索基因之谜。噬菌体感染寄主后半小时内就复制出几百个同样的子代噬菌体颗粒,因此是研究生物体自我复制的理想材料。1940年.比德尔和.塔特姆提出了“一个基因,一个酶”的假设,即基因的功能在于决定酶的结构,且一个基因仅决定一个酶的结构。但在当时基因的本质并不清楚。1944年.埃弗里等研究细菌中的转化现象,证明了DNA是遗传物质。1953年.沃森和.克里克提出了DNA的双螺旋结构,开创了分子生物学的新纪元。在此基础上提出的中心法则,描述了遗传信息从基因到蛋白质结构的流动。遗传密码的阐明则揭示了生物体内遗传信息的贮存方式。1961年F.雅各布和J.莫诺提出了操纵子的概念,解释了原核基因表达的调控。到20世纪60年代中期,关于DNA自我复制和转录生成RNA的一般性质已基本清楚,基因的奥秘也随之而开始解开了。 仅仅30年左右的时间,分子生物学经历了从大胆的科学假说,到经过大量的实验研究,从而建立了本学科的理论基础。进入70年代,由于重组DNA研究的突破,基因工程已经在实际应用中开花结果,根据人的意愿改造蛋白质结构的蛋白质工程也已经成为现实。 基本内容 蛋白质体系 蛋白质的结构单位是α-氨基酸。常见的氨基酸共20种。它们以不同的顺序排列可以为生命世界提供天文数字的各种各样的蛋白质。 蛋白质分子结构的组织形式可分为 4个主要的层次。一级结构,也叫化学结构,是分子中氨基酸的排列顺序。首尾相连的氨基酸通过氨基与羧基的缩合形成链状结构,称为肽链。肽链主链原子的局部空间排列为二级结构。二级结构在空间的各种盘绕和卷曲为三级结构。有些蛋白质分子是由相同的或不同的亚单位组装成的,亚单位间的相互关系叫四级结构。 蛋白质的特殊性质和生理功能与其分子的特定结构有着密切的关系,这是形形色色的蛋白质所以能表现出丰富多彩的生命活动的分子基础。研究蛋白质的结构与功能的关系是分子生物学研究的一个重要内容。 随着结构分析技术的发展,现在已有几千个蛋白质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得到了阐明。70年代末以来,采用测定互补DNA顺序反推蛋白质化学结构的方法,不仅提高了分析效率,而且使一些氨基酸序列分析条件不易得到满足的蛋白质化学结构分析得以实现。 发现和鉴定具有新功能的蛋白质,仍是蛋白质研究的内容。例如与基因调控和高级神经活动有关的蛋白质的研究现在很受重视。 蛋白质-核酸体系 生物体的遗传特征主要由核酸决定。绝大多数生物的基因都由 DNA构成。简单的病毒,如λ噬菌体的基因组是由 46000个核苷酸按一定顺序组成的一条双股DNA(由于是双股DNA,通常以碱基对计算其长度)。细菌,如大肠杆菌的基因组,含4×106碱基对。人体细胞染色体上所含DNA为3×109碱基对。 遗传信息要在子代的生命活动中表现出来,需要通过复制、转录和转译。复制是以亲代 DNA为模板合成子代 DNA分子。转录是根据DNA的核苷酸序列决定一类RNA分子中的核苷酸序列;后者又进一步决定蛋白质分子中氨基酸的序列,就是转译。因为这一类RNA起着信息传递作用,故称信使核糖核酸(mRNA)。由于构成RNA的核苷酸是4种,而蛋白质中却有20种氨基酸,它们的对应关系是由mRNA分子中以一定顺序相连的 3个核苷酸来决定一种氨基酸,这就是三联体遗传密码。 基因在表达其性状的过程中贯串着核酸与核酸、核酸与蛋白质的相互作用。DNA复制时,双股螺旋在解旋酶的作用下被拆开,然后DNA聚合酶以亲代DNA链为模板,复制出子代 DNA链。转录是在 RNA聚合酶的催化下完成的。转译的场所核糖核蛋白体是核酸和蛋白质的复合体,根据mRNA的编码,在酶的催化下,把氨基酸连接成完整的肽链。基因表达的调节控制也是通过生物大分子的相互作用而实现的。如大肠杆菌乳糖操纵子上的操纵基因通过与阻遏蛋白的相互作用控制基因的开关。真核细胞染色质所含的非组蛋白在转录的调控中具有特殊作用。正常情况下,真核细胞中仅2~15%基因被表达。这种选择性的转录与转译是细胞分化的基础。 蛋白质-脂质体系 生物体内普遍存在的膜结构,统称为生物膜。它包括细胞外周膜和细胞内具有各种特定功能的细胞器膜。从化学组成看,生物膜是由脂质和蛋白质通过非共价键构成的体系。很多膜还含少量糖类,以糖蛋白或糖脂形式存在。 1972年提出的流动镶嵌模型概括了生物膜的基本特征:其基本骨架是脂双层结构。膜蛋白分为表在蛋白质和嵌入蛋白质。膜脂和膜蛋白均处于不停的运动状态。 生物膜在结构与功能上都具有两侧不对称性。以物质传送为例,某些物质能以很高速度通过膜,另一些则不能。象海带能从海水中把碘浓缩 3万倍。生物膜的选择性通透使细胞内pH和离子组成相对稳定,保持了产生神经、肌肉兴奋所必需的离子梯度,保证了细胞浓缩营养物和排除废物的功能。 生物体的能量转换主要在膜上进行。生物体取得能量的方式,或是像植物那样利用太阳能在叶绿体膜上进行光合磷酸化反应;或是像动物那样利用食物在线粒体膜上进行氧化磷酸化反应。这二者能量来源虽不同,但基本过程非常相似,最后都合成腺苷三磷酸。对于这两种能量转换的机制,P.米切尔提出的化学渗透学说得到了越来越多的证据。生物体利用食物氧化所释放能量的效率可达70%左右,而从煤或石油的燃烧获取能量的效率通常为20~40%,所以生物力能学的研究很受重视。对生物膜能量转换的深入了解和模拟将会对人类更有效地利用能量作出贡献。 生物膜的另一重要功能是细胞间或细胞膜内外的信息传递。在细胞表面,广泛地存在着一类称为受体的蛋白质。激素和药物的作用都需通过与受体分子的特异性结合而实现。癌变细胞表面受体物质的分布有明显变化。细胞膜的表面性质还对细胞分裂繁殖有重要的调节作用。 对细胞表面性质的研究带动了糖类的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子结构与功能的研究越来越受到重视。从发展趋势看,寡糖与蛋白质或脂质形成的体系将成为分子生物学研究的一个新的重要的领域。 理论意义和应用 分子生物学的成就说明:生命活动的根本规律在形形色色的生物体中都是统一的。例如,不论在何种生物体中,都由同样的氨基酸和核苷酸分别组成其蛋白质和核酸。遗传物质,除某些病毒外,都是DNA,并且在所有的细胞中都以同样的生化机制进行复制。分子遗传学的中心法则和遗传密码,除个别例外,在绝大多数情况下也都是通用的。 物理学的成就证明,一切物质的原子都由为数不多的基本粒子根据相同的规律所组成,说明了物质世界结构上的高度一致,揭示了物质世界的本质,从而带动了整个物理学科的发展。分子生物学则在分子水平上揭示了生命世界的基本结构和生命活动的根本规律的高度一致,揭示了生命现象的本质。和过去基本粒子的研究带动物理学的发展一样,分子生物学的概念和观点也已经渗入到基础和应用生物学的每一个分支领域,带动了整个生物学的发展,使之提高到一个崭新的水平。 过去生物进化的研究,主要依靠对不同种属间形态和解剖方面的比较来决定亲缘关系。随着蛋白质和核酸结构测定方法的进展,比较不同种属的蛋白质或核酸的化学结构,即可根据差异的程度,来断定它们的亲缘关系。由此得出的系统进化树,与用经典方法得到的是基本符合的。采用分子生物学的方法研究分类与进化有特别的优越性。首先,构成生物体的基本生物大分子的结构反映了生命活动中更为本质的方面。其次,根据结构上的差异程度可以对亲缘关系给出一个定量的,因而也是更准确的概念。第三,对于形态结构非常简单的微生物的进化,则只有用这种方法才能得到可靠结果。 高等动物的高级神经活动是极其复杂的生命现象,过去多是在细胞乃至整体水平上研究,近年来深入到分子水平研究的结果充分说明高级神经活动也同样是以生物大分子的活动为基础的。例如,在高等动物学习与记忆的过程中,大脑中RNA和蛋白质的组成发生明显的变化,并且一些影响生物体合成蛋白质的药物也显著地影响学习与记忆的能力。又如,“生物钟”是一种熟知的生物现象。用鸡进行的实验发现,有一种重要的神经传递介质(5-羟色胺)和一种激素(褪黑激素)以及控制它们变化的一种酶,在鸡脑中的含量呈24小时的周期性变化。正是这种变化构成了鸡的“生物钟”的物质基础。 在应用方面,生物膜能量转换原理的阐明,将有助于解决全球性的能源问题。了解酶的催化原理就能更有针对性地进行酶的人工模拟,设计出化学工业上广泛使用的新催化剂,从而给化学工业带来一场革命。 分子生物学在生物工程技术中也起了巨大的作用,1973年重组DNA技术的成功,为基因工程的发展铺平了道路。80年代以来,已经采用基因工程技术,把高等动物的一些基因引入单细胞生物,用发酵方法生产干扰素、多种多肽激素和疫苗等。基因工程的进一步发展将为定向培育动、植物和微生物良种以及有效地控制和治疗一些人类遗传性疾病提供根本性的解决途径。 从基因调控的角度研究细胞癌变也已经取得不少进展。分子生物学将为人类最终征服癌症做出重要的贡献。 [编辑本段]分子生物学的应用 1,亲子鉴定 近几年来,人类基因组研究的进展日新月异,而分子生物学技术也不断完善,随着基因组研究向各学科的不断渗透,这些学科的进展达到了前所未有的高度。在法医学上,STR位点和单核苷酸(SNP)位点检测分别是第二代、第三代DNA分析技术的核心,是继RFLPs(限制性片段长度多态性)VNTRs(可变数量串联重复序列多态性)研究而发展起来的检测技术。作为最前沿的刑事生物技术,DNA分析为法医物证检验提供了科学、可靠和快捷的手段,使物证鉴定从个体排除过渡到了可以作同一认定的水平,DNA检验能直接认定犯罪、为凶杀案、强奸杀人案、碎尸案、强奸致孕案等重大疑难案件的侦破提供准确可靠的依据。随着DNA技术的发展和应用,DNA标志系统的检测将成为破案的重要手段和途径。此方法作为亲子鉴定已经是非常成熟的,也是国际上公认的最好的一种方法。参考资料:蛋白质质谱分析研究进展 摘 要: 随着科学的不断发展,运用质谱法进行蛋白质的分析日益增多,本文简要综述了肽和蛋白质等生物大分子质谱分析的特点、方法及蛋白质质谱分析的原理、方式和应用,并对其发展前景作出展望。 关键词: 蛋白质,质谱分析,应用 前言: 蛋白质是生物体中含量最高,功能最重要的生物大分子,存在于所有生物细胞,约占细胞干质量的50%以上, 作为生命的物质基础之一,蛋白质在催化生命体内各种反应进行、调节代谢、抵御外来物质入侵及控制遗传信息等方面都起着至关重要的作用,因此蛋白质也是生命科学中极为重要的研究对象。关于蛋白质的分析研究,一直是化学家及生物学家极为关注的问题,其研究的内容主要包括分子量测定,氨基酸鉴定,蛋白质序列分析及立体化学分析等。随着生命科学的发展,仪器分析手段的更新,尤其是质谱分析技术的不断成熟,使这一领域的研究发展迅速。 自约翰.芬恩()和田中耕一()发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法及发明了对生物大分子的质谱分析法以来,随着生命科学及生物技术的迅速发展,生物质谱目前已成为有机质谱中最活跃、最富生命力的前沿研究领域之一[1]。它的发展强有力地推动了人类基因组计划及其后基因组计划的提前完成和有力实施。质谱法已成为研究生物大分子特别是蛋白质研究的主要支撑技术之一,在对蛋白质结构分析的研究中占据了重要地位[2]。 1.质谱分析的特点 质谱分析用于蛋白质等生物活性分子的研究具有如下优点:很高的灵敏度能为亚微克级试样提供信息,能最有效地与色谱联用,适用于复杂体系中痕量物质的鉴定或结构测定,同时具有准确性、易操作性、快速性及很好的普适性。 2.质谱分析的方法 近年来涌现出较成功地用于生物大分子质谱分析的软电离技术主要有下列几种:1)电喷雾电离质谱;2)基质辅助激光解吸电离质谱;3)快原子轰击质谱;4)离子喷雾电离质谱;5)大气压电离质谱。在这些软电离技术中,以前面三种近年来研究得最多,应用得也最广泛[3]。 3.蛋白质的质谱分析 蛋自质是一条或多条肽链以特殊方式组合的生物大分子,复杂结构主要包括以肽链为基础的肽链线型序列[称为一级结构]及由肽链卷曲折叠而形成三维[称为二级,三级或四级]结构。目前质谱主要测定蛋自质一级结构包括分子量、肽链氨基酸排序及多肽或二硫键数目和位置。 蛋白质的质谱分析原理 以往质谱(MS)仅用于小分子挥发物质的分析,由于新的离子化技术的出现,如介质辅助的激光解析/离子化、电喷雾离子化,各种新的质谱技术开始用于生物大分子的分析。其原理是:通过电离源将蛋白质分子转化为气相离子,然后利用质谱分析仪的电场、磁场将具有特定质量与电荷比值(M/Z值)的蛋白质离子分离开来,经过离子检测器收集分离的离子,确定离子的M/Z值,分析鉴定未知蛋白质。 蛋白质和肽的序列分析 现代研究结果发现越来越多的小肽同蛋白质一样具有生物功能,建立具有特殊、高效的生物功能肽的肽库是现在的研究热点之一。因此需要高效率、高灵敏度的肽和蛋白质序列测定方法支持这些研究的进行。现有的肽和蛋白质测序方法包括N末端序列测定的化学方法Edman法、C末端酶解方法、C末端化学降解法等,这些方法都存在一些缺陷。例如作为肽和蛋白质序列测定标准方法的N末端氨基酸苯异硫氰酸酯(phenylisothiocyanate)PITC分析法(即Edman法,又称PTH法),测序速度较慢(50个氨基酸残基/天);样品用量较大(nmol级或几十pmol级);对样品纯度要求很高;对于修饰氨基酸残基往往会错误识别,而对N末端保护的肽链则无法测序[4]。C末端化学降解测序法则由于无法找到PITC这样理想的化学探针,其发展仍面临着很大的困难。在这种背景下,质谱由于很高的灵敏度、准确性、易操作性、快速性及很好的普适性而倍受科学家的广泛注意。在质谱测序中,灵敏度及准确性随分子量增大有明显降低,所以肽的序列分析比蛋白容易许多,许多研究也都是以肽作为分析对象进行的。近年来随着电喷雾电离质谱(electrospray ionisation,ESI)及基质辅助激光解吸质谱(matrix assisted laser desorption/ionization,MALDI)等质谱软电离技术的发展与完善,极性肽分子的分析成为可能,检测限下降到fmol级别,可测定分子量范围则高达100000Da,目前基质辅助的激光解吸电离飞行时间质谱法(MALDI TOF MS)已成为测定生物大分子尤其是蛋白质、多肽分子量和一级结构的有效工具,也是当今生命科学领域中重大课题——蛋白质组研究所必不可缺的关键技术之一 [5] 。目前在欧洲分子生物实验室(EMBL)及美国、瑞士等国的一些高校已建立了MALDI TOF MS蛋白质一级结构(序列)谱库,能为解析FAST谱图提供极大的帮助,并为确证分析结果提供可靠的依据[6]。 蛋白质质谱分析研究进展 来自: 免费论文网 蛋白质的质谱分析方式 质谱用于肽和蛋白质的序列测定主要可以分为三种方法:一种方法叫蛋白图谱(proteinmapping),即用特异性的酶解或化学水解的方法将蛋白切成小的片段,然后用质谱检测各产物肽分子量,将所得到的肽谱数据输入数据库,搜索与之相对应的已知蛋白,从而获取待测蛋白序列。将蛋白质绘制“肽图”是一重要测列方法。第二种方法是利用待测分子在电离及飞行过程中产生的亚稳离子,通过分析相邻同组类型峰的质量差,识别相应的氨基酸残基,其中亚稳离子碎裂包括“自身”碎裂及外界作用诱导碎裂.第三种方法与Edman法有相似之处,即用化学探针或酶解使蛋白或肽从N端或C端逐一降解下氨基酸残基,形成相互间差一个氨基酸残基的系列肽,名为梯状测序(laddersequencing),经质谱检测,由相邻峰的质量差知道相应氨基酸残基。 蛋白消化 蛋白的基团越大,质谱检测的准确率越低。因此,在质谱检测之前,须将蛋白消化成小分子的多肽,以提高质谱检测的准确率。一般而言,6-20个氨基酸的多肽最适合质谱仪的检测。现今最常用的酶为胰蛋白酶(trypsin),它于蛋白的赖氨酸(lysine)和精氨酸(arginine)处将其切断。因此,同一蛋白经胰蛋白酶消化后,会产生相同的多肽。 基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱测量法(MALDI-TOF MS) [7] 简而言之,基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱测量仪是将多肽成分转换成离子信号,并依据质量/电荷之比(mass/charge,m/z)来对该多肽进行分析,以判断该多肽源自哪一个蛋白。待检样品与含有在特定波长下吸光的发光团的化学基质(matrix)混合,此样品混合物随即滴于一平板或载玻片上进行挥发,样品混合物残余水份和溶剂的挥发使样品整合于格状晶体中,样品然后置于激光离子发生器(lasersource)。激光作用于样品混合物,使化学基质吸收光子而被激活。此激活产生的能量作用于多肽,使之由固态样品混合物变成气态。由于多肽分子倾向于吸收单一光子,故多肽离子带单一电荷.这些形成的多肽离子直接进入飞行时间质量分析仪(TOFmassanalyzer)。飞行时间质量分析仪用于测量多肽离子由分析仪的一端飞抵另一端探测器所需要的时间。而此飞行时间同多肽离子的质量/电荷的比值成反比,即质量/电荷之比越高,飞行时间越短。最后,由电脑软件将探测器录得的多肽质量/电荷比值同数据库中不同蛋白经蛋白酶消化后所形成的特定多肽的质量/电荷比值进行比较,以鉴定该多肽源自何种蛋白.此法称为多肽质量指纹分析(peptidemassfin-gerprinting)。基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱测量法操作简便,敏感度高,同许多蛋白分离方法相匹配,而且,现有数据库中有充足的关于多肽质量/电荷比值的数据,因此成为许多实验室的首选蛋白质谱鉴定方法。 电子喷雾电离质谱测量法(electrosprayion-izationmassspectrometry,ESI-MS)[8 ] 同基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱测量法在固态下完成不同,电子喷雾电离质谱测量法是在液态下完成,而且多肽离子带有多个电荷,由高效液相层析等方法分离的液体多肽混合物,在高压下经过一细针孔。当样本由针孔射出时,喷射成雾状的细小液滴,这些细小液滴包含多肽离子及水份等其他杂质成分。去除这些杂质成分后,多肽离子进入连续质量分析仪(tan- demmassanalyzer),连续质量分析仪选取某一特定质量/电荷比值的多肽离子,并以碰撞解离的方式将多肽离子碎裂成不同电离或非电离片段。随后,依质量/电荷比值对电离片段进行分析并汇集成离子谱(ionspectrum),通过数据库检索,由这些离子谱得到该多肽的氨基酸序列。依据氨基酸序列进行的蛋白鉴定较依据多肽质量指纹进行的蛋白鉴定更准确、可靠。而且,氨基酸序列信息即可通过蛋白氨基酸序列数据库检索,也可通过核糖核酸数据库检索来进行蛋白鉴定。 蛋白质质谱分析研究进展 来自: 免费论文网 4.蛋白质质谱分析的应用 1981年首先采用FAB双聚焦质谱测定肽分子量,分析十一肽(Mr=1318),质谱中出现准分子离子[M+1]+=1319强峰。分子量小于6kDa肽或小蛋白质合适用FAB质谱分析,更大分子量的多肽和蛋自质可用MALDI质谱或ESI质谱分析。用MALDI-TOF质谱分析蛋自质最早一例是Hillen Kramp等[9]于1988年提出用紫外激光以烟酸为基质在TOF谱仪上测出质量数高达60kDa蛋白质,精确度开始只有,后改进到。质谱技术主要用于检测双向凝胶电泳或“双向”高效柱层析分离所得的蛋白质及酶解所得的多肽的质量,也可用于蛋白质高级结构及蛋白质间相互作用等方面的研究[10,11],三条肽段的精确质量数便可鉴定蛋白质。近年来,串联质谱分析仪发展迅猛,其数据采集方面的自动化程度、检测的敏感性及效率都大大提高,大规模数据库和一些分析软件(如:SEQUEST)的应用使得串联质谱分析仪可以进行更大规模的测序工作。目前,利用2D电泳及MS技术对整个酵母细胞裂解产物进行分析,已经鉴定出1484种蛋白质,包括完整的膜蛋白和低丰度的蛋白质[12];分析肝细胞癌患者血清蛋白质组成分[13],并利用质谱进行鉴定磷酸化蛋白研究工作[14]及采用质谱技术研究许旺细胞源神经营养蛋白(SDNP)的分子结构[15]等。 结束语: 在蛋白质的质谱分析中,质谱的准确性(accuracy)对测定结果有很大影响,因此质谱测序现在仍很难被应用于未知蛋白的序列测定。肽和蛋白的质谱序列测定方法具有快速、用量少、易操作等优点,这些都非常适合于现在科学研究的需要。我们相信,随着各种衍生化方法和酶解方法的不断改进,蛋白双向电泳的应用[16]以及质谱技术的不断完善,质谱将会成为多肽和蛋白质分析最有威力的工具之一。
如果在五年前提到蛋白质组学(Proteomics),恐怕知之者甚少,而在略知一二者中,部分人还抱有怀疑态度。但是,2001年的Science杂志已把蛋白质组学列为六大研究热点之一,其“热度”仅次于干细胞研究,名列第二。蛋白质组学的受关注程度如今已令人刮目相看。1.蛋白质组学研究的研究意义和背景随着人类基因组计划的实施和推进,生命科学研究已进入了后基因组时代。在这个时代,生命科学的主要研究对象是功能基因组学,包括结构基因组研究和蛋白质组研究等。尽管现在已有多个物种的基因组被测序,但在这些基因组中通常有一半以上基因的功能是未知的。目前功能基因组中所采用的策略,如基因芯片、基因表达序列分析(Serialanalysisofgeneexpression,SAGE)等,都是从细胞中mRNA的角度来考虑的,其前提是细胞中mRNA的水平反映了蛋白质表达的水平。但事实并不完全如此,从DNAmRNA蛋白质,存在三个层次的调控,即转录水平调控(Transcriptionalcontrol),翻译水平调控(Translationalcontrol),翻译后水平调控(Post-translationalcontrol)。从mRNA角度考虑,实际上仅包括了转录水平调控,并不能全面代表蛋白质表达水平。实验也证明,组织中mRNA丰度与蛋白质丰度的相关性并不好,尤其对于低丰度蛋白质来说,相关性更差。更重要的是,蛋白质复杂的翻译后修饰、蛋白质的亚细胞定位或迁移、蛋白质-蛋白质相互作用等则几乎无法从mRNA水平来判断。毋庸置疑,蛋白质是生理功能的执行者,是生命现象的直接体现者,对蛋白质结构和功能的研究将直接阐明生命在生理或病理条件下的变化机制。蛋白质本身的存在形式和活动规律,如翻译后修饰、蛋白质间相互作用以及蛋白质构象等问题,仍依赖于直接对蛋白质的研究来解决。虽然蛋白质的可变性和多样性等特殊性质导致了蛋白质研究技术远远比核酸技术要复杂和困难得多,但正是这些特性参与和影响着整个生命过程。传统的对单个蛋白质进行研究的方式已无法满足后基因组时代的要求。这是因为:(1)生命现象的发生往往是多因素影响的,必然涉及到多个蛋白质。(2)多个蛋白质的参与是交织成网络的,或平行发生,或呈级联因果。(3)在执行生理功能时蛋白质的表现是多样的、动态的,并不象基因组那样基本固定不变。因此要对生命的复杂活动有全面和深入的认识,必然要在整体、动态、网络的水平上对蛋白质进行研究。因此在上世纪90年代中期,国际上产生了一门新兴学科-蛋白质组学(Proteomics),它是以细胞内全部蛋白质的存在及其活动方式为研究对象。可以说蛋白质组研究的开展不仅是生命科学研究进入后基因组时代的里程碑,也是后基因组时代生命科学研究的核心内容之一。虽然第一次提出蛋白质组概念是在1994年,但相关研究可以追溯到上世纪90年代中期甚至更早,尤其是80年代初,在基因
蛋白质工程的研究进展及前景展望 1 蛋白质工程的由来和目标蛋白质工程是在基因工程冲击下应运而生的。基因工程的研究与开发是以遗传基因,即脱氧核糖核酸为内容的。这种生物大分子的研究与开发诱发了另一个生物大分子蛋白质的研究与开发。这就是蛋白质工程的由来。它是以蛋白质的结构及其功能为基础,通过基因修饰和基因合成对现存蛋白质加以改造,组建成新型蛋白质的现代生物技术。这种新型蛋白质必须是更符合人类的需要。因此,有学者称,蛋白质工程是第二代基因工程。其基本实施目标是运用基因工程的DNA重组技术,将克隆后的基因编码加以改造,或者人工组装成新的基因,再将上述基因通过载体引入挑选的宿主系统内进行表达,从而产生符合人类设计需要的“突变型”蛋白质分子。这种蛋白质分子只有表达了人类需要的性状,才算是实现了蛋白质工程的目标。2 蛋白质工程原理和基本操作2.1 分子设计由于基因工程的发展,人们已经可以运用基因重组等理论和方法去设计并制造出预想的各种性能的蛋白质。这种改变蛋白质的操作可以在蛋白质水平上,也可以在基因水平上。如基因水平的改变,是在功能基因开发的基础上,对编码蛋白质的基因进行改造,小到可改变一个核苷酸,大到可以加入或消除某一结构的编码序列。蛋白质水平的改变则主要是对制造出的蛋白质进行加工、修饰,如磷酸化、糖基化等。蛋白质的化学修饰条件剧烈,无专一性,而基因操作则比较方便,在实施基因操作时,必须预先知道是哪个氨基酸或哪几个氨基酸影响着蛋白质的性状。就现代生物技术发展水平看,大量新蛋白质通过检测,来确定改变的蛋白质是否具有预期的性状,技术上已是可行的。2.2 定点突变技术目前,在蛋白质工程中最常采用的技术是定点诱变技术,即在特定的位点改变基因上核苷酸的种类,从而达到改变蛋白质性状的目的。蛋白质工程发展至当代,利用专一改变基因中某个或某些特定核苷酸的技术,可以产生具有工业上和医药上所需性状的蛋白质。一般来讲对蛋白质所作的改造包括增强酶蛋白的催化能力、稳定性、专一性以及改善酶蛋白质的反应条件等几个方面,已为其大规模的应用创造了条件。3 蛋白质工程应用研究进展当前,蛋白质工程修饰、改造的蛋白质为数不算多,但进展较快。随着基因组测序的国际联合行动的快速进展,也带来并已出现了蛋白质高速发展的新阶段。3.1 在医药方面许多蛋白质工程的目标是设法提高蛋白质的稳定性。在酶反应器中可延长酶的半衰期或增强其热稳定性,也可以延长治疗用蛋白质的贮存寿命或重要氨基酸抗氧化失活的能力。在这个领域已取得了一些重要研究成果。用蛋白质工程来改造特殊蛋白质为制造特效抗癌药物开辟了新途径。如人的β-干扰素和白细胞-2是两种抗癌作用的蛋白质。但在它们的分子结构中,有一个不成对的基因,是游离的,因而很不稳定,会使蛋白质失去活性。当通过蛋白质工程修饰这种不稳定的结构就可以提高这两种抗癌物质的生物活性。美国的Cetus公司成功地修饰了这两种治疗癌瘤的蛋白质,大大提高了它们的稳定性,已用于临床试验并取得了良好的效果。具有抗癌作用的蛋白质工程产品免疫球蛋白质是一种高效治癌药物,它能成为征服癌症的“生物导弹”,即具有对准目标杀死特定癌细胞而不伤害正常细胞的特效。近年来,澳大利亚医学科学研究所的一个微生物研究课题组经过多年的研究后发现了激发基因开始或停止产生癌细胞的蛋白质。这种蛋白质在癌细胞生长过程中对癌基因起着开通或关闭的作用。这个发现,对于通过蛋白质工程研制鉴别与控制多种类型的血液癌、固体癌的蛋白质有很好的作用,并为诊断和治疗癌症提供了新的方法。目前,应用蛋白质工程研究开发抗癌及抗艾滋病等重大疑难病症等方面,均取得了重大进展。另据实验,蛋白质工程还可以改变α1抗胰蛋白(ATT)。运用此工程技术在ATT的Met358和Ser359之间切开后,可以与嗜中性白细胞弹性蛋白酶迅速结合而引发抑制作用。在病理学的氧化条件下可导致Met358变成蛋氨酸硫氧化物使ATT不可能与弹性蛋白酶的弹性位点相结合。通过位点直接诱变,Met358被Val代替就成为抗氧化疗法的AAT突变体。含AAT突变体的血浆静脉替代疗法已经用于AAT产物基因缺陷疾病患者的治疗,并已取得明显疗效。3.2 在农业方面蛋白质工程正在成为改造农业,大幅度提高粮食产量的新途径。如植物光合作用是利用白光能将二氧化碳转化成贮成能量淀粉,在植物叶片中普遍存在着一种重要的起催化作用的酶,它能固定住二氧化碳,这种酶叫核酮糖-1.5-二磷酸羧化酶。而这种酶具有双重性:它既能固定二氧化碳,又会使二氧化碳在光照条件下通过光呼吸作用损失一半,即光合效率只有50%。现在。这种酶的三维结构已经搞清楚了。参与研究的工作人员认为,可以通过蛋白质工程改造这种酶,控制其不利于人需要的一面,从而大大提高其光合作用效率,增加粮食产量。近年来,美国坎布里奇的雷普里根公司的科研人员立题,以蛋白质工程作为设计优良微生物农药的新思路,他们实施对微生物蛋白质结构进行修改,仅此一举,使微生物农药的杀虫率提高了10倍。3.3 在工业方面蛋白质工程在工业上的应用取得的成果亦是很多。现以改变酶的动力学特性研制出高效除污酶为例说明其应用价值。酶的动力学基本规律为:酶(E)-底物(S)=酶-底物复合物(ES)=酶(E)+产物(P)在这个反应过程中有4个速率常数:E-S=ES=E+P在稳态阶段,ES形成速率与分解速率相等,这个速率就是Km(Michaelis常数)。在数值上,Km等于达到最大速率一半时的底物浓度。Vmax常在反应的初始阶段测定,反应进行中产物浓度将增加,K4则不可忽视,高浓度的底物会抑制酶活性。在底物低浓度时,酶的Km是关键的参数。如在枯草杆菌蛋白酶的活性位点内有一个Met残基,作为去污剂的一种组分,该酶要置于氧化条件下使用。利用位点直接诱变,用其他19种氨基酸的任何一种取代这个Met,这些突变酶在活性方面大不相同,除了CYS代替Met的突变酶外,其他突变酶的活性都下降,而Km值提高。含不可氧化氨基酸(如Cer,Ala或Len)的突变酶在1 mol/L H2O中不失活,而Net和CYS酶则迅速失活。研究者正是根据突变酶的动力学特性来确定枯草蛋白酶在去污剂中的应用,以提高其除污效率,加强去污作用。另外,美国、日本等国家的科学工作者利用蛋白质工程研制生物元件来取代“硅芯片”,研制生物计算机,开发生物传感器的蛋白质都取得了重大进展。还有利用蛋白质(酶)生产模仿羊毛、蚕丝、蜘蛛丝,其强度高、质量轻,均是蛋白质工程取得的应用性研究成果。3 展望蛋白质工程研究,从20世纪80年代初至今,由于分子生物学和技术科学相结合,已经完成了几十种蛋白质分子结构的改造。在蛋白质结构与其功能的研究上已获得很多有价值的检测资料。人们已经初步掌握了蛋白质工程的技术程序,这就是基因定位、诱变。在了解蛋白质三维结构与功能的基础上,对突变后的一维纤性肽链进行分子设计,从而构建全新的蛋白质分子。当今,在这个技术程序的控制手段方面已经取得了关键技术的突破。蛋白质工程的应用领域极为广泛,现在已对探索环境保护,控制和设计与DNA相互作用的某些调控蛋白,进一步实现控制遗传,改造生物体,创造符合人类需求新生物类型等方面发挥着重要作用。学者们普遍认为,蛋白质工程是在生物工程领地上崭露出的一片特富魅力的新芽。它不仅可以带动生物工程进一步发展,还可以推动与人类生产、生活关系密切的相关科学的发展,如抗蛋白质变性延缓衰老,遗传病的防治,农牧业遗传育种、航天科技、新型材料学等。
笨蛋,自己写嘛!!!!!!
李宝键教授在“展望21世纪的生命科学”一文中谈到基因组研究计划研究重要性时,引用《Scinence》上“第三次技术命革”中的一句话:“下一个传大时代将是基因组革命时代,它正处于初期阶段。”在当前的研究水平上,只要涉及生命体重要现象的课题,几乎离不开对基因及其作用的分析。2000年6月26日,英美两国首脑会同公私两大人基因组测序集团向世人正式宣告,人基因组的工作草图已绘制完成。科学家把这作为生命科学进入新时代的标志,即后基因组时代(post-genome era)。因此有必要对基因组及其研究内容和进展作一个了解。1基因组学及其研究内容基因组(GENOME)一词是1920年Winkles从GENes和chromosOMEs组成的,用于描述生物的全部基因和染色体组成的概念。1953年Watson和Crick发现DNA双螺旋结构,标志分子生物学的诞生,随着各学科的发展,当前生物学研究进入新的进代,在生物大分子水平上将不同的研究技术和手段有机的结合以攻克生物学难题。基因组研究可以理解为:(1)基因表达概况研究,即比较不同组织和不同发育阶段、正常状态与疾病状态,以及体外培养的细胞中基因表达模式的差异,技术包括传统的RTPCR,RNase保护试验,RNA印迹杂交,但是其不足是一次只能做一个。新的高通量表达分析方法包括微点阵(microarrary),基因表达序列分析(serial analysis of gene expression,SAGE),DNA芯片(DNA chip)等;(2)基因产物-蛋白质功能研究,包括单个基因的蛋白质体外表达方法,以及蛋白质组研究;(3)蛋白质与蛋白质相互作用的研究,利用酵母双杂交系统,单杂交系统(one-hybrid system),三杂交系统(thrdee-hybrid system)以及反向杂交系统(reverse hybrid system)等。1986年美国科学家Thomas Roderick提出了基因组学(Genomics),指对所有基因进行基因组作图(包括遗传图谱、物理图谱、转录图谱),核苷酸序列分析,基因定位和基因功能分析的一门科学。因此,基因组研究应该包括两方面的内容:以全基因组测序为目标的结构基因组学(structural genomics)和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学(functional genomics)。结构基因组学代表基因组分析的早期阶段,以建立生物体高分辨率遗传、物理和转录图谱为主。功能基因组学代表基因分析的新阶段,是利用结构基因组学提供的信息系统地研究基因功能,它以高通量、大规模实验方法以及统计与计算机分析为特征。随着1990年人类基因组计划(Human Genome Project,HGP)的实施并取得巨大成就,同时模式生物(model organisms)基因组计划也在进行,并先后完成了几个物种的序列分析,研究重心从开始揭示生命的所有遗传信息转移到从分子整体水平对功能的研究上。第一个标志是功能基因组学的产生,第二个标志是蛋白质组学(proteome)的兴起。2 结构基因组学研究内容结构基因组学(structural genomics)是基因组学的一个重要组成部分和研究领域,它是一门通过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基因定位的科学。遗传信息在染色体上,但染色体不能直接用来测序,必须将基因组这一巨大的研究对象进行分解,使之成为较易操作的小的结构区域,这个过程就是基因作图。根据使用的标志和手段不同,作图有三种类型,即构建生物体基因组高分辨率的遗传图谱、物理图谱、转录图谱。遗传图谱通过遗传重组所得到的基因在具体染色体上线性排列图称为遗传连锁图。它是通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率,确定他们的相对距离,一般用厘摩(cM,即每次减数分裂的重组频率为1%)来表示。绘制遗传连锁图的方法有很多,但是在DNA多态性技术未开发时,鉴定的连锁图很少,随着DNA多态性的开发,使得可利用的遗传标志数目迅速扩增。早期使用的多态性标志有RFLP(限制性酶切片段长度多态性)、RAPD(随机引物扩增多态性DNA)、AFLP(扩增片段长度多态性);80年代后出现的有STR(短串联重复序列,又称微卫星)DNA遗传多态性分析和90年代发展的SNP(单个核苷酸的多态性)分析。物理图谱物理图谱是利用限制性内切酶将染色体切成片段,再根据重叠序列确定片段间连接顺序,以及遗传标志之间物理距离[碱基对(bp)或千碱基(kb)或兆碱基(Mb)的图谱。以人类基因组物理图谱为例,它包括两层含义,一是获得分布于整个基因组30 000个序列标志位点(STS,其定义是染色体定位明确且可用PCR扩增的单拷贝序列)。将获得的目的基因的cDNA克隆,进行测序,确定两端的cDNA序列,约200bp,设计合成引物,并分别利用cDNA和基因组DNA作模板扩增;比较并纯化特异带;利用STS制备放射性探针与基因组进行原位杂交,使每隔100kb就有一个标志;二是在此基础上构建覆盖每条染色体的大片段:首先是构建数百kb的YAC(酵母人工染色体),对YAC进行作图,得到重叠的YAC连续克隆系,被称为低精度物理作图,然后在几十个kb的DNA片段水平上进行,将YAC随机切割后装入粘粒的作图称为高精度物理作图.转录图谱利用EST作为标记所构建的分子遗传图谱被称为转录图谱。通过从cDNA文库中随机条区的克隆进行测序所获得的部分 cDNA的5'或3'端序列称为表达序列标签(EST),一般长300~500bp左右。一般说,mRNA的3' 端非翻译区(3'-UTR)是代表每个基因的比较特异的序列,将对应于3'-UTR的EST序列进行RH定位,即可构成由基因组成的STS图。截止到1998年12月底,在美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库中分布的植物EST的数目总和已达几万条,所测定的人基因组的EST达180万条以上。这些EST不仅为基因组遗传图谱的构建提供了大量的分子标记,而且来自不同组织和器官的EST也为基因的功能研究提供了有价值的信息。此外,EST计划还为基因的鉴定提供了候选基因(candidantes)。其不足之处在于通过随机测序有时难以获得那些低丰度表达的基因和那些在特殊环境条件下(如生物胁迫和非生物胁迫)诱导表达的基因。因此,为了弥补EST计划的不足,必须开展基因组测序。通过分析基因组序列能够获得基因组结构的完整信息,如基因在染色体上的排列顺序,基因间的间隔区结构,启动子的结构以及内含子的分布等。3功能基因组学研究功能基因组学(functional genomics)又往往被称为后基因组学(postgenomics),它利用结构基因组所提供的信息和产物,发展和应用新的实验手段,通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能,使得生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。这是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入基因组动态的生物学功能学研究。研究内容包括基因功能发现、基因表达分析及突变检测。基因的功能包括:生物学功能,如作为蛋白质激酶对特异蛋白质进行磷酸化修饰;细胞学功能,如参与细胞间和细胞内信号传递途径;发育上功能,如参与形态建成等采用的手段包括经典的减法杂交,差示筛选,cDNA代表差异分析以及mRNA差异显示等,但这些技术不能对基因进行全面系统的分析。新的技术应运而生,包括基因表达的系统分析,cDNA微阵列,DNA芯片等。鉴定基因功能最有效的方法是观察基因表达被阻断或增加后在细胞和整体水平所产生的表型变异,因此需要建立模式生物体。比较基因组学(Comparative Genomics)是基于基因组图谱和测序基础上,对已知的基因和基因组结构进行比较,来了解基因的功能、表达机理和物种进化的学科。利用模式生物基因组与人类基因组之间编码顺序上和结构上的同源性,克隆人类疾病基因,揭示基因功能和疾病分子机制,阐明物种进化关系,及基因组的内在结构。目前从模式生物基因组研究中得出一些规律:模式生物基因组一般比较小,但编码基因的比例较高,重复顺序和非编码顺序较少;其G+C%比较高;内含子和外显子的结构组织比较保守,剪切位点在多种生物中一致;DNA 冗余,即重复;绝大多数的核心生物功能由相当数量的orthologous蛋白承担;Synteny连锁的同源基因在不同的基因组中有相同的连锁关系等。模式生物基因组研究揭示了人类疾病基因的功能,利用基因顺序上的同源性克隆人类疾病基因,利用模式生物实验系统上的优越性,在人类基因组研究中的应用比较作图分析复杂性状,加深对基因组结构的认识。 此外,可利用诱变技术测定未知基因,基因组多样性以及生物信息学(Bioinformatics)的应用。4蛋白质组学研究基因是遗传信息的携带者,而全部生物功能的执行者却是蛋白质,它有自身的活动规律,因而仅仅从基因的角度来研究是远远不够的,必须研究由基因转录和翻译出蛋白质的过程,才能真正揭示生命的活动规律,由此产生了研究细胞内蛋白质组成及其活动规律的新兴学科——蛋白质组学(proteomics)。蛋白质组(proteome)是由澳大利亚Macquarie大学的Wilkins和Williams于1994首先提出,并见于1995年7月的“Electrophonesis”上,指全部基因表达的全部蛋白质及其存在方式,是一个基因、一个细胞或组织所表达的全部蛋白质成分,蛋白质组学是对不同时间和空间发挥功能的特定蛋白质群体的研究。它从蛋白质水平上探索蛋白质作用模式、功能机理、调节控制以及蛋白质群体内相互作用,为临床诊断、病理研究、药物筛选、药物开发、新陈代谢途径等提供理论依据和基础。 蛋白质组学旨在阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式,内容包括鉴定蛋白质表达、存在方式(修饰形式)、结构、功能和相互作用方式等。它不同于传统的蛋白质学科,是在生物体或其细胞的整体蛋白质水平上进行的,从一个机体或一个细胞的蛋白质整体活动来揭示生命规律。但由于蛋白质具有多样性和可变性,复杂性,低表达蛋白质难以检测等,应该明确其研究的艰难性。总体上研究可以分为两个方面:对蛋白质表达模式(或蛋白质组成)研究,对蛋白质功能模式(目前集中在蛋白质相互作用网络关系)研究。对蛋白质组研究可以提供如下信息:从基因序列预测的基因产物是否以及何时被翻译;基因产物的相对浓度;翻译后被修饰的程度等。由于蛋白质数目小于基因组中开放阅读框(ORF, open reading frame)数目,因此提出功能蛋白质组学(functional proteomics),功能蛋白质指在特定时间、特定环境和试验条件下基因组活跃表达的蛋白质,只是总蛋白质组的一部分。功能蛋白质组学研究是位于对个别蛋白质的传统蛋白质研究和以全部蛋白质为研究对象的蛋白质研究之间的层次,是细胞内与某个功能有关或某种条件下的一群蛋白质。对蛋白质组成分析鉴定,要求对蛋白质进行表征化,即分离、鉴定图谱化,包括两个步骤:蛋白质分离和鉴定。双向凝胶电泳(2-DGE)和质谱(MS)是主要的技术。近年来,有关技术和生物信息学在不断并迅速开发和发展中。蛋白质组研究技术体系包括:样品制备;双向聚丙烯酰胺凝胶电泳(two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis,2-D PAGE);蛋白质的染色;凝胶图像分析;蛋白质分析;蛋白质组数据库。其中三大关键是:双向凝胶电泳技术、质谱鉴定、计算机图像数据处理与蛋白质数据库。5与基因组学相关学科诞生随着基因组学研究的不断深入,人类有望揭示生命物质世界的各种前所未知的规律,完全揭开生命之谜,进而驾驶生命,使之为人类的社会经济服务。基因组研究和其它学科研究交叉,促进一些学科诞生,如营养基因组学(nutritional genomics),环境基因组学(environmental genomics),药物基因组学(phamarcogenomics),病理基因组学(pathogenomics),生殖基因组学(reproductive genomics),群体基因组学(population genomics)等。其中,生物信息学正成为备受关注的新型产业的支撑点。生物信息学是以生物大分子为研究,以计算机为工具,运用数学和信息科学的观点、理论和方法去研究生命现象、组织和分析呈指数级增长的生物信息数据的一门科学。研究重点体现在基因组学和蛋白质两个方面。首先是研究遗传物质的载体DNA及其编码的大分子量物质,以计算机为工具,研究各种学科交叉的生物信息学的方法,找出其规律性,进而发展出适合它的各种软件,对逐步增长的DNA 和蛋白质的序列和结构进行收集、整理、发布、提取、加工、分析和发现。由数据库、计算机网络和应用软件三大部分组成。其关注的研究热点包括:序列对比,基因识别和DNA序列分析,蛋白质结构预测,分子进化,数据库中知识发现(Knowledge Discovery in Database, KDD)。这一领域的重大科学问题有:继续进行数据库的建立和优化;研究数据库的新理论、新技术、新软件;进行若干重要算法的比较分析;进行人类基因组的信息结构分析;从生物信息数据出发开展遗传密码起源和生物进化研究;培养生物信息专业人员,建立国家生物医学数据库和服务系统[5]。20世纪末生物学数据的大量积累将导致新的理论发现或重大科学发现。生物信息学是基于数据库与知识发现的研究,对生命科学带来革命性的变化,对医药、卫生、食品、农业等产业产生巨大的影响。邹承鲁教授在谈论21世纪的生命科学时讲到,生物学在20世纪已取得巨大的发展,数理科学广泛而又深刻地深入生物学的结果在新的高度上揭示了生命的奥妙,全面改变了生物学的面貌。生物学不仅是当前自然科学发展的热点,进入21世纪后将仍然如此。科学家称21世纪是信息时代。生物科学和信息科学结合,无疑是多个学科发展的必然结果。
孔毅 乔德水 重组人胰岛素生产工艺监控方法研究进展。药物生物技术孔毅 吴梧桐 吴如金 新型离子交换柱分离蛋白质类药物的研究 药物生物技术,2001,8(1)孔毅,吴如金,吴梧桐 高 效 毛 细 管 电 泳 及 其 在 蛋白 质、多 肽 分 析 中 的 应 用 ,药学进展, 2000,24(4)孔毅,王伟刚 ,乔德水 猪胰岛素与重组人胰岛素的高效液相色谱分析,中国生化药物杂志,孔毅 吴梧桐 吴如金 蛋白质分子量测定方法比较研究,分析仪器,王伟刚 孔毅 徐波等 羧肽酶B活力及稳定性研究,生物技术.(5).23-24黄春洪,孔毅,段涛,吴梧桐。蛋白质组学技术与药物作用新靶点研究进展。中国药学杂志,2005,40(8):564-567段涛,黄春洪,孔毅 等。广西产尖吻蝮蛇蛇毒细胞毒素的纯化与活性鉴定药物生物技术,2005,12(3)167-170黄春洪,孔毅,吴梧桐等。尖吻蝮蛇毒毒素组双向电泳和二维色谱研究。中国药科大学学报2006,37(2)陈国广,孟蕾,孔毅等. 灰树花子实体多糖中β-葡聚糖含量的酶法测定[J] 时珍国医国药杨婉,孔毅.反相高效液相色谱法测定甲硫氨酸维生素B1注射液的含量及其有关物质.药物分析杂志2007,27(3)351-354吴晓宁,黄春洪,掌效舟,孟蕾,张红梅,孔毅. HPLC测定易善复注射液中维生素B2的含量 .华西药学杂志 2007,22(2)222-223孔毅 , 杨婉 , 吴梧桐.我国氨基酸类药物研究进展.药物生物技术,2007,3张佰鹏,高美风,徐雯,付金香,孔毅,吴梧桐。 双水相萃取法分离纯化白芸豆中α-淀粉酶抑制剂的研究,药物生物技术,2008 ,15 (2) 129-132葛健康,孔毅,张佰鹏.灰树花子实体多糖中重金属含量测定和除去方法的研究.食用菌,2008,(4),64-67
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1、平时多吃一些含有酪氨酸及矿物质的食物,肉(牛,兔,猪瘦肉),动物肝脏,蛋(鸡蛋,鸭蛋,鹌鹑蛋),奶(牛奶,酸奶),菜(新鲜蔬菜,以及萝卜,茄子,冬笋,木耳,海带等),豆(黄豆,豌豆,绿豆,豆制品),花生,黑芝麻,核桃,葡萄干,螺,蛤等贝壳类食物; 2、少吃或不吃洋葱,大蒜,鱼,虾,羊肉,辣椒等,以减少富含谷胱甘肽食物的摄入; 3、少吃或不吃西红柿,青椒,西红柿,柑橘,柚子,柠檬,山楂,鲜枣,苹果,樱桃,猕猴桃,等含维生素C丰富的食物; 4、白癜风患者可以食用的水果为香蕉,甜梨和西瓜。