昆虫抗菌肽研究现状
《生物工程进展》1999,V ol.19,No.5
综 述
昆虫抗菌肽研究现状
陈留存 王金星
(山东大学生命科学学院生物系 济南 250100)
摘要 近年来鉴定了的化学结构的昆虫抗菌肽的数目有迅速上升的趋势,一些新型昆虫抗菌肽相继被分离纯化。不同结构的抗菌肽其抗菌特性及其抗菌谱存在着巨大差异,抗菌机制也不同。昆虫免疫与动物免疫机制既存在着区别也存在着某些相似性。
关键词 昆虫免疫 抗菌肽 天蚕素 防御素
1 引言
昆虫抗菌肽是昆虫血淋巴中产生的一类小分子肽,当昆虫受到外界微生物的刺激时,可大量迅速地合成。它具有热稳定性强,强碱性,抗菌谱广的特点,可以抗革兰氏阳性菌,也可以抗革兰氏阴性菌,有些甚至对病毒和肿瘤细胞均具有抗性[1]。因此,自从1980年Baman发现第一种抗菌肽——天蚕素(cecropin)以来,许多昆虫抗菌肽相继被分离、纯化,氨基酸一级结构被确定,有些抗菌肽的基因结构也已确定。但80年代人们主要集中研究鳞翅目、鞘翅目等大型经济昆虫,进入90年代以来,除继续研究大型昆虫外,一些小型种类日益引起有关学者的重视,如双翅目、膜翅目、同翅目等,而且除昆虫外,在其他许多无脊椎和某些脊椎动物中也发现了抗菌肽。因此抗菌肽逐渐成为昆虫免疫学及分子生物学的研究热点之一。一些昆虫抗菌肽已有专文论述[2,3],但关于抗菌肽的分类及抗菌机制却很少涉及,本文结合近年来新发现的昆虫抗菌肽,就其结构、性质及抗菌机制分类作一介绍。
2 昆虫抗菌肽的类型
迄今为止,仅在昆虫中发现的抗菌肽已达100多种[4],根据结构及功能的不同可以分为4类,即天蚕素类(cecropins),昆虫防御素(insect defensins),富含脯氨酸(Pro)的抗菌肽(proline-rich peptides),富含甘氨酸(Gly)的抗菌肽(gly sine-rich piptides)。
2.1 天蚕素类(Cecropins)
天蚕素是最早发现的抗菌肽。1980年, Bom an等成功地把天蚕素与天蚕的溶菌酶在生化性质及功能上区分开,同年分离到纯的天蚕素A和B。1981年,Boman与Bennic合作测定了天蚕素A和B的一级结构,随后在柞蚕、肉蝇、烟草天蛾中都发现了天蚕素或类似天蚕素的抗菌肽。由表1可以看出,这类抗菌肽分子结构相似,都有31-39个氨基酸残基组成,分子量4kD左右,半胱氨酸(Cys)含量少,不能形成分子内二硫键,有强碱性的N端和缩水性强的C端,在肽的许多特定位置有较保守的残基,如2位的色氨酸(T ry),5、8、9位具1个或1对赖氨酸(Lys),11位具天冬氨酸(Asn),12位具精氨酸(A rg),有些位置尽管残基不同,但仍是保守替换。
1988年,Halak等人利用二维核磁共振技术测定天蚕素A的三级结构,其分子结构含有两段 -螺旋,N端1-4位4个氨基酸是非螺旋化的,5-21位为第一个 -螺旋,该螺旋中极性与非极性氨基酸含量相当,因此该螺旋对水和脂都具有亲和性,称为双亲的 -螺旋,22-24
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表1 几种天蚕素的一级结构
抗菌肽氨 基 酸 序 列
天蚕素D W_NPFKEL E KVGQRVRDA VISAGPAVAT VAQATALAK*柞蚕素D W_NPFKEL E RVGQRVRDA IISAGPAVAT VAQATALAK*烟草天蛾B2W_NPFKEL E RVGQRVRDA VISAAPAVAT VGQAAAIAR*天蚕素A KW_KLFKKI E KVGQNIRDG IIKAGPAIAV VGQAT QIAK*天蚕素B KW_KVFKKI E KM GRNIRNG IVKAGPAVAV LGE AKAL*家蚕抗菌肽CM IV RW_KIFKKI E KVGQNIRDG IVKAGPAVAV VGQAAT I*家蚕杀菌肽B RW_KIFKKI E KM GRNIRDG IVKAGPAIEV LGS AKAI*果蝇杀菌肽A GWLKKIGKKI E RVGQHT RDA T I_QGLGIAQ QAANVAATAR*肉蝇毒素IA GWLKKIGKKI E RVGQHT RDA T I_QGLGIAQ QAANVAATAR*猪杀菌肽Cecp SW LSKT AKKL E NSAK-KR_—ISEGIAIAI QGG__PR
*表示C端酰胺化,黑体表示保守氨基酸
位为A la-Gly-Pro形成的结节部,25-37位为第二个 -螺旋,其中疏水氨基酸含量高,故该 -螺旋疏水性强,由此可知,由于昆虫天蚕素多肽链中含有一个保守的Pro,因而在两段 -螺旋之间出现一个结节部,这种结节部在其他一些细胞膜毒素如melitin,alamethicin,pardax in中普遍存在,而且这种结构与天蚕素的抗菌活性密切相关。从表1还可以看出,所有昆虫抗菌肽的C端都是酰胺化的,C端的酰胺化对其广谱抗菌极为重要[5]。
天蚕素类抗菌肽对革兰氏阳性菌和阴性菌都有较高抗性。昆虫天蚕素对细菌的作用过程可概括如下:首先在静电作用下,带正电荷的天蚕素分子与带负电的细菌细胞表面结合,使许多天蚕素分子聚集于细菌细胞外膜上。然后,疏水的C端 -螺旋插入疏水的细菌细胞膜中央,双亲的 -螺旋留在膜表面。完成该步过程的关键在于两股 -螺旋之间存在一个结节部,增加了整个分子的柔韧性。最后,由于大量天蚕素分子与细胞膜结合,使得膜外正电荷增多,两侧膜电位升高,超过阈值时导致膜去极化,进而双亲的 -螺旋插入膜中,两个或多个分子聚集在一起形成离子通道,导致细胞内阳离子大量外流,细胞内ATP合成速度下降,细胞呼吸受到抑制,最后菌体停止生长或死亡。实验表明,当脂质体中含有胆固醇时,天蚕素对其作用明显降低,而胆固醇是真核细胞细胞膜的固有成分,这可能是天蚕素只作用于原核生物的重要原因[6]。
1989年,Lee等从猪的小肠中分离到一种类似天蚕抗菌素的抗菌肽,命名为Cecp (cecropinP1),其氨基酸的序列与天蚕素B具有33%的同源性,二维核磁共振分析表明,其空间结构主要为一条纵贯全长的 -螺旋,昆虫天蚕素中保守的Pro在Cecp中不存在,因此Cecp中不存在结节部。另外,Cecp的C端为羧基而不是酰胺基。Cecp对革兰氏阳性菌的抗性与昆虫天蚕素相当,而对革兰氏阴性菌抗性较弱,其抗菌机制也与后者不同。首先,Cecp分子中的碱性氨基酸与细菌外膜表面的带负电的磷脂酰头部结合,使得大量CecP单体结合在细菌外膜上,形成“地毯式”的一层,然后由于分子的旋转导致Cecp的疏水残基与膜中央的疏水区域结合,超过阈值时,则在质膜上形成瞬时的小孔,进而使质膜瓦解,菌体死亡[7]。
2.2 昆虫防御素(insect defensins)
昆虫防御素一词来源于这些肽与哺乳动物嗜中性白细胞中分离到的防御素具极大的相似性。第一种昆虫防御素由M asturyam a于1988年在一种半翅目昆虫肉蝇(Sar co p haga p eregr ina)中发现。迄今为止仅在昆虫纲中就有15大类,30多种防御素被报导。这些昆虫包括双
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翅目5种、鞘翅目2种、膜翅目1种、毛翅目1种、半翅目1种、蜻蜓目1种,而且在蛛形纲的一种蝎子(L eiurus quinquestriatus)和软体动物的贻贝(M y tilus edulis)中也发现了防御素[8]。但在鳞翅目昆虫中尚未发现防御素。
表2 几种昆虫防御素的一级结构
昆虫种抗菌肽氨基酸序列
LOOP 螺旋 折叠
绿蝇防御素A AT CDLL----SGTGINHSACAAHC LLRGNR- -GGYCNG_-KGVC VCRN
尾蛆蝇防御素AT CDLL----SGTGINHSACAAHC LLRGGR- -GGYCNR--_KGVCVCRN
肉蝇肉蝇肽A AT CDLL----SGTGINHSACAAHC LLRGNR- -GGYCNG----KAVCVCRN
意蜂Royalis in VT CDLL---SFKGQVNDSACA ANCLSGKA-- -GGHCE-----KGVCICRKTS FKDLW DKYF 粉蛱防御素A FTC DVLGFEIAGT KLNS AACGAHC LALGRR--GGYCNS_--KS VCVCR
肉蝇肉蝇肽B LT CEIDRS----------- -CLL HCRLKGYLRA-YC SQQ-----KVCRCVQ
由表2可知大多数昆虫防御素分子量为4kD左右,由38--43个氨基酸残基组成。但有两个例外,一种是肉蝇肽(Sapecin B),仅由34个氨基酸残基组成。另一种是从膜翅目昆虫意大利蜂(Ap is mellif era)中得到royalisin,由51个氨基酸残基组成[9]。昆虫防御素都带有一个净正电荷,氨基酸序列中都含有6个Sys,且这6个Cy s的位置很保守,能形成3个分子内二硫键。绿蝇防御素(Phorm ia defensin)是研究得最清楚的防御素,该分子由三个结构域组成:一个柔韧的N端环(loo p),一个亲水脂的 -螺旋中心,一个带有拟 转角的反向平行的 片层的C末端, -螺旋通过两个二硫键与 -片层的一条链稳定相连,而N端环通过第三个二硫键与 片层的另一条链相连。不同种类昆虫防御素分子结构具有很大的同源性,其主要差异在于N端的环的大小。而且Cy s-Xaa-Xaa-Xaa-Cys或Cys-Xaa-Cys(Xaa代表任意氨基酸)这种结构普遍存在,使 -螺旋通过分子内二硫键得以稳定[10]。昆虫防御素可以抗革兰氏阳性菌而对革兰氏阴性菌几乎无作用,与哺乳动物防御素不同,昆虫防御素对真菌及真核细胞不起作用,其作用机制可以概括为:首先防御素分子依靠其双亲的 -螺旋与细菌外膜结合,散布于膜表面。当大量防御素分子与膜结合后,它们聚合在一起形成寡聚体,这些寡聚体在细菌细胞上围成一个离子通道,从而细胞内K+大量外流,细胞内AT P合成下降,细胞呼吸受阻,菌体死亡。实验证明,防御素分子中的二硫键在其抗菌作用中至关重要,如果用二硫苏糖醇(可以还原二硫键)处理昆虫防御素,则其抗菌活性丧失。另外,增加介质的离子强度或降低温度也可以阻止离子通道的形成,从而使防御素的抗菌活性下降。
2.3 富含脯氨酸的抗菌肽(Pro line-rich peptides)
这是八十年代末才发现的一类新型的昆虫抗菌肽。1989年,Casteels等从膜翅目的意大利蜂(A.mellif era)中首先发现,后来这类抗菌肽又陆续被报导,如来自蜜蜂的apidaecin和abaecin,来自果蝇的drosocin,来自红蝽的pyr rho cor icin和metalniko nins等。这类抗菌肽都由15--34个氨基酸残基组成,其中Pro含量在25%以上。它们都带有正电荷,都含有Ar g-Pro(R.P)或Lys-Pro(K.P)氨基酸对,有些带有典型的Arg-Pro-Ar g(R.P.R)结构。应该指出,这类抗菌肽除上述小分子肽类外,还包括一些分子量较大的肽,如双翅肽(diptericin)。这种抗菌肽在绿蝇和果蝇中都已发现,两种昆虫的双翅肽都由83个氨基酸残基组成,一级结构极为相似,最大特点是整个分子可分为两个明显的结构域,在N端是一个短的富含Pro的结构域,称为P结构域(P domain),果蝇双翅肽的P结构域包括第1—15个氨基酸残基,其中Pro有5个,占结构域的三分之一,在绿蝇中,P 结构域包括第1—17个氨基酸残基,其中Pro
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有6个。双翅肽分子的其余部分富含Gly,称为G结构域(G do main)[12]。
表3 几种富含脯氨酸的昆虫抗菌肽一级结构抗菌肽氨基酸序列
意蜂蜜蜂肽IA GNNRPVYIPQPPRPPHPRI
果蝇dros ocin GKPRPYSPRPT SHPRPIRN
无膜翅红蝽红蝽肽VDKGS YL PRPTPPRPIYNRN
P结构域:
果蝇双翅肽1DDM T M KPT PPPQYPL15
绿蝇双翅肽1DEKPKL IL PT PAPPNLP17
肉蝇毒素II1Q*KLPUPIPPPT NPP14
富含Pro的抗菌肽可分为两类,一类是不具有取代基的,如apidaecins和metalnikaw ins 等,另一类是O—糖基化的,如dro scin和py rrhocio ricin等,它们都带有一个N-乙酰半乳糖胺-半乳糖与其中的苏氨酸(T hr)相连。Bulet等(1995)发现[13],双翅肽的P结构域中则带有一个N-乙酰半乳糖胺-半乳糖-葡萄糖三糖取代基与肽链中10位的T hr相连。有人推测,富含Pro的抗菌肽可能原来都带有取代基,在进化过程中,由于编码T hr的密码子发生突变,使某些抗菌肽一级结构中缺少T hr,因而失去取代基,如第一类,另一些则保留Thr,就形成第二类抗菌肽。二糖或三糖取代基在该类抗菌肽的抗菌活性中起重要作用。研究表明,不含取代基的抗菌肽其活性明显偏低,如果把原来带有取代基的抗菌肽分子中的取代基去掉,则其活性明显下降[14]。
富含Pr o的抗菌肽目前已在双翅目、膜翅目、半翅目、鞘翅目中发现,但尚未在鳞翅目中发现。该类抗菌肽主要对革兰氏阴性菌有抗性,而对革兰氏阳性菌则无作用。目前对其抗菌作用的分子机制了解尚少,但可以推测其一级结构中广泛存在的Pro,尤其是PRP及PRPP等结构的存在对其抗菌活性必有重要意义。有人对哺乳动物中富含Pro的抗菌肽Bac5和Bac7的高级结构预测表明,其分子结构中也存在一个双亲的 -螺旋,推测Bac5和Bac7可能通过 -螺旋插入细菌细胞膜中使细菌致死[15]。但现在无法确定昆虫的这类抗菌肽是否以类似的方式起作用。
2.4 富含Gly的抗菌肽(Glycine-rich peptides)
这也是近几年才发现的一类抗菌肽,其共同特点是一级结构中富含Gly,有些是全序中富含Gly,如鞘翅肽(coleoptericin)、半翅肽(hemiptericin),有些是某一结构域中富含Gly,如双翅肽、肉蝇毒素Ⅱ(sarco to xinⅡ)、凝集素(atacin)等,它们都含有一个G结构域。该类抗菌肽Cy s含量很少或不含Cys,不能形成分子内二硫键,氨基酸残基上也不具有修饰基团。其Gly含量在鞘翅肽中为18%,果蝇和绿蝇双翅肽的G结构域中分别为18%和22%, sarco to xinⅡ的G结构域中为22%。该类肽的分子量为8-27kD。
该类抗菌肽有两种分子量较大,一种是从天蚕中分离的凝集素,由188个氨基酸残基组成,另一种是从肉蝇中分离的肉蝇素,这两种抗菌肽在N端都有一个富含Pro的P结构域,C 端则有一个富含Gly的结构域。双翅肽、凝集素、肉蝇毒素Ⅱ中P′和G两种结构域的存在可能分别对应着两种不同的功能,因此这几种抗菌肽的抗菌谱相对较广。1993年,Casteels从意大利蜂的血淋巴分离到另一种富含Gly的抗菌肽,由93个氨基酸残基组成,命名为膜翅肽(hymenoptaecin),该分子中Gly的含量为19%,不含Cys及丝氨酸(Ser),N末端为2-吡咯烷酮-5-羧酸,具有5个净正电荷。膜翅肽对革兰氏阴性菌和阳性菌都有良好抗性,而且对人和哺乳动物的许多病原菌都有抗性。
研究表明,双翅肽、膜翅肽对细菌的外膜和内膜都有穿透作用,而昆虫凝集素仅对细菌外膜起作用。二级结构预测表明,这类抗菌肽分子不能形成 -螺旋,因此其作用机制可能不象天蚕素通过 -螺旋插入细胞膜中形成离子通道,使细菌细胞膜破坏导致菌体死亡。因Gly分子量小,不具有侧链,推测该类抗菌肽中含量很高的Gly,尤其是双翅肽中五联Gly的存在对增强肽链的弹性、形成多变的空间结构及其广谱
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表4 几种富含甘氨酸的昆虫抗菌肽的一级结构
抗菌肽氨基酸序列
鞘翅肽SLQGGAPNFP QPSQQNGGWQ VSPDLGRDDK GNTRGQIEIQ NKGKDHDFAA GWGKVIRGPN KAKPTW HVGG T YRR
膜翅肽ZE RGSIVIQG T KEGKS RPS L DIDYKQRVYD KNGM TGDAYG T LNIRPGQPS RQHAGFEFGK EYKNGEIKGQ SEVQRGPGGR LS PYFGINGG FRF
G结构域:
肉蝇毒素Ⅱ,G1137DRLGRS IFRDVNRGVSDT LT KSVS ANLFRNDNHNLDAS VERS DVRQNNGENEQKT GGM-200 LDY SHA
凝集素, G157NGHGLS LTDT HIPGFGDKM T AAGKUNUFHNDNHDIT AKAFATRNM PPDIANUPNFNT U-122 GGGIDYM FK
果蝇双翅肽16M LQGGGGGQFGDGFGFAVQGGHQKUWT SDNGRHEIGLM GGYGQHLGGPYGNS EPSW-83 KUGST YT YRFPNF
绿蝇双翅肽18QLUGGGGGNRKDGFGUS UDAHQKUWT SDNGRHS IGUT PGYSQHLGGPYGNSRPDYRI-83 GNGYSYNFG*
肉蝇毒素Ⅱ,G2201NGHGLNAGLT RFS GIGNQAT UGGYS TLFRSNDGLT SL KA AAGGSQW LSGPFANQRDYS-270 FGLGLS HNAWRG*
凝集素,G2123DKLGASAS AAHTDFINRNDYSLDGKLNL FKT PDT SIDFNAGFKKFDT PFM KSS UEPNF-188 GFS LSKYF
抗菌等可能起着重要的作用[16]。
3 结论
以上对在昆虫中发现的主要抗菌肽的结构和功能作了简要介绍,就其分布来讲,主要集中在鳞翅目、鞘翅目、双翅目、膜翅目,这四个目在系统学上都属于内生翅类。不同目的昆虫产生的抗菌肽有所区别,天蚕素类仅在鳞翅目和双翅目中发现,昆虫防御素和富含Pro的抗菌肽除鳞翅目外,在鞘翅目、双翅目、膜翅目中都有发现,富含Gly的抗菌肽在4个目中都存在。由此可见,在对付革兰氏阳性菌方面,昆虫防御素在鞘翅目、双翅目、膜翅目昆虫中可能起主要作用,而天蚕素和溶菌酶则在鳞翅目昆虫中起主要作用。在对付革兰氏阴性菌方面,鳞翅目昆虫利用天蚕素,双翅目昆虫利用天蚕素和富含Gly的双翅肽,鞘翅目昆虫利用富含Gly的鞘翅肽,膜翅目昆虫则利用小的富含Pro的抗菌肽(如密蜂肽等)[17]。
原来人们曾经认为抗菌肽是昆虫体液系统为满足其防御机能通过自然选择而具有的一种特殊的分子标记,即高等脊椎动物具有淋巴细胞和免疫球蛋白,而昆虫则代之以抗菌肽。近年来,随着多种新的抗菌肽在不同动物中的发现,使问题变得复杂起来。一方面,在昆虫中发现了类似脊椎动物体内的免疫类蛋白质,如昆虫防御素、hem lin等;另一方面,在脊椎动物体内也发现了类似昆虫抗菌肽的水分子肽类,如在两栖类中发现了马盖宁(mag ainin),在猪的小肠中发现了天蚕素的类似物抗菌肽Cecp,在鼠类的一些组织中发现了鼠抗菌肽(bacteriecin),在人的皮肤中也发现了一类小分子的抗菌肽[18]。这些发现表明,在某些低等动物体内存在类似高等动物所具有的免疫球蛋白,而在高等动物也存在类似昆虫抗菌肽的小分子肽类,二者的免疫机制既存在明显的差异,也具有某些相似性,具体作用机制尚有许多问题有待于进一步研究和探索。
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The Antibacterial Peptites From Insects
Chen Liuchun Wang Jinx ing
(Department of Biology,S chool of Life S ciences,Sh and on g U nivers ity,Jinan 250100)
Abstract Insects respond to bacterial challenge by the rapid and tr ansient sy nthesis of a large num ber o f potent antibacterial peptites that are active ag ainst m any different bacter ia.T o date,sev eral distinct antibacterial peptites have been totally or par tially char acter ized.Acco rding to their characters,they w ere divided into four gro ups.(1)T he cecr opins.They are4kD peptites and active on bo th Gram-neg ativ e and Gram-positive cells and devoid of cy steines and have the structure of tw o amphipathic -helices.(2)T he insect defensins.T hey are4kD anti-Gram-positive peptites w ith six cy steines engaged in three intram olecular disulfide bridges.(3)Sm all,pr oline-rich peptites.They ar e active against Gram-neg ativ e bacteria and hav e been isolated fro m Hym enoper a,Diptera and Hemoptera.A remarkable feature of the peptites is the presence of an Ogly cosylated substitution.(4)Glycine-rich po lypeptites.T he m olecular w eig hts of the peptites range from10-30kD.T hey are active essentally on Gram-negative bacter ia.
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生物活性肽的研究及其进展汇总
生物活性肽的研究及其进展 摘要：生物活性肽作为一种来源广泛、种类繁多、功能性良好的生命因子，目前已成为全球范围内的研究热点。研究表明这些肽除具有常规的生物活性,如增加矿物质吸收、调节血压、抗菌、抗氧化、降胆固醇、免疫调节之外还对人类营养有调节作用,因而受到广泛关注。本文综述了生物活性肽的种类、生理功能、吸收、制备研究进展,以期为生物活性肽的进一步研究和应用提供参考。 关键词：生物活性肽，生理活性，吸收 Research and progress of biological active peptide Abstract:Bioactive peptides as one rich sources, wide variety, good functional life factors have been a global research hot spot. Studies have shown that these peptides have some conventional biological activities, such as increase mineral absorption, adjust blood pressure, antibacterial, antioxidant, decrease cholesterol, regulate immune. What’s more, they also have a regulating effect on human nutrition, so they have attracted widely attention. The kinds of bioactive peptides was reviewed in this paper, preparation research progress of physiological function, absorption and biological active peptide in order to provide reference for further research and application. Key words:Biological active peptide, Physiological activity, Absorb 1.功能肽的简介 肽(peptides)是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物,是蛋白质的结构与功能片段,并使蛋白质具有数以千万计的生理功能。肽本身也具有很强的生物活性。是由蛋白质中20种天然氨基酸以不同的组合和排列的方式构成的，从二肽到复杂的线性或者环状的多肽的总成。一般说来,肽链上氨基酸数目在10个以内的叫寡肽,10～50个的叫多肽,50个以上的叫蛋白质。人们习惯上也把寡肽中的二、三肽称为小肽。由于构成肽的氨基酸种类、数目与排列顺序的不同,决定了肽纷繁复杂的结构与功能。 生物活性肽( biologically active peptide/ bioactive peptide/ biopeptide) 是指对生物机体的生命活动有益或具有生理作用的肽类化合物,又称功能肽(functional peptide)[1]。肽由氨基酸组成,人体存在20 种氨基酸,由不同的氨基酸的种类排列,加上数量排列形成,再加上还可能有的二级、三级结构,其种类是十分庞大的[2,3]。每一种活性肽都具有独特的组成结构,不同活性肽的组成结构决定了其功能。此外活性肽在生物体内的含量是很微量的,但却具有显著的生理活性。据研究,有些多肽在10 - 7mol/ L 的浓度时仍具有生理活性,就是说1 mL 的多肽用60 倍水稀释后,仍然具有生理功能。功能肽是源于蛋白质的多功能化合物，是多样化且来源充足的食品原料，具有多种人体代谢和生理调节功能，如易消化吸收、促进免疫、激素调节、抗菌、抗病毒、降血压、降血脂等[4] 现代营养学研究发现，人体摄入蛋白质经消化道中的酶作用后，大部分是以寡肽的形式
昆虫行为的研究和展望
吴昊 水产动物医学关键词：昆虫；行为；习性
摘要 昆虫行为一词有双层含意。一层含意是指昆虫的爬行、飞翔、寻找寄主、追逐异性、以及筑巢育幼等各项简单的动作和整套的行动。另一层含意是指涉及上述现象的自然科学。这门科学掌握的任务是阐明昆虫对于来自体内的或体外的各种刺激，在行动上的反应。它虽然兴起得比较早，间题又是最生动醒目的自然现象，但它的发展历史与发展深度是不相称的。许多近代的仪器设备，在这个领域内目前尚无用武之地。因为内容过于广泛,这篇文章只能介绍一下，对于昆虫的行为，大体上可以从哪些方面进行探索。本文论述了昆虫行为学不同分支学科的发展概况和研究现状,主要包括昆虫取食行为、昆虫生殖行为、昆虫通讯行为、昆虫防御行为。并对昆虫行为学的发展方向进行了展望。 关键词：昆虫；行为；习性
引言 动物行为学是研究动物在自然条件下各种行为,即动物对外界环境和内在环境变化的所有反应过程的科学。20世纪60年代以来，动物行为学的研究就受到各国科学家的关注，欧洲的一些动物行为学家对动物行为研究的发展作出了重大的贡献。70年代以来，随着人们对动物行为研究重要性的认识，有关的科研项目日益增多，动物行为学已成为生物学中极为活跃和重要的一个分支学科。论述了昆虫行为学不同分支学科的发展概况和研究现状,主要包括昆虫取食行为、昆虫生殖行为、昆虫通讯行为、昆虫防御行为。并对昆虫行为学的发展方向进行了展望。 1昆虫取食行为 昆虫的取食行为是指昆虫在食物上所进行的摄取食物以及与此相关的一系列活动,一般同种昆虫个体的取食行为表现出相似的和种所特有的固定模式。 1.1昆虫取食行为的特征纪录和描述 对昆虫取食行为的特征的纪录和描述最终有可能揭示昆虫食性的秘密,从而为人为地干扰害虫对寄主植物种类或取食部位的选择,设计害虫综合防治的新方法提供线索。刘芳雨闭对荔枝蜻在越冬前和产卵期的取食行为进行了观察研究,在荔枝蜷产卵期,分析了寄主植物不同枝叶的含水量、主要营养成分和组织结构,揭示了荔枝蜻的食性秘密,为更有效地防治这种害虫提供了理论依据。吴佳教圈对美洲斑潜蝇幼虫取食行为开展研究,探讨取食道长度与幼虫分龄的关系,为美洲斑潜蝇的测报调查和防治适期研究提供了依据。周荣困研究了椰心叶甲幼虫、成虫的取食行为、危害状以及对几种主要寄主的危害量,在此基础上建立了取食面积与椰心叶甲幼虫龄期间关系的模型。 1.2影响昆虫取食行为的因素 昆虫在对寄主定向及回避不适宜植物过程中,植物释放的挥发性次生物质起了主导作用,植食性昆虫对寄主植物的选择依赖于灵敏的感觉作用,对不同种类植物所含的次生代谢产物能准确识别,并借助这种信号刺激来完成其对寄主的选择,一种昆虫如对某种植物所形成的次生物质不能适应,便不能以这种植物为食,更不会产卵于这种植物上,因此,利用非寄主植物的挥发性物质来干扰、迷惑害虫对其寄主植物及产卵场所的选择,可成为害虫控制的一种新手段.赵辉川应用四臂嗅觉仪测定了黄曲条跳甲成虫对5种非寄主植物挥发油的嗅觉反应,并进一步
抗菌肽的概念
抗菌肽的概念 抗菌肽（Antibacterial peptide）又叫抗微生物肽（Antimicrobial peptide）、抗生素肽（Antibiotics peptide），是在多种生物体内存在的具有广谱杀菌、抑病毒、抑杀肿瘤细胞等多种作用的一类活性多肽。1974年，瑞典科学家Boman等人向眉纹天蚕蛾(Samia cynthia)蛹注射阴沟通杆菌及大肠杆菌时，在血淋巴细胞中发现了一种具有抗菌活性的碱性多肽类物质。随后诱导惜古比天蚕(Hyalophra Cecropia)蛹也发现了类似的抗菌活性物质。1981年，这种具有抗菌活性的物质被命名为cecropin，这是人们第一次真正意义上发现抗菌肽。目前科学家已在昆虫、哺乳动物、两栖动物和细菌的体内或分泌物中发现了上千种的抗菌肽。 1．抗菌肽理化特性和结构 抗菌肽一般由10～50 个AA组成，分子量较小，无（弱）免疫原性。富含疏水和碱性aa，所以多数抗菌肽都带正电荷。由于抗菌肽分子量小，大多数抗菌肽只具有二级结构，这就决定了抗菌肽耐高温能力较强，并且在较大的离子强度和较低或较高的pH值下仍可保持较强的活性。 抗菌肽的二级结构包括（1）α-螺旋结构，如天蚕素（Cecropins），蛙皮素（ Magainins）等。（2）β-折叠型，该类抗菌肽是在分子内有2～6个二硫键的抗菌肽类，有代表性的是动物防御素。β-防御素广泛存在于不同的上皮组织中，可能参与上皮和黏膜的抗感染防御。利用射线晶体衍射研究人嗜中性粒细胞中分离到的防御素(HNP-2)的结构时发现，在晶体状态下，防御素是以二聚体形式存在的。每个单体都有3股反平行的折叠片以二硫键连接，不对称的2个单体分子紧密靠近，并对二次旋转轴对称。（3）伸展性螺旋结构，该类抗菌肽不含半胱氨酸，但富含脯氨酸和精氨酸或色氨酸等，由15～34个氨基酸残基组成，在两性分子内部形成分子内α-螺旋，如从蜜蜂体内分离到的apidaecins中脯氨酸和精氨酸的含量分别高达33% 和17 %。（4）环链结构，该类抗菌肽在C末端有一个分子内二硫键，在C末端形成一个环链结构，而N末端为线状结构。如青蛙皮肤细胞产生的brevinins和bactenecin。 2 .抗菌肽的分类 目前，抗菌肽的分类还比较复杂，没有统一的标准。本文就对目前大家普遍比较认可的几种分类方式做一概述。 2.1根据抗菌肽对不同病原体的作用分 根据抗菌肽对细菌、真菌及肿瘤细胞的作用不同，可将抗菌肽分为抗细菌肽、抗真菌肽、抗肿瘤肽、既抗真菌又抗细菌的抗菌肽、既抗肿瘤又抗微生物的抗菌肽等。 2.2根据抗菌肽的结构分 根据其化学组成、二级结构以及功能来划分，Hoffmann1966年将抗菌肽根据空间结构分为线肽和环肽两类，随后Bomalm1998年根据抗菌肽基因研究的成果，将抗菌肽分为四大类[3]，（1）不含半胱氨酸的线肽，包括具有α-螺旋和不具有α-螺旋两类；（2）含等量半胱氨酸的抗菌肽；（3）富含1-2种氨基酸的线肽，最早发现的该类抗菌肽是蜜蜂中的apidaecin，富含脯氨酸和精氨酸；（4）高突变的防御肽。 2.3根据抗菌肽的来源分 : 根据来源可将抗菌肽分为哺乳动物抗菌肽、昆虫抗菌肽、植物抗菌肽、细菌抗菌肽、病毒抗菌肽等。
植物源活性肽研究进展
植物源生物活性肽的研究进展 多肽是由天然氨基酸以不同组成和排列方式构成的从二肽到复杂的线性、环形结构的不同肽类的总称，其中可调节生物体生理功能的多肽称为生物活性肽。与蛋白质相比，活性肽不仅有比蛋白质更好的消化吸收性能，还具有促进免疫、调节激素、抗菌、抗病毒、降血压和降血脂等生理机能。此外活性肽还有较好的酸、热稳定性，水溶性及粘度随浓度变化迟钝等优点，易于作为功能因子添加到各种食品中。我国农作物种类品种繁多，利用这些廉价的植物蛋白开发具有高附加值的生物活性肽产品，越来越受到重视。本文重点综述了降血压肽、抗氧化钛、降胆固醇肽这3类生物活性肽的研究进展，将其结构特征与生理功能的关系进行了归纳，同时归纳了活性肽的生理功能，并指出其发展应用前景。 1. 生物活性肽的生理功能 1.1 抗菌活性 抗菌活性肽通常由细菌、真菌产生，或从动植物体中分离。它们尽管在结构上千差万别，但几乎所有的抗菌肽都是阳离子型的，两亲结构是它们的共同特征[1]。国内外研究成果表明，抗菌肽对部分细菌、真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具有强大的杀伤作用。临床试验也表明，抗菌肽能够增强机体抵抗病原微生物的能力，而且在体内还不容易产生耐药性。 1.2 免疫活性[2] 免疫活性肽能够刺激机体淋巴细胞的增殖，增强巨噬细胞的吞噬功能，提高机体抵御外界病原体感染的能力，降低机体发病率。从人乳和牛乳的酪蛋白中已检测到具有免疫刺激活性的肽片段，这些肽具有刺激巨噬细胞吞噬能力的作用。另外，乳蛋白、大豆蛋白和大米蛋白等通过适当酶解处理也可产生具有免疫 活性的肽类物质。 1.3 抗高血压活性 血压是在血管紧张素转换酶（angiotensin-convertion enzyme，ACE）的作用下进行调节的，血管紧张素Ⅰ在A C E的作用下可转化为有活性的血管紧张素Ⅱ，使血管平滑肌收缩，引起血压升高。降血压肽是具有抑制ACE活性的肽类， 来源广泛，ACE 抑制肽的主要来源是乳制品和鱼蛋白（沙丁鱼、金枪鱼、
小学科学教案《昆虫》两篇
小学科学教案《昆虫》两篇 1．指导学生理解昆虫的特点，初步理解昆虫的概念； 2．培养学生的归纳概括水平和演绎推理水平； 3．培养学生认真细心的科学态度，唤起学生对大自然的热爱之情。 教学准备： 电脑课件、实物投影仪、蝴蝶等昆虫。 学具准备： 1．每人捉一些当地常见易捉的各种小虫子； 2．每人一个放大镜。 教学过程： 一、激趣导入新课 1．课前，老师让大家捉虫子，都带来了吗？ （提出这个问题的目的有两个：一是调查学生是否完成了捉虫子 的任务；二是看看学生带来了哪些虫子，带来了多少虫子。让学生带 来一部分虫子，既增加学生的感性理解，提升学生的研究兴趣，又丰 富了课堂教学内容。） 2．再看看桌子上摆的是什么？猜猜看，这堂课我们要研究什么？（学生回答后板书：虫子） 3．这堂课你们想知道些什么？（让学生提出学习目标，发挥学 生的主体作用） [此设计的目的是激励学生学习的动机，使学生产生一种渴望学 习的冲动。]
二、探讨创设情景 （一）提出问题 1．你桌面上有哪些虫子？ （让学生说出各自带的虫子的名称，增加对虫子的熟悉水准，在 学生头脑中再现一次捉虫子的情景以及回想这些虫子的生活习性的情形，培养学生的发散性思维水平、想像力，并为下一步的研究打好基础。） 2．按照学生的回答，教师利用实物投影仪依次出示各种小虫。 （通过放大的虫子逼真有趣，既能够让学生全面理解，又充分利 用了学生的好奇心，活跃了课堂气氛。） （二）引导探究 1．提出问题：请同学们仔细观察你桌面上的虫子，他们具有什 么特点？比一比，看谁观察得最仔细，发现的特点最多。 （这是课文的重点部分，目的是让学生通过对大量虫子的观察， 找出每一只虫子的特点，这样一来，既给学生一个发散思维的机会， 让学生动脑筋想办法，又让学生用自己想出的办法找出虫子的特点， 很好地发挥学生的主体作用，激发学生学习的积极性。） 2．学生以小组为单位实行观察探究。 （这个过程在于为学生提供民主、宽松的探究氛围，时间放长一 些给学生以观察的“自由”，讨论的“自由”，相互交流的“自由”。在观察完自己组的虫子之后，能够到其他组去观察虫子，实行交流活动。为学生提供多方位、多角度的观察机会，让学生更具体地感知虫 子的外部特征。） 3．汇报观察结果。用投影仪展示学生的学习成果。 三、归纳形成科学认知
洪天配教授糖尿病领域研究报告进展和热点问题回顾
洪天配教授：2009年糖尿病领域研究进展和热点问题回顾 来源: 中国医学前沿杂志<电子版）2009第2期作者：田勍，杜颖，洪天配单位：北京大学第三医院内分泌科辉瑞制药有限公司医学部入站时间：2018-01-21 09:26:00 1 1型糖尿病的发病机制与预防策略 2009年，在第69届美国糖尿病学会 昆虫的复眼 昆虫的成虫和不完全变态类的若虫其头部都有一对复眼。原尾目等低等昆虫、穴居及寄生种类的复眼退化或消失。复眼由多数小眼集合组成的视觉器官，位于头部两侧。 1．复眼的功能 复眼是昆虫的主要视觉器官，能看清物体，对于昆虫的取食、觅偶、群集、归巢、避敌等都起着重要的作用。复眼不但能识别物体，对光的强度、波长和颜色也有一定的分辨能力。 2．复眼的构造 复眼由许多小眼组成，每个小眼的表面称为小眼面。小眼的数目因昆虫种类的不同而不同，每个小眼的构造，在表面的是透明的角膜镜。角膜镜的下面连着圆锥形的晶体，角膜和晶体具有透光和聚光的能力，晶体下面连着有感光作用的视觉柱以及视觉细胞。此外，在每个小眼的周围，都包围着暗色的色素细胞。小眼都各自接受一个点像，各小眼的像能凑成整个物体的形象，这样造成的影像称为镶嵌影像或点像。 3．复眼的成像 （1）并列像：有些昆虫在白天活动，有些则在夜间活动，这是怎么回事呢？这是复眼的构造所决定的。白天活动的昆虫，它的复眼的视觉柱紧接在晶体的下面，每个小眼的周围又包着不透光的色素细胞。在这种情况下，只有垂直射入小眼的光线才能达到视觉柱，起到感光作用。但从侧面小眼折射来的光线，却被色 素细胞挡住，不能到达视觉柱。这种只能由直射光照射所成的物像，叫并列像。由于这种复眼接受的光量子有限，所以只能在白天光线充足时才能活动。相反在夜间光线不足时就看不见物体，不能活动。 （2）重叠像：夜间活动的昆虫，复眼的视觉柱不和晶体相接触，视觉柱和晶体之间有一段距离。同时，复眼色素细胞中色素体，能够上下移动，具有调节光线的作用。因此，从物体射来的光点，除垂直光线能够达到视觉柱外，就是斜射到周围小眼的光线，也能因为折光作用达到这同一个视觉柱上。这样，就等于物体的一个光点，在同一个视觉柱上重复了数次，所以造成的物像就特别清楚。由于这种关系，即使在微弱的光线下，也能造成清晰的物像。相反，在强烈光线下，反而看不清物体，这是某些昆虫在夜间活动的原因。这种一个光点在视觉柱上重复几次所造成的物像，叫做重叠像。 万方数据 万方数据 万方数据 鱼类抗菌肽的研究进展 作者：江丽娜， 赵瑞利， 雷连成， 王教玉， 韩文瑜 作者单位：江丽娜,赵瑞利,雷连成,韩文瑜(吉林大学畜牧兽医学院)， 王教玉(吉林省水产技术推广总站) 刊名： 中国水产 英文刊名：CHINA FISHERIES 年，卷(期)：2008(5) 本文读者也读过(8条) 1.张书剑.Zhang Shujian几种鱼类抗菌肽的研究进展[期刊论文]-饲料研究2007(12) 2.李华.杨桂文.温武军鱼类抗菌肽研究概况[期刊论文]-科技信息2010(2) 3.黄平.章怀云.HUANG Ping.ZHANG Huai-yun鱼类抗菌肽研究进展[期刊论文]-中南林业科技大学学报2009,29(2) 4.杨学明.江林源.蒋和生.YANG Xue-ming.JIANG Lin-yuan.JIANG He-sheng水生动物抗菌肽及其基因工程研究[期刊论文]-生物技术通讯2006,17(1) 5.王克坚.林志勇.杨明.任洪林.黄文树.周红玲.邓尚龙.陈君慧.蔡灵.蔡晶晶海水养殖鱼类抗菌肽hepcidin基因的研究进展[会议论文]-2005 6.王小玲.尹建文.Wang Xiaolin.Yin Jianwen鱼类的先天性抗菌和抗病毒机制[期刊论文]-现代渔业信息2006,21(7) 7.叶星.白俊杰抗菌肽的研究及其在水产上的应用前景[期刊论文]-大连水产学院学报2000,15(4) 8.单晓枫.郭伟生.张洪波.钱爱东鱼类体液中的几种抗菌因子研究进展[期刊论文]-河南农业科学2010(5) 本文链接：https://www.wendangku.net/doc/6415326813.html,/Periodical_zhongguosc200805040.aspx 课程论文 题目: 昆虫的视觉世界及其对人类的启示姓名: 学院: 专业: 班级: 学号: 指导教师: 2012年6 月25 日 昆虫的视觉世界及其对人类的启示 摘要：大部分的昆虫的视觉系统与人类相比，显得复杂一些。昆虫的视觉系统大致可以分为单眼、复眼和视叶等。其中以复眼为主要的感光器官，单眼是视觉的辅助器官。昆虫的复眼和单眼往往都不止一个，复眼往往是由成千上万个小眼组成的。而视叶的功能主要是用来连接前脑的神经纤维。由于昆虫的视觉系统的复杂多样性，加上近年来随着科学尤其是分子科学和仿生学的不断进步，在细胞和分子水平对视觉系统的研究取得了不错的进展。本文主要介绍昆虫的普遍视觉系统的结构和功能，并针对近年来利用昆虫视觉系统取得的科学进展做出进一步总结与说明。 关键字：昆虫；视觉系统；仿生学 人类的视觉系统总体说来可以用规律、高度进化、简明等词语来描述。人类感知外界明暗色彩主要依靠感光细胞。受光的刺激，人眼视网膜中感光细胞经过一系列的物理、生化变化，把光的刺激转换为神经冲动，传递到大脑后产生视觉。而在人类的视觉系统中，感光细胞主要分为两种：感受强光的视锥细胞和支撑弱光的视杆细胞。这两类细胞都采用一种名为发色团的特殊化学基因：11-顺式黄醛。当光子收到刺激时，发色团会转化为低能态结构并向大脑发出信号。此发色团在吸收另一个光子前便“复位”，此循环称为一个视觉循环。 1. 昆虫视觉系统结构及功能 而昆虫的视觉系统的生理结构和机能与人类不同。昆虫视觉系统的中心配件便是单眼和复眼。其中，单眼是用以提高昆虫复眼所感知的视觉刺激的兴奋水平部位，复眼是最主要的视觉器官。此外，视叶是视觉神经系统的中心。下面来单独介绍。 1.1 昆虫的单眼 复眼是昆虫主要的视觉器官，长期以来，人们对复眼的研究也比较多, 但大多数昆虫都具有的另一类视觉器官，即单眼，却往往被忽视。昆虫的单眼可以分为两类，即背单眼和侧单眼。背单眼是视觉的辅助器官，对它的研究工作前人已进行过许多。19 世纪中期，开始了对侧单眼的内部解剖方面的描述，Graber 用实验证明了毛虫侧单眼在所有的光谱区包括紫外光区都有绝对的趋光反应，因此可以认为它有视觉功能。 背单眼为成虫和不完全变态类昆虫的若虫或稚虫所具有的单眼一般位于头部2个复眼之间，类型多种多样：有的昆虫具有1 个背单眼，位于额的前中部，如一种皮蠹; 有的具有2个，位于额的两侧，如一种隐翅甲；有的具有3 个，在额的上部呈倒三角形的排列，相互之间大致呈60°，双翅目、膜翅目大多是这种类型；而另一些昆虫则没有背单眼，如蜚蠊目、半翅目的红蝽、大部分盲蝽等。背单眼的基本结构包括1 个角膜晶体、1层角膜生成细胞（覆盖在角膜晶体上）、视网膜（由大约1 000个感光细胞构成，视类群而不同）等。 A型题 1．下列哪一疾病的上腹痛可采取左侧卧位而缓解? A．消化怀溃疡 B．钩虫病 C．慢性胃炎 D．胃粘膜脱垂症 E．十二指肠炎 2．下列哪一疾病的门脉高压最显著? A．血吸虫病性肝硬化 B. 肝炎后性肝硬化 C. 酒精性肝硬化 D. 原发性胆汁性肝硬化 E．原发性肝癌 3．肝性脑昏迷病人治疗,为了取代脑部假性神经传导介质,应选用: A．多巴胺 B．谷氨酸钾 C．精氨酸盐 D．去甲肾上腺素 E．以上都不是 4．溃疡性结肠炎病变多位于 A. 回肠末段及升结肠 B. 升结肠 C. 降结肠 D. 全结肠 E. 直肠及乙状结肠 5．心房扑动时，为转律首先选用 A．西地兰 B．电复律 C．奎尼丁 D．乙胺碘呋酮 E．心律平 6．哌嗪的降压的作用机理是 A．排钠增多，使血容量减少 B．同时阻滞a1和a2受体 C．使交感神经未梢去甲肾上腺素耗竭 D．阻滞a1－受体而不阻淀a2－受体 E．干扰肾素—血管紧张素系统 7．治疗自发性心绞痛最有效的药物是： A．硝苯吡啶 B．氨酰心安 C．硝酸甘油酯口服 D．心得安 E．异博定 8．下列哪种药物可能使变异型心绞能加重？ A．硝酸甘油 B．亚硝酸异戊酯 C．硝苯吡啶（心痛定） D．心得安 E．异搏定 9．支气管哮喘持续状态很重要的却痰方法是 A．应用抗生素 B．应用却痰药物 C．补液纠正失水 D．应用支气管扩张药物 E．应用肾上腺皮质激素 10．浸润型肺结核主要是由于 A．原发病灶进展而来 B．血行播散扩散形成 C．隐性菌血症潜伏在肺内的结核菌重新繁殖 D．肺门淋巴结结核破溃形成 E．与病人接触引起的感染。 11．肺心病患者测血pH7.25,paCO260mm Hg,BE-10mEq/L, Pao250mm Hg.诊断是： A．失代偿呼吸性酸中毒 B．代偿呼吸性酸中毒 C．代谢性硷中毒 D．呼酸合并代酸 E．正常。 12．使纤维蛋白分解成纤维蛋白降解产物的因素是 A．第Ⅵ因子 B．活化素 C．凝血酶 D．纤维蛋白单体 E．纤溶酶 13．对急性白血病进行缓解诱导治疗的目的是： A．完全杀灭白血病细胞 B．使体内白血病细胞减少到1012 C．使体内白血病细胞减少到1010 D．使体内白血病细胞减少到109 E．以上都不是 14．下列激素中，哪一种是肽类激素 A．醛固酮 B．睾丸酮 C．促肾上腺皮质激素 D．雌二醇 E．皮质醇 15．甲状腺机能亢进症患者用硫尿类或咪唑类药物治疗后，症状好转，甲状腺较以前增大，下列哪项处理最适宜 A．加用心得安 B．停止用药 1 抗菌肽的研究进展 青霉素的发现使人们对由病原微生物感染而引发的各类疾病不再束手无策,并由此发展了大量的β-内酰胺类抗生素,对保护人类健康作出了巨大贡献。但随着上述“传统抗生素”的广泛使用,不断产生出诸多新问题。如β-内酰胺类抗生素的过敏反应以及长期使用导致抗药菌株的产生。于是人们开始寻找新一代抗菌剂。近期的研究发现,某些阳离子型多肽具有广谱的抗菌活性,同时具有“传统抗生素”无法比拟的优越性:不会诱导抗药菌株的产生,有希望成为新一代抗菌剂[1]。抗菌肽(antimicrobial peptides)是具有抗菌活性短肽的总称。1975年瑞典科学家G.Boman等人[2]等从惜古比天蚕(Hyatophoracecropia)蛹中诱导分离得到一种杀菌肽,并将其命名为cecropin。此后,许多抗菌肽相继被分离、纯化。一些抗菌肽的氨基酸一级结构和基因序列得到确定。80年代,有关抗菌肽的研究主要集中在大型的经济昆虫。90年代以来,在继续对大型经济昆虫进行研究的同时,又扩展到一些小型昆虫和其它无脊椎及脊椎动物,抗菌肽已成为免疫学和分子生物学研究的热点。研究的内容包括:抗菌肽的分离与纯化,氨基酸序列的分析,蛋白质构型与功能的关系,抗菌肽的作用机理[3,4],应用基因工程克隆与表达抗菌肽基因,改造合成抗菌肽基因以及动植物的转抗菌肽基因工程等,其中昆虫抗菌肽基因工程研究最受重视[5,6]。目前已发现抗菌肽或类似抗菌肽的小分子肽类广泛存在于生物界,包括细菌、动植物和人类。这种内源性的抗菌肽经诱导而合成,在机体抵抗病原的入侵方面起着重要的作用,更被认为是缺乏特异性免疫功能生物的重要防御成分。抗菌肽具有广谱杀菌作用,大多数对革兰氏阳性菌有较强的杀灭作用,有些则对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均起作用。对某些真菌、原生动物,尤其对耐药性细菌有杀灭作用,并能选择杀伤肿瘤细胞,抑制乙型肝炎病毒的复制。 1. 抗菌肽的分类迄今为止从不同生物体内诱导的抗菌肽已不下200种,仅从昆虫体内分离获得的就多达170余种。根据抗菌肽的结构,可将其分为5类:(1)单链无半胱氨酸(Cys)的抗菌肽,或由无规则卷曲连接的两段а-螺旋组成的肽。该类包括天蚕素Cecropins, Magainins等。Magainins最初是从非洲爪蟾的皮肤中发现的,它是爪蟾的皮肤在一定的环境压力下分泌出的抗感染和促进伤口愈合的成分,由两个紧密相连的肽链组成,每一个肽链有23个氨基酸,低浓度便可抑制许多细菌和真菌生长[7]。(2)富含某些氨基酸残基但不含Cys的抗菌肽。如富含脯氨酸(Pro)或甘氨酸(Gly)残基的抗菌肽。如从猪肠内分离的抗菌肽PR39中Pro含量占49%[6]。鞘翅肽Coleoptericin和半翅肽Hemiptericin的全序中富含Gly[8]。(3)含一个二硫键的抗菌肽,该二硫键的位置通常在肽链C端。如爪蟾皮肤细胞中产生的Brevinins[9]。(4)有两个或两个以上二硫键,具有β 折叠结构的抗菌肽。如绿蝇防御素(Phormindefensin),分子内有6个Cys形成3个分子内二硫键,肽链C末段是带有拟β 转角的反向平行的β片层[10]。实验证明,分子中的二硫键在其抗菌作用中至关重要。(5)由其他已知功能较大的多肽衍生而来的具有抗菌活力的肽。 2. 抗菌肽的作用及机理 2.1抗菌肽的抗菌作用及其机理抗菌肽分子可以在细菌细胞质膜上穿孔而形成离子孔道,造成细菌细胞膜结构破坏,引起胞内水溶性物质大量渗出,而最终导致细菌死亡。抗菌肽分子首先结合在质膜上,接着其分子中的疏水段和两亲性α-螺旋也插入到质膜中,最终通过膜内分子间的相互位移,抗菌肽分子聚集形成离子性通道,使细菌失去了膜势而死亡[10-14]。但是,Gazit[15]等得出 昆虫的多样性研究及其利用现状 作者：姜永泽专业：森林培育班级:2015级学号：指导教师：郝建锋 摘要：昆虫多样性的保护和昆虫是自然界中种类最多的动物，在生态系统中具有重要的作用，但是昆虫在生物多样性保护中没有受到应有的重视。本文综述了保护昆虫多样性的重要性，昆虫多样性的研究现状，昆虫多样性的保护和利用对策。 关键词：昆虫多样性；保护和利用 The Research and utilization of insect diversity Abstract：Insects have more species than any other class of animal and play an important role in ecosystems but are oftenoverlooked in biodiversityconservation. This paper discussed the importance of conservation of insect diversity,the Presentsituation and the existing problems of inset diversity,andthestrategiesfor conservation of inset diversity. Key words：insect diversity; conservation and utilization. 昆虫是自然界中种类最多的动物，在全世界约140万种已定名的生物中，昆虫约为75万，占54%，而据估计昆虫总的种数，100万到300万。昆虫虽然个体很小，但是种类繁多。它们不仅可以作为农作物的传粉者和有害生物的天敌，而且可以作为人类的重要资源加以利用，它们在维持生态平衡、生物防治、农业生产、医药保健和作为轻工原料等方面起着重要的作用[1]。然而人口的迅猛增长和人类活动的加剧，导致自然环境日益恶化，生态系统遭到破坏，从而使得生物多样性受到严重的威胁。目前，昆虫资源的开发利用及其产业化已成为相关学科研究的热点之一。 1 昆虫的多样性的研究背景 随着世界经济的高速发展，人类已面临各种资源危机。其中蛋白质资源短缺已是当今世界，特别是发展中国家普遍存在的问题。我国是一个人口大国，蛋白质资源短缺状况尤其严重。目前我国人均膳食中动物性蛋白质的摄取量与世界水平相去甚远，仅相当于经济发达国家的1/5～1/8。 2 昆虫的利用方式 人类从丰富的昆虫资源中直接或间接的获得资源，从而转换为益于人类的价值。其虫体本身开发产物可广泛应用于机械、电子、军工、日用化工、食品、饲料、医药、造纸、农业等行业[2-5]。从原始社会至今，人们利用昆虫资源的方式也趋于多元化，同时也趋于复杂化。主要涉及食品、药品、工业、生物防治、仿生科技等领域。 2.1 昆虫与传粉 《生物工程进展》1999,V ol.19,No.5 综 述 昆虫抗菌肽研究现状 陈留存 王金星 (山东大学生命科学学院生物系 济南 250100) 摘要 近年来鉴定了的化学结构的昆虫抗菌肽的数目有迅速上升的趋势,一些新型昆虫抗菌肽相继被分离纯化。不同结构的抗菌肽其抗菌特性及其抗菌谱存在着巨大差异,抗菌机制也不同。昆虫免疫与动物免疫机制既存在着区别也存在着某些相似性。 关键词 昆虫免疫 抗菌肽 天蚕素 防御素 1 引言 昆虫抗菌肽是昆虫血淋巴中产生的一类小分子肽,当昆虫受到外界微生物的刺激时,可大量迅速地合成。它具有热稳定性强,强碱性,抗菌谱广的特点,可以抗革兰氏阳性菌,也可以抗革兰氏阴性菌,有些甚至对病毒和肿瘤细胞均具有抗性[1]。因此,自从1980年Baman发现第一种抗菌肽——天蚕素(cecropin)以来,许多昆虫抗菌肽相继被分离、纯化,氨基酸一级结构被确定,有些抗菌肽的基因结构也已确定。但80年代人们主要集中研究鳞翅目、鞘翅目等大型经济昆虫,进入90年代以来,除继续研究大型昆虫外,一些小型种类日益引起有关学者的重视,如双翅目、膜翅目、同翅目等,而且除昆虫外,在其他许多无脊椎和某些脊椎动物中也发现了抗菌肽。因此抗菌肽逐渐成为昆虫免疫学及分子生物学的研究热点之一。一些昆虫抗菌肽已有专文论述[2,3],但关于抗菌肽的分类及抗菌机制却很少涉及,本文结合近年来新发现的昆虫抗菌肽,就其结构、性质及抗菌机制分类作一介绍。 2 昆虫抗菌肽的类型 迄今为止,仅在昆虫中发现的抗菌肽已达100多种[4],根据结构及功能的不同可以分为4类,即天蚕素类(cecropins),昆虫防御素(insect defensins),富含脯氨酸(Pro)的抗菌肽(proline-rich peptides),富含甘氨酸(Gly)的抗菌肽(gly sine-rich piptides)。 2.1 天蚕素类(Cecropins) 天蚕素是最早发现的抗菌肽。1980年, Bom an等成功地把天蚕素与天蚕的溶菌酶在生化性质及功能上区分开,同年分离到纯的天蚕素A和B。1981年,Boman与Bennic合作测定了天蚕素A和B的一级结构,随后在柞蚕、肉蝇、烟草天蛾中都发现了天蚕素或类似天蚕素的抗菌肽。由表1可以看出,这类抗菌肽分子结构相似,都有31-39个氨基酸残基组成,分子量4kD左右,半胱氨酸(Cys)含量少,不能形成分子内二硫键,有强碱性的N端和缩水性强的C端,在肽的许多特定位置有较保守的残基,如2位的色氨酸(T ry),5、8、9位具1个或1对赖氨酸(Lys),11位具天冬氨酸(Asn),12位具精氨酸(A rg),有些位置尽管残基不同,但仍是保守替换。 1988年,Halak等人利用二维核磁共振技术测定天蚕素A的三级结构,其分子结构含有两段 -螺旋,N端1-4位4个氨基酸是非螺旋化的,5-21位为第一个 -螺旋,该螺旋中极性与非极性氨基酸含量相当,因此该螺旋对水和脂都具有亲和性,称为双亲的 -螺旋,22-24 55 抗菌肽的研究进展 摘要：由于细菌对抗生素耐药性不断出现, 研发新型抗菌物质已迫在眉睫。而抗菌肽是广泛存在于自然界生物中的具有广谱抗菌、抗病毒、抑制杀伤肿瘤细胞等作用的多肽。本文介绍了抗菌肽的结构，抗菌肽的生物学活性，抗菌肽的作用机理和作用机制，以及抗菌肽的应用和前景。 关键词：耐药性，抗菌肽；作用机理；前景 抗菌肽，简称ABP,是由宿主产生的一类能够抵抗外界病原体感染的小分子多肽。广泛存在于各种生物体内。1980 年，瑞典科学家Boman 等从天蚕蛹的血淋巴中分离得到天蚕素( cecropin ) 抗菌肽，使人们对抗菌肽的作用机理和应用有了一个崭新的认识。目前世界上已知的抗菌肽共有1 700余种。由于热稳定性强，且对较高离子强度环境有较强的适应性，不仅有广谱抗细菌能力, 而且有的对真菌、病毒及癌细胞也有一定的抑杀作用，最重要的是可以杀伤动物体内的肿瘤细胞，却又极少破坏动物体内的正常细胞，因此，抗菌肽的开发和应用研究已成为国内外昆虫学、生理学、药理学研究热点，在动植物转基因工程及药物开发领域及农业、食品等领域具有广阔的应用前景。 1 .抗菌肽的结构 1 .1 一级结构 据报道，已分离并测定其氨基酸序列一级结构的抗菌肽达几十种，且一级结构都比较相似，具有以下典型的特征：由20~70多个氨基酸残基组成的肽链，其N 端富含赖氨酸和精氨酸等阳离子型氨基酸，C 端富含丙氨酸、缬氨酸、甘氨酸等非极性氨基酸，中间部分则富含脯氨酸，且在许多特定位置都有一些较保守的氨基酸残基，这些高度保守的氨基酸残基是一些抗菌肽分子具有抗菌活性所不可缺少的， 1. 2 二级结构 通过圆二色性分析、二维核磁共振谱法及脂质体模拟实验研究抗菌肽的二级结构特征，结果表明，抗菌肽在一定条件下形成a-螺旋和β-折叠结构。a-螺旋是一个近乎完美的水脂两亲结构,即圆柱形分子的纵轴一边为带正电-的亲水区，而对称面为疏水区。这种两亲性结构是抗菌肽杀菌的关键，改变a-螺 旋的螺旋度会影响抗菌肽的活性。抗菌肽有许多保守序列,在N端易形成a-螺旋,中间部分易形成β-折叠或铰链。a-螺旋肽主要包括天蚕素、爪蟾抗菌肽ma g a i n i n 、c a t h e l i n d i a 等，β-折叠肽主要包括哺乳动物防御素、植物防御素、昆虫防御素和富含脯氨酸的抗菌肽等。 2 抗菌肽的来源 2.1微生物抗菌肽 尚珂 胡鹤 胡又佳 中国基因工程药物研究进展 有关作者： 尚珂博士，女，1980年生，现就职于上海医药工业研究院，创新药物与制药工艺国家重点实验室（筹），任助理研究员。2001年毕业于中国药科大学，2006年获上海医工院微生物与生化药学博士学位。主要研究方向：链霉菌基因工程；重大抗生素品种产生菌的基因工程改造。我国生物技术药物工业总产值至2006年为400~500亿元，仍然保持了高速的增长，新批准的进行临床研究和注册的基因工程药物及新剂型有17个，但其中大部分属于新剂型。创新药物的研究更多地体现在科研领域，尤其是在基因重组蛋白方面，无论是研究的创新性还是品种的多样性都体现了我国在基因工程药物研究领域所取得的长足进步。近年来有越来越多的研究结果发表在国外SCI收录的杂志上，引起了国际上广泛的关注。 1重组蛋白 1.1 活性多肽 1.1.1 志贺毒素抑制多肽 志贺毒素是痢疾志贺菌的主要毒力因子，是一种烈性蛋白质毒素。以制备的重组志贺毒素B亚单位(StxB)为靶标，利用噬菌体展示亲和淘选技术的4轮筛选，从随机十二肽库中筛选到与StxB结合的一批噬菌体克隆，对特异结合活性较高的27个噬菌体克隆的表面展示肽进行序列测定，克隆展示肽出现频率最高的A6噬菌体，在体外与志贺毒素孵育进行动物试验，动物存活率达33.3%，表明毒素的毒性得到部分抑制，A6短肽可能发展成为志贺毒素的拮抗剂[1]。 1.1.2 降钙素 降钙素是甲状腺滤泡旁细胞产生的一种多肽类激素，它是体内钙平衡和骨代谢的调节因子，鲑降钙素已经在临床上用于骨质疏松症，但需要反复多次的注射，且与人降钙素的同源性仅为50%，易产生抗体。将人降钙素在成肌细胞中进行表达，能持续表达人降钙素的细胞进行微囊包埋后仍能持续分泌重组人降钙素到培养液中，这为利用包埋的重组成肌细胞释放人降钙素以及进一步采用移植细胞来治疗绝经后骨质疏松提供了可能[2]。 降钙素基因相关肽(Calcitonin gene-related peptide，CGRP)是从甲状腺髓样癌细胞中克隆发现的一种神经肽，由降钙素基因初级转录产物选择性剪接产生，属于降钙素(Calcitonin，CT) 超家族。CGRP 有两种分子异构肽：αCGRP和βCGRP。采用大肠杆菌偏爱的密码子人工合成hαCGRP 基因，构建了原核融合表达载体，对融合蛋白成功地进行了表达和纯化，Western免疫印迹验证该蛋白具有αCGRP 抗原性，为下一步hαCGRP 纯品的获得及动物实验的研究奠定了基础[3]。 1.1.3 葡萄糖依赖性促胰岛素多肽 GIP，即葡萄糖依赖性促胰岛素多肽或抑胃肽(glucose-dependent insulinotropic polypeptide or gastric inhibitory peptide)是由42个氨基酸组成的胃肠调节肽，具有广泛的临床应用价值。人工合成具有大肠杆菌偏爱密码子的编码GIP成熟肽的cDNA序列，利用pET32a(+)系统 进行原核表达。诱导表达的rhGIP占细胞总蛋白质的35%，纯化后的 抗菌肽在畜牧业上的应用前景 文章来源：饲料工业更新时间：2005-11-4点击数：1165 抗菌肽又称抗微生物肽（antimicrobial peptide）或肽抗生素（peptide antibiotics），在动植物体内分布广泛，是天然免疫防御系统的一部分。抗菌肽不仅有广谱抗细菌能力，而且对真菌、病毒及癌细胞也有作用。近年来，由于药物的滥用，药物残留和细菌耐药性等问题日渐严重，从而引发了人们对食品和环境的关注，越来越多的国家开始呼吁禁用抗生素，而抗菌肽因其独特的生物活性以及不同于传统抗生素的特殊作用机理，已引起人们极大的研究兴趣，成为分子生物学和生物化学研究领域的热点之一。抗菌肽首先由瑞典科学家Boman G等人经注射阴沟杆菌及大肠杆菌诱导惜古比天蚕蛹产生的具有抗菌活性的多肽，即Cecropins。此后科学家们在昆虫、被囊动物（tunicate）、两栖动物、鸟类、鱼类、哺乳动物、植物乃至人类等多种生物体中发现并分离获得了300余种内源性抗菌肽。近来，对昆虫抗菌肽己进行了较为系统的理论和应用研究，有了基因工程肽供试验生产使用。 1 抗菌肽的结构和特性 天然抗菌肽通常是由30多个氨基酸残基组成的碱性小分子多肽，水溶性好，分子量大约为4kDa。大部分抗菌肽具有热稳定性，在100℃下加热10～15min仍能保持其活性。多数抗菌肽的等电点大于7，表现出较强的阳离子特征。氨基酸N端富含赖氨酸和精氨酸等阳离子型氨基酸，其C端富含丙氨酸、缬氨酸、甘氨酸等非极性氨基酸。在许多特定位置都有一些较保守的氨基酸残基，这些高度保守的氨基酸残基是一些抗菌肽分子具有抗菌活性所不可缺少的，另外一些天然抗菌肽的C端往往是酰胺化的，这与抗菌肽的广谱抗菌活性有关。抗菌肽在一定条件下形成α-螺旋和β-折叠结构。 2 抗菌肽的抗菌机理和特点 2．1 抗菌肽的作用机理 研究表明，抗菌肽分子通过膜内分子间的位移而相互聚集在一起，从而在膜上形成离子通道，使膜蛋白凝集，使细菌因不能保持正常的渗透压而死亡。也有人提出是通过影响细胞膜上的能量转运和代谢，从而损伤细胞呼吸链的功能而杀死细菌。抗菌肽还可以断裂癌细胞的核DNA，通过抑制DNA的合成而杀死癌细胞。总而言之，抗菌肽作用机理的关键在于通过物理方式和细胞膜发生作用，不同类别的抗菌肽其作用机理可能不同。 2．2 抗菌肽作用机理的特点 2．2．1 作用部位的有效性昆虫的复眼
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