蛋白质制备多肽的研究概况
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蛋白质和多肽的结构与功能研究蛋白质和多肽是生命体的重要组成部分,它们不仅构成细胞的重要内容物,还参与了生命的各种代谢和功能调节。
蛋白质和多肽的结构与功能研究一直是生命科学的核心领域之一,其研究涉及到生命起源、生物合成和分解、生物学功能和疾病调节等方面。
本文介绍了蛋白质和多肽的结构特点以及其在生命科学中的重要性和应用。
蛋白质是由氨基酸分子组成的高分子化合物,分子量通常大于5000,分子结构复杂、多样性高,具有不同的生物学功能。
蛋白质的基本结构单元是氨基酸,其中包含了20种常见的氨基酸,它们的侧链结构和不同的氨基酸序列决定了蛋白质的结构和功能。
蛋白质的结构可以分为初级、二级、三级和四级结构四个层次。
初级结构指的是氨基酸的线性排列方式,即蛋白质的氨基酸序列。
在氨基酸序列中,某些特定的氨基酸连接方式和位置可以决定蛋白质的二级结构,如α-螺旋、β-折叠和无规卷曲等。
二级结构是由氢键和范德华力等相互作用而形成的具有稳定的结构单元。
三级结构是由氢键、离子键、疏水作用和范德华力等相互作用而形成的整体折叠结构,在蛋白质的结构和功能中都起着重要的作用。
四级结构指的是多个具有三级结构的多肽链通过非共价键的相互作用而形成的复合体,如酶分子和抗体分子等。
蛋白质的结构和功能密切相关,二级和三级结构具有稳定性和动态性的特点,主要参与了蛋白质的不同功能和调节过程。
多肽是由2-50个氨基酸组成的低分子平均相对分子质量低于5000的化合物。
多肽也是生物体内的重要代谢产物,具有不同的结构和生物学功能。
多肽的结构主要包括线性结构、环形结构和折叠结构。
其中,线性多肽通常由丝氨酸、胱氨酸等氨基酸组成,其结构是直链型,可以通过不同的修饰反应(如酯化、掺杂)得到多种不同的化合物。
环肽是指由两个氨基酸之间的肽键形成的环状化合物。
环肽的稳定性和生物活性都较高,因此在医学和生物技术领域有广泛应用。
折叠多肽是由多个氨基酸组成的立体空间结构,它表现出了与许多酶分子和蛋白质分子相似的特性,因此具有非常广泛的应用前景。
蛋白质制备多肽的研究概况摘要:近几年来,众多学者致力于此方面的研究,开发出了多种动植物蛋白资源多肽食品。
多肽具有多种重要的生理功能:营养平衡作用、抗溃疡、抗风湿、类胰岛素作用、降血脂、调节血压、提高免疫、抗菌、抗病毒、抗衰老等作用。
目前利用天然蛋白水解法生产活性肽应用广泛。
本文论述了不同来源的蛋白质水解制备肽的研究应用进展。
关键词:蛋白质;多肽;应用;功能蛋白质是人体必需的营养成分之一,FAO/WHO规定每人每天应摄入蛋白质70~75 g,而我国人民实际摄入量只有65 g,在我国人民的膳食结构中,碳水化合物所占比重较大,而蛋白质所占比重较小,因此开发食品蛋白资源,改善人民膳食结构,提高我国人民蛋白质摄入数量和质量是一项十分紧迫的任务。
将难于被人体吸收的食品蛋白质水解成易于被吸收的多肽是完成上述任务的关键。
多肽具有以下特点。
首先,多肽是信息的使者,可引起多种生理活动和调节生化反应。
其次,生物活性高, 1×l0-7mol/L就可发挥活性。
其三,分子小,结构易于改造,较易人工化学合成。
其四,透过多肽的片断可以深入研究蛋白质的性质,并且为改变和合成新的蛋白质提供基础材料。
多肽功能是多方面的:营养平衡作用、抗溃疡、抗风湿、类胰岛素作用、降血脂、调节血压、提高免疫、抗菌、抗病毒、抗衰老等作用。
由于多肽具有多种重要的生理功能,因此人们一直热衷于多肽的结构和功能研究,研究方法也是层出不穷。
1 蛋白质水解肽的制备蛋白水解方式主要有化学水解和酶水解。
化学水解是利用强酸强碱水解蛋白,虽然简单价廉,但由于反应条件剧烈,生产过程中氨基酸受损严重,L-氨基酸易转化成D-氨基酸,形成氯丙醇等有毒物质,且难以按规定的水解程度控制水解过程,故较少采用;而生物酶水解是在较温和的条件下进行的,能在一定条件下定位水解分裂蛋白质产生特定的肽,且易于控制水解进程,能够较好的满足肽生产的需要。
反应产物与原料蛋白具有相同的氨基酸组成,并具有特殊的理化性能与生理功能,成为蛋白制品的发展方向[1-2]。
微生物发酵生产蛋白质与多肽的研究进展摘要:微生物发酵、基因工程等相关技术的发展,激发了科研机构和个人对蛋白质和多肽的研究。
微生物发酵工艺在生产取得惊人的效益。
本文对近年来微生物发酵生产蛋白质和多肽,原料资源的开发与应用、生产技术和微生态制剂等产品研究成果及发展进行总结与分析。
关键词:微生物、发酵、多肽、蛋白质前景:随着技术的发展和社会需求的增长,近代生物工业已由糖分解生产简单化合物转入复合化合物的生物合成阶段.近代人生物工业发展规模的日益扩大,面临自然资源的匮乏问题,迫切需要开辟原料新资源,利用纤维、石油甚至空气等资源代粮发酵生产各种产品取得了成功。
这一研究进展改变了发酵工艺对原料依赖。
而且,微生物发酵技术生产的啤酒、酱油、酒精、青霉素、蛋白酶、干扰素、白介素、单细胞蛋白等产品已经深入到国民经济各个部门。
随着对纤维素水解研究的深入,人们发现取之不尽的纤维素资源代替粮食发酵生产各种产品和能源物质取得了成功。
研究表明,有些细菌可以固定大气中的氮、碳、空气来生产来生产蛋白质。
这些研究对于开辟人类未来粮食新资源有重要意义。
可以说,,微生物发酵技术有着广阔的发展前景,是具有生命力的既古老而又年轻的工艺。
1 微生物发酵生产多肽及蛋白质的获取微生物发酵生产多肽及蛋白质是利用微生物的生化代谢反应将植物体或动物组织中的大分子蛋白转化成小分子蛋白活性肽或小分子蛋白质,并通过微生物的代谢和发酵条件生产各种氨基酸排序和分子质量大小不同的生物活性肽及蛋白质。
2 微生物发酵生产多肽及蛋白质的应用多肽现已广泛应用于医药、化妆品、食品等行业。
2.1 微生物发酵生产蛋白质的应用通过发酵可获得大量的微生物菌体──单细胞蛋白。
单细胞蛋白食品具有高蛋白、低脂肪等优点。
功能肽除了具有一般蛋白质的营养作用外,对人体还具有非常重要的不可替代的调节作用,这种作用几乎涉及到人体的所有生理活动。
研究发现,一些调节人体生理机能肽的缺乏,会导致人体机能的转变。
多肽和蛋白质相互作用的研究进展多肽和蛋白质是生命体内最为重要的分子,它们承载着生物系统的许多功能和生物过程。
多肽和蛋白质之间的相互作用研究一直是生物学和生物化学领域中的热门方向之一。
在过去的几十年间,研究人员们利用各种分析方法逐步揭示了多肽和蛋白质之间的相互作用机制,为相关领域的发展做出了重大贡献。
一、多肽和蛋白质的相互作用机制多肽和蛋白质之间的相互作用涉及到众多的分子间相互作用。
其中,最为重要的是疏水相互作用、静电相互作用和氢键相互作用。
疏水相互作用即由于两个分子的亲水性差异,从而使其在氢键势垒下形成一股向疏水性分子的趋向力。
静电相互作用则是说两个分子间电荷的相互吸引或排斥,这种吸引或排斥是由分子中带电荷的基团对其他分子所带电荷的基团产生的电场相互作用而形成的。
氢键相互作用则是指两个分子间氢键的相互作用。
对于多肽和蛋白质之间的相互作用,这几种相互作用共同作用,相互牵制,从而形成特定的空间构象。
二、多肽和蛋白质的相互作用研究方法目前,研究人员们常用的多肽和蛋白质之间的相互作用研究方法主要有表面等离子共振(SPR)、循环双聚体结合分析法(CDR)、荧光熄灭和荧光共振能量转移(FRET)等方法。
SPR是目前最流行的研究多肽和蛋白质相互作用的方法之一,通过监测分子在反应过程中与金属表面间距离的改变,它可以非常精确地测量蛋白质与多肽之间的相互作用强度。
CDR的原理是在组合了多肽和蛋白质的循环系统中,通过改变循环的 pH 值等条件,来观察多肽和蛋白质之间的相互作用。
荧光熄灭和荧光共振能量转移法是利用荧光标记来测定多肽和蛋白质之间的相互作用,其中荧光共振能量转移法可以同时测量分子之间的距离和相互作用强度。
三、多肽和蛋白质的相互作用在生物科学领域的应用多肽和蛋白质之间的相互作用,在生物医学、药物研究、食品添加剂等领域中都有着重要的应用价值。
在生物医学领域,相关研究可以帮助人们更好的理解和治疗多种疾病。
例如,研究人员可以利用多肽和蛋白质之间的相互作用,为癌症患者提供更精确的治疗方案。
多肽合成研究进展[摘要]多肽是一类生物活性很高的物质。
本文从化学合成和生物合成两个方面综述了多肽的合成,介绍了固相合成、液相分段合成法、施陶丁格连接、天然化学连接、光敏感辅助基连接、可去除辅助基连接、化学区域选择连接、氨基酸的羧内酸酐(NCA)法、组合化学法、酶解法、基因工程法、发酵法等合成方法的原理及其优缺点,对多肽合成方法的发展及其中药资源领域的应用进行了展望,为相关研究提供参考。
多肽是一类介于氨基酸和蛋白质之间的物质,由一种或多种氨基酸按照一定的排列顺序通过肽键结合而成。
已发现存在于生物体内的多肽达数万种多肽是一种蛋白质的结构片段,能起到蛋白质的活性基团作用,是人体新陈代谢、调节活动的重要物质。
通过研究多肽的结构与功能之间的关系,进而了解多肽中各氨基酸系列的功能。
在进行化合物的设计时,尽可能选择短肽,以便提高其生理活性,并且减少临床不良反应。
在美国FDA1999年允许大豆蛋白制品标注可以预防心血管疾病的功能之后,随着人们对多肽中各氨基酸系列功能了解的不断深人及多肽药物和保健品的持续高速发展、多肽合成技术的日益成熟,越来越多的活性多肽已被开发并广泛应用于医药领域,多肽药物的开发越来越受到人们的重视,其市场需求也在日益增加。
本文对近年来多肽的合成方法与研究进展进行综述。
1.多肽合成的分类多肽的合成主要分为两条途径:化学合成和生物合成。
化学合成主要是以氨基酸与氨基酸之间缩合的形式来进行。
在合成含有特定顺序的多肽时,由于合成原料中含有官能度大于2的氨基酸单体,合成时应将不需要反应的基团暂时保护起来,方可进行成肽反应,这样保证了合成目标产物的定向性。
多肽的化学合成又分为液相合成和固相合成。
多肽液相合成主要分为逐步合成和片段组合两种策略。
逐步合成简洁迅速,可用于各种生物活性多肽片段的合成。
片段组合法主要包括天然化学连接和施陶丁格连接。
近年,多肽液相片段合成法发展迅速,在多肽和蛋白质合成领域已取得了重大突破。
多肽交联的蛋白质分子印迹聚合物及其制备方法和应用第一部分:引言1.1 介绍多肽交联的蛋白质分子印迹聚合物在当今的科学研究和生物技术领域,多肽交联的蛋白质分子印迹聚合物已经成为一个备受关注的研究领域。
这种聚合物具有独特的特性和广泛的应用前景,可以在医药、食品安全和生物传感等领域发挥重要作用。
本文将深入探讨多肽交联的蛋白质分子印迹聚合物的制备方法、特性及其在生物领域中的应用。
1.2 关于多肽交联的蛋白质分子印迹聚合物的重要性随着生物技术与材料科学的不断发展,多肽交联的蛋白质分子印迹聚合物在蛋白质分离、检测和生物传感领域中展现出了独特的优势。
通过对特定蛋白质分子的选择性识别和结合,这种聚合物可以提高分离和检测的灵敏度和准确性,为生物医学和生命科学研究提供了有力的支持。
第二部分:多肽交联的蛋白质分子印迹聚合物的制备方法2.1 分子印迹技术在多肽交联的蛋白质分子印迹聚合物中的应用多肽交联的蛋白质分子印迹聚合物的制备涉及到分子印迹技术,这是一种通过特异性识别目标分子的方法。
在制备多肽交联的蛋白质分子印迹聚合物过程中,分子印迹技术起着至关重要的作用,它可以通过分子间的特异相互作用,如氢键、范德华力、静电相互作用等,实现对目标蛋白质分子的选择性识别和结合。
2.2 制备多肽交联的蛋白质分子印迹聚合物的方法在制备多肽交联的蛋白质分子印迹聚合物的过程中,主要包括模板蛋白的选择、功能单体的设计、聚合反应、模板蛋白的去除等步骤。
选择合适的模板蛋白作为目标分子,然后设计相应的功能单体,使其能够与模板蛋白特异性结合。
接着进行聚合反应,将功能单体与交联剂聚合成聚合物,同时模板蛋白被锁定在聚合物内部。
最后通过适当的条件,将模板蛋白从聚合物中去除,得到多肽交联的蛋白质分子印迹聚合物。
第三部分:多肽交联的蛋白质分子印迹聚合物的应用3.1 在生物传感领域的应用多肽交联的蛋白质分子印迹聚合物在生物传感领域具有重要的应用价值。
通过对特定蛋白质分子的高效识别和检测,可以实现对生物标志物的快速、准确检测,对疾病的早期诊断和治疗提供了重要的支持。
多级质谱进行蛋白质多肽测序的原理一、引言多级质谱(MS)是一种用于分析蛋白质和多肽的技术,通过对这些生物分子进行碎片化和质量分析,可以揭示它们的结构和功能。
多级质谱在生物医学研究、药物开发和临床诊断中发挥着重要作用。
其中,蛋白质多肽测序是多级质谱应用中的一个重要领域,它可以帮助科研人员和临床医生深入理解蛋白质的组成和功能,以及相关疾病的发病机制。
二、多级质谱进行蛋白质多肽测序的基本原理1. 样品制备在进行多级质谱蛋白质多肽测序之前,首先需要从样品中提取蛋白质,并将其进行消化。
消化的目的是将蛋白质分解为多肽,为后续的分析提供基础。
2. 液相色谱-质谱联用(LC-MS)LC-MS技术是多级质谱进行蛋白质多肽测序不可或缺的环节。
液相色谱用于分离多肽混合物,质谱则用于对分离的多肽进行质量分析。
通过LC-MS,可以获取多肽的质量信息和碎片信息。
3. MS/MS数据分析MS/MS是质谱中的一个重要环节,它通过将多肽进行碎片化,然后对碎片进行质量分析,从而得到多肽序列的信息。
MS/MS数据分析需要利用生物信息学工具和数据库进行配对,得出多肽的序列信息和可能的氨基酸残基修饰信息。
三、多级质谱进行蛋白质多肽测序的深度与广度多级质谱进行蛋白质多肽测序既具有深度又具有广度。
在深度方面,多级质谱可以对样品中的数千种蛋白质进行分析,揭示它们的多肽组成、氨基酸残基修饰和空间结构;在广度方面,多级质谱可以对蛋白质进行全面的组学研究,包括蛋白质的表达水平、相互作用关系和功能富集通路。
四、多级质谱进行蛋白质多肽测序的个人观点和理解从我个人的观点来看,多级质谱进行蛋白质多肽测序是一项非常复杂而又强大的技术。
通过对蛋白质进行高效的分析,我们可以更深入地理解生命的奥秘,探寻疾病的发病机制,发现新的药物靶点,以及指导个性化医疗的实施。
然而,多级质谱进行蛋白质多肽测序也面临着诸多挑战,比如样品制备的标准化、数据解释的标准化和结果的可重复性。
食品中蛋白质水解制备多肽的工艺研究随着人们对健康饮食的重视,对高蛋白质食品的需求也越来越大。
而多肽作为蛋白质的水解产物,具有较小分子量、易吸收和生物活性等特点,因此备受关注。
本文将探讨食品中蛋白质水解制备多肽的工艺研究。
一、蛋白质水解的意义蛋白质是生命体内重要的营养物质之一,能够供给人体所需的氨基酸。
然而,蛋白质的结构复杂,部分人体难以完全消化吸收,而水解蛋白质则能进一步分解成更小的多肽,提高人体对蛋白质的利用效率。
二、蛋白质水解的方法1. 化学方法化学方法是最常见的蛋白质水解方式,一般采用酸或碱进行水解。
酸水解法可以利用酸性溶液(如盐酸)在适宜温度、反应时间下进行蛋白质的水解。
而碱水解法则是通过碱性溶液(如氢氧化钠)使蛋白质分子断裂成小分子多肽。
2. 酶解法酶解法是一种利用特定生物酶对蛋白质进行水解的方法。
常用的酶有胃蛋白酶、胰蛋白酶等。
通过调节酶解条件,如温度、酶的用量和酶解时间,可以使蛋白质水解得到所需的多肽。
三、蛋白质水解工艺的优化1. 参数优化在蛋白质水解的工艺中,各种参数的优化对于水解效果的提高至关重要。
首先是酶或酸碱的选择,不同酶或酸碱对蛋白质的水解效果有所差异。
其次是反应温度和反应时间的调节,适宜的反应温度和时间可以提高水解效率。
此外,酸碱水解还需要控制溶液的酸碱度和浓度,以保证水解过程的稳定性和高效性。
2. 工艺改进除了参数优化外,工艺改进也是提高蛋白质水解效果的关键。
一种方法是加入增稠剂,使水解反应体系更加可控。
另一种方法是辅助技术的应用,如超声波处理、微波辐射等。
这些技术的应用可加速水解反应,提高水解效率。
四、多肽的应用前景多肽作为蛋白质水解的产物,具有广泛的应用前景。
首先,多肽可以作为食品添加剂,增加食品的营养价值和口感。
其次,多肽还具有一定的生物功能,如抗氧化、抗炎、免疫调节等,被广泛应用于保健品和药物研发领域。
综上所述,食品中蛋白质水解制备多肽的工艺研究至关重要。
通过优化水解参数和改进工艺,可以提高蛋白质水解效率和多肽的产量。
蛋白质多肽分析技术的研究与应用作为生命体的重要成分,蛋白质被广泛应用于医疗、农业、生化工程等领域。
其中,蛋白质中占比较大的多肽分子是研究蛋白质功能和性质的重要角色。
因此,研究和应用蛋白质多肽分析技术成为了当前热点和难点之一。
1. 多肽分析技术的分类目前,多肽分析技术主要分为三类:基于色谱法的多肽分析技术、基于光谱法的多肽分析技术和基于质谱法的多肽分析技术。
基于色谱法的多肽分析技术主要包括高效液相色谱(HPLC)、离子交换色谱(IEC)、凝胶过滤色谱(GFC)等。
其中,HPLC是一种高分辨率的分离技术,能够将蛋白质与多肽分子分离出来,并精确测定单个多肽成分的含量和结构。
IEC主要是根据多肽分子的电性差异来进行分离,将多肽分子按电荷大小逐步分离出来。
GFC 则是根据多肽分子的大小和形状差异来进行分离,将多肽分子从分子量大到小依次分离出来。
基于光谱法的多肽分析技术主要包括紫外吸收光谱(UV)、荧光光谱、圆二色性(CD)等。
其中,UV能够根据多肽分子的吸收波长和强度,对多肽分子进行定量和分析。
荧光光谱则可以根据多肽分子的荧光光谱图像,确定多肽分子的光谱特性和化学结构。
CD是一种比较新的多肽分析技术,可以通过对多肽分子的旋光度进行测量,来鉴定多肽分子的立体结构和构象变化。
基于质谱法的多肽分析技术是目前应用最广泛的分析技术之一。
包括基质辅助激光解吸电离过程(MALDI-TOF)、电喷雾质谱(ESI-MS)等。
其中,MALDI-TOF是一种高效的分析技术,能够通过对多肽分子的分子质量和荷质比进行检测,以确定多肽的含量和结构。
而ESI-MS则是一种基于电荷分离的质谱技术,可以检测多肽分子的电子和质量谱图,以及多肽分子的荷质比和荷量等信息。
2. 蛋白质多肽分析技术的应用领域蛋白质多肽分析技术是目前应用比较广泛的生物学分析技术之一,其主要应用领域包括医学、农业、生化工程等。
在医学领域,蛋白质多肽分析技术被广泛应用于药物研发和临床分析等方面。
多肽药物及蛋白质药物的新型制备技术研究多肽(peptide)是由氨基酸组成的短链生物分子,它可以用于人体疾病的治疗,而蛋白质(protein)是由多个氨基酸组成的长链生物分子。
多肽药物和蛋白质药物的研究紧贴当前的医学发展,随着人类对于疾病治疗的要求越来越高,要求药物更加精准和高效,制备多肽药物和蛋白质药物的新型技术应运而生。
一、早期制备技术早期对于多肽和蛋白质的制备技术主要有两种方式:天然提取和化学合成。
天然提取方法主要是从动物或人体组织中提取多肽或蛋白质,然后经过人工分离纯化。
这种方式具有较高的成本和污染风险,并且无法获得足够纯度的药物。
化学合成是另一种重要的多肽和蛋白质制备方式,这种方法通过化学反应,逐步合成出目标分子。
但是,化学合成制备过程中容易产生不完整反应产物和不易去除的副产物,因此需要更高的技术水平、劳动力和时间成本。
二、新型制备技术近年来,随着技术的不断发展,多肽和蛋白质药物的新型制备技术逐渐产生。
下面将围绕三个方向详细介绍。
1. 基因工程技术(genetic engineering)基因工程技术是制备多肽和蛋白质的一种重要方式。
它通过人工创造DNA序列,或是修改天然基因序列,使得细胞或微生物表达特定的多肽或蛋白质。
这种方式具有可重复性强、成本低、无需天然的储备物质、不易受环境影响等优点。
通过人工修改基因和表达蛋白质,大量制备出对人体有益的蛋白质,不仅有助于缓解药物供需紧张的状况,同时也为疾病治疗带来了新希望。
2. 表达技术(fusion protein technology)表达技术是指将多肽与其他分子进行融合,从而实现药物的制备。
这种方法对于表达量的限制较大,可以用共表达或是多值化等技术适当提高表达量。
同时,将多肽融合到高表达的载体蛋白质中,利用载体蛋白质结构中的细节优势提升多肽在人体内的生物活性和稳定性,为制备更好的治疗药物提供了新的思路。
3. 纳米技术(nanotechnology)纳米技术是一种通过调整中药材制备条件,将多肽药物或蛋白质转变为纳米级别的物质,并利用纳米粒子的特殊物性优势,实现更高的药效和低毒副作用的制备技术。
生物提取多肽的技术及应用多肽是一种由氨基酸分子组成的生物分子,在人体内具有重要的生理功能和药理作用。
随着生物科技的发展,越来越多的专家开始关注,研究生物提取多肽的技术及应用。
在本文中,我们将对这个领域进行全面地介绍。
一、多肽的定义和性质多肽是由2-10个氨基酸分子组成的复合物,它们通常是蛋白质的分解产物,也可以由人工方式合成。
多肽的分子量较小,因此它们具有很好的水溶性,且易于在各种生物组织中扩散。
另外,多肽的生物活性较高,可以与生物体内的特定受体结合,发挥生理功能和药理作用。
因此,多肽被广泛应用于医药、生物工程和食品等领域。
二、多肽的提取方法多肽的提取技术通常分为生物法、物理法和化学法三种。
下面分别介绍这几种方法。
1、生物法生物法是指通过微生物、植物或动物等生物体来制备多肽。
最常用的提取生物体是动物,特别是一些能够分泌蛋白酶的动物。
常见的多肽来源包括蛇毒、蜂毒、鱼肉和动物胶原蛋白等。
通过加入某些配方或外源蛋白水解酶,使其水解生成多肽。
此外,还可以使用发酵和热处理等方式来提取和纯化多肽。
2、物理法物理法是指使用物理手段来提取多肽,最常用的方法是通过高温或高压处理蛋白质。
在这个过程中,一些化学键被打破,使蛋白质变成多肽,然后通过离心或过滤等方法将多肽分离出来。
虽然该方法操作简单,但提取效率较低,需要大量的物质和设备,因此应用不是很广泛。
3、化学法化学法是指使用化学方法来提取多肽。
常见的方法包括氨基酸交换、氢氧化物分解和金属离子亲和性层析等。
其中,氨基酸交换法是最常用的提取多肽的方法,因为它比较简单、安全且对多数蛋白质和多肽都有效。
通过这个方法,可以从复杂的混合物中纯化出目标多肽,且可控性较好,因此应用广泛。
三、多肽的应用多肽被广泛应用于医药、美容、保健品、食品等领域,其主要用途如下。
1、医药领域多肽作为一种天然生物活性物质,在药学领域中被广泛应用。
例如,脑垂体素常常用于调节生长激素、促卵泡激素等多种内分泌功能的应用于临床治疗。
长效蛋白及多肽药物的研究进展王韬生物学基地班随着生物技术的迅猛发展、生物制品的大面积研发和应用,以蛋白和多肽为主的生物技术药物已广泛应用于临床。
这些药物主要应用于癌症、传染性疾病、艾滋病在内等多种疾病的治疗,与同传统的化学合成药物相比,该类药物由于是通过基因工程制备的,其结构与天然来源蛋白结构相同,与体内正常生理物质十分接近,药理活性高。
但由于这种药物为异原性蛋白,在机体内具有很强的免疫原性,容易被机体免疫系统识别并清除,导致药物在血浆中半衰期缩短。
为了维持药物的疗效需要大剂量反复用药,长期的频繁注射给患者带来了不便和经济上的巨大负担。
因此临床上需要研制长效的蛋白药物,长效蛋白质和多肽药物的研究不但能解决上述现有药物所存在的给药问题,而且能推动新的蛋白质和多肽药物的应用开发,使一些由于半衰期短、副作用大而无法进入实际应用的药物获得理想的临床效果(如抗肿瘤药等),从而为人民身体健康带来福音。
本文主要对影响蛋白酶长效性的主要因素以及目前国内外关于研究长效药物的主要方法进行综述。
1.影响蛋白质和多肽药物长效性的主要因素1.1蛋白酶因素的影响当药物进入系统时,由各种酶引起的代谢,尤其是多种形式的蛋白水解酶的作用,可导致药物降解为小分子肽或者氨基酸。
这类酶广泛存在于胃、肠道、肝脏和肾脏等器官中,其分布具有细胞组织的特异性。
1.2蛋白质物理或化学上的性质变化物理变化包括聚合、沉淀;化学变化包括氨基酸残基的修饰,主要有氧化作用、还原作用、脱酰胺反应、水解反应、β消除、二硫化物交换等几种反应,并且蛋白质在构建中的稳定性和免疫原性以及导致蛋白质化学结构错误变化的环境条件也被认为是影响蛋白质代谢稳定性的主要因素。
1.3受体介导的清除较大的多肽常通过受体介导的方式来清除,有不少例子显示,受体介导的清除可能是一种主要的清除机制。
例如胰岛素,若减少与受体的亲和力就会显著提高其血浆半衰期。
受体介导清除的限速步骤是药物与细胞表面受体形成非共价物的过程。
多肽合成是人为合成蛋白质的一种方式可以用于医学研究和药物开发随着科学技术的不断发展和进步,人类对于蛋白质的研究也日益深入。
蛋白质作为生命体内最基本的组成部分之一,对于维持机体的正常功能和生理活动起着至关重要的作用。
然而,自然界中的蛋白质种类和结构繁多,要想了解和利用这些蛋白质的功能和性质,传统的方法已经远远不够了。
多肽合成作为一种人为合成蛋白质的方式,成为了医学研究和药物开发领域中的重要研究方向之一。
多肽合成是通过化学方法将氨基酸按特定的顺序连接起来,形成具有特定功能和结构的蛋白质分子。
这种合成方式可以根据需要,组合出特定顺序和长度的氨基酸链,以构建人工蛋白质或模拟天然蛋白质的结构和功能。
多肽合成技术的发展为医学研究和药物开发提供了全新的思路和方法。
在医学研究方面,多肽合成可以用来探究蛋白质的功能和作用机制。
通过合成具有特定结构和序列的多肽分子,研究人员可以研究其在生物体内的活性和相互作用。
例如,可以合成一些特定的抗体结构域,用于研究抗体与病原体之间的结合机制,从而为抗体药物的研发提供参考和依据。
此外,通过合成具有特定功能的多肽,还可以研究其在神经调节、细胞信号传导等方面的作用,为相关疾病的治疗和药物开发提供新的思路。
在药物开发方面,多肽合成也发挥着重要的作用。
相比于传统的小分子化合物药物,多肽药物具有较高的选择性和效果持久性,以及较低的细胞毒性。
通过多肽合成,可以合成一些具有特定药理活性的多肽分子,如抗癌肽、抗菌肽等。
这些多肽药物可以针对特定的疾病靶点,具有更高的药效和较低的副作用,为新药的研发提供了新的方向和途径。
多肽合成的技术路线通常包括氨基酸的选择与保护、缩合反应、消除保护基等步骤。
随着化学合成技术和方法的不断革新,多肽合成的效率和纯度也得到了极大的提高。
现代多肽合成技术已经能够合成数十个氨基酸残基的多肽,甚至更长的肽链。
同时,合成多肽的产量也得到了显著提高,为大规模的研究和应用提供了基础。
关键词:多肽蛋白质提取分离摘要:多肽是由多个氨基酸缩合形成的,蛋白质是由几十到几千个氨基酸分子借助肽键和二硫键相互连接的多肽链,随肽数目,氨基酸组成及排列顺序不同,蛋白质分子呈现三维空间结构,并且有生物活性。
采取何种分离方法要由所提取的组织材料、所要提取物质的性质决定。
对蛋白质、多肽提取分离常用的方法包括:盐析法、超滤法、凝胶过滤法、等电点沉淀法、离子交换层析、亲和层析、吸附层析、逆流分溶、酶解法等。
这些方法常常组合到一起对特定的物质进行分离纯化。
㈠﹑多肽的提取与分离多肽类化合物广泛存在于自然界中,其中对具有一定生物学活性的多肽的研究,一直是药物开发的一个主要方向。
生物体内已知的活性多肽主要是从内分泌腺组织器官、分泌细胞和体液中产生或获得的,生命活动中的细胞分化、神经激素递质调节、肿瘤病变、免疫调节等均与活性多肽密切相关。
随着现代科技的飞速发展,从天然产物中获得肽类物质的手段也不断得到提高。
相1.高效液色谱(HPLC)HPLC的出现为肽类物质的分离提供了有利的方法手段,因为蛋白质、多肽的HPLC应用与其他化合物相比,在适宜的色谱条件下不仅可以在短时间内完成分离目的,更重要的是HPLC能在制备规模上生产具有生物活性的多肽。
因此在寻找多肽类物质分离制备的最佳条件上,不少学者做了大量的工作。
如赵骏①等以酪蛋白为原料,采用微生物蛋白酶A水解,其酶解产物为血管紧张素转化酶(ACE)。
2.反相高效液相色谱(RP-HPLC).用反相色谱法分离多肽和蛋白质的原理是基于蛋白质的疏水性,在不同介质条件下,使不同的蛋白质得以分离,具有快速高效和高回收的特点,在分离和制备多肽及蛋白质上有独特的优越性。
吴亚丽②等利用反相高效液相色谱法分析降血压肽AHP的最佳工艺条件。
3.疏水作用色谱(Hydrophobicinteractionchromatography,HIC)HIC是利用多肽中含有疏水基团,可与固定相之间产生疏水作用而达到分离分析的目的,其比RP-HPLC具有较少使多肽变性的特点。
多肽组学技术多肽组学技术是一种研究蛋白质组成和功能的技术手段,通过分析和解读蛋白质组中的多肽序列,可以揭示生物体内蛋白质的结构、功能和相互作用等信息。
多肽组学技术的发展为生命科学研究提供了新的视角和方法,对于疾病诊断、药物研发和生物工程等领域具有重要意义。
多肽组学技术的核心是通过质谱分析和生物信息学方法对蛋白质组中的多肽进行鉴定和定量。
质谱分析是一种基于质量-电荷比的分析技术,可以快速准确地确定多肽的分子量和序列。
生物信息学方法则利用计算机和统计学方法对质谱数据进行处理和解读,从而获得多肽的鉴定结果和定量信息。
多肽组学技术在疾病诊断中具有重要应用。
通过分析人体液中的多肽组成,可以发现与疾病相关的蛋白质标志物。
例如,乳腺癌患者血浆中的一种特定多肽序列在质谱分析中被发现,并被证实与乳腺癌的发生和发展密切相关。
这种多肽序列可以作为乳腺癌的生物标志物,用于早期诊断和疾病监测。
多肽组学技术在药物研发中也发挥着重要作用。
药物的研发过程中,需要对药物和靶标之间的相互作用进行深入研究。
多肽组学技术可以通过分析蛋白质组中的多肽序列和修饰信息,揭示药物与靶标之间的相互作用机制。
这为药物的设计和优化提供了重要的理论依据。
多肽组学技术在生物工程领域也具有广泛应用。
通过分析和解读蛋白质组中的多肽序列,可以揭示蛋白质的结构和功能信息,为蛋白质的工程改造和合成提供指导。
例如,通过分析一种具有特定功能的多肽序列,可以设计出具有类似功能的人工多肽,并用于生物材料的制备和生物工艺的改良。
总结起来,多肽组学技术是一种研究蛋白质组成和功能的重要手段。
通过分析和解读蛋白质组中的多肽序列,可以揭示生物体内蛋白质的结构、功能和相互作用等信息。
多肽组学技术在疾病诊断、药物研发和生物工程等领域具有广泛应用前景,对推动生命科学研究和促进人类健康具有重要意义。
蛋白质制备多肽的研究概况摘要:近几年来,众多学者致力于此方面的研究,开发出了多种动植物蛋白资源多肽食品。
多肽具有多种重要的生理功能:营养平衡作用、抗溃疡、抗风湿、类胰岛素作用、降血脂、调节血压、提高免疫、抗菌、抗病毒、抗衰老等作用。
目前利用天然蛋白水解法生产活性肽应用广泛。
本文论述了不同来源的蛋白质水解制备肽的研究应用进展。
关键词:蛋白质;多肽;应用;功能蛋白质是人体必需的营养成分之一,FAO/WHO规定每人每天应摄入蛋白质70~75 g,而我国人民实际摄入量只有65 g,在我国人民的膳食结构中,碳水化合物所占比重较大,而蛋白质所占比重较小,因此开发食品蛋白资源,改善人民膳食结构,提高我国人民蛋白质摄入数量和质量是一项十分紧迫的任务。
将难于被人体吸收的食品蛋白质水解成易于被吸收的多肽是完成上述任务的关键。
多肽具有以下特点。
首先,多肽是信息的使者,可引起多种生理活动和调节生化反应。
其次,生物活性高, 1×l0-7mol/L就可发挥活性。
其三,分子小,结构易于改造,较易人工化学合成。
其四,透过多肽的片断可以深入研究蛋白质的性质,并且为改变和合成新的蛋白质提供基础材料。
多肽功能是多方面的:营养平衡作用、抗溃疡、抗风湿、类胰岛素作用、降血脂、调节血压、提高免疫、抗菌、抗病毒、抗衰老等作用。
由于多肽具有多种重要的生理功能,因此人们一直热衷于多肽的结构和功能研究,研究方法也是层出不穷。
1 蛋白质水解肽的制备蛋白水解方式主要有化学水解和酶水解。
化学水解是利用强酸强碱水解蛋白,虽然简单价廉,但由于反应条件剧烈,生产过程中氨基酸受损严重,L-氨基酸易转化成D-氨基酸,形成氯丙醇等有毒物质,且难以按规定的水解程度控制水解过程,故较少采用;而生物酶水解是在较温和的条件下进行的,能在一定条件下定位水解分裂蛋白质产生特定的肽,且易于控制水解进程,能够较好的满足肽生产的需要。
反应产物与原料蛋白具有相同的氨基酸组成,并具有特殊的理化性能与生理功能,成为蛋白制品的发展方向[1-2]。
生物活性肽(bioactive peptide)的生产制备有以下3种途径[3-4]:①从自然界的生物体中提取其本身固有的各种天然活性类物质;②通过蛋白质降解途径获得具有各种生理功能的生物活性肽;③应用合成方法来制备生物活性肽。
天然生物体中存在着具有各种生理功能的生物活性肽,但这些生物活性肽的提取成本较高,且其在生物体内的含量普遍很低,很难实现大规模生产;合成法虽可按人们的意愿合成任意活性肽,但成本高、副反应多且易残留有毒化合物。
目前应用最多的是天然蛋白水解法生产活性肽。
2 不同来源蛋白质制备活性肽的研究应用2.1 动物蛋白我国幅员辽阔,畜禽动物饲养量逐年增加,畜禽副产品资源丰富。
然而,畜禽副产品利用现状却不容乐观,大部分内脏、血液仍然处于初级加工状态,生化利用以提高附加值的很少。
技术、设备等投入费用限制了畜禽副产的深度利用。
2.1.1 动物血液蛋白Chang(2007)[5]将猪血红蛋白先用碱性蛋白酶Alcalase,再用复合风味蛋白酶(Flavourzyme)进行水解,水解产物的蛋白构成用SephadexG-50凝胶层析进行分析,分析了水解产物的抗氧化能力、还原能力、铁离子鳌合能力以及DPPH清除能力。
结果表明,猪血红蛋白水解产物还原能力低,但是铁离子鳌合能力以及DPPH清除能力高。
于美娟(2007)[6]用精制木瓜蛋白酶(测得活力为30万个单位)和AS1. 398中性蛋白酶两酶复合水解猪血红蛋白,水解率(DH)达24.50%,氮溶解指数(TCA-SNI)为73.52%,总氮得率为74.64%。
郭善广[7]通过复合蛋白酶(Pancreatin 胰酶:复合蛋白酶Protamex=3:1)酶解制备了猪血红蛋白酶解产物,将其产物采用活性炭吸附脱色。
脱色祛除94.36%的高铁血红素从而改善终产物的色泽。
酶解产物及脱色产物具有还原力和DPPH自由基清除能力。
2.1.2 动物肌肉及结缔组织Jae-Y oung Je等[8]采用超滤(UF)、柱层析、高效液相色谱(HPLC)等方法从明太鱼骨架蛋白酶解物中分离得到分子量为672Da、氨基酸序列为Leu-Pro -His-Ser-Gly-Tyr的多肽具有最高的抗氧化活性,用电子自旋共振法(ESR)测得其清除羟自由基能力为35%。
2005年EreshaMendis、Niranjan Rajapakse等[9]用胰蛋白酶水解巨乌贼皮肤明胶得到的水解物对脂质过氧化具有很强的抑制作用,优于α-生育酚,具有很高的清除自由基能力,其中抗氧化活性较高的2个特征性肽段为Phe-Asp-Ser-Gly-Pro-Ala-Gly-Val-Leu(880.18Da)和Asn-Gly-Pro-Leu-Gln-Ala- Gly-Gln- Pro-Gly-Glu-Arg(1241.59Da)。
同年,他们又从巨乌贼肌肉组织中酶解分离得到2段肽Asn-Ala-Asp-Phe-Gly-Leu-Asn-Gly-Leu-Glu-Gly-Leu-Ala(1307Da)和Asn-Gly-Leu-Glu-Gly-Leu-Lys(747Da)具有很高的清除自由基能力,并提出这些多肽抗氧化活性可能与疏水性氨基酸有关[10]。
SAIGA[11]用木瓜蛋白酶或actinase酶水解猪肌原纤维得到的水解产物在pH值7.1有和维生素E有相似的抗氧化能力。
首次发现酸性多肽和碱性多肽一样具有高的抗氧化能力,其抗氧化原理可能为鳌合金属离子。
Shin-IchiTogashi等[12]的研究表明紫河车蛋白提取物具有明显的抗氧化作用,并提出这一提取物的抗氧化作用不仅仅与提取物中含有的酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸等有关,还与从紫河车提取物胶原质中制得的多肽有关。
吴继卫等[13]应用中性蛋白酶( SM98011、SM97010)、碱性蛋白酶和风味蛋白酶分别水解鲨鱼、牡蛎、扇贝和毛虾,并测定了酶解液的抗氧化能力,结果表明, SM98011和SM97010蛋白酶的酶解液具有较高的抗氧化能力。
曾庆祝等[14]的研究表明,枯草杆菌蛋白酶和木瓜蛋白酶酶解扇贝边所得酶解物具有较好的羟自由基清除效果,其清除率分别为84.37%和79.93%,这二种酶解物均可提高小鼠血液中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活力和超氧化物歧化酶(SOD)活力,并降低小鼠肝脏中丙二醛(MAD)含量。
2.1.3 酪蛋白胡文琴[15]采用正交试验设计,以羟自由基清除率为衡量指标,筛选三种蛋白酶水解酪蛋白的最佳条件。
试验结果表明,酪蛋白最佳酶解条件为木瓜蛋白酶、pH值7.5、酶浓度8%、温度45℃和时间90min,在此条件下,羟自由基清除率为71.28%,抗脂质过氧化能力为59.28%。
酶法水解动物蛋白制取抗氧化多肽起步较晚,是基于植物蛋白的基础上发展起来的[16]。
水解动物蛋白和植物蛋白相比,工艺复杂且提取效率低,但我国丰富的畜禽副产资源为这一领域提供了的原料,如何提高酶法水解动物蛋白的效率是亟待攻克的难题。
总之,酶法水解动物蛋白制取抗氧化多肽,在我国是一个具有挑战性的和应用前景的领域。
2.2 大豆蛋白大豆肽是经蛋白酶作用后,再经特殊处理而得到的大豆蛋白的酶水解产物。
水解过程:完整蛋白质→大分子肽→小分子肽→游离氨基酸。
大豆肽通常是由3-6个氨基酸组成的低肽混合物,相对分子量低于1000,主要分布在300-700范围内,其氨基酸组成基本与大豆蛋白一样,必需氨基酸比例平衡,含量丰富,但大豆肽还有不同于大豆蛋白的特性。
因此,大豆肽在食品工业中应用非常广泛。
2.2.1应用于营养疗养食品蛋白质在人体内酶解时,并非完全将其水解成氨基酸,而是大部分停留在多肽状态,多肽可以由肠道直接吸收,因为人体肠道中存在着一个不同于氨基酸转运系统的特殊多肽转运系统。
此体系能直接将小分子肽转运至小肠粘膜上的内皮细胞内而迅速被消化吸收。
其吸收速度为混合氨基酸制剂的2~2.5倍。
2.2.2应用于功能和保健食品大豆肽能在人体内与胆酸结合,具有降低人体血清胆固醇、降血压和减肥功能[17]。
每日食用30~40g大豆肽,人体内胆固醇和甘油三酯的水平均明显降低。
大豆肽能阻碍肠内胆固醇的再吸收,并促进其排出体外。
为此,大豆肽可用于生产具有降胆固醇、降血压、预防心血管系统疾病、肥胖病蛋白患者蛋白补给等功能的保健食品,以及婴幼儿奶粉、代奶粉和甜点心等非致敏性保健食品[18]。
2.2.3应用于运动员食品大豆肽易于消化吸收,能迅速给机体提供能量,促进脂质代谢和恢复体力,故可用于运动食品。
大豆肽制成的强化运动员饮料,可明显增强运动员的体力和耐力,并迅速消除肌肉疲劳,恢复体力。
2.2.4应用于发酵食品大豆肽能促进微生物的生长发育和代谢,已被广泛地应用于发酵工业。
因此大豆肽可用于生产酸奶、干酪、醋、酱油和发酵火腿等发酵制品,还有提高生产效率、稳定品质等效果,并可用于生产酶制剂[19]。
在发酵行业中通常需要培养各种菌类,通过菌类的生长、繁殖、代谢,得到发酵产物。
菌类在培养基的生长、繁殖过程中氮源是不可缺少的营养素之一,氮源的优劣直接关系到菌体的生长情况、发酵周期的长短、产品得率高低等诸多方面的问题。
大豆蛋白活性肽富含生长因子,能促进微生物的生长发育、增加代谢速度、促进双歧杆菌的发酵以及乳酸菌和其它菌类的繁殖[20]。
在谷氨酸的生产中,以大豆蛋白肽替代等量的氮源,可将发酵期缩短6~10h,通过镜检,菌体生长旺盛,产酸量也得到了相应的提高。
在酸奶生产菌种的制备过程中,添加1%的大豆蛋白活性肽,不仅使发酵菌株增殖效果明显,而且提高了产品的产酸率,保证了产品的质量稳定性。
与生产大豆蛋白相比,制备大豆肽需要增加一定量的设备和工艺程序,所以生产成本比较高,价格也比较高,这也是多肽类制品进入市场较困难的主要原因。
目前,大豆肽尚未大量生产,产量少,用量少,也是推广困难的重要因素之一。
将大豆蛋白酶解成肽后,常常不可避免会产生少量苦味物质[21],影响产品的风味。
今后一个时期研究的中心问题是如何使各个单元操作相互配合,每个单元操作严格控制或找出新的方法获得良好风味的大豆肽,并利用其开发出更多的系列食品。
总之,随着理论和工艺条件的不断完善,大豆肽的质量不断提高,随着脱臭、脱苦技术的不断改进,其风味将得到很大的改善,大豆肽产品必定会被更多的消费者认识和接受,成为人们日常生活中的一种优质的蛋白质营养品[22]。
2.3 蛋清蛋白蛋清中含有丰富的蛋白质资源,且与人体的蛋白模式相似,可以很好地被人体全面吸收。
蛋清中主要含有卵清蛋白(54%)、卵类粘蛋白(11%)、卵类转铁蛋白(12%)、卵粘蛋白(3.5%)等。
近年来,酶工程等生物技术的迅速发展为深度开发蛋白质提供了基础及可能。