蛋白质凝胶机理
蛋白质凝胶
摘要：凝胶特性是食品蛋白质的重要功能特性，蛋白质的凝胶行为及其流变性质是形成某些食品独特的质构、感官和风味的决定性因素长期以来，人们对蛋白质的凝胶行为进行了广泛深入的研究，但对蛋白质凝胶的机理和凝胶动力学还没有完全了解：本文对当前有关蛋白质凝胶的类型、凝胶过程中蛋白质分子构象的变化、形成蛋白质凝胶的主要作用力和凝胶动力学过程的研究进展作了综述：随着现代分析研究技术的进步，对蛋白质凝胶行为的认识也逐渐深入
关键词：蛋白质，凝胶机理
1 蛋白质凝胶的定义、类型及其凝胶过程中分子构象的变化
蛋白质凝胶的形成可以定义为蛋白质分子的聚集现象，在这种聚集过程中，吸引力和排斥力处于平衡，以至于形成能保持大量水分的高度有序的三维网络结构或基体(matrix)。如果吸引力占主导，则形成凝结物，水分从凝胶基体排除出来。如果排斥力占主导，便难以形成网络结构。
蛋白质凝胶的类型主要决定于蛋白质分子的形状。由于凝胶过程是一个动态过程，也受外界环境的 pH、离子强度及加热的温度和时间的影响。纤维状蛋白质分子，如明胶和肌浆球蛋白凝胶的网络结构由随机的或螺旋结构的多肽链组成。Ledward报道，明胶的凝胶网络为线性分子通过形成连接区而形成凝胶网络。Hermanssan和langton观测到肌浆球蛋白凝胶是由线性分子间形成连接点而构建成三维网络。球蛋白的热凝胶是由仍保持球形结构的蛋白质分子首尾聚集而形成的。Tombs认为球蛋白形成两种类型的凝胶：高度定向有序的“念珠串状”网络结构和随机聚集的网络结构。“念珠串状”凝胶外观透明或半透明，Nakamura报道了大豆蛋白具有这种凝胶的网络结构。这种凝胶是在低离子强度和远离蛋白质等电点pI的条件下形成的。当环境的离子强度较高及pH接近等电点pI时，则形成随机聚集的凝胶。然而大多数球蛋白凝胶都具有这两种类型的凝胶网络，这决定于蛋白质的浓度、环境的pH与离子强度及加热的温度和时间。
蛋白质分子构象的变化是蛋白质分子聚集的先决条件，球蛋白更是如此。在串状网络结构中发现蛋白质分子仍保持球形构象。经典的球形蛋白质分子展开的“两种状态”理论认为仅存住两种状态的蛋白质：未变性的蛋白质和高度变性的无序蛋白质一现在已经证明，存从无序状态向未变性状态展开的路径中明显存在一动态的中间体。已经发现相似的中间体状态存在于低pH(或高pH)的平衡条件下、适当浓度变性剂的条件下和高温度的条件下。这种中间体状态被称为“熔融球蛋白状态”，它被定义为含有与未变性状态相似的二级结构而三级结构展开的紧凑的球形分子。从受热时的未变性状态到熔融球蛋白的转变及这种部分变性的形式主要与热凝胶的形成有关。
2形成蛋白质热凝胶的作用力
蛋白质凝胶是变性的蛋白质分子间排斥和吸引相互作用力相平衡的结果。一般认为，形成和维持蛋白质凝胶的作用力主要是疏水相互作用、氢键、静电相互作用等物理作用力，但含有巯基的蛋白质分子间 SH-SS交换反应也可能对蛋白质的凝胶作用有贡献。
2．1 疏水相互作用
蛋白质受热时包埋的非极性多肽暴露出来，从而增强了I临近多肽非极十牛片段的疏水相互作用：因而，平均疏水性(例如蛋白质中疏水氨基酸的比率)应该影响凝胶的形成过程 I Shimada和Matsushita等报道，含有高于31．5％克分子分数的非极性氨基酸残基
的蛋白质形成凝结型凝胶．而那些含有低于31．5％克分子百分数的非极性氨摹酸残基的蛋白质则形成半透明型凝胶。这种分类方法清楚地表明疏水相互作用对凝胶形成的重要性和从蛋白质的氨基酸组成预测凝胶特性的可能性。但是 Maria Babajimopoulos等认为疏水相互作用和静电相互作用对于大豆分离蛋白凝胶的形成是可以忽略的.
2．2 氢键
有关氢键对蛋白质凝胶形成的作用，不同的研究者得到的结论相似。Catsimpoolas 和Meyer报道．用6mol／L的尿素处理预凝胶，抑制r大豆分离蛋白冷却时形成凝胶，因此认为氢键和疏水相互作用是形成凝胶的主要作用力。但是高浓度的尿素可能导致蛋白质严重变性，破坏了蛋白质的二级结构，而二级结构x,j-于球蛋白形成凝胶来说是必需的，因为氢键是形成与凝胶有关的B一折叠结构的主要作用力.Maria Babajimopoulos等认为与大豆分离蛋白凝胶过程有关的主要作用力是氢键和范德华力，而疏水相互作用和静电相互作用可以忽略：Shigeru Utsumi等也报道氢键是大豆11S球蛋白、7S球蛋白和大豆分离蛋白凝胶的形成及维持凝胶网络结构的最重要的物理作用力。
2．3 静电相互作用
静电相互作用通常在蛋白质聚集过程中表现为相互排斥力，特别是在体系仅含有一种蛋白质或含有相似等电点的不同种蛋白质的情况下。pI时蛋白质的净电荷为零，当环境的pH接近pI时，蛋白质分子快速随机的聚集，因而很容易形成凝结块在pH条件远离pI 时，由于存在较高的净负电荷，静电排斥力占主导，蛋白质分子的聚集不会发生。当体系的pH处于pI和极端pH的中间区域时，静电排斥力和相互吸引作用力 (主要是疏水相互作用)很好地平衡，从而形成凝胶网络…。凝胶中静电排斥力的重要性已被在介质中添加盐类所证实．即在pH远离pI的条件下，加入盐类屏蔽了蛋白质分子表面过剩的电荷，并使蛋白质间连接形成纤细的“念珠串”状网络结构。然而，在介于pI和极端pH中间的pH条件下，加入盐类打破了吸引力和排斥力间的平衡．导致形成聚集体或凝结块。
2．4 二硫键
Koseki等证实，即使一些蛋白质的SH—SS间的交换反应被抑制，凝胶的形成也是可能的，因此他们认为分子间的共价二硫键(S—S)不充当起始的凝胶网络的骨架。Shigeru Utsumi等也认为SH-SS间的交换反应对于大豆11S凝胶的形成是不必要的，但对于形成强的弹性凝胶很重要。由凝胶的溶解性试验表明，通过形成分子间的二硫键可以获得凝胶网络的物理完整性。二硫键是否在凝胶网络的连接区形成或它们仅仅有助于增加多肽的有效链长目前还不清楚。但在后一种情况下，长的多肽链很容易缠绕在一起，因而在凝胶网络内加强了非共价键的形成。
3蛋白质凝胶的应用
3．1 蛋白质凝胶在吸水凝胶方面的应用
吸水凝胶是一种通过水合作用迅速吸收大量水分而成凝胶状的不溶性亲水高聚物。它能吸收自身重量数十倍甚至数千倍的液体，同时具有较强的保液能力。目前国内外研究和应用最多的主要是聚丙烯酸与聚丙烯腈类高吸水凝胶，这类凝胶有很好的持水能力，不足之处是它们不可生物降解，并且自身含有未反应的有毒单体，在应用上受到一定的限制。近10年来，已有化学改性蛋白质凝胶被用于制备吸水材料，因为蛋白质无污染，是可生物降解的天然物。Hwang等通过乙二胺四乙酸二酐改性大豆蛋白，经戊二醛交联得到最大吸水量可达自重300多倍的吸水凝胶。
Rathna等进一步研究了用乙醇处理的EDTAD改性大豆蛋白和鱼蛋白凝胶。所得凝胶的最大吸水量可达自重的400多倍，乙醇还可除去凝胶中的水分，萃取蛋白凝胶中低分子量臭味物质和凝胶中未反应的戊二醛。刘琼等∞则在制备EDTAD改性明胶蛋白凝胶时重点探讨酰化前蛋白质预处理，通过紫外一可见分光光度法确定了酰化反应的工艺条件蛋白质浓度为l％，pH值为12，酰化反应时间为2～3m。酰
化改性明胶制得的水凝胶，其吸水量最大可达自重的100多倍。研究还发现此水凝胶体系有pH敏感性，可用作药物控释的载体。
3．2蛋白质凝胶在智能凝胶方面的应用
智能型水凝胶是一类对外界刺激能产生敏感响应的水凝胶，外界刺激可以是温度、pH值、溶剂、盐浓度、光、化学物质等。根据对外界刺激的响应情况，智能型水凝胶分为：温度敏感型水凝胶、pH敏感型水凝胶、光敏感型水凝胶、压力响应型水凝胶、生物分子响应型水凝胶等。由于敏感型水凝胶的这种智能性，其在药物缓释、蛋白质的分离提纯、人工肌肉等方面有着广阔的应用前景智能凝胶以合成材料为主，近年，以蛋白质或蛋白质经改性后制得对环境产生敏感响应的凝胶开始出现。WaitercMstin水发现LEA—l蛋白加入水能生成水凝胶。该水凝胶可作为吸收材料的有效组成、皮肤治疗剂、药物或化妆品赋形剂、改善食物吸湿和保湿作用的添加剂、保持生物分子完整性的防冻剂、增强有机体抗干渗透、耐热性和耐寒性的材料。丝心蛋白和壳聚糖共混，与戊二醛交联制得半互穿网络结构的智能水凝胶，其可用作非诺洛芬钙缓释制剂的载体嗍。周英辉等嗍明胶／海藻酸钠聚合物交联互穿网络作为基材，制备了一种pH敏感型微胶囊药物制剂。该制剂在酸性环境中释放百分率较小，而在碱性环境中为突释型制剂，释放率升高，体现了蛋白质的特性，适用于在酸性环境中需要保护药效、在碱性环境中发挥药效的药物。
3．3蛋白质凝胶在组织工程材料等方面的应用
蛋白质凝胶还可应用于组织工程基材、创伤敷料和合金
膜等生物材料方面。高学军等闭以戊二醛为交联剂，利用冻干工艺制得的胶原海绵可用于生物杂化人工皮肤组织工程的研究。国外有文献报道，将转化生长因子引入到胶原海绵中，可以释放具有生物活性，这种海绵体材料是骨修复的理想材料吲。马芳制备了一种丝素／明胶共混膜，随着明胶含量的增加，共混膜的溶胀率、透气性、热稳定性都有所提高，改善了原有丝素膜的性能。邹勇等溯制备的明胶一壳聚糖合金膜是一种优质的皮外覆盖材料。何兰珍等阿通过冷冻壳聚糖一明胶共混液诱导相分离的方法，制备了多孔性、亲水性、透气性良好的壳聚糖一明胶海绵状伤口敷料。
4结语
蛋白质是天然亲水高分子化合物，蛋白质凝胶无毒、可生物降解且生物相容性好。由于人们对环境问题的日益重视，寻求具环境友好特征的吸水材料和生物材料成为热点问题，而蛋白质凝胶的研究为人们提供了一种新的思路。作者认为，以下几个问题值得重视。国内外对于蛋白质凝胶在吸水材料、智能凝胶和人工材料方面研究与应用有一定的报道，但从蛋白分子结构深入研究，并考虑凝胶功能与蛋白质结构和凝胶结构的关系的报道仍不多。系统的蛋白质凝胶结构与功能关系研究可为蛋白质凝胶应用提供良好的理论基础，对于天然基材料的应用也十分有意义．在这方面仍需要国内外学者的继续努力。
参考文献
l 顾雪蓉，朱育平．凝胶化学．北京：化学工业出版社， 2005
2 贾伟，高文远．药物控释新剂型．北京：化学工业出版社，2005
3顾雪蓉，朱育平．凝胶化学．北京：化学工业出版社， 2005
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10周英辉，黄明智．明胶／海藻酸钠复合体系用于pH敏感智能药物释放体系的研究．北京化工大学学报， 2003
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酸性蛋白酶生产工艺
第六节酸性蛋白酶生产工艺 07040642 47 李继江 1 蛋白酶、蛋白类酶、酸性蛋白酶 1.1 蛋白酶的定义 蛋白酶是催化肽键水解的一类酶，它可迅速水解蛋白质为胨、肽类，广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。同时大多数微生物蛋白酶都是胞外酶。 1.2 微生物蛋白酶分类 微生物蛋白酶按其作用的最适pH可分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶三类。 碱性蛋白酶为透明褐色液体，能与水混溶，最适温度50~60℃，最适pH8.5。 中性蛋白酶为金属酶，褐色颗粒或液体，易溶于水，最适温度45~55℃，最适pH5.5~7.5。 酸性蛋白酶为近乎白色至浅黄色无定型粉末或液体，易溶于水，最适温度45℃，最适pH2.5。 1.3 蛋白类酶 蛋白类酶主要是指由蛋白质组成的酶（P酶）；而主要由核糖核酸组成的酶称为核酸类酶（R酶）。 蛋白类酶分为氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合成酶（或称连接酶）。 1.4 酶的生产方法 酶的生产方法主要有：提取分离法、生物合成法、化学合成法。 酶的微生物合成法主要有：液体深层发酵、固体培养发酵、固定化细胞培养、固定化原生质发酵。 酸性蛋白酶用微生物发酵法生产，采用液体深层发酵。 液体深层发酵是指液体培养基在发酵罐中灭菌冷却后，接入产酶细胞，一定条件下发酵，适用于微生物细胞、动植物细胞的培养。具有机械化程度高、技术管理严格、酶产率高、质量稳定，产品回收率高的特点，是目前酶发酵的主要方式。 1.5 酸性蛋白酶制剂的性能 1.5.1 酸性蛋白酶的作用机理 酶是一种蛋白质，它是活细胞产生的生物催化剂，生物体的新陈代谢活动都离不开酶的作用。酶的种类很多，酸性蛋白酶是水解酶类的一种，能够在微酸环境下（pH2．5～4．0）
鱼糜蛋白质在胶凝中的构象变化及其对凝胶特性的影响
鱼糜蛋白质在胶凝中的构象变化及其对凝胶特性的影响 1.鱼肉中蛋白质组成及其特性 鱼肌肉中蛋白质通常分为三大类，肌原纤维蛋白、肌浆蛋白和结缔组织蛋白。一般说来，肌原纤维蛋白占鱼肉总蛋白质含量的65%~75%，占肌纤维总容积的80%，是鱼类食品加工中最主要的结构和功能性蛋白质。肌原纤维蛋白与肌原纤维蛋白的相互作用、与非蛋白添加物的相互作用可使鱼肉制品获得理想的品质特性。肌浆蛋白石水溶性蛋白，蒸煮时变性沉淀，与鱼肉的质构关系不大。结缔组织蛋白组要由胶原蛋白组成。与家禽和家禽肉相比，鱼肉胶原蛋白熔化温度较低，蒸煮时很容易转变为明胶 （一）肌原纤维蛋白 肌原纤维蛋白大约占肌肉总重量的11%，或占肌肉蛋白质总重的55%~70%。肌 原纤维蛋白时构成肌原纤维的蛋白，支持着肌纤维的形状，因此也称为结构蛋 白或不溶性蛋白质。根据其在活体中的作用，肌原纤维蛋白又可分为收缩蛋白、 调节蛋白和支架蛋白。收缩蛋白（肌球蛋白和肌动蛋白）直接参与肌肉收缩， 构成肌原纤维。调节蛋白包括原肌球蛋白、肌原蛋白和其他小分子蛋白，参与 肌肉收缩的启动和控制。支架蛋白包括伴肌球蛋白或肌联蛋白、C—蛋白、肌间 线蛋白和其他小分子蛋白。 1.肌球蛋白（myosin） （1）肌球蛋白的基本特性肌球蛋白时肌肉中含量最高的也是食品加工 中最重要的蛋白质，约占肌肉总蛋白质的三分之一，占肌原纤维蛋 白的55%~60%。肌球蛋白构成粗丝，分子质量约为470~510ku，形 状很像“豆芽”，由两条肽链相互盘旋构成，全长约160nm，头部直 径约为8nm，尾部直径约为1.5~2nm。在胰蛋白酶的作用下，肌球 蛋白裂解为两部分，即由头部和一部分尾部构成的重酶解肌球蛋白 （Heavy meromysoin，HMM）和尾部的轻酶解肌球蛋白（light meromysoin，LMM）。在肌球蛋白的头部有四个轻链，分别为两个 LC—1、一个LC—2和一个LC—3。肌球蛋白不溶于水或微溶于水， 可溶解于离子强度为0.3以上的中性盐溶液中，等电点5.4。肌球蛋 白可形成具有立体网络结构的热诱导凝胶和高压诱导凝胶。肌球蛋 白的溶解性和形成凝胶的能力与其所在溶液的pH、离子强离子类型 等有密切的关系。肌球蛋白形成热诱导凝胶是非常重要的工艺特性， 直接影响碎肉或肉糜类制品的质地、保水性和感官品质等。 肌球蛋白可在饱和的NaCl或（NH4）2SO4溶液中盐析沉淀。肌球蛋 白的头部有ATP酶活性，可以分解ATP，并可与肌动蛋白结合形成肌 动球蛋白。ATP对肌球蛋白的变性和凝集程度很敏感，所以，可用 ATP酶的活性大小指示肌球蛋白的变性程度。 （2）肌球蛋白的聚合于解聚每个天然的粗肌丝大约是由300个肌球蛋 白依靠其尾部间的静电作用而有序排列形成的，头部向外突出。在 离子强度大于0.5mol/L KCl时，粗肌丝发生解聚，致使肌小节解体。 肌球蛋白溶解于1%~8%的NaCl溶液，在这种情况下，肌球蛋白多以 单体形式存在；而在低离子强度（0.05%~0.5% NaCl）的水溶液中， 肌球蛋白则大部分溶解，多以聚合体的形式存在。改变溶液的pH和 离子强度，干扰了离子间的静电作用，肌球蛋白的聚合程度会随之 发生变化 2.肌动蛋白（Actin）
乳清蛋白的作用
乳清蛋白的作用 大家都知道经常的使用蛋白质含量高的食物有益于身体的健康，可以提高自身的免疫能力，预防和减少疾病的发生，不过蛋白质中最为有营养的就是乳清蛋白，乳清蛋白具有容易吸收和脂肪含量低等等特点，适合人群有婴幼儿以及老年人还有经常运动的人群等等，那么乳清蛋白的作用有哪些? 第一，乳清蛋白的作用有哪些?运动营养价值：理想的运动蛋白质应满足这些标准：必需氨基酸和非必需氨基酸之间平衡良好;支链氨基酸含量丰富;脂肪胆固醇含量低。乳清蛋白完全具备了上述优点。 第二，蛋白质消化校对氨基酸评分(pDCAAS)法测定蛋白质质量的原理是基于人体对氨基酸的需求的，其原则是近似的氮组成，必需氨基酸组成与含量及实际消化吸收率。根据这一方法，乳清蛋白的生物利用价值比许多其他高质量的膳食蛋白如蛋、牛肉和大豆都要高。 第三，乳清蛋白与自由基。乳清蛋白中的α-乳白蛋白、牛血清蛋白、乳铁蛋白富含胱氯酸残基，能安全通过消化道和血流，进入细胞膜，还原成两个半胱氨酸，合成GSH，维持细胞和组织GSH水平，从而增强机体抗氧化能力，提高肌肉耐力和作功能力及延缓疲劳的发生。 乳清蛋白的作用有哪些?乳清蛋白与免疫。谷氨酰胺是淋巴细胞和巨噬细胞在免疫反应过程的重要底物，高速利用用谷氨酰胺
生成嘌呤和嘧啶核苷酸有利合成更多的DNA，使免疫细胞增殖加速。长时间大强度运动后期血糖降低，此时谷氨酰胺主要参与糖异生以维持血糖浓度，谷氨酰胺不能满足免疫细胞的需要，这是运动造成机体免疫力下降的士要原因。乳清蛋白富含谷氨酸等谷氨酰胺前体物质，为糖原异生提供原料，维持谷氨酰胺水平，保护免疫细胞功能。此外，乳清蛋白中的乳铁蛋白和球蛋白都具有抗菌和抗病毒作用。
酸性蛋白酶的作用机理
酸性蛋白酶与碱性蛋白酶生产工艺的不同之处？ 酸性蛋白酶是一种在酸性环境下（pH 2.5-4.0）催化蛋白酶水解的酶制剂，适用于酸性介质中水解动植物蛋白质。可用于毛皮软化，酒精发酵，啤酒、果酒澄清，动植物蛋白质水解营养液，羊毛染色，废胶片回收，饲料添加剂等等。本品在酸性条件下有利于皮纤维松散，且软化液可连续使用，是当前理想的毛皮软化酶制剂；在酒精发酵中，添加酸性蛋白酶，能有效水解原料中的蛋白质，破坏原料颗粒粒间细胞壁的结构，有利于糖化酶的作用，使原料中可利用碳源增加，从而可提高原料出酒率；另一方面，蛋白质的水解提高了醪液中α-氨基态氮的含量，促进酵母菌的生长与繁殖，提高发酵速度，从而缩短发酵周期和提高发酵设备的生产能力。 碱性蛋白酶碱性蛋白酶是在碱性条件下水解蛋白质肽键的酶类,是一类非常重要的工业用酶,最早发现于猪胰脏。碱性蛋白酶广泛存在于动、植物及微生物中。微生物蛋白酶均为胞外酶,不仅具有动植物蛋白酶所具有的全部特性,还有下游技术处理相对简单、价格低廉、来源广、菌体易于培养、产量高、高产菌株选育简单、快速、易于实现工业化生产等诸多优点。1945年瑞士M等在地衣芽孢杆菌中发现了微生物碱性蛋白酶。 碱性蛋白酶是由细菌原生质体诱变选育出的地衣芽孢杆菌 2709，经深层发酵、提取及精制而成的一种蛋白水解酶，其主要酶成分为地衣芽孢杆菌蛋白酶，是一种丝氨酸型的内切蛋白酶，它能水解蛋白质分子肽链生成多肽或氨基酸，具有较强的分解蛋白质的能力，广泛应用
于食品、医疗、酿造、洗涤、丝绸、制革等行业。 1、碱性蛋白酶是一种无毒、无副作用的蛋白质，属于丝氨酸型内切蛋白酶，应用在食品行业可水解蛋白质分子肽链生成多肽或氨基酸，形成具有独特风味的蛋白质水解液。 2、碱性蛋白酶成功应用于洗涤剂用酶工业，可添加在普通洗衣粉、浓缩洗衣粉和液体洗涤剂当中，既可用于家庭洗衣，也可用于工业洗衣，可以有效的去除血渍、蛋类、乳制品、或肉汁、菜汁等蛋白类的污渍，另外也可作为医用试剂酶清洗生化仪器等。 3、在生物技术领域，碱性蛋白酶可作为工具酶用于核酸纯化过程中的蛋白质（包括核酸酶类）去除，而对DNA无降解作用，避免对DNA 完整性的破坏。 酸性蛋白酶如何灭活第一种方法几乎所有酶都适用，就是加热。第二种，既然是酸性酶，加入强碱应该也是可以的。 酸性蛋白酶产生菌的筛选方法？酸性蛋白酶是一种能在酸性环境下水解蛋白质的酶类，其最适作用pH值为2.5-5.0。由于酸性蛋白酶具有较好的耐酸性，因此被广泛地应用于食品、医药、轻工、皮革工艺以及饲料加工工业中。目前用于工业化生产的酸性蛋白酶大多为霉菌酸性蛋白酶，此类酶的最适作用pH值为3.0左右，当pH值升高时，酸性蛋白酶的酶活会明显降低，且此类酶不耐热，当温度达到50℃以上时很不稳定，从而限制了酸性蛋白酶的应用范围。因此，本研究以开发耐温偏酸性蛋白酶为目标，进行了以下几方面的研究：(1)偏酸性蛋白酶产生菌的分离筛选。 (2)偏酸性蛋白酶粗酶酶学性
最新蛋白质凝胶机理
蛋白质凝胶机理 蛋白质，凝胶： 1 蛋白质凝胶的定义、类型及其凝胶过程中分子构象的变化 蛋白质凝胶的形成可以定义为蛋白质分子的聚集现象，在这种聚集过程中，吸引力和排斥力处于平衡，以至于形成能保持大量水分的高度有序的三维网络结构或基体(matrix)。如果吸引力占主导，则形成凝结物，水分从凝胶基体排除出来。如果排斥力占主导，便难以形成网络结构。 蛋白质凝胶的类型主要决定于蛋白质分子的形状。由于凝胶过程是一个动态过程，也受外界环境的 pH、离子强度及加热的温度和时间的影响。纤维状蛋白质分子，如明胶和肌浆球蛋白凝胶的网络结构由随机的或螺旋结构的多肽链组成。Ledward报道，明胶的凝胶网络为线性分子通过形成连接区而形成凝胶网络。Hermanssan和langton观测到肌浆球蛋白凝胶是由线性分子间形成连接点而构建成三维网络。球蛋白的热凝胶是由仍保持球形结构的蛋白质分子首尾聚集而形成的。Tombs认为球蛋白形成两种类型的凝胶：高度定向有序的“念珠串状”网络结构和随机聚集的网络结构。“念珠串状”凝胶外观透明或半透明，Nakamura报道了大豆蛋白具有这种凝胶的网络结构。这种凝胶是在低离子强度和远离蛋白质等电点pI的条件下形成的。当环境的离子强度较高及pH接近等电点pI时，则形成随机聚集的凝胶。然而大多数球蛋白凝胶都具有这两种类型的凝胶网络，这决定于蛋白质的浓度、环境的pH与离子强度及加热的温度和时间。 蛋白质分子构象的变化是蛋白质分子聚集的先决条件，球蛋白更是如此。在串状网络结构中发现蛋白质分子仍保持球形构象。经典的球形蛋白质分子展开的“两种状态”理论认为仅存住两种状态的蛋白质：未变性的蛋白质和高度变性的无序蛋白质一现在已经证明，存从无序状态向未变性状态展开的路径中明显存在一动态的中间体。已经发现相似的中间体状态存在于低pH(或高pH)的平衡条件下、适当浓度变性剂的条件下和高温度的条件下。这种中间体状态被称为“熔融球蛋白状态”，它被定义为含有与未变性状态相似的二级结构而三级结构展开的紧凑的球形分子。从受热时的未变性状态到熔融球蛋白的转变及这种部分变性的形式主要与热凝胶的形成有关。
蛋白质结构与功能的研究进展
《生物化学》课程论文 姓名：曹SS 学号：11310300SS 专业：SS教育 成绩： SS学院生命科学学院 2015年 1 月 1 日
文献综述 蛋白质结构与功能的研究进展 学生：曹SS 指导老师：杜SS 【摘要】人类基因组计划即将完成。虽然基因组的序列作为信息库拥有大量的、重要的生物信息资源，但并不是基因本身,而是基因组所编码的蛋白质才能够直接参与和指导绝大多数的生物学过程。毫无疑问，只有阐明蛋白质的作用机理，才能够真正理解基因的功能。蛋白质结构与功能关系的揭示将有助于人类对于如生殖、发育、疾病等生命活动的基本机理的了解。同时，将对于人类疾病的防治和药物的发明具有重要的指导意义。 【关键词】蛋白质；结构；功能 1.引言 在人类进人21世纪新纪元之际,生命科学也迎来一个崭新的时代,即“后基因组时代(Post一genome era)”。在这一时代中,生命科学的中心任务是揭示基因组及其所包含的全部基因的功能,并在此基础上阐明遗传、发育、进化、功能调控等基本生物学问题,以及进一步解决与医学、环境保护、农业密切相关的问题。由于基因的功能最终总是通过其表达产物—蛋白质来实现的,因此,要了解基因组全部功能活动,最终也必须回到蛋白质分子上来。现已知道,以蛋白质为主体的生物大分子的功能主要决定于它们的三维结构,所以也有人认为当代生物学研究已经进人了“结构基因组时代(structural genomics era)”。目前,我们还不可能只用基因组DNA的一维序列去确定生命活动的机理(mechanism)和途径(path-way),也难以仅用基因的信息去解释疾病发生与发展的分子机理。显然,在人类基因组之后的时代,在有关生命活动整合知识的指导下,以蛋白质及其复合物、组装体为主体的生物大分子的精细三维结构及其在分子、亚细胞、细胞和整体水平上的生物学功能的研究是生命科学的重大前沿课题,也是当前生物学领域中最具有挑战性的任务之一,在后基因组时代生物学发展中处于战略性的关键地位。因此,在从现在到今后的5到15年中,我国在重点基础研究发展的战略性规划中,不失时机地组织精干的结构生物学研究队伍,开展对重要功能基因表达产物—蛋白质及其复合物、组装体的结构与功能的研究具有重要的科学意义,是推动我国生物学研究在21世纪生物学领域占据一席之地的必要措施[1]。 另外，以蛋白质为主体的生物大分子及其复合物和组装体三维结构与功能关系研究是生
蛋白质结构分析原理及工具-文献综述
蛋白质结构分析原理及工具 （南京农业大学生命科学学院生命基地111班） 摘要：本文主要从相似性检测、一级结构、二级结构、三维结构、跨膜域等方面从原理到方法再到工具，系统地介绍了蛋白质结构分析的常用方法。文章侧重于工具的列举，并没有对原理和方法做详细的介绍。文章还列举了蛋白质分析中常用的数据库。 关键词：蛋白质；结构预测；跨膜域；保守结构域 1 蛋白质相似性检测 蛋白质数据库。由一个物种分化而来的不同序列倾向于有相似的结构和功能。物种分化后形成的同源序列称直系同源，它们通常具有相似的功能；由基因复制而来的序列称为旁系同源，它们通常有不同的功能[1]。因此，推测全新蛋白质功能的第一步是将它的序列与进化上相关的已知结构和功能的蛋白质序列比较。表一列出了常用的蛋白质序列数据库和它们的特点。 表一常用蛋白质数据库 网址可能有更新 氨基酸替代模型。进化过程中，一种氨基酸残基会有向另一种氨基酸残基变化的倾向。氨基酸替代模型可用来估计氨基酸替换的速率。目前常用的替代模型有Point Accepted Mutation (PAM)矩阵、BLOck SUbstitution Matrix (BLOSUM)矩阵[2]、JTT模型[3]。 序列相似性搜索工具。序列相似性搜索又分为成对序列相似性搜索和多序列相似性搜索。成对序列相似性搜索通过搜索序列数据库从而找到与查询序列相似的序列。分为局部联配和全局联配。常用的局部联配工具有BLAST和SSEARCH，它们使用了Smith-Waterman 算法。全局联配工具有FASTA和GGSEARCH，基于Needleman-Wunsch算法。多序列相似性搜索常用于构建系统发育树，这里不阐述。表二列举了常用的成对序列相似性比对搜索工具
蛋白质凝胶机理
蛋白质凝胶 摘要：凝胶特性是食品蛋白质的重要功能特性，蛋白质的凝胶行为及其流变性质是形成某些食品独特的质构、感官和风味的决定性因素长期以来，人们对蛋白质的凝胶行为进行了广泛深入的研究，但对蛋白质凝胶的机理和凝胶动力学还没有完全了解：本文对当前有关蛋白质凝胶的类型、凝胶过程中蛋白质分子构象的变化、形成蛋白质凝胶的主要作用力和凝胶动力学过程的研究进展作了综述：随着现代分析研究技术的进步，对蛋白质凝胶行为的认识也逐渐深入 关键词：蛋白质，凝胶机理 1 蛋白质凝胶的定义、类型及其凝胶过程中分子构象的变化 蛋白质凝胶的形成可以定义为蛋白质分子的聚集现象，在这种聚集过程中，吸引力和排斥力处于平衡，以至于形成能保持大量水分的高度有序的三维网络结构或基体(matrix)。如果吸引力占主导，则形成凝结物，水分从凝胶基体排除出来。如果排斥力占主导，便难以形成网络结构。 蛋白质凝胶的类型主要决定于蛋白质分子的形状。由于凝胶过程是一个动态过程，也受外界环境的 pH、离子强度及加热的温度和时间的影响。纤维状蛋白质分子，如明胶和肌浆球蛋白凝胶的网络结构由随机的或螺旋结构的多肽链组成。Ledward报道，明胶的凝胶网络为线性分子通过形成连接区而形成凝胶网络。Hermanssan和langton观测到肌浆球蛋白凝胶是由线性分子间形成连接点而构建成三维网络。球蛋白的热凝胶是由仍保持球形结构的蛋白质分子首尾聚集而形成的。Tombs认为球蛋白形成两种类型的凝胶：高度定向有序的“念珠串状”网络结构和随机聚集的网络结构。“念珠串状”凝胶外观透明或半透明，Nakamura报道了大豆蛋白具有这种凝胶的网络结构。这种凝胶是在低离子强度和远离蛋白质等电点pI的条件下形成的。当环境的离子强度较高及pH接近等电点pI时，则形成随机聚集的凝胶。然而大多数球蛋白凝胶都具有这两种类型的凝胶网络，这决定于蛋白质的浓度、环境的pH与离子强度及加热的温度和时间。 蛋白质分子构象的变化是蛋白质分子聚集的先决条件，球蛋白更是如此。在串状网络结构中发现蛋白质分子仍保持球形构象。经典的球形蛋白质分子展开的“两种状态”理论认为仅存住两种状态的蛋白质：未变性的蛋白质和高度变性的无序蛋白质一现在已经证明，存从无序状态向未变性状态展开的路径中明显存在一动态的中间体。已经发现相似的中间体状态存在于低pH(或高pH)的平衡条件下、适当浓度变性剂的条件下和高温度的条件下。这种中间体状态被称为“熔融球蛋白状态”，它被定义为含有与未变性状态相似的二级结构而三级结构展开的紧凑的球形分子。从受热时的未变性状态到熔融球蛋白的转变及这种部分变性的形式主要与热凝胶的形成有关。 2形成蛋白质热凝胶的作用力 蛋白质凝胶是变性的蛋白质分子间排斥和吸引相互作用力相平衡的结果。一般认为，形成和维持蛋白质凝胶的作用力主要是疏水相互作用、氢键、静电相互作用等物理作用力，但含有巯基的蛋白质分子间 SH-SS交换反应也可能对蛋白质的凝胶作用有贡献。 2．1 疏水相互作用 蛋白质受热时包埋的非极性多肽暴露出来，从而增强了I临近多肽非极十牛片段的疏水相互作用：因而，平均疏水性(例如蛋白质中疏水氨基酸的比率)应该影响凝胶的形成过程 I Shimada和Matsushita等报道，含有高于31．5％克分子分数的非极性氨基酸残基
酶作用机理和调节【生物化学】
酶作用机理和调节 一、选择题 ⒈关于酶活性中心的描述，哪一项正确？（） A、所有的酶都有活性中心； B、所有酶的活性中心都含有辅酶； C、酶的必须基团都位于酶的活性中心内； D、所有的抑制剂都是由于作用于酶的活性中心； E、所有酶的活性中心都含有金属离子 ⒉酶分子中使底物转变为产物的基团是指：（） A、结合基团； B、催化基团； C、疏水基团； D、酸性基团； E、碱性基团
⒊酶原的激活是由于：（） A、氢键断裂，改变酶分子构象； B、酶蛋白和辅助因子结合； C、酶蛋白进行化学修饰； D、亚基解聚或亚基聚合； E、切割肽键，酶分子构象改变 ⒋同工酶是指（） A、辅酶相同的酶； B、活性中心的必需基团相同的酶； C、功能相同而分子结构不同的酶； D、功能和性质都相同的酶； E、功能不同而酶分子结构相似的酶 ⒌有关别构酶的结构特点，哪一项不正确？（） A、有多个亚基； B、有与底物结合的部位； C、有与调节物结合的部位； D、催化部位和别
构部位都位于同一亚基上；E、催化部位与别构部位既可以处于同一亚基也可以处于不同亚基上。 ⒍属于酶的可逆性共价修饰，哪项是正确的？ A、别构调节； B、竞争性抑制； C、酶原激活； D、酶蛋白和辅基结合； E、酶的丝氨酸羟基磷酸化 ⒎溶菌酶在催化反应时，下列因素中除哪个外，均与酶的高效率有关？（） A、底物形变； B、广义酸碱共同催化； C、临近效应与轨道定向； D、共价催化； E、无法确定 ⒏对具有正协同效应的酶，其反应速度为最大反应速度0.9时底物浓度（[S]0.9）与最大反应
旗开得胜速度为0.1时的底物浓度（[S]0.1）二者的比值[S]0.9/[S]0.1应该为（） A、＞81； B、=81； C、＜81； D、无法确定 ⒐以Hill系数判断，则具负协同效应的别构酶（） A、n＞1； B、n=1； C、n＜1； D、n≥1； E、n≤1
蛋白质凝胶机理之欧阳学文创作
蛋白质凝胶 欧阳学文 摘要：凝胶特性是食品蛋白质的重要功能特性，蛋白质的凝胶行为及其流变性质是形成某些食品独特的质构、感官和风味的决定性因素长期以来，人们对蛋白质的凝胶行为进行了广泛深入的研究，但对蛋白质凝胶的机理和凝胶动力学还没有完全了解：本文对当前有关蛋白质凝胶的类型、凝胶过程中蛋白质分子构象的变化、形成蛋白质凝胶的主要作用力和凝胶动力学过程的研究进展作了综述：随着现代分析研究技术的进步，对蛋白质凝胶行为的认识也逐渐深入 关键词：蛋白质，凝胶机理 1 蛋白质凝胶的定义、类型及其凝胶过程中分子构象的变化 蛋白质凝胶的形成可以定义为蛋白质分子的聚集现象，在这种聚集过程中，吸引力和排斥力处于平衡，以至于形成能保持大量水分的高度有序的三维网络结构或基体(matrix)。如果吸引力占主导，则形成凝结物，水分从凝胶基体排除出来。如果排斥力占主导，便难以形成网络结构。 蛋白质凝胶的类型主要决定于蛋白质分子的形状。
由于凝胶过程是一个动态过程，也受外界环境的pH、离子强度及加热的温度和时间的影响。纤维状蛋白质分子，如明胶和肌浆球蛋白凝胶的网络结构由随机的或螺旋结构的多肽链组成。Ledward报道，明胶的凝胶网络为线性分子通过形成连接区而形成凝胶网络。Hermanssan和langton观测到肌浆球蛋白凝胶是由线性分子间形成连接点而构建成三维网络。球蛋白的热凝胶是由仍保持球形结构的蛋白质分子首尾聚集而形成的。Tombs认为球蛋白形成两种类型的凝胶：高度定向有序的“念珠串状”网络结构和随机聚集的网络结构。“念珠串状”凝胶外观透明或半透明，Nakamura报道了大豆蛋白具有这种凝胶的网络结构。这种凝胶是在低离子强度和远离蛋白质等电点pI的条件下形成的。当环境的离子强度较高及pH接近等电点pI时，则形成随机聚集的凝胶。然而大多数球蛋白凝胶都具有这两种类型的凝胶网络，这决定于蛋白质的浓度、环境的pH与离子强度及加热的温度和时间。 蛋白质分子构象的变化是蛋白质分子聚集的先决条件，球蛋白更是如此。在串状网络结构中发现蛋白质分子仍
蛋白质提取与制备的原理和方法
蛋白质提取与制备的原理和方法 蛋白质提取与制备蛋白质种类很多，性质上的差异很大，既或是同类蛋白质，因选用材料不同，使用方法差别也很大，且又处于不同的体系中，因此不可能有一个固定的程序适用各类蛋白质的分离。但多数分离工作中的关键部分基本手段还是共同的，大部分蛋白质均可溶于水、稀盐、稀酸或稀碱溶液中，少数与脂类结合的蛋白质溶于乙醇、丙酮及丁醇等有机溶剂中。因此可采用不同溶剂提取、分离及纯化蛋白质和酶。 蛋白质与酶在不同溶剂中溶解度的差异，主要取决于蛋白分子中非极性疏水基团与极性亲水基团的比例，其次取决于这些基团的排列和偶极矩。故分子结构性质是不同蛋白质溶解差异的内因。温度、pH、离子强度等是影响蛋白质溶解度的外界条件。提取蛋白质时常根据这些内外因素综合加以利用。将细胞内蛋白质提取出来。并与其它不需要的物质分开。但动物材料中的蛋白质有些可溶性的形式存在于体液（如血浆、消化硫等）中，可以不必经过提取直接进行分离。蛋白质中的角蛋白、胶原及丝蛋白等不溶性蛋白质，只需要适当的溶剂洗去可溶性的伴随物，如脂类、糖类以及其他可溶性蛋白质，最后剩下的就是不溶性蛋白质。这些蛋白质经细胞破碎后，用水、稀盐酸及缓冲液等适当溶剂，将蛋白质溶解出来，再用离心法除去不溶物，即得粗提取液。水适用于白蛋白类蛋白质的抽提。如果抽提物的pH用适当缓冲液控制时，共稳定性及溶解度均能增加。如球蛋白 类能溶于稀盐溶液中，脂蛋白可用 稀的去垢剂溶液如十二烷基硫酸钠、洋地黄皂苷（Digitonin）溶液或有机溶剂来抽提。其它不溶于水的蛋白质通常用稀碱溶液抽提。 蛋白质类别和溶解性质 白蛋白和球蛋白: 溶于水及稀盐、稀酸、稀碱溶液，可被50%饱和度硫酸铵析出。 真球蛋白: 一般在等电点时不溶于水，但加入少量的盐、酸、碱则可溶解。 拟球蛋白: 溶于水，可为50%饱和度硫酸铵析出 醇溶蛋白: 溶于70～80%乙醇中，不溶于水及无水乙醇 壳蛋白: 在等电点不溶于水，也不溶于稀盐酸，易溶于稀酸、稀碱溶液 精蛋白: 溶于水和稀酸，易在稀氨水中沉淀 组蛋白: 溶于水和稀酸，易在稀氨水中沉淀 硬蛋白质: 不溶于水、盐、稀酸及稀碱 缀合蛋白(包括磷蛋白、粘蛋白、糖蛋白、核蛋白、脂蛋白、血红蛋白、金属蛋白、黄素蛋白和氮苯蛋白等) : 此类蛋白质溶解性质随蛋白质与非蛋白质结合部分的不同而异，除脂蛋白外，一般可溶于稀酸、稀碱及盐溶液中，脂蛋白如
胶原蛋白的作用机理
胶原蛋白的作用机理 一. 什么是胶原蛋白？ 胶原蛋白是大分子蛋白质，其分子量在30万以上，并不能被人体直接吸收。 二. 什么是胶原蛋白肽？ 胶原蛋白肽是一种细胞外蛋白质，它是曲3条肽链拧成螺旋形的纤维状蛋白质，胶原蛋白是人体内含量最丰富的蛋白质，占全身总蛋白质的1/3。一个60kg的成年人的身体内约有3公斤胶原蛋白，主要存在于人体皮肤、骨骼、眼睛、牙齿、肌腱、内脏（包括心、胃、肠、血管）等部位，其功能是维持皮肤和组织器官的形态和结构，也是修复各损伤组织的重要原料物质。在人体皮肤成分中，有70%是由胶原蛋白所组成。 三. 胶原蛋白肽的功能 胶原蛋白肽，可以被人体主动且无障碍吸收，无需消化，供身体组织充分利用。并且海洋胶原肽平均分子量更小，甚至只有2-4个氨基酸构成，远远小于普通肽。胶原蛋白肽是以海鱼的鱼皮为原料，运用现代生物工程技术及酶工程技术提取，最后提炼为胶原蛋白肽。 胶原蛋白肽产品的原料来源目前主要有三种：1.来自牛羊等牲畜骨骼与皮肤。主要提取来自牛羊等动物皮肤或骨骼中的胶原蛋白。2.来自猪骨和猪皮。提取猪的皮肤与骨骼中的胶原蛋白。3来自深海鳕鱼鱼皮提取深海鳕鱼鱼皮中的胶原蛋白。阿拉斯加鳕鱼是鳕鱼中的极品，西方称之为“比黄金还珍贵的宝藏”。 胶原蛋白肽的八大功效：1、独特功能银子，阻止胶原流失。2、抑制黑色素，美白肌肤。 3、修复真皮层，延缓衰老。 4、改善微循环，祛斑祛皱。 5、收缩毛孔，补水保湿。 6、紧致肌肤，修复细纹。 7、祛除黑眼圈，消除眼袋。 8、白里透红，逆转衰老。 四. 补充胶原蛋白的得与失 胶原蛋白之父兰特博士断言：“皮肤衰老过程，就是胶原蛋白流失的过程。”女性在25岁时胶原蛋白已经开始老化、流失、含量逐年下降，同时女性由于月经、生育等生理因素的影响，胶原蛋白流失量是男人的2.5倍。根本的解决办法，就是通过口服胶原蛋白肽，还原肌肤年轻结构，使肌肤细腻光滑、水润光泽、充满弹性。 那么，通常都是怎样补充胶原蛋白呢？以下方法可以尝试： 一是吃猪蹄。猪蹄含有胶原蛋白，每天需要吃10只猪蹄可补充皮肤所需胶原蛋白的十分之一。二是吃猪皮。猪皮的胶原蛋白含量丰富，但是人体不能直接吸收。一般需要一次吃掉6口100公斤重的肥猪猪皮，才能有效果。三是护肤品。国际一线品牌高档护肤品含少量胶原蛋白，对皮肤有一定作用。四是口服胶原蛋白肽，吸收效果好，服用方法简单有效，是目前亚洲女性最喜爱的美容方法。
蛋白质组学复习资料
蛋白质组学复习资料 一、名词解释 1、蛋白质组学：蛋白质组学是研究与基因对应的蛋白质组的学科，蛋白质组（proteome）一词，源于蛋白质（protein）与基因组（genome）两个词的杂合，意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”,即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。 2、二维（双向）电泳原理：根据蛋白质的等电点和相对分子质量的特异性将蛋白质混合物在第一个方向上按照等电点高低进行分离，在第二个方向上按照相对分子质量大小进行分离。二维电泳分离后的蛋白质点经显色，通过图象扫描存档，最后是呈现出来的是二维方向排列的，呈漫天星状的小原点，每个点代表一个蛋白质。 3、三步纯化策略： 第一步:粗提。纯化粗样快速浓缩 (减少体积) 和稳定样品 (去除蛋白酶) 最适用层析技术: 离子交换/疏水层析 第二步：中度纯化。去除大部分杂质 最适用层析技术: 离子交换/疏水层析 第三步：精细纯化。达到最终纯度(去除聚合物,结构变异物) 最适用层析技术:凝焦过滤/离子交换/疏水层析/反相层析 4、高效纯化策略：在三步纯化蛋白质过程中，同时考虑到纯化的速度、载量、回收率及分辨率的纯化策略。 5、离子交换色谱：离子交换色谱中的固定相是一些带电荷的基团，这些带电基团通过静电相互作用与带相反电荷的离子结合。如果流动相中存在其他带相反电荷的离子，按照质量作用定律，这些离子将与结合在固定相上的反离子进行交换。固定相基团带正电荷的时候，其可交换离子为阴离子，这种离子交换剂为阴离子交换剂；固定相的带电基团带负电荷，可用来与流动相交换的离子就是阳离子，这种离子交换剂叫做阳离子交换剂。阴离子交换柱的功能团主要是－NH2，及－NH3 ：阳离子交换剂的功能团主要是－SO3H及－COOH。其中-NH3 离子交换柱及-SO3H离子交换剂属于强离子交换剂，它们在很广泛的pH范围内都有离子交换能力；-NH2及-COOH 离子交换柱属于弱离子交换剂，只有在一定的pH值范围内，才能有离子交换能力。离子交换色谱主要用于可电离化合物的分离，例如，氨基酸自动分析仪中的色谱柱，多肽的分离、蛋白质的分离，核苷酸、核苷和各种碱基的分离等。 6、吸附色谱：吸附色谱系色谱法之一种，利用固定相吸附中对物质分子吸附能力的差异实现对混合物的分离，吸附色谱的色谱过程是流动相分子与物质分子竞争固定相吸附中心的过程。洗脱次序∶一般为正相，即：极性低的先被洗脱。 7、PCR扩增：PCR技术（polymerase chain reaction）技术能把单个目的基因大量扩增，这个方法必须在已知基因序列或已知该基因所翻译的氨基酸序列。进而推断出因序列的情况下使用。PCR的每次扩增循环包括三步:1）变性,在高温下把双链靶DNA 拆开； 2）在较低的温度下使引物与靶DNA互补； 3）在中间温度下，在DNA多聚酶作用下，引物按模板DNA延长。典型的PCR包括30～50循环，如此重复循环，使被扩增的靶核苷酸以几何级数扩增。 8、基因组文库 基因文库是指整套由基因组DNA片段插入克隆载体获得的分子克隆这总和。 广义的基因文库指来于单个基因组的全部DNA克隆，理想情况下应含有这一基因组的全部DNA序列（遗传信息），这种基因文库常通过鸟枪法获得。 狭义的基因文库有基因组文库和cDNA文库之分。基因文库可用于研究基因的结构、功能和筛选基因工程的目的基因。 9、cDNA文库:以mRNA为模板，经反转录酶催化，在体外反转录成cDNA，与适当的载体（常用噬菌体或质粒载体）连接后转化受体菌，则每个细菌含有一段cDNA，并能繁殖扩增，这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA 文库。真核生物基因组DNA庞大，复杂度是mRNA和蛋白质的100倍左右，而且含有大量的重复序列，和不被表达的间隔子。这是从染色体DNA出发材料直接克隆目的基因的主要困难。而从mRNA出发的cDNA克隆比基因组克隆要简单得多。 10、基因芯片 基因芯片又叫DNA芯片（DNA chip)，DNA微阵列（DNA microarray), DNA集微芯片（DNA microchip）,寡核苷酸阵列（oligonucleotide array）。 是一种将核酸分子杂交原理与微电子技术相结合而形成的高新生物技术。 将靶标样品核酸或探针中的任一方按阵列形式固定在固相载体（硅片、尼龙膜、聚丙烯膜、硝酸纤维素膜、玻璃片等）上，另一方用荧光分子标记后，加样至微阵列上杂交，然后用荧光扫描或摄像技术记录，通过计算机软件分析处理，获得样品中大量的基因序列和表达信息。 11、基因敲除：基因敲除（gene knock out），又称基因打靶（gene targeting）,是指用外源的DNA与受体细胞基因组中顺序相同或非常相近的基因发生同源重组，整合至受体细胞基因组中并得以表达的一种外源DNA导入技术。对一个结构已知但功能未知的基因，从分子水平上设计实验，将该基因敲除，或用其他顺序相近基因取代，然后从整体观察实验动（植）物，推测相应基因的功能。 12、同源建模：是一种蛋白质结构预测方法，具体指是利用同同源蛋白质结构为模板来预测未知蛋白质的结构。同源性大于50％时，结果比较可靠；30～50％之间，其结果需要参考其它蛋白的信息。同源性小于30％时，人们一般采用折叠识别方法。同源性更小时，从无到有法更有效。 13、Gene：合成有功能的蛋白质或RNA所必需的全部DNA（部分RNA病毒除外），即一个基因不仅包括编码蛋白质或RNA的核酸序列，还应包括为保证转录所必需的调控序列。 14.genome：细胞或生物体中，一套完整单体的遗传物质的总和，即某物种单倍体的总DNA。对于二倍体高等生物来说，其配子的DNA总和即一组基因组，二倍体有两份同源基因组。 15.Protein：生物体中广泛存在的一类生物大分子，由核酸编码的α氨基酸之间通过α氨基和α羧基形成的肽键连接而成的肽链，经翻译后加工而生成的具有特定立体结构的、有活性的大分子。 16.exon：外显子(expressed region)是真核生物基因的一部分，它在剪接(Splicing)后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质。 17.蛋白质组学研究的两条途径：一条是类似基因组学的研究，即力图"查清"人类大约3万到4万多基因编码的所有蛋白质，建立蛋白质组数据库，即组成蛋白质组学研究；另一条途径，则是着重于寻找和筛选引起2个样本之间的差异蛋白质谱产生的任何有意义的因素，揭示细胞生理和病理状态的进程与本质，对外界环境刺激的反应途径，以及细胞调控机制，同时获得对某些关键蛋白的定性和功能分析，即比较蛋白质组学研究。 18.组成蛋白质组学研究(结构蛋白质组学) 这是一种针对有基因组或转录组数据库的生物体或组织、细胞，建立其蛋白质或亚蛋白质组(或蛋白质表达谱)及其蛋白质组连锁群的一种全景式的蛋白组学研究，从而获得对有机体生命活动的全景式认识。 应该认识到，全基因组研究的发端和升温，是由于大规模基因组测序技术的实现和其后高通量的基因芯片技术的发展所推动的。而蛋白质组迄今还不具备相应的技术基础，且大规模的高通量DNA研究是建立在4种碱基及其配对性质的相对单一和简
酸性蛋白酶的应用
YR-ACPro 酸性蛋白酶 ◇产品概述： 蛋白质由氨基酸组成，是自然界中发现的最复杂的有机化合物之一。由盐酸和蛋白酶分解成易被高等动物的肠道和微生物有机体的细胞膜吸收的氨基酸。 包括人类在内的每种动物，必须要有足够的蛋白质来维持自身生长，来生成每个细胞所必需的氨基酸，一些特种蛋白质还是某些特殊细胞、腺体分泌物、酶和激素的功能性组成元素。 蛋白酶是指一些有催化功能的酶，能够水解（断裂）蛋白质，因此也被称为蛋白水解酶。蛋白水解酶在许多的生理和病理过程中发挥着重要作用，在食品和乳品加工业也有着广泛应用。 本产品是一种酸性蛋白酶制剂，在酸性条件下具有较高活性，由酸性蛋白酶高产菌株——曲霉菌（Aspergillus）深层发酵而成。它广泛应用于饲料、纺织、废水处理和果汁提纯方面。 ◇工作机理： 蛋白水解酶制剂本产品能在酸性条件下水解蛋白质食品中的缩氨酸键，释放氨基酸或者多肽。在酒精、葡萄酒、果汁、啤酒、黄油和酱油生产中，添加酸性蛋白酶可澄清发酵液中的雾气。酵母在发酵阶段的生长可以通过悬浮蛋白质转化的氨基酸来加以促进，从而加速发酵并提高产量。 ◇产品特性： 本产品能够产生最大活性的pH范围是2.5-6.0，最适pH值是3.5；温度范围是10-50℃（50-122°F），最适温度是50℃。 ◇产品规格： 产品为固体：酶活力为 10，000 U/g） 酶活力单位定义: 温度为40℃，pH3.0条件下，1分钟内释放1ug酪氨酸所需要的酶量。 ◇使用说明： 用作饲料添加剂时，本产品的添加量为5-10U/g。 在酿造业使用时，本产品的添加比例为5U/g。 ◇产品包装及储存： 本产品的包装规格为25kg/箱。也可根据客户需求提供大小不等的包装。
蛋白质-蛋白质相互作用
蛋白质-蛋白质相互作用 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。(另补充2：检测两种蛋白质之 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。 四、荧光能量转移技术
酸性蛋白酶生产工艺
酸性蛋白酶生产工艺 1 蛋白酶、酸性蛋白酶 1.1 蛋白酶的定义 蛋白酶是催化肽键水解的一类酶，它可迅速水解蛋白质为胨、肽类，广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。同时大多数微生物蛋白酶都是胞外酶。 1.2 微生物蛋白酶分类 微生物蛋白酶按其作用的最适pH可分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶三类。 碱性蛋白酶为透明褐色液体，能与水混溶，最适温度50~60℃，最适pH8.5。 中性蛋白酶为金属酶，褐色颗粒或液体，易溶于水，最适温度45~55℃，最适pH5.5~7.5。 酸性蛋白酶为近乎白色至浅黄色无定型粉末或液体，易溶于水，最适温度45℃，最适pH2.5。 1.3酸性蛋白酶的概述 酸性蛋白酶(acidic protease)在 1954 年首先由吉田在黑曲酶中发现。该酶广泛存在于霉菌、和担子菌中，细菌中极少发现，其最适pH3~4，相对分子质量 30000~40000，等电点（pH3~5）。酸性蛋白酶主要是一种羧基蛋白酶，大多数在其活动中心含有 2 个天冬氨酸残基。酶蛋白中酸性氨基酸含量高，而碱性氨基酸含量低。 不同微生物的酸性蛋白酶其氨基酸组成虽有所差别，但性质基本相同，许多性质也与动物胃蛋白酶相似，其活动中心肽键也基本相似，它对 DFP、PCMP （对氯汞苯甲酸）EDTA不敏感，及但能为DNA（二重氮乙酰亮氨酸甲酯）EPNP及（1，
2 环-3-对硝基苯养基丙烷），SDS（十二烷基磺酸钠）等抑制。DNA，EPNP 之所以能引起酶失活是由于活性中心天冬氨酸残基被酯化。DNA 只同有活性的酸反应，而同失活的酶不能反应。P-BPB（对溴酚乙酰溴）虽然也可同酶的1个天冬氨酸残基反应，但同它反应的天冬氨酸的位置与以上两种抑制不一样，故不能引起青霉酸性蛋白酶失活。 1.4 酶的生产方法 酶的生产方法主要有：提取分离法、生物合成法、化学合成法。 酶的微生物合成法主要有：液体深层发酵、固体培养发酵、固定化细胞培养、固定化原生质发酵。 酸性蛋白酶用微生物发酵法生产，采用液体深层发酵。 液体深层发酵是指液体培养基在发酵罐中灭菌冷却后，接入产酶细胞，一定条件下发酵，适用于微生物细胞、动植物细胞的培养。具有机械化程度高、技术管理严格、酶产率高、质量稳定，产品回收率高的特点，是目前酶发酵的主要方式。 1.5酸性蛋白酶制剂的性能 1.5.1 酸性蛋白酶的作用机理 酶是一种蛋白质，它是活细胞产生的生物催化剂，生物体的新陈代谢活动都离不开酶的作用。酶的种类很多，酸性蛋白酶是水解酶类的一种，能够在微酸环境下（pH2．5～4．0）水解动植物蛋白质，通过内切和外切作用将蛋白质水解为小肽和氨基酸。 1.5.2 pH对酶活及酶稳定性的影响 酸性蛋白酶稳定pH范围2.0～4.0之间，最适pH2.5，pH低于2．0、高于4．0将影响水解速度。 1.5.3 温度对酶活性及稳定性影响 酸性蛋白酶适宜温度范围30℃～50℃，最适作用温度为50℃，低于40℃酶活稳定，超过50℃，酶活性损失严重。 1.5.4 金属离子对酶活力的影响 酸性蛋白酶可被Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋离子激活，被Cu2＋、Hg2＋、Al3＋
蛋白质组学及其主要技术
蛋白质组学及其主要技术 朱红1 周海涛2 (综述) 何春涤1, (审校) (1.中国医科大学附属第一医院皮肤科,辽宁沈阳110001； 2.北京大学深圳医院核医学 科，广东深圳518036) 【摘要】蛋白质组是指一种细胞、组织或有机体所表达的全部蛋白质。蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象的新兴学科，近年来发展迅速，已成为后基因组时代的研究热点。目前，蛋白质组学研究技术主要包括：样品的制备和蛋白质的分离、蛋白质检测与图像分析、蛋白质鉴定及信息查询。本文就蛋白质组学概念及主要技术进行综述。 【关键词】蛋白质组，蛋白质组学 1蛋白质组学的概念 随着人类基因组测序计划的完成，人们对生命科学的研究重点由结构基因组转向功能基因组，1994年Wilkins和Williams首先提出蛋白质组一词[1]，蛋白质组是指一种细胞、组织或有机体所表达的全部蛋白质。从基因到蛋白质存在转录水平、翻译水平及翻译后水平的调控，组织中mRNA丰度与蛋白质丰度不完全符合[2]。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-蛋白质相互作用等也无法从DNA／mRNA水平来判断。因此，只有将功能基因组学与蛋白质组学相结合，才能精确阐明生命的生理及病理机制。 蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象，对组织、细胞的整体蛋白进行检测，包括蛋白质表达水平、氨基酸序列、翻译后加工和蛋白质的相互作用,在蛋白质水平上了解细胞各项功能、各种生理、生化过程及疾病的病理过程等[3,4]。蛋白质组学有两种研究策略。一种是高通量研究技术，把生物体内所有的蛋白质作为对象进行研究，并建立蛋白质数据库，从大规模、系统性的角度来看待蛋白质组学，更符合蛋白质组学的本质。但是，由于剪切变异和翻译后修饰，蛋白质数量极其庞大，且表达随空间和时间不断变化，所以分析生物体内所有的蛋白质是一个耗时费力，难以实现的理想目标。另一种策略是研究不同状态或不同时期细胞或组织蛋白质组成的变化，主要目标是研究有差异蛋白质及其功能，如正常组织与肿瘤组织间的差异蛋白质，寻找肿瘤等疾病标记物并为其诊断治疗提供依据。 2蛋白质组学的常用技术 2.1样品的制备和蛋白质的分离技术 2.1.1样品的制备样品制备包括细胞裂解与蛋白质溶解，以及去除核酸等非蛋白质成分。 激光捕获显微切割(Laser-captured microdissection, LCM)[5]技术可大量获得足够用于蛋白质组学研究的单一细胞成分，避免其他蛋白成分对电泳结果的干扰。尤其是肿瘤的蛋白质组学研究常用LCM技术来获取单一的肿瘤细胞。 2.1.2蛋白质的分离技术 ①双向凝胶电泳(Two-dimensional electrophoresis, 2-DE)：双向电泳方法于 l975年由O'Farrell[6]首先提出，根据蛋白质等电点和分子量的差异，连续进行成垂直方向的两次电泳将其分离。 第一向为等电聚焦(Isoelectric focusing,IEF)电泳，其基本原理是利用蛋白质分子的等电点不同进行蛋白质的分离。较早出现的IEF是载体两性电解质pH梯度，即在电场中通过两性缓冲离子建立pH梯度；20世纪80年代初建立起来的固相pH梯度(Immobilized pH gradients，IPG)IEF，是利用一系列具有弱酸或弱碱性质的丙烯酰胺衍生物形成pH梯度并参与丙烯酰胺的共价聚合，形成固定的、不随环境电场条件变化的pH梯度。IPG胶实验的重复