专题3 蛋白类生物活性物质课件

专题2蛋白类生物活性物质蛋白质(Protein)的种类繁多大肠杆菌约含蛋白质3000种，人体内含蛋白质10万余种。蛋白质是细胞中含量最丰富的生物大分子约占人体固体成分的45%，可达细胞干重的70%。

蛋白质是生命的物质基础1.催化功能2.调节功能3.支持功能4.运输功能5.营养功能6.运动功能7.防御功能8.识别功能9.信息传递功能10.凝血与抗凝血功能

蛋白质的生物学功能1、人为什么会生病？

2、为什么绝大多数人又不易生病

病原体入侵

人有一定的抵抗问题

狭义上：人体对病原体（病菌、病毒）和有害物质的抵抗力。免疫的概念广义上：是生物有机体的一种特殊的保护性生理功能。通过免疫，生物有机体能识别“自己”，排除“非己”，也就是机体对异物的识别、排除或消灭等一系列过程，以维持内环境的平衡和稳定！稳定功能：清除衰老、死亡或损伤细胞防御功能：抗感染或防止其他抗原异物入侵免疫的类型非特异性免疫（先天免疫）来源：是人在出生以后才产生的。特点：只能对某一特定的病原体或异物起防御作用，对其它的病原体无效。（专一性）特异性免疫（获得性免疫）来源：人类在长期进化的过程中逐渐建立起来的一种天然防御功能。特点：是先天遗传的，不针对哪一种病原体，对多种病原体都有防御作用。（非专一性）免疫的类型天花病毒(病原体)人体

抵抗天花病毒的物质

（特殊蛋白质）侵入

产生

消灭

抗原抗体免疫器官和免疫细胞组成天花病毒天花病毒侵入人体的过程第三道防线：特异性免疫（免疫器官和免疫细胞组成）免疫球蛋白分子的基本结构是一”Y”字型的四肽链结构。由两条完全相同的重链(heavychain,H)和两条完全相同的轻链(lightchain,L)以二硫键连接而成。免疫球蛋白的结构可变区和恒定区：可变区（variableregion,V）免疫球蛋白轻链和重链中氨基酸序列变化较大的区域（分别称为VH和VL）恒定区（constantregion,C）免疫球蛋白轻链和重链中氨基酸序列较保守的区域高变区（hypervariableregion,HVR）或互补决定区（complementaritydeterminingregion,CDR）重链和轻链V区（分别称为VH和VL）各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为分别为CDR1、CDR2和CDR3。骨架区（frameworkregion,FR）

CDR以外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不易变化，称为骨架区绞链区位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。绞链区能改变两个Y形臂之间的距离，有利于两臂同时结合两个不同的抗原表位。IgD、IgG、IgA有绞链区，IgM和IgE则无。其他成分J链一富含半胱氨酸的多肽链，由浆细胞合成，主要功能是将单体Ig分子连接为多聚体。IgA二聚体和IgM五聚体均含J链；IgG、IgD和IgE常为单体，无J链。SP又称分泌成分（secretorycomponent,SC），为一含糖肽链，由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合于IgA二聚体上，使其成为分泌型IgA（SIgA）。SP的作用是：使IgA分泌到黏膜表面，发挥黏膜免疫作用；可保护SIgA绞链区，使其免遭蛋白水解酶降解。免疫球蛋白的主要功能（一）免疫球蛋白V区的功能：特异性识别、结合抗原。（二）免疫球蛋白C区的功能：4.抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（antibodydependentcell-mediatedcytotoxicity，ADCC）

IgG与肿瘤或病毒感染的靶细胞结合后，可通过其Fc段与NK细胞、巨噬细胞和中性粒细胞表面相应IgGFc受体结合，增强NK细胞和触发吞噬细胞对靶细胞的杀伤作用，此即ADCC效应。5.介导I型超敏反应

IgE引起I型超敏反应图：调理作用免疫球蛋白的分类人类Ig根据其重链稳定区的分子结构和抗原特异性的不同，分为五类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE，为五聚体，是分子量最大的Ig，称巨球蛋白。IgM激活补体能力比IgG强天然血型抗体是IgMIgM是个体发育过程最早能产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM水平升高，表示该儿曾有宫内感染IgMIgMIgA分为血清型和分泌型两种，血清型IgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生。分泌型IgA（SIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生。主要存在于初乳、唾液、泪液，以及呼吸道消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。分泌型IgA的合成和主要作用部位在黏膜IgE又称亲细胞抗体CH2和CH3功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力Fcε受体结合，引起I型超敏反应免疫球蛋白的食物来源主要是来自乳、蛋等畜产品。特别是近年来人们对牛初乳和蛋黄来源的免疫球蛋白研究开发的较多。牛初乳和常乳中，Ig总含量分别为50和0.6mg／mL，其中约80％～86％为IgG。人乳免疫球蛋白:主要以IgA为主，含量为4.1～4.75μg／g。鸡蛋黄中的免疫球蛋白为IgY，是鸡血清IgG在孵卵过程中转移至鸡蛋黄中形成的，其生理活性与鸡血清IgG极为相似，相对分子质量164000。其活性易受到温度、pH的影响。当温度在60℃以上、pH<4时，活性损失较大。Ig的分布牛乳中的Ig乳腺分泌物，尤其是初乳，独到之处在于富集了各种Ig，总浓度高于血液或者其他外分泌液。文献导读：成人婴儿胶原蛋白胶原蛋白又称胶原是由动物(从海绵动物到脊椎动物)细胞合成的一种生物高分子，广泛存在于动物骨、腱、软骨和皮肤及其它结缔组织中，约占哺乳动物总蛋白的1／3，在骨头与肌腱中约有90％以上，皮肤中约占50％以上。胶原蛋白的生物活性胶原蛋白应用于烧、创伤治疗的研究可为表皮细胞的迁移、增殖铺垫支架，并提供良好的营养，有利于上皮细胞的增生修复从而能促进创面的愈合，可用于烧、创伤的治疗Burke(1981)首先报道了应用胶原和硅组成的人工皮具有表皮和真皮的作用；胶原蛋白应用于美容、矫形的研究胶原不仅具有支撑填充作用，还能诱导宿主细胞和毛细血管向注射胶原内迁移，合成宿主自身的胶原及其它细胞外间质成份。1981年美国己正式批准PaloAlto公司的注射性胶原(商品名为ZCJ)应用于临床。胶原蛋白应用创伤止血胶原能诱导血小板附着，激活血液凝固因子可用于创面止血。90年代初美国康劲公司己提供商品名为解尔费思的止血胶原海绵，乳铁蛋白（Lactoferrin，LF）

1993年在日本召开了第一届乳铁蛋白（Lf）的结构与功能的国际会议，会上研究者就Lf的铁结合机制、生物功能、医学临床应用和食品中的应用进行了探讨，这标志着Lf特有的生物学意义已受到世界范围的广泛重视。一、Lf(Lactoferrin．LF)的基本性质（一）Lf的基本结构和组成乳铁蛋白是一种天然蛋白质的降解物，存在于牛乳和母乳中。乳铁蛋白晶体呈红色，是一种铁结合性糖蛋白，相对分子质量为77100±1500。牛乳铁蛋白的等电点（pI）为8在1分子乳铁蛋白中，含有2个铁结合部位。LF为单一的多肽链．其上附有两条碳水化合物侧链含有15～16个甘露糖，5～6个半乳糖，10~12个乙酰葡萄糖胺、1个唾液酸和1个岩藻糖.其中，中性糖质量分数约8．5％，糖胺质量分数约2．7％乳铁蛋白由乳腺合成，分娩后乳腺合成Lf的能力减弱，故其含量在分娩几天后迅速下降。乳铁蛋白是由血清中转移而来。（二）Lf的金属结合性质1分子饱和Lf中含两个Fe3＋离子。对Cu2＋也有结合作用，每个Lf分子含两个Cu2＋。碳酸氢盐的存在对在乳铁蛋白和Fe或Cu形成络合物的过程有催化作用。维生素C对缺铁Lf的饱和过程也有催化作用，（三）Lf的热力学性质缺铁乳铁蛋白pH>7时胶凝，pH<7时不沉淀，pH=4.0时，90℃～100℃、5min的加热，对Lf的铁结合能力、抗菌性没有影响；在pH2.0～3.0，100℃～120℃，加热5min后，Lf明显地降解，但其抑菌活性反而增强。二、Lf的生物活性及其影响因素（一）Lf的生物活性乳铁蛋白具有结合并转运铁的能力，到达人体肠道的特殊接受细胞中后再释放出铁，从而能增强铁的吸收利用率，降低有效铁的使用量，减少铁的负面影响。

刺激肠道中铁的吸收。抑菌作用，抗病毒效应。调节吞噬细胞功能。调节发炎反应，抑制感染部位炎症。避免了人体内OH·有害物质的生成抑制由于Fe2＋引起的脂氧化例如：抗病毒活性LF对肝炎C病毒(HCV)、单纯疱疹病毒(HSV)，人免疫缺陷性病毒(HIV)及人巨细胞病毒(humancytomegalovirus)有很强的抑制作用。LF阻止病毒感染细胞的作用机理（推测）：LF可以直接结合于病毒粒子上而阻止其感染靶细胞；LF结合于细胞表面的病毒受体上阻断病毒和靶细胞的结合；LF无直接的抗病毒效果，而是通过间接地调节免疫系统的抗病毒反应来达到抗病毒的目的抗菌作用抗菌作用是LF最主要的功能之一，LF属于广谱抑菌剂。既抑制需铁的革兰氏阴性菌(如大肠菌群、沙门氏菌等)，也抑制革兰氏阳性菌(如金黄色葡萄球菌)。LF对链球菌的变异菌株和霍乱弧菌等有直接的致死效果。这种作用与铁无关。LF还能减缓肠道受感染程度，提高其抗感染力。LF可以抑制、杀死多种真菌。免疫调节作用机体感染时会产生6-2O倍以上的LF参与抗菌过程。这种糖蛋白还具有促进中性白细胞黏附的作用，使中性白细胞黏附于血管内皮细胞，从而有利于白细胞对血管外炎症部位的渗出。具调节免疫球蛋白分泌、参与调节机体免疫耐受能力、激活已有的补体途径等功能。LF还能诱导肠黏膜细胞、脾脏细胞增生，促进肠道免疫系统成熟促进铁吸收多种动物肠黏膜细胞上有乳铁蛋白的专一性受体，经此种受体的基因转染过的细胞能对乳铁蛋白结合的铁表现出更强的摄取活性。有研究发现，当机体细胞缺铁时，细胞会合成较多的转铁蛋白和乳铁蛋白，表明乳铁蛋白和转铁蛋白具有相类似的转运铁的功能。研究发现，给贫血的小鼠进食铁结合的乳铁蛋白和普通的硫酸亚铁，要得到同样治疗效果，后者的摄入量需是前者的4倍。（二）Lf生物活性的影响因素

铁饱和程度的影响：乳铁蛋白的铁含量对抑菌有决定性作用，抑菌作用：随饱和程度增加，抑菌性降低。如：从乳房炎中分离的大肠杆菌、萄萄球菌和链球菌类在一定合成介质中均被缺铁型LF(apo—lactoferrin)抑制。盐类作用：碳酸盐：可明显增强乳铁蛋白的抑菌能力，柠檬酸盐：明显减弱缺铁乳铁蛋白对微生物的抑制。乳汁的实际抑菌作用和其分泌的乳铁蛋白与柠檬酸盐的比例有关，有试验发现，随着磷酸盐、柠檬酸盐、HEPES和PIPES缓冲液浓度的增加，缺铁型LF的抑菌效果呈下降趋势pH的影响：乳铁蛋白的抑菌效果和pH密切相关，在pH7.4时效果明显高于pH6.8，pH<6基本无抑菌作用。抗体或其它免疫物质间的协同作用：研究表明乳铁蛋白和IgA抑菌有协同作用，Bullen证实乳铁蛋白对埃希氏大肠杆菌的抑制可因其抗体的存在而增强

介质的作用：金黄色葡萄球菌用I125示踪蛋白实验表明：85％能和Lf稳定结合，其它部分很少或不能结合，其介质以血液、胨-琼脂较好，盐汁或富盐脱脂乳较差，最适pH为4.0～7.0。形态：Lf的生物活性和其形态有关，如10％水解的Lf有最好的抑菌效果，HPLC法分析有8种Lf的降解肽存在。动物的种类：Lf的活性和动物的种类相关，人、牛、羊等乳汁中Lf的含量和结构稍有不同，Lf对多种病原菌有抑制作用，服用含Lf的食品或制剂，对抑制肠道的病原菌，增加有益菌类和平衡肠道菌群，均有较好的作用。三、Lf的分离方法主要方法：色谱法吸附色谱法、离子交换色谱法、亲合色谱法、固定化单系抗体法等超滤法。色谱法的优点：分离效果好、纯度高，抗体被固定化可重复使用，其缺点是柱的制备工艺复杂，抗体成本昂贵，难以工业化生产。超滤法：操作简便，费用相对较低，易于形成工业化规模，其缺点是乳铁蛋白纯度较低，膜需经常清洗。超滤法是生产食品用乳铁蛋白最具实现工业化潜力的方法之一。溶菌酶溶菌酶（Lysozyme，Lz，EC（3.2.1.17））又称胞壁质酶（Muramidase）或N—乙酰胞壁质聚糖水解酶（N—Acetylmuramideglycanohydralase），于1922年由英国细菌学家Fleming在人的眼泪和唾液中发现并命名。广泛存在于鸟、家禽的蛋清,哺乳动物的眼泪、唾液、血浆、尿、乳汁和组织（如肝肾）细胞中，其中以蛋清中含量最为丰富，而人的眼泪、唾液中的Lz活力远高于蛋清中Lz的活力。一、Lz的基本性质一种碱性球蛋白，广泛存在于鸟和家禽的蛋清中。酶蛋白性质稳定，对热稳定性很高。Lz是由129个氨基酸组成，相对分子质量14200，等电点为pH10.7～11.0，（鸡蛋清溶菌酶）溶菌酶是一种葡萄糖苷酶.，其化学性质稳定，干燥条件下在室温可长期保存，其纯品为白色或微黄色结晶体或无定型粉末，无嗅，味甜，易溶于水，不溶于丙酮、乙醚。（一）热稳定性Lz在酸性pH下是稳定的，此时100℃的加热对Lz仅有很小的活力损失。在pH4.5-pH5.29（100℃，3min）下加热Lz是稳定的。在碱性条件不稳定。糖和聚烯烃类能增加Lz的热稳定性，NaCl对Lz也有抗热变性作用，（二）加工过程中的化学反应

和过氧化的脂类作用，溶菌酶和过氧化甲基亚油酸盐一起培养，导致蛋白质溶解度的下降和增加了溶解部分的分子质量。这是由于在Lz中产生了游离基，而导致其和过氧化的甲基亚油酸作用，热分解：在250℃几乎所有溶菌酶的氨基酸被分解。

（三）络合作用

溶菌酶和许多物质形成络合物导致其失活。等量蛋清和蛋黄的混合物其溶菌酶无活力；脱水全蛋中仅保留部分溶菌酶活力；蛋黄污染的蛋清仅有两个离子交换色谱峰，而无污染的为三个峰；对全蛋的色谱分离无溶菌酶。研究者认为抑制机理是在溶菌酶和蛋黄化合物间形成静电相互作用的络合物所致。

二、溶菌酶的种类及制备溶菌酶分类：根据其作用的微生物不同可以分为两大类：细菌细胞壁溶菌酶作用于β-1，4糖苷键的细胞壁溶解酶。作用于肽链“尾”端和酰胺部分的细胞壁溶解酶。真菌细胞壁溶菌酶酵母菌细胞壁溶解酶霉菌细胞壁溶解酶溶菌酶的制备天然资源的溶菌酶的制备鸡蛋清溶菌酶的制备鸡蛋清中溶菌酶的含量约为3．5％，是提取溶菌酶的方便来源。但不同产地的鸡蛋，其蛋清中溶菌酶的含量也有所不同。工业上多采用直接结晶法、亲和色谱法、离子交换法、超滤与亲和色谱联合使用等方法生产溶菌酶。萝卜溶菌酶的制备国内有人在对华南地区50多科120多种植物进行普查中，发现十字花科萝卜叶中溶菌酶含量最高，且发现萝卜溶菌酶的耐热性、耐酸性均优于鸡蛋清溶菌酶。进一步研究发现，该酶的抑菌效果与现在普遍生产和应用的鸡蛋清溶菌酶有所不同。该酶不但对白色葡萄球菌等3种革兰氏阳性菌，而且对大肠杆菌等6种格兰氏阴性菌及酵母、毛霉等5种真菌具有不同程度的抑制作用，对另外参试的白菜软腐病等7种植物病原细菌、真菌及烟虫和小菜蛾两种昆虫都有抑杀作用。萝卜溶菌酶抑菌的广谱性和较强的抑菌能力，以及原料成本低廉等特点，都为萝卜溶菌酶提供了良好的应用前景三、Lz在食品中的应用Lz对多种微生物有抑制作用，因此可以用于食品保藏

香肠、鱼片、火腿、蔬菜和水果的防腐剂Lf、Lz有防止肠道炎和变态反应的作用，因此可用于婴幼儿食品。例如：在食品工业中，溶菌酶可以作为婴儿食品的添加剂，主要用于牛奶的“人奶化”(尤其在欧洲)。人奶与牛奶的主要不同之一即为溶菌酶的含量。添加溶菌酶可使牛奶更适合婴儿食用，提高婴儿的免疫力溶菌酶对牛奶中革兰氏阳性菌、好气性孢子形成菌、枯草杆菌、地衣型芽孢杆菌等抑制作用非常强。同时，它能促进牛奶中双歧杆菌生长。每吨牛奶加入0.05-0.1mg溶菌酶，37℃保温3h，可使牛奶中双歧杆菌的含量与人奶无显著差别，从而保证婴儿肠道内双歧杆菌的良好增殖在半硬干酪中加入0．001％的溶菌酶，可防止香味物质丁酸的损失。溶菌酶在茶饮料生产上也有很好的应用前景。茶汤属于低酸性饮料，引起茶饮料变质的微生物主要为细菌。为保证饮料安全及贮藏性，必须对茶饮料进行杀菌处理，溶菌酶处理有利于保护其风味和品质。日本用溶菌酶代替水杨酸用于清酒的防腐取得了很好的成效。清酒中大部分微生物不能生存，但有一种叫做火落菌的乳酸菌则能生长，并引起产酸和产生臭味。以往通常加水杨酸作防腐剂，但因其有一定毒性，而使其应用受限。目前，日本已成功用鸡蛋清溶菌酶代替水杨酸作防腐剂。溶菌酶应用的最新研究进展将溶菌酶固定化在食品包装材料上，生产出有抗菌功效的食品包装材料，以达到抗菌保鲜功能。将溶菌酶固定化在HEPA(空气过滤器)上，作为空调的空气净化系统，使其具有高效除尘和杀菌两大功能。当空气通过滤网时，先滤集捕捉尘粒和细菌，然后将捕捉到的细菌杀灭。用溶菌酶非专一性地降解海洋生物高分子壳聚糖，使其成为能被人体吸收的低分子量具有独特生理活性和功能性质的低聚壳聚糖。其它蛋白类生物活性物质一、金属硫蛋白（Metallothionein，MT）金属硫蛋白，是一种含有大量Cd和Zn、富含半胱氨酸的低相对分子质量的蛋白质。金属硫蛋白的生理功效，体现在：参与微量元素的贮存、运输和代谢。清除自由基，拮抗电离辐射。重金属的解毒作用。参与激素和发育过程的调节，增强机体对各种应激的反应。参与细胞DNA的复制和转录、蛋白质的合成与分解以及能量代谢的调节过程。肿瘤患者的治疗中：防止放疗的副作用，保护正常人体细胞，某些行业的工作人员：长期与重金属（如Hg、Pb）接触，可引起中毒，出现四肢疼痛、口腔疾病、肾损伤、红细胞溶血等病症。锌—金属硫蛋白进入体内后，与Pb或Hg可结合成稳定的金属硫蛋白排出体外，而被置换出的Zn离子对人体无害，从而起到保健作用。二、大豆球蛋白（Glycinin）是存在于大豆籽粒中的储藏性蛋白的总称，约占大豆总量的30％。主要成分是11S球蛋白（可溶性蛋白）和7S球蛋白（β-与γ-浓缩