蛋白质组范文10篇

时间:2023-03-18 22:47:13

蛋白质组

蛋白质组范文篇1

关键字:蛋白质组心血管应用

心血管疾病是疾病蛋白质组研究的重要领域,当前,研究者已从基因水平向蛋白质水平深化,这是医学研究发展的必然趋势。因蛋白质组学的广泛应用和潜在价值,其被称为跨越基因组与临床应用之间鸿沟的桥梁。1.概述

蛋白质是心脏功能的重要体现,蛋白质参与心肌细胞的各种功能和调节,无论心脏处于正常还是急、慢性疾病状态。因此,其在心血管疾病中的作用也愈来愈受到人们的关注。在心血管疾病的发病机制中,蛋白质组的变化表现在多方面,如蛋白质在病变前后在数量上的增多、减少或不变,在密度上的增多、减少或不变,在氨基酸组成或顺序上的变化等。寻找差异性蛋白质成为近几年来各国研究者关注的焦点,这有助于阐明发病机制,发现新的蛋白质。其逐渐发展成为一门新兴学科—差异蛋白质组学。

蛋白质组的变化主要是由于蛋白质在疾病状态中的降解、合成、重修饰等因素造成的。如在心力衰竭模型中的热休克蛋白丰度增加,在心肌顿抑时肌钙蛋白减少等。正常心肌细胞可以分离出1176-1288个蛋白点。有研究者采用2-DE技术和计算机辅助的图像分析方法,对用去甲肾上腺素处理的应激心肌细胞与正常心肌细胞的蛋白质组进行分离和比较,发现有11种蛋白质在去甲肾上腺素诱导后发生明显的变化,包括质和量的变化,其中有一种只是在应激后才表达。

2.常用的蛋白质组数据库

1982年,Celischuan创建立了第一个人类2DPAGE数据库(biobasc.dk/cgi-bin-celis),如今已包含三千多条蛋白质目录,可以方便地链接到midline(www.ncbi,nlm.nih.gov/pubmed)、SwissProt(expasy.hcuge.ch/sprot/sprottop.html)、PDB(www,embl-heidelberg.de/pdb)等网站。因此,一旦一种蛋白质得到鉴定,就可以方便地从数据库中获取全部信息。其他重要的蛋白质数据库有:expase.hcuge.ch/sport/sport-top.html、www.harefield.nthames.nhs.uk/nhli/protein、userpage.chemie.fu-berlins.de/pleiss/dhzb.html。目前,心肌蛋白质组2-DE数据库和人类心脏蛋白质联合二维电泳数据库(www.expasy.ch/chid/zd-index.html)已经建立,目前已鉴定出几百种心脏蛋白质。另外还有一些就某一专业方向而建立的数据库,如心力衰竭相关基因和蛋白质数据库:。借助于相关的电子数据库,研究者可以更方便地从事其领域的研究。

3.蛋白质组技术在心血管疾病研究中的其他应用

运用蛋白质组技术不仅有助于鉴定与疾病相关的生物标记分子,阐明心血管疾病的发病机制,还可以通过分析2-DE图像,比较蛋白点的变化,检测药物对心血管疾病的作用和疗效,以利于临床用药和新药物的研制、开发。如有研究者通过建立新西兰家兔高血脂导致的动脉粥样硬化模型,用2-DE技术检测其蛋白质组的变化,分析比较得到的2-DE图像,观察辛伐他汀对各蛋白点的回调作用,得出结论:其能明显改善肝脏对脂肪的代谢功能,但未能有效修复高血脂引起的动脉血管壁损伤。

随着蛋白质组学技术的不断发展,越来越多的研究者将蛋白质组学运用到心血管疾病的研究中,对心血管疾病的分子机制给予独特的解释。与此同时,各种心血管疾病相关模型和蛋白质组数据库也随之出现,这将大大方便更多的蛋白质组的研究。将干细胞定向诱导分化为心肌细胞治疗心血管疾病是一种新兴的、有效的治疗手段。在诱导干细胞向心肌细胞定向分化机制的研究中,蛋白质组技术亦必将发挥重要作用。

参考文献:

[1]ArrellDK,Neveroval,VanEykJE.CardiovascularProteomics;evolutionandpotential[J].CircRes,2001,88(8):763-773.

[2]BanksRE,DunnMJ,HochstrasserDF,etal.Proteomics:newperspectives,newbiomedicalopportunities[J].Lancet,2000,356(9243):1749-1756.

[3]段海峰,钱令嘉,应万涛等.应激心肌细胞蛋白质组双向凝胶电泳分析[J],中国生物化学与分子生物学报,2002,18(2):234-239

[4]龚海霞,陈荣华,郭锡熔.蛋白质组技术及其在临床医学领域的应用[J].国外医学儿科学分册,2001,28(6):287-289.

[5]Labored-LahozPM.Mattersofthehearttranscripttome:abriefhistoryofcanliovasculargenerics[J].TexHeartInstJ,2002,29(2):81-91.

[6]司英健.蛋白质组学研究的方法及意义[J].国外医学临床生物化学与检验学分册,2003,24(3):167-168.

蛋白质组范文篇2

初步掌握鉴定生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的基本方法。

二、教学建议

教材中本实验安排为验证性实验,有条件的学校可以改为探索性实验,安排在讲课之前,或与讲课同步进行。

本实验难度并不大,但内容较多,实验时间较长,因此,必须作周密安排,才能按时完成。实验中应注意以下几点。

1.增设教师演示实验。上课之前,教师应该准备好做演示实验所需的实验材料、用具、仪器和试剂等。同时,逐项完成还原糖、脂肪、蛋白质3类有机物的鉴定实验。在实验课上,将3个实验的正确结果分别展示在讲台上,并作扼要的介绍,以便使学生将自己的实验结果与教师的演示实验作比较。

2.实验中学生应分工合作。在“还原糖的鉴定”实验中,当每组两个学生中的一个制备生物组织样液时,另一个学生可以用酒精灯将水煮开,以便缩短实验的等待时间。在“脂肪的鉴定”实验中,一个学生制作临时装片时,另一个学生则可以调试显微镜。另外,在完成前两个实验时,一个学生洗刷试管、清洗玻片和整理显微镜,另一个学生则可以进行后一个实验的操作。

3.关于鉴定还原糖的实验,在加热试管中的溶液时,应该用试管夹夹住试管上部,并放入盛开水的大烧杯中加热。注意试管底部不要接触烧杯底部,同时试管口不要朝向实验者,以免试管内溶液沸腾时冲出试管,造成烫伤。如果试管内溶液过于沸腾,可以上提试管夹,使试管底部离开大烧杯中的开水。

4.做鉴定还原糖和蛋白质的实验时,在鉴定之前,可以留出一部分样液,以便与鉴定后的样液的颜色变化作对比,这样可以增强说服力。

5.斐林试剂的甲液和乙液混合均匀后方可使用,切勿将甲液和乙液分别加入组织样液中。

三、参考资料

还原糖的鉴定原理生物组织中普遍存在的还原糖种类较多,常见的有葡萄糖、果糖、麦芽糖。它们的分子内都含有还原性基团(游离醛基或游离酮基),因此叫做还原糖。蔗糖的分子内没有游离的半缩醛羟基,因此叫做非还原性糖,不具有还原性。本实验中,用斐林试剂只能检验生物组织中还原糖存在与否公务员之家,全国公务员共同天地,而不能鉴定非还原性糖。

斐林试剂由质量浓度为0.1g/mL的氢氧化钠溶液和质量浓度为0.05g/mL的硫酸铜溶液配制而成,二者混合后,立即生成淡蓝色的Cu(OH)2沉淀。Cu(OH)2与加入的葡萄糖在加热的条件下,能够生成砖红色的Cu2O沉淀,而葡萄糖本身则氧化成葡萄糖酸。其反应式如下:

CH2OH—(CHOH)4—CHO+2Cu(OH)2→CH2OH—(CHOH)4—COOH+Cu2O↓+2H2O

用斐林试剂鉴定还原糖时,溶液的颜色变化过程为:浅蓝色棕色砖红色(沉淀)。

蛋白质的鉴定原理鉴定生物组织中是否含有蛋白质时,常用双缩脲法,使用的是双缩脲试剂。双缩脲试剂的成分是质量浓度为0.1g/mL的氢氧化钠溶液和质量浓度为0.01g/mL的硫酸铜溶液。在碱性溶液(NaOH)中,双缩脲(H2NOC—NH—CONH2)能与Cu2+作用,形成紫色或紫红色的络合物,这个反应叫做双缩脲反应。由于蛋白质分子中含有很多与双缩脲结构相似的肽键,因此,蛋白质可与双缩脲试剂发生颜色反应。

用于鉴定还原糖的实验材料准备植物组织是常用的实验材料,但必须加以选择。在双子叶植物中,光合作用的主要产物葡萄糖形成后,合成为淀粉,暂时储藏在叶子内,因此最好不用双子叶植物的叶子作实验材料。有些单子叶植物,如韭菜、鸢尾,并不将光合作用的初始产物转变为淀粉,因此叶内含有大量的可溶性单糖,但是,由于叶片中叶绿素的颜色较深,对于鉴定时的颜色反应起着掩盖作用,导致实验现象不明显,因此,也不宜用单子叶植物的叶子作实验材料。

本实验最理想的实验材料是还原糖含量较高的植物组织(或器官),而且组织的颜色较浅或近于白色的,如苹果和梨的果实。经试验比较,颜色反应的明显程度依次为苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜。

用于鉴定脂肪的实验材料准备实验材料最好选择富含脂肪的种子,如花生种子(取其子叶)。供实验用的花生种子,必须提前浸泡3~4h。浸泡时间短了,不容易切成片;浸泡时间过长,则组织太软,切下的薄片不易成形。

做鉴定脂肪的实验,教师可根据本地区的情况选用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液。苏丹Ⅲ染液遇脂肪的颜色反应为橘黄色,苏丹Ⅳ染液遇脂肪的颜色反应为红色。因苏丹Ⅳ染液与脂肪的亲和力比较强,所以,染色的时间应比较短,一般为1min左右。

用于鉴定蛋白质的实验材料准备实验材料最好选用富含蛋白质的生物组织(或器官),植物材料常用的是大豆种子,动物材料常用的是鸡蛋(卵白)。如用大豆种子,必须提前浸泡1~2d,这样容易研磨成浆。有条件的学校,可以直接采用现成的大豆磨成的豆浆,豆浆可以购买,也可用小型的研磨机制取。利用豆浆作实验材料,可以节约实验时间。

如果用稀释的卵白作实验材料,效果会更好。

斐林试剂的配制

甲液质量浓度为0.1g/mL的氢氧化钠溶液

乙液质量浓度为0.05g/mL的硫酸铜溶液

使用时临时配制,将4~5滴乙液滴入2mL甲液中,配完后立即使用。

苏丹Ⅲ溶液的配制称取0.1g苏丹Ⅲ干粉,溶于100mL体积分数为95%的酒精中,待全部溶解后再使用。

苏丹Ⅳ溶液的配制称取0.1g苏丹Ⅳ干粉公务员之家,全国公务员共同天地,溶于50mL丙酮中,再加入体积分数为70%的酒精50mL,充分混合后即可使用。

蛋白质组范文篇3

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(JohnB.Fenn)和田中耕一(Koichi.Tanaka)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。

3.1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。

3.2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(electrosprayionisation,ESI)及基质辅助激光解吸质谱(matrixassistedlaserdesorption/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(MALDITOFMS)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MALDITOFMS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]。

3.3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。

3.3.1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。

3.3.2基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱测量法(MALDI-TOFMS)[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。

3.3.3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。

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HillenKramp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0.5%,后改进到0.1-0.2%。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。

参考文献

1.吴世容,李志良,李根容,等.生物质谱的研究及其应用.重庆大学学报,2004,27(1):123-127.

2.成海平,钱小红.蛋白质组研究的技术体系及其进展.生物化学与生物物理进展,2000,27:584588.

3.陈绍农,潘远江,陈耀祖.多肽及蛋白质质谱分析新进展.质谱学报,1995,16(3):15-21.

4.陈晶,付华,陈益.质谱在肽和蛋白质序列分析中的应用.有机化学,2002,22(2):81~90.

5.解建勋,蒲小平,李玉珍,等.蛋白质组分析技术进展.生物物理学报,2001,17:19-26.

6.刘慧敏,赖志辉,黎军,等.碎片结构分析在MALDITOFMS法测定多肽序列中的应用.生物化学与生物物理学报,2000,32:179-182.

7.Lay.JOJr.MALDI-TOFmassspectrometryofbacteria.[J].MassSpectromRev,2001;20(4):172-194.

8.HarveyDJ.Identificationofprotein-boundcarbohydratesbymassspectrometry[J].Proteomic,2001;1(2):311-328.

9.KARASM,HILLENKAMPF.Laserdesorptionionizationofproteinswithmolecularmassesexceeding10000daltons[J].Anal.Chem,1988,60:2299-2301.

10.龚海霞,陈荣华,郭锡熔.蛋白质组技术及其在临床医学领域的运用.国外医学儿科学分册,2001;28(6):287-289.

11.魏开华,杨松成,王红霞,等.转印到膜上的蛋白质的质谱分析.质谱学报,2000;20(3,4):89-90.

12.司英健.蛋白质组学研究的内容、方法及意义.国外医学临床生物化学与检验学分册,2003;24(3):167-168.

13.王征,阮幼冰,官阳.肝细胞癌患者血清蛋白质组成分的双向凝胶电泳-飞行时间质谱分析.中华病理学杂志,2003;32(4):333-336.

14.黄珍玉,于雁灵,方彩云,等.质谱鉴定磷酸化蛋白研究进展.质谱学报,2003;24(4):494-500.

蛋白质组范文篇4

[关键词]蛋白质与酶工程;生物技术;教学改革;应用型人才;课程思政

蛋白质与酶工程是高校生物技术专业的一门重要课程,很多高校的生物技术专业作为一门专业核心课程讲授[1]。近年来,随着生命科学与技术的迅猛发展,生物技术在医疗、医药、健康及环保等产业中占据越来越重要的地位。而蛋白质工程和酶工程作为生物技术的重要组成部分,在上述这些产业中占据极其重要的地位。尤其是在全球新冠疫情的大背景下,市场对检测试剂、疫苗及抗病毒药物的需求猛增,而这些检测试剂、疫苗及药物的研发及生产正是蛋白质工程和酶工程的重要内容之一。在这一形势下,对相应的蛋白质及酶工程生物技术人才需求会增加,要求也会进一步提高。高校作为我国科技人才培养的重要组成部分,培养出适应新形势下市场需求的人才是高校的重要任务之一[2-3]。因此,为了更好地适应市场需求,培养出高质量的应用型人才,以培养具备实践能力的应用型人才为导向,对我校本科生蛋白质与酶工程课程教学进行了改革与探索。

1教学内容的整合与优化

蛋白质与酶工程课程实际上可以分为蛋白质与酶工程两大模块[1]。二者既有相通之处,又有各自的侧重点。在很多院校,蛋白质工程和酶工程是作为两门独立的课程分别设课。我校依据两门课程的特点,将二者整合为一门课程。蛋白质工程与酶工程都是涉及到大量专业基础知识和其他学科知识综合运用的课程,包括有机化学、生物化学及分子生物学等。二者涉及到的知识繁多复杂,难度较大。将二者整合为一门课程进一步增大了课程的难度。如何在有限的总课时量下将课程的核心知识传授给学生是本课程面临的第一个挑战。为了更好地切合应用型人才的培养目标,结合地方性院校学生的实际,对课程的大纲进行了调整,对教学内容进行了优化,对蛋白质工程和酶工程两个模块的内容进行了深度的整合。增加了课程中与应用和实践结合更加紧密的内容的学时比例,更加强调课程的应用性。例如弱化了蛋白质工程中蛋白质理性设计中的理论及计算内容,这些内容涉及到大量艰深的物理及化学理论知识,对于本科生来说难度过大。整合了蛋白质工程中蛋白质的修饰和酶工程中酶分子修饰改造的内容。对整个课程中涉及到其他课程的知识进行了梳理,将学生在其他课程中学过的知识进行了精简,以突出课程的核心内容。例如课程涉及到的蛋白质与酶的基础知识,学生基本上在生物化学及分子生物学等前置课程中学过,在教学的时候,以课前自学和课堂提问的方式,让学生回顾这些内容。课程还涉及与基因工程、细胞工程和发酵工程等课程交叉的内容,在制订教学内容时,将重复的内容进行了精简。通过这些措施,让整个课程思路脉络更加清晰,重点突出,教学内容也更加贴近应用性实践性的要求。

2教学方法的改革与探索

蛋白质与酶工程相比于一些生物技术专业的基础课程,内容难度较大,抽象度高,学习难度较大。尽管课程安排在大三年级,学生有了一定的有机化学、生物化学及分子生物学的基础,但是从历年的教学经验来看,学生掌握好这一门课程存在一定的难度,对知识的掌握也往往停留在机械性的记忆水平上,无法做到灵活运用所学的知识去分析解决实际问题。为了更好地落实地方高校向应用型转型发展的要求,培养具备实践能力的应用型人才,有必要对既往的教学进行改革和探索。(1)注重课程的应用性,理论联系实际,丰富课堂教学的内容,激发学生的学习兴趣。在以往的教学过程中,采用传统的讲解结合PPT演示。由于教学内容抽象且难度较大,学生很难集中注意力,教学效果差。为了改变这一问题,在讲授内容时,穿插科学研究的故事和实际案例,增加教学内容的趣味性。例如在讲解蛋白质凝胶色谱技术时,介绍了通用电气公司的经典凝胶色谱产品Sephadex系列诞生的故事,源自于一位年轻科学家的意外错误。在讲解蛋白质药物的时候,以胰岛素这一经典药物为例,介绍了几十年来各个医药公司在胰岛素研发和修饰改造上的竞争和市场化案例。这些故事及案例充分调动了学生的兴趣和积极性。蛋白质与酶工程是一门应用性较强的课程,其最终目的是运用蛋白质和酶的理论知识去指导实践,更好地改造和运用蛋白质或酶去造福人类。在以往的过程教学过程中,往往容易忽略这一点,很多教学内容陈旧,和当前的工业应用脱节。在培养应用型人才的导向下,在课堂中增加了大量的蛋白质工程和酶工程的实际案例,例如知名的国际蛋白质与酶制剂产业巨头诺维信,赛默飞世尔等企业的案例,工程蛋白药物的研发与市场开发案例,国内新兴蛋白质药物、酶制剂公司崛起的案例,让学生了解到当前蛋白质工程和酶工程产业的蓬勃发展,提高了学生对蛋白质与酶工程产业未来发展的信心,让学生有了主动学习的动力。结合学生最关心的就业问题,让学生通过互联网主动去了解蛋白质和酶工程目前的行业发展状况,就业情况等。这种把课程学习和学生切身利益结合在一起的方法,大大提高了学生主动学习的积极性,取得了良好的学习效果。(2)改进课堂教学方式,促进学生主动学习。在蛋白质与酶工程课程中,部分章节内容较为抽象,单一的教师讲授方法往往很难取得好的教学效果,也无法激发学生的学习兴趣。为此,在教学过程中,引入了一些新的教学模式,督促学生主动学习,提高学生自学的能力。蛋白质与酶工程课程内容繁多,仅靠课堂上的36个学时很难将课程知识掌握好。在教学过程中,每次课后都会留下一个课程相关的问题,让学生课后去查找资料。下次课时就这一问题让学生给出答案。最初学生寻找答案的过程会遇到各种困难,例如最典型的问题就是很多学生观念不正确,寻求答案往往只限于教材,如果教材没有就无法完成问题了。面对这一问题,首先破除了学生固化的观念,教材上没有的,指导学生主动去图书馆、互联网数据库去检索资料获。蛋白质与酶工程作为一个朝气蓬勃的新兴产业,近年来发展速度很快,仅靠教材是很难获得最新知识的。引入激励机制,主动去查找资料获得合理的答案可以获得课程平时分加分。通过这一方法训练学生搜索资料自主学习的能力,养成自主学习的习惯。在一些涉及前沿领域应用领域的章节,展开了分小组的团队学习模式。例如在蛋白质和酶分子修饰改造这一部分,和2018年诺贝尔奖“酶的定向进化”及“噬菌体展示技术”密切相关,而这些技术在当前新冠病毒药物及疫苗研发中发挥重要作用。这一热点紧扣时事,具有较好的实践意义。因此以酶的定向进化及噬菌体展示技术为主题,让各个小组任选其中一个技术,利用图书馆及互联网数据库等资源查找文献资料,撰写学习总结制作PPT,并在课堂上利用多媒体作小组报告,其他组成员点评。教师给每个小组的报告作出点评,指出报告中出现的一些问题。通过这种学生自主参与学习的过程,大大加强加深了学生对所涉及章节知识的理解,拓展了学生的视野,更好地了解的学科最前沿的知识和行业状况;教师在点评总结过程中也容易发现学生存在的问题,增强了教师与学生间的互动。(3)充分挖掘课程思政元素,加强课程的思政教育功能建设。2020年6月,教育部在《高等学校课程思政建设指导纲要》中明确提出课程思政建设要在所有高校、所有学科专业全面推进[4]。在纲要的指导思想下,在课程改革中充分挖掘思政元素,发挥课程的育人作用[5]。例如在课程的绪论部分,为了让学生理解蛋白质工程中解析蛋白质结构对于蛋白质工程的重要性,给学生介绍了人们在蛋白质结构解析工作上的艰辛历程。从最初的蛋白质结晶X射线衍射法、核磁共振法,到现在的冷冻电镜方法,一直到最新的基于人工智能引擎AlphaFold2预测的方法。通过这一案例让学生认识到科学的进步离不开艰难的探索,也激发了学生进一步学习的兴趣。充分地在蛋白质与酶工程课中融入了课程思政,让学生认识到探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。在讲解蛋白质工程技术在蛋白药物及疫苗研发中的应用的时候,结合当前全球新冠疫情的背景,介绍了我国科学家在解析新冠病毒蛋白质结构、研发抗病毒抗体及疫苗方面所作的贡献,以及我国在抗击疫情方面的努力和成效,树立了学生的民族自豪感和自信心,也激发了学生运用所学的生物技术知识为国家为社会作贡献热情。(4)以应用型人才培养为导向,加强实践能力的培养。蛋白质与酶工程是一门应用型实践性极强的学科,因此在教学过程中特别强调了实践能力[6]。例如在蛋白质工程及酶工程模块中,都涉及到蛋白质或者酶制剂的生产问题,这一问题非常贴合生产和应用实际,对于培养应用型人才来说至关重要。以往的教学往往只是简单地讲解生产的原理及流程,比较抽象,学生也并未了解实际的生产过程。为了更好的突出实践性,将酶的生产流程分为酶的发酵过程,酶的提取及分离纯化和酶制剂三部分,其中酶的发酵生产将在发酵工程这一门课中重点学习。酶的分离纯化和酶制剂作为教学的重点,在讲解的过程中充分发挥任课教师个人的科研方向优势,将任课教师的科研课题中酶的分离纯化的科研过程以及一些纯化设备使用等分享给学生,既激发了学生的科研兴趣,也让学生了解到了真实的科研及生产过程。课后留给学生一些酶纯化的问题,让学生查询资料自主完成酶纯化工艺的设计。当然,实践性的内容仅仅依赖课堂教学是远远不够的,还需要实验课让学生能动手操作。然而在笔者所在的地方性院校,由于实际条件的限制,以往的课程中并没有加入实验课,显然这是一个短板。在接下来的教学改革中,加入课程实验是必然的。在实验项目的设置上,以切合生产实际为原则,设置一些综合性的、多流程的大实验,让学生能够完整地体验蛋白质或酶的生产过程。例如将蛋白质与酶工程实验设计和上游的基因工程实验、发酵工程实验对接,将多学科的知识综合起来,形成一个蛋白质或酶生产的完整流程,为学生未来进入相关行业从事实际生产打下良好的基础。(5)完善课程的考核评价方式,强化学习过程的考核。考核是对学生学习效果评价的重要方式。然而仅仅采用考试的方式对学生考核无法对学生的学习效果作出客观全面的评价,对学生平时的学习也难以起到督促作用,所以一般采取平时表现加上期末成绩进行综合性考察。以往的考核中,平时成绩的考核并未做到细化,主要依据学生考勤及小作业等方式评价,平时考核仅浮于形式,很难起到督促作用。为了真正做到对学生学习过程的监督与考核,强化了学习的过程考核。首先制订了详细的平时考核标准,更加注重学生平时学习的参与度,将平时成绩在总成绩中的占比由原来的30%提高到了40%。学生在课堂上主动回答问题,参与小组讨论并发言,作为课堂表现加分;课后积极参与小组学习,查找资料撰写小组学习报告作为平时学习的加分;课后作业改为更加注重应用和实践能力大作业,包括蛋白质及酶工程前沿技术的专题报告、酶纯化及酶工程应用的工艺流程设计、蛋白质和酶工程相关产业的市场调查等。尽管这些作业难度很大,但是对作业的评价更加注重学生检索和搜集资料的过程。通过这些举措,学生平时学习的积极性得到了提高。期末闭卷考试占总成绩比例由原来的70%调整为60%,在期末试题的命制上也进行了大量的优化,向实践和应用方向倾斜。大部分试题考查学科的基本知识点,难度控制适中,需要学生理解或者运用知识点解决一些小问题,避免死记硬背。同时也加入了一些与实践应用联系较为紧密的综合性试题和实验设计题,例如设计一套基于离子的交换方法对特定蛋白质分离纯化的流程,或者从基因工程开始设计一套利用His-tag标签纯化目标蛋白质的流程,考查学生对知识灵活运用能力和实践能力。通过这些考核方式的改革,更加全面地反映学生对知识的掌握情况。

3结语

蛋白质组范文篇5

关键词:生物药物研发;蛋白质工程;技术应用

生物工程技术自从上世纪70年代兴起以来,已经发展了将近50年的时间。到了21世纪,生物工程技术特别是其中的蛋白质工程技术的迅猛发展,正推动这生命科学的不断进步。利用蛋白质工程技术,我们可以对分子进行设计,对DNA进行重组,以生产我们需要的但自然界中不存在的蛋白质。蛋白质工程技术已经成为生物药物生产中不可或缺的一个重要的组成部分。

一、生物药物

生物药物是综合了生物学、生物化学以及医学的极高融合度的产物,生物药物的生产主要是在生物体内,利用生物体的组织细胞和体液等进行。生物药物的种类繁多,按照药物的功能大致可分为治疗药物、预防药物和诊断疫苗。由于生物药物大多产自于生物体内,因此生物药物具有普通药物不具备的优越的药理学性质,生物药物的药理活性比普通药物更高;治疗肿瘤、艾滋病等的治疗药物其比普通药物的针对性更高,毒副作用小,会减少药物对于体内正常细胞的损伤。除了应用于医疗行业,生物药物还被广泛应用于保健品行业和化妆品领域,具有较为广泛的应用领域。根据上述的分析,生物药物具有十分广泛的应用,在国内国外也拥有着广阔的市场。但是由于我国的生物药物行业起步较晚,生物药物的制造生产相对欧美等发达国家较为落后,但由于市场的刺激,我国的生物药物行业发展十分迅速,生物药物的制造技术和水平得到了大幅度的提高。

二、蛋白质工程技术在生物药物研发中的优势

近年来蛋白质工程技术的发展,对于生物药物生产起了极大的推动作用,蛋白质工程技术能够极大地减轻药物研究从业者的工作量和工作难度。在实际应用的过程中,蛋白质工程技术能够在基因尺度上对DNA进行设计重组,这样就可以通过转录翻译等生理过程制造出自然界不存在,但具有优越药理性能的蛋白质。还可以利用定点突变、体外定向等等技术实现对于氨基酸的改造,使药物呈现出更加优越的药理作用。总之,蛋白质工程技术在新型药物的研发领域和生产方面具有巨大的优势,而且随着蛋白质工程技术的不断精进和技术的不断革新,这样的优势将会不断扩大。

三、蛋白质工程技术在生物药物研发中的应用

(一)定点突变技术。定点突变技术是指根据生物医药所学的结构或功能对基因进行特殊的改造,在特定的DN段或特定的核苷酸序列进行删除或者添加,从而实现对于合成蛋白质的氨基酸序列的改变,进而改变药品的药性。在生物学上,这种对于特定DN段或特定核苷酸的删除或添加属于基因突变,这样的定点突变技术对于生物药物的编码序列和一级结构具有很好的修饰作用。相比于传统使用的利用自然因素或化学药物进行的诱导突变而言,定点突变技术所产生的突变的特异性和可重复性更强。通过自然因素或化学药物进行的诱导突变所产生的突变基因片段具有极大的不确定性,其往往是不可重复的。通过对于DN段或者核苷酸的删除、添加所产生的蛋白质药物的活性更高。以纳豆激酶为例,纳豆激酶是纳豆枯草杆菌所产生的蛋白酶,其具有很强的溶解纤维蛋白的一种酶,被广泛的应用于质量心脑血管疾病当中。但是根据研究表明,传统的由纳豆谷草杆菌所分泌纳豆激酶其第222位的蛋氨酸非常容易被过氧化氢所氧化,进而导致整个酶失去活性,严重影响药物的药效。而通过定点突变技术将丝氨酸和丙氨醛替换到原有的第220位苏氨酸和第222位的蛋氨酸,经过定点突变技术改造得到的纳豆激酶经过抗氧化活性测试的结果表明:经过定点突变技术改造的纳豆激酶的抗氧化性明显优于油油的野生纳豆激酶,具有是非优良的抗氧化性。(二)体外定向进化技术。体外定向进化技术与定点突变技术有一定的相似之处,二者同样都是对DN段或核苷酸进行改变,以产生具有医药价值的药物。但是两者也存在着巨大的不同。首先,定点突变技术主要应用于一些自然界中已经存在的蛋白质的个别位点进行删除或添加,蛋白质自身更高级的结构并没有改变,只是对于自然界中已经存在的蛋白质进行进一步的优化。而体外定向进化技术是在生物体外,利用PCR扩增技术或体外DNA对大量的位点进行处理,对于药物的某一特征进行持续高通量的筛选。通过这样的方式来获得自然界中不存在的具有高价值的药物。体外定向进化技术相比于定点突变技术也存在一定的弊端,在利用PCR技术进行高通量的体外扩增时,会产生碱基对错配的情况,这一点与生物体相类似且无法避免。因此在利用PCR技术扩增之后,还应进行筛选。筛选的过程较为复杂,需要通过多轮次的重复筛选,最后才能获取有益的突变基因。这种经过体外定性进化技术获取的有益突变基因虽过程复杂,但人类已经基本掌握该项技术,并且取得了一定的成果。例如,1,3-丙二醇就是通过体外定向进化技术通过不断地定向筛选而得到的具有更强的氧化还原活性的氧化还原酶。

四、结语

科学技术不断进步推动着人们医疗水平的不断提高,当前蛋白质工程技术在生物药物研发工作中已经起到了极大的推动作用,提高了生物药物研发的效率,减轻了药物研发人员的负担。通过蛋白质工程技术对特定的DN段或特定的核苷酸片段进行添加或删除,已经生产出许多具有新结构、新功能的药物,造福人类。

参考文献:

[1]张新国,陈文洁,曾艳龙,etal.蛋白质工程技术及其在生物药物研发中的应用[J].药学进展,2011,35(12):529-536.

[2]茹炳根.蛋白质工程及其在生物制药中的应用前景[C].全国生化药物及药用动植物资源开发研究会议,2007(03):24-25.

[3]宋鹏辉.生物药物研发应用蛋白质工程技术探讨[J].科学中国人,2016(24):19+21.

蛋白质组范文篇6

工作。

瑞典皇家科学院6日宣布,将2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯,以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。其实他们的成果就是发现了一种蛋白质“死亡”的重要机理。

蛋白质是由氨基酸组成的,氨基酸如同砖头,而蛋白质则如结构复杂的建筑。正如同有各种各样的建筑一样,生物体内也存在着各种各样的蛋白质。不同的蛋白质有不同的结构,也有不同的功能。通常看来蛋白质的合成要比蛋白质的降解复杂得多,毕竟拆楼容易盖楼难。

蛋白质的降解在生物体中普遍存在,比如人吃进食物,食物中的蛋白质在消化道中就被降解为氨基酸,随后被人体吸收。在这一过程中,一些简单的蛋白质降解酶如胰岛素发挥了重要作用。科学家对这一过程研究得较为透彻,因而在很长一段时间他们认为蛋白质降解没有什么可以深入研究的。不过,20世纪50年代的一些研究表明,事情恐怕没有这么简单。

最初的一些研究发现,蛋白质的降解不需要能量,这如同一幢大楼自然倒塌一样,并不需要炸药来爆破。不过,20世纪50年代科学家却发现,同样的蛋白质在细胞外降解不需要能量,而在细胞内降解却需要能量。这成为困惑科学家很长时间的一个谜。70年代末80年代初,今年诺贝尔化学奖得主阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和欧文·罗斯进行了一系列研究,终于揭开了这一谜底。原来,生物体内存在着两类蛋白质降解过程,一种是不需要能量的,比如发生在消化道中的降解,这一过程只需要蛋白质降解酶参与;另一种则需要能量,它是一种高效率、指向性很强的降解过程。这如同拆楼一样,如果大楼自然倒塌,并不需要能量,但如果要定时、定点、定向地拆除一幢大楼,则需要炸药进行爆破。

这三位科学家发现,一种被称为泛素的多肽在需要能量的蛋白质降解过程中扮演着重要角色。这种多肽由76个氨基酸组成,它最初是从小牛的胰脏中分离出来的。它就像标签一样,被贴上标签的蛋白质就会被运送到细胞内的“垃圾处理厂”,在那里被降解。

这三位科学家进一步发现了这种蛋白质降解过程的机理。原来细胞中存在着E1、E2和E3三种酶,它们各有分工。E1负责激活泛素分子。泛素分子被激活后就被运送到E2上,E2负责把泛素分子绑在需要降解的蛋白质上。但E2并不认识指定的蛋白质,这就需要E3帮助。E3具有辨认指定蛋白质的功能。当E2携带着泛素分子在E3的指引下接近指定蛋白质时,E2就把泛素分子绑在指定蛋白质上。这一过程不断重复,指定蛋白质上就被绑了一批泛素分子。被绑的泛素分子达到一定数量后,指定蛋白质就被运送到细胞内的一种称为蛋白酶体的结构中。这种结构实际上是一种“垃圾处理厂”,它根据绑在指定蛋白质上的泛素分子这种标签决定接受并降解这种蛋白质。蛋白酶体是一个桶状结构,通常一个人体细胞中含有3万个蛋白酶体,经过它的处理,蛋白质就被切成由7至9个氨基酸组成的短链。这一过程如此复杂,自然需要消耗能量。

蛋白质组范文篇7

【关键词】动物实验物饲料蛋白质体重增长

EffectofPeculiarFormulaFeedontheBodyWeightofLaboratoryAnimals

QIANXiaofei,TANGJiaming

(DepartmentofLaboratoryAnimalScienceofShanghaiUniversityofTraditional

ChineseMedicine,Shanghai201203,China)

【Abstract】ObjectiveToinvestigatetheinfluenceofcertainpeculiarformulafeedleadingtoaslowincreaseofbodyweightinlaboratoryanimals.MethodsTomodifytheformulaofthepeculiarfeedreportedintheliterature,andtomatchthecompositionofvariousnutrientsrationally,especiallytoraisethecontentofproteins.ResultsItwasfoundthatthebodyweightoftheratsincreasedandreturnedtonormalafterfeedingwiththemodifiedpeculiarformulafeed.ConclusionWhenusingpeculiarformulafeed,thelowproteincontentsmayfrequentlybeanimportantcauseofaslowincreaseofbodyweightinlaboratoryanimals.

【Keywords】Laboratoryanimal;Animalfeed;Protein;Bodyweight

饲料所提供的营养素的质和量直接影响实验动物的质量,只有良好的营养才能使实验动物保持良好的健康状态,而健康的实验动物才能确保动物试验结果准确、可靠。在实验动物的饲养过程中,一般使用全价营养颗粒饲料,该饲料能提供动物生长所需的全部营养素,但是,在一些与摄入营养有关的动物试验中,常常需要根据试验目的配制特殊配方饲料。在制定特殊饲料配方过程中,研究人员往往注重目的营养成分的比例而忽视各种营养成分的合理配比,最常见的是饲料蛋白质含量降低导致饲喂特殊配方饲料的动物生长缓慢,影响了实验结果。以下列举一些文献报道中的特殊饲料配方存在的问题。

1.血虚动物模型的创建及试验[1]论文中,作者用剪尾放血法建立大鼠缺铁性贫血模型后,用低铁配方饲料喂养。其低铁饲料配方为:玉米淀粉54%,奶粉40%,豆油5%,食盐1%。由于玉米淀粉蛋白质含量一般在0.5%,奶粉蛋白质含量一般在25%,由此计算出该配方的蛋白质含量在10.27%,远远低于啮齿类动物20%的蛋白质需求。

2.不同方法建立动脉粥样硬化大鼠模型的比较[2]论文中,作者用的高脂饲料配方是在标准饲料配方中加入1%胆固醇、0.5%胆盐、25%猪油、15%蛋黄粉(标准饲料主要营养成份比为碳水化合物60%,粗蛋白20%~21%,粗脂肪5%),经过计算可得出该高脂饲料配方中各种营养素的比例为:碳水化合物35.1%、粗蛋白11.7%~12.3%、粗脂肪2.9%、1%胆固醇、0.5%胆盐、25%猪油、15%蛋黄粉,其中粗蛋白含量远远低于啮齿类动物20%的蛋白质需求。

3.低脂饮食和有氧运动干预对高脂大鼠脂肪组织蛋白激酶B表达的影响[3]论文中,作者采用高脂饲料喂养Wistar大鼠诱导胰岛素抵抗动物模型,对照组给予基础饲料主要营养成份比为蛋白质22.41%、碳水化合物57.36%、脂肪20.23%,而模型组给予高脂饲料的配方按重量比66.5%基础饲料、20%蔗糖、10%熟猪油、2.5%胆固醇、1%胆酸盐等混合而成。经过计算可得出该高脂饲料配方中蛋白质12.65%,远远低于啮齿类动物20%的蛋白质需求。从对以上3例文献资料分析发现,作者在设计特殊配方饲料时,仅注重了目的营养成分的比例,而忽略了其他营养成分,尤其是蛋白质的比例,其结果是动物的蛋白质摄入不足,直接观察到的现象就是体重生长缓慢,严重者甚至停止生长。

由于是文献报道,研究人员在引用这些特殊饲料配方时,就发现了问题。

试验1:用剪尾放血建立大鼠缺铁性贫血模型,再用上述例1的低铁饲料配方饲喂模型组和治疗组。正常组饲喂普通全价营养颗粒饲料。大鼠体重变化见表1。

上述结果表明,用例1的用低铁配方饲料喂养,模型组和治疗组大鼠的体重增长远远落后与正常对照组。少量多次的放血已经造成体内血清蛋白的丢失,再加上蛋白摄入不足,必然会造成动物生长缓慢。

试验2:用高脂高糖饲料配方1饲喂大鼠制作糖尿病模型,其营养成分比为碳水化合物56%、蛋白质13%、脂肪20%及其他[4],大鼠体重变化见表2。

同样,由于高脂高糖饲料的蛋白质含量不足,导致模型组大鼠的体重增长落后于正常对照组。

通过对饲料营养成分分析,将配方1进行了调整,增加了动物蛋白质的含量,减少了碳水化合物的含量,制成配方2高脂饲料。配方2高脂饲料营养成分比为:碳水化合物37%、蛋白质21.6%、脂肪20%及其他。体重变化见表3。表1低铁饲料饲喂大鼠后的体重变化注:正常组比较:*P<0.01;Note:*P<0.01vs.normalcontrol.表2高脂饲料配方1饲喂大鼠后的体重变化(注:0周体重为动物购入时的体重;Note:Thebodyweightofratsat0weekwasmeasuredwhentheanimalswerepurchased.表3高脂饲料配方2饲喂大鼠后的体重变化注:0周体重为动物购入时的体重;Note:Thebodyweightofratsat0weekwasmeasuredwhentheanimalswerepurchased.用改进后的配方2饲喂,可见模型组和正常对照组的体重增长和生长曲线基本一致,证明了用配方1饲喂模型组大鼠体重增长缓慢是由于饲料中蛋白质的比例过低引起的。

蛋白质是生命和机体的重要物质基础,动物体的所有重要组成部分都需要蛋白质参与。动物体的蛋白质通过新陈代谢不断更新,以促进发育,修补有关组织结构的损伤。如饲料中的蛋白质含量不足,某些必需氨基酸缺乏或比例不当,会导致实验动物生长发育迟缓、抵抗力下降。在试验1中,模型组和治疗组大鼠的体重增长远远落后于正常对照组。经过分析可以看出,在该低铁饲料中,其总蛋白质的含量仅在10%左右。少量多次的放血已经造成体内血清蛋白的丢失,再加上蛋白摄入不足,必然会造成动物生长缓慢。

蛋白质组范文篇8

1.掌握蛋白质的结构和性质,了解蛋白质的用途,并初步了解酶的特性及其用途。

2.培养学生通过观察实验现象,进行分析、推理,得出结论的思维能力。

3.让学生初步了解蛋白质是生命最基本的物质基础,树立辩证唯物主义思想。

教学过程

一、蛋白质

师;蛋白质广泛存在于生物体内,是组成细胞的基础物质。请列举生物体内哪些器官含蛋白质较多?

生:动物的肌肉、皮肤、血液、乳汁、毛发、蹄、角等含蛋白质较多。

生:植物的各种器官,尤其是种子含蛋白质最多(例如麦粒中含18%)。

师:由此可见,生命是蛋白质存在的一种方式。这种跟生命现象密切相关的蛋白质,它的组成是怎样的呢?让我们先通过实验分析。

【实验】1.分别抽取两根棉布条和毛料纤维,放在火焰上灼烧、闻味。

师:由上述实验现象能得出哪些结论?(经议论后回答。)

生:根据可燃且有焦臭味,说明棉布和毛料除含有碳、氢、氧元素外,还含有其它元素。

师:蛋白质里含有氮元素,还普遍含有硫元素。

蛋白质的相对分子质量很大,是天然有机高分子化合物,它的分子量可达几万、几十万乃至上千万。例如,核蛋白的分子量就超过两千万。我们在生物课上已经知道,如此庞大的高分子化合物,也是由基本结构单元构成的,即氨基酸。蛋白质水解的最终产物是α一氨基酸。请列举生物课中已熟悉的几种简单的氨基酸。

〔评注:利用学生已学过的生物学知识,不仅简捷自然,也有利于化学学科与其它相关学科的联系,开阔学生视野。〕

生;甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸等。

(通过投影介绍几种重要的α-氨基酸,并对α-碳原子加以说明。)

师:请根据氨基酸分子的结构特点推论它的主要化学性质。

生:氨基酸分子中既有氨基(一NH2),又有羧基(-COOH),因此它既能跟酸反应,又能跟碱反应,具有两性。

师;现在从动植物体内蛋白质水解产物中分离出来的氨基酸有几百种。但是,构成主要蛋白质的氨基酸只有20多种。

【练习】请完成下列化学方程式,指出生成物是什么,并标出肽键。这个反应跟学过的哪类反应类似?

这个反应跟酯化反应类似。两个氨基酸脱去1分子水,缩合成二肽。n个氨基酸脱去n-1个水分子,缩会成多肽。

师;2O多种氨基酸跟蛋白质的关系,好像字母跟单词的关系,它们可以形成无数种蛋白质。不同的蛋白质,组成的氨基酸种类和排列顺序各不相同,所以蛋白质的结构是很复杂的。研究蛋白质的合成和结构,从而进一步探索生命的本质,是科学研究的重要课题。1965年我国科学家在世界上第一次人工合成有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素。1971年又合成猪胰岛素,在人类揭开生命奥秘的伟大历程中作出了重要的贡献。

蛋白质是α-氨基酸缩聚的产物。蛋白质分子中还存在残留的氨基和羧基,因此跟氨基酸相似,蛋白质也具有两性。此外,蛋白质还有一些重要性质,我们一起通过下面的实验来认识。

【实验】1.用聚集的小手电筒观察鸡蛋白溶液的丁达尔现象。

【思考】蛋白质溶液属于哪种分散系?为什么?

2.盐析(边实验、边观察。)

【思考】(1)什么叫盐析?它的特点是什么?

(2)盐析有哪些应用?

(经实验、阅读后回答。)

生:蛋白质在浓无机盐溶液中因胶体凝聚而析出,叫做盐析。

盐析是可逆的,表示如下:

师:采用多次盐析法,可以分离和提纯蛋白质。

3.变性

【思考】1.什么叫蛋白质变性?这个过程的特点是什么?除实验涉及之外,还有哪些因素能引起蛋白质变性?

2.蛋白质变性有哪些应用?

(1)医疗上高温消毒杀菌的原理是什么?

(2)有人误服重金属盐,如铅盐、铜盐、汞盐等,应该怎样急救?

(3)为什么注射针剂前要用卫生酒精对皮肤消毒?

(4)为什么40%的甲醛溶液(俗称福尔马林)可用作制生物标本的常用药剂?

(经思考、议论后回答。)

由蛋白质变性引起的蛋白质凝结是不可逆的。教案二:蛋白质公式05src="file:///C:\DOCUME~1\epfwy\LOCALS~1\Temp\msohtml1\01\clip_image005.jpg">

师:蛋白质变性凝结后丧失可溶性,还失去生理活性。

生:(1)医疗上高温消毒杀菌,就是利用加热使蛋白质凝固,

从而使细菌死亡。

(2)误服重金属盐,可以服用大量牛乳、蛋清或豆浆,以吸收重金属盐解毒,免使人体蛋白质变性中毒。

(3)用卫生酒精擦洗皮肤,能使皮肤表面附着的细菌(体内的蛋白质)凝固变性而死亡,达到消毒杀菌,避免感染的目的。

(4)甲醛使蛋白质凝固变性,使标本透明而不浑浊,说明甲醛溶液能长期保存标本,不影响展示效果。

4.颜色反应

【实验】可从课本任选一二。

师:蛋白质可以跟许多试剂发生颜色反应。这种反应能用于蛋白质的检验。

蛋白质的应用(指导学生阅读教材后自行归纳)。

(1)重要的营养物质——生命的物质基础

(2)工业上的应用

①纺织工业——蚕丝、羊毛

②皮革工业——动物毛皮经鞣制后作原料

③感光材料工业——动物胶(白明胶)是制感光材料的片基

④塑料工业——制酪素塑料

〔评注:在教学中应十分重视联系实际,以便学生更好地理解和运用化学知识。此处结合生活和生产知识得当,不仅提高了学生学习化学的兴趣,同时进行了“学以致用”的教育。〕

二、酶简介

【实验】

【投影】酶是有生物活性(生物催化作用)的蛋白质。它有高效专一的催化活性。

【练习】1.下式表示某蛋白质分子结构的一部分,用箭头和(A)、(B)、(C)、(D)标出分子中不同的化学键。当蛋白质水解时,断裂的键是()。

答案:(C)

2.含有下列结构片断的多肽,在胃里水解时不可能产生的氨基酸是()。

(C)H2N—CH2COOH(D)

答案:(D)

【布置作业】

A、B两种有机化合物,分子式都是C9H11O2N。

(l)A是天然蛋白质的水解产物,经光谱测定显示,分子中不存在甲基(—CH3)。

(2)B是分子式为C9H12的芳香烃经硝化后的唯一产物(硝基连在芳环上)。

①写出A、B的结构简式。

②通过本题的分析讨论,就有机化合物的结构异构方面,你能作出什么推论?试列举l~2个实例。

(2)碳数相同而结构相似(或含一个苯环)的一元氨基酸和一元硝基化合物互为同分异构体。除本题A、B外,实例还有乙氨酸(CH2NH2——COOH)和硝基乙烷(CH3CH2NO2)。它们的分子式都是C2H5O2N。丙氨酸(CH3CHNH2——COOH)和硝基丙烷CH3CH2CH2NO2或(CH3)2CHNO2,它们的分子式都是C3H7O2N。

教学说

选学(课本中的小体字)部分,可根据学生的接受能力灵活处理。

蛋白质组范文篇9

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。

3.1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。

3.2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。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(electrosprayionisation,ESI)及基质辅助激光解吸质谱(matrixassistedlaserdesorption/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(MALDITOFMS)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。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MALDITOFMS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。

3.3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。

3.3.1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。

3.3.2基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱测量法(MALDI-TOFMS)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。

3.3.3电子喷雾电离质谱测量法(electrosprayion-izationmassspectrometry,ESI-MS)。

蛋白质组范文篇10

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(JohnB.Fenn)和田中耕一(Koichi.Tanaka)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。

3.1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。

3.2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(electrosprayionisation,ESI)及基质辅助激光解吸质谱(matrixassistedlaserdesorption/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(MALDITOFMS)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MALDITOFMS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]。3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。

3.3.1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。

3.3.2基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱测量法(MALDI-TOFMS)[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。

3.3.3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。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HillenKramp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0.5%,后改进到0.1-0.2%。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。

参考文献

1.吴世容,李志良,李根容,等.生物质谱的研究及其应用.重庆大学学报,2004,27(1):123-127.

2.成海平,钱小红.蛋白质组研究的技术体系及其进展.生物化学与生物物理进展,2000,27:584588.

3.陈绍农,潘远江,陈耀祖.多肽及蛋白质质谱分析新进展.质谱学报,1995,16(3):15-21.

4.陈晶,付华,陈益.质谱在肽和蛋白质序列分析中的应用.有机化学,2002,22(2):81~90.

5.解建勋,蒲小平,李玉珍,等.蛋白质组分析技术进展.生物物理学报,2001,17:19-26.

6.刘慧敏,赖志辉,黎军,等.碎片结构分析在MALDITOFMS法测定多肽序列中的应用.生物化学与生物物理学报,2000,32:179-182.

7.Lay.JOJr.MALDI-TOFmassspectrometryofbacteria.[J].MassSpectromRev,2001;20(4):172-194.

8.HarveyDJ.Identificationofprotein-boundcarbohydratesbymassspectrometry[J].Proteomic,2001;1(2):311-328.

9.KARASM,HILLENKAMPF.Laserdesorptionionizationofproteinswithmolecularmassesexceeding10000daltons[J].Anal.Chem,1988,60:2299-2301.