高性能蛋白质纤维蜘蛛丝的研究与应用

始第六届全目丝绸创新及产品开发论坛“金富春杯”论文椠器

构‘”１。

图２圆网蛛大囊状腺体解剖图””

（ａ：Ａ区；ｂ：Ｂ区；ｆ：漏斗；１：导管的第一环圈；２：导管的第二环圉；３：导管的第三环圈；ｍ：导管的提肌肌

肉；ｖ：阀门；ｉｎｖ：阀门伸张器；ｔ：末端管；ｓ：吐丝口。图中所示的标尺为１００ｔｚｍ）

ＦｒｉｔｚＶｏｌｌｒａｔｈ、Ｄ．Ｐ．Ｋｎｉｇｈｔ比较系统地研究了蜘蛛主腺体丝蛋白的成丝过程，分析了蜘蛛丝的成丝机理，下

面以他们的研究结果为基础分析蜘蛛大囊状腺的液晶纺丝过程。

Ｖｏｌｌｒａｔｈ的研究认为”……，具有皮芯层结构的蜘蛛丝，其皮层和芯层的丝蛋白分别是由Ｄ．Ｐ．Ｋｎｉｇｈｔ、Ｆｒｉｔｚ

图２所示的腺体上的Ｂ区和Ａ区分泌的。分泌芯层丝蛋白的Ａ区的上皮细胞由一种长长的柱状分泌细胞组成，并被腺体分泌的小粒包裹，这些细胞内含有水分并有很大的粘性，通常是含约５０％蛋白的黄色液体，是蜘蛛牵引丝的主要蛋白。当Ａ区分泌物流向漏斗处时，被Ｂ区分泌的无色粘稠均匀液体包覆。随着腺体内丝蛋白的流动，经过漏斗进入锥状的Ｓ形导管内，在该区域，液晶状纺丝液被拉伸并取向，使水溶性丝蛋白成为具有优异力学性能的蜘蛛丝纤维。当纺丝液进入蜘蛛吐丝口前的牵引区时，因为管径的突然变小，纺丝液被快速拉伸，纺丝液分子进一步取向，并形成以氢键连接的反平行８一折叠构造。丝纤维出吐丝口后，在空气中会被进一步地拉伸，阀门夹持住已基本成纤的蛛丝，使其在空气中的拉伸效果更加显著。同时，蜘蛛具有随所处环境而自动调节丝纤维结构和性能的能力。

蚕的纺丝过程与蜘蛛有一定的相似之处，首先它们都是在常温常压下进行纺丝；第二，都属于液晶纺丝；第

三，由纺丝器官控制纤维的分子结构、粗细及性能；第四，具有复合纺丝的特征，蜘蛛由腺体的不同部位分别分泌

皮层和芯层物质，蚕由后部丝腺和中部丝腺分别分泌丝素和丝胶，并在前部丝腺“复合”。对蚕的吐丝过程的研究分析表明…ｏ，绢丝腺将多种纺丝技术巧妙地结合一起，而这在化学纤维纺丝中是没有实现的。蚕的纺丝是干法、复合、液晶、多孔、凝胶转化为液体、离子控制、液体延伸、卷曲及低能量纺丝的组合。蜘蛛的纺丝过程中同样也包含有离子控制、液体延伸等过程。

显然，不管从环境保护还是从合成纤维加工所需的原材料日渐减少的角度来看，对这些天然纤维材料的合成方法和结构的解析都是迫切的。生物在常温常压下生产出天然纤维的过程的研究，以及利用生物工程技术，以与合成纤维相似的速度生产仿生纤维是２１世纪纤维材料研究的一个重要方向。

３人造蜘蛛丝的研究现状

蜘蛛由于不能象蚕一样大量饲养而获取丝纤维，因此如何实现蜘蛛丝的工业化生产，成了科学工作者十分感

兴趣的研究课题。自从ｗｘｕ和Ｌｅｗｉｓ利用生物技术表达了Ｎｅｐｈｌｉａ蜘蛛大囊状腺分泌丝和鞭毛状腺分泌丝的部分基囚片段后，国外有大量的研究机构投入了人工合成蜘蛛丝蛋白的研究中，同时也使生物工程技术在蜘蛛丝研究方面的发展优于蚕丝。

人工合成蜘蛛丝蛋白，首先必须获取其蛋白基因。一般是利用已清楚的重要氨基酸重复序列信息，人工合成其类似物的ＤＮＡ片段，通过大肠杆菌、酵母或其他宿主表达蜘蛛丝蛋白，然后再通过溶液纺丝法纺制成纤维。如：美国陆军Ｎａｔｉｃｋ研究发展工程中心的Ｐｒｉｎｃｅ等在大肠杆菌Ｅ．ｃｏｌｉ中表达了与Ｎｅｐｈｌｉａｃｌａｖｉｐｅ牵引丝蛋白Ｓｐｉｄｒｏｉｎｌ和Ｓｐｉｄｒｏｉｎ２同源的重复序列聚合物”“。Ｌｅｗｉｓ研究组克隆了牵引丝蛋白Ｓｐｉｄｒｏｉｎ２的重复区域。Ｇｏｓｌｉｎｅ等已克隆了?１２６．

新型纤维材料---蜘蛛丝

新型纤维材料——蜘蛛丝 蜘蛛是地球上最古老的物种之一，是自然界的神奇动物，经历了几百万年漫长的进化，蜘蛛已能够适应地球上几乎所有环境而生存下来，其最大的臂助正是本身独特的纺丝能力和令人惊讶的蛛丝性能。蜘蛛是自然界产丝和用丝的“专家”，它们一生都离不开丝。蜘蛛生产性能最优异的丝线，并用这种丝线织成蛛丝网，用以捕获猎物，赖以生存，繁衍后代。蜘蛛，属节肢动物门蛛形纲蛛形目，种类繁多，会吐丝结网的大约有2万多种，按吐出丝种类的多少分为古蛛亚目、原蛛亚目和新蛛亚目。 科学家们早就注意到蜘蛛丝非同一般的性能并将它利用了起来。早在1709年就出现了人类利用蜘蛛丝的记载，而且在第二次世界大战时，蜘蛛丝曾被广泛用作显微镜、望远镜、枪炮的瞄准系统等光学装置的十字准线。进入20世纪80年代,蜘蛛丝，尤其是牵引丝，以高强度、高弹性、高断裂功、低密度、良好的耐温及耐紫外线性能、良好的生物相容性等优异性能引起了各国材料、生物和化学等众多领域研究人员的极大兴趣。科技的进步，亦使得破解蜘蛛丝的生物奥秘成为了可能。1996年，美国Science杂志连载3篇文章，揭示了蜘蛛丝性质与结构的关系以及蜘蛛丝的奥秘，近几年，又连续发表了10多篇关于蜘蛛丝研究的文章。美国、瑞士、加拿大、日本、德国、丹麦等国的一些实验室先后对蜘蛛丝做了深入的研究,在利用基因和蛋白质测定技术解开蜘蛛丝奥妙的同时,在蜘蛛丝人工生产方面也取得了突破性进展。 蜘蛛丝的结构性能与用途 蜘蛛丝能大量吸收动能，同时具有高弹性形变，究其原因，在于其奇妙的分子结构。蜘蛛丝的化学本质为蛋白质，蛛丝蛋白的复杂氨基酸序列和空间结构赋予了外显的性能。蜘蛛丝中分子排列是一种介于晶区与非晶区的中间相的存在。结晶区主要为聚丙氨酸链段，构象为β- 折叠链，分子链或链段沿着纤维轴线的方向呈反平行排列，相互间以氢键结合，形成折曲的栅片，栅片间距离是变化的，在0.93～1.57nm之间。非结晶区由甘氨酸、丙氨酸以外的大侧基氨基酸组成，分子多呈α- 螺旋状结构。由丙氨酸组成的β-折叠（硬段）和富含脯氨酸的α－螺旋（软段），及其紧密堆砌的二级结构使之成为一种半结晶状态的分子弹簧结构，从而赋予蛛丝很好的抗张强度和韧性。蜘蛛拖丝抗拉力5×109Pa，断裂伸长率35％～50％，能大量吸收物体的高动能，其优越性能是包括蚕丝在内的天然纤维和合成纤维不能比拟的。 蜘蛛丝有良好的耐高温、低温性能。据报导,蜘蛛丝在300℃以上才变黄，开始分解；在零下40 ℃时仍有弹性,只有在更低的温度下才变硬。在需要高温、低温使用的场合下蛛丝纤维的优点特别显著。 蜘蛛丝的主要成分是蛋白质，目前尚未发现人体对蜘蛛丝所含的蛋白质有任何排异反应,另外蛛丝蛋白具有自装配行为，在器官移植和组织修复时可用来介导细胞和组织，或者它们相互之间的连接，以促进器官组织的复原。 由于蜘蛛丝本身的特性,决定了在纺织、医疗、军事等领域有着广泛的应用。 医疗卫生 蜘蛛丝主要成分是蛋白质，人们目前尚未发现人体对蜘蛛丝所含的蛋白质有任何排异反应,这正是蜘蛛丝应用在医学上最大的优点。又鉴于蜘蛛丝极轻、韧性好、强度大等现有材料不可比拟的优点,科学家认为用它可以生产人工关节韧带、人工肌腱、人造血管等组织，同时还可以做组织修复、用于眼外科和神经外科手术等特细和超特细生物可降解的外科手术缝合线及生物大分子的固定材料。 蜘蛛丝膜具有很好的透明性、生物可降解性和水－空气界面的通透性。与胶原蛋白和弹性蛋白相似，丝蛋白具有自装配性质，通过二级结构调节以提供机械支撑；与聚酯比较，丝的柔韧性和弹性使其经的起重压和疲劳。丝蛋白生物相容性好，与胶原起同样的细胞黏附、

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

《材料与社会》蜘蛛丝里有学问

4.5 蜘蛛丝里有学问 你听说过用一小束细丝就能把小型飞机吊起来的事吗?这种丝就是我们许多人都看见过的蜘蛛丝。 曾经有人做过试验，发现扯断蜘蛛丝所需的力，比扯断同样粗细的钢丝所需的力足足大上100倍。通过对蜘蛛丝研究，还发现蜘蛛丝在目前已知的所有的高强度纤维里，是最柔软的，重量也最轻。 蜘蛛丝是由蛋白质分子构成的，因此，它和人体有生物的亲和性，可被微生物所分解，也有一定的吸湿性能，用它做的防弹衣将是世界上最坚固而又最轻柔、最舒适的防弹衣了。 据英国《每日邮报》报道，坚韧如钢、交错如织的蛛网无疑是大自然的神奇造物，富有弹性的蛛网甚至能抵御飓风的侵袭。日前，美国的科学家们正试图揭示蛛网的奥秘，希望能将其用于未来的建筑设计或耐用材料的研发。 美国麻省理工学院的研究人员表示，蛛网的成功之处在于：即使有多根蛛丝断掉，蛛网也不会垮掉，甚至会变得更牢固。实验中，研究人员在蛛网各处去掉了总计10%的蛛丝，蛛网的韧性不单没因此而降低，却反而增强了10%。 研究人员发现，这种韧性不单是源自每根蛛丝在质地上的强度，也同时源自蛛丝的内部结构。蛛丝纤维能够根据所承受压力的不同而变化柔韧程度，这种特性是其他任何自然纤维或人造纤维所不具有的。科学家们已经证明，蛛丝的强度是等质量钢丝的5倍。实验表明，蛛网的韧性是其他网格的6倍有余。 工程师可以将蜘蛛丝的构造原理应用到其它方面。蜘蛛丝在受到破坏时只受很小的损坏、而不影响整个结构这一特性可以应用于设计虚拟网络，如互联网，在遭受攻击期间只有本地节点被破坏，而整个系统可继续运行。了解其微观的蛋白质结构和其宏观性质，可能有助于将碳纳米管串在一起，可能有一天会用于生产太空电梯。 蜘蛛丝具有广泛的用途：这是用蜘蛛丝做成小的提琴琴弦。 在医学领域，这种精细的蜘蛛丝是外科医生手术时是理想的缝合线，和医用尼龙线相比，这种蜘蛛丝既有尼龙线的灵活和结实，而且还有可以打结的优点。此外，它还可以用来制作人造肌腱或合成韧带。 由于蜘蛛丝的强度大，人们还可利用它制作降落伞绳，或航空母舰上帮助战斗机在甲板上降落的缆绳、高强度的轮胎帘子线和高强度渔网等。 既然蜘蛛丝有这么好的性能，有人会说我们也可以像养蚕宝宝那样来养殖蜘蛛，不就能得到好多蜘蛛丝了吗？事实上，这是不可能的，因为蜘蛛是一种同类相食的动物，如将众多的蜘蛛饲养在一个房舍里，它们会相互残杀吞噬。 能不通过蜘蛛来得到蜘蛛丝呢? 科学家们告诉我们，完全有这样的可能。 这有两个方面的工作，第一要得到蜘蛛丝的蛋白质，利用转基因技术，将蜘蛛的相关基因转移到细菌、植物体、哺乳动物的乳腺上皮或肾细胞中，进行表达，生成蜘蛛丝蛋白质，并进行提纯。 第二把这蛋白质纺成丝，这样就可得到人造蜘蛛丝了。

膳食纤维的作用与常见食物含量

膳食纤维的作用与常见食物含量 山野国际霍永明高级营养师膳食纤维的定义： 膳食纤维是一种重要的非营养素，它是碳水化合物中的一类非淀粉多糖及寡糖等不消化部分。越来越多的研究表明，膳食纤维的摄入与人体健康密切相关。过量摄入膳食纤维会影响维生素、铁、锌、钙、等的消化吸收，但是摄入足会增加便秘、肥胖、糖尿病、心血管疾病和某些癌症发生的危险。所以与食物中的其他营养素一样，为了保持健康，膳食纤维的摄入量也应在适宜的范围之内。 膳食纤维的定义有两种，一是从生理学角度将膳食纤维定义为哺乳动物消化系统内未被消化的植物细胞的残存物，包括纤维素、半纤维素、果胶、树胶、抗性淀粉和木质素等；二是从化学角度将膳食纤维定义为植物的非淀粉多糖加木质素。 膳食纤维的分类： 膳食纤维可分为可溶性膳食纤维与非可溶性膳食纤维。可溶性膳食纤维包括部分半纤维素、果胶、树胶等；非可溶性膳食纤维包括纤维素、木质素等。 膳食纤维的主要特性： 1，吸水作用 膳食纤维具有很强的吸水能力或与水结合能力。此作用可使肠道中粪便的体积增大，加快其转运速度、减少其中有害物质接触肠壁的时间。 2，黏滞作用 一些膳食纤维具有很强的黏滞性，能形成黏液性溶液，包括果胶、树胶、海藻多糖等。 3，结合有机化合物作用 膳食纤维具有结合胆酸和胆固醇的作用。 4，阳离子交换作用 膳食纤维的与阳离子交换作用与糖醛酸的羧基有关，可在胃肠内结合无机盐，如钾、钠、铁等阳离子形成膳食纤维复合物，影响其吸收。 5，细菌发酵作用 膳食纤维在肠道内易被细菌酵解，其中可溶性膳食纤维可完全被细菌所酵解，而非溶性膳食纤维则不易被酵解。酵解后产生的短链脂肪酸如乙酯酸、丙脂酸和丁酯酸均可作为肠道细胞和细菌的能量来源。 膳食纤维的生理功能： 1，有利于食物的消化过程 膳食纤维能增加食物在口腔咀嚼时间，可促进肠道消化酶分泌，同时加速肠道内容物的排泄，这些都有利于食物的消化吸收。 2，降低血清胆固醇 膳食纤维可结合胆酸，故有降血脂作用，此作用以可溶性纤维（如果胶、树胶、豆胶）的降脂作用较明显，而非溶性纤维无此作用。

椰子蛋白质的功能特性研究进展

椰子蛋白质的功能特性研究进展 【摘要】椰子蛋白质功能特性不仅与蛋白质的氨基酸组成、分子大小及结构形态等固有的物理属性有关，而且还与其他蛋白质相互作用的食物组分以及所处的环境情况 或加工条件有关。本文主要从椰子蛋白质在溶解性、乳化性、起泡性、黏度等方面，分析了pH、离子强度、温度等常见加工条件对这些功能特性的影响。试图为椰子蛋白质的进一步开发利用提供理论指导。 【关键词】椰子蛋白功能特性影响因素进展 蛋白质的功能特性是指食品体系在加工、贮藏、制备和消费过程中蛋白质对食品产生需要特征的那些物理化学性质。蛋白质的功能特性主要包括吸水性、湿润性、膨胀性、粘着性、分散性、溶解度、粘度、胶凝性、乳化性，起泡性等。由于食品的感官品质是由各种食品原料复杂的相互作用产生的（例如蛋糕的风味、质地、颜色和形态等性质是由原料的热胶凝性，起泡、吸水作用、乳化作用、粘弹性和褐变等多种功能性组合的结果），因而这些功能特性不仅与蛋白质的氨基酸组成、分子大小及结构形态等固有的物理属性有关，而且还与其他蛋白质相互作用的食物组分，如水、离子、碳水化合物、脂质及所处的环境情况或加工条件，如温度、

pH值、电离强度等有关。 椰子蛋白质（coconut protein）为木本油料种子蛋白，单个椰子中蛋白质含量较少4%～8%（湿基），但世界椰子的产量很大，因而椰子蛋白是来源丰富的植物蛋白质。椰子蛋白含18种氨基酸，必需氨基酸配比合理，L-精氨酸含量较高（14.8g/100g蛋白），前期的研究表明椰子蛋白具有降血脂、降低胆固醇、抑制高血脂症等保健功能。因而，椰子蛋白质是来源丰富、营养价值较高、保健功能较好的优质蛋白质，开发潜力巨大。从上世纪40年代开始，就有科员人员对椰子蛋白的功能特性进行研究。1930年美国科学家Sj?gren和Spychalski从椰子蛋白质中分离出一种分子量约208 kDa的球蛋白，并命名为cocosin。Molina等（1976）曾利用酶解-冷冻真空干燥技术制备了一种不含纤维的椰子浓缩蛋白（coconut protein concentration，CPC），并对其分子量、溶解性、乳化性、起泡性、凝胶性等功能特性进行了分析。郑亚军等（2009）曾从脱脂椰肉中制备椰子分离蛋白（coconut protein isolate，CPI），然后分析了pH、温度、离子强度等因素对椰子分离蛋白溶解性、乳化性、黏度、起泡性、水合性质的影响。Angelia（2012）则从椰子总蛋白质中分离出椰子球蛋白（cocosin），并分析了其氨基酸组成、溶解性、乳化性和起泡性及其在巴斯杀菌、加热等常见加工处理方式中的稳定性。本文将对椰子蛋白各种功能特性的研究进展进行

蛋白质工程及其应用研究进展

蛋白质工程及其应用研究进展 摘要：蛋白质工程是生物工程中五大工程之一，本文对蛋白质工程作了简要概述，介绍了蛋白质工程的特点，并从蛋白质结构分析结构、功能的设计和预测、蛋白的创造和改造等方面对蛋白质工程研究内容进行详细论述，并以实例作了蛋白工程的应用。 关键词：蛋白质工程特点；研究内容；实际应用；展望 蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生命将不复存在。可是，生物体内存在的天然蛋白质，有的往往不尽人意，需要进行改造。由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序，所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。而氨基酸是由三联体密码决定的，只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋白质的目的。蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要。这种通过造成一个或几个碱基定点突变，以达到修饰蛋白质分子结构目的的技术，称为基因定点突变技术。 蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上，融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。其内容主要有两个方面：根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质，这也是蛋白质工程最根本的目标之一。 目前，蛋白质工程尚未有统一的定义。一般认为蛋白质工程就是通过基因重组技术改变或设计合成具有特定生物功能的蛋白质。实际上蛋白质工程包括蛋白质的分离纯化，蛋白质结构和功能的分析、设计和预测，通过基因重组或其它手段改造或创造蛋白质。从广义上来说，蛋白质工程是通过物理、化学、生物和基因重组等技术改造蛋白质或设计合成具有特定功能的新蛋白质。 1概念 按人们意志改变蛋白质的结构和功能或创造新的蛋白质的过程。包括在体外改造已有的蛋白质，化学合成新的蛋白质，通过基因工程手段改造已有的或创建新的编码蛋白质的基因去合成蛋白质等。为获得的新蛋白具备有意义的新性质或新功

蜘蛛丝

蜘蛛丝纤维之我见 高（101）张春娟 1008093006 摘要：蜘蛛丝是一种具有特殊品质的材料，迄今为止人类还无法生产出像它那样具有超强强度和弹性极强的化合物。人类一直梦想着利用蜘蛛丝的奇特性能来造福社会大众。 关键词：蜘蛛丝,性能,应用 节肢动物门(Arthropoda)蛛形纲(Arachnida)蜘蛛目(Araneida或Araneae)所有种的通称。除南极洲以外，全世界分布［1］。蜘蛛在整个生命过程中会产生许多不同的丝，它的柔韧性和弹性都很好，耐冲击力也很强。无论是在干燥状态或是潮湿状态下都有很好的性能，是一种目前已知弹性和强度最高的天然动物纤维。首先蜘蛛丝很细而强度却很高,它比人发还要细而强度比钢丝还要大。其次它的柔韧性和弹性都很好,耐冲击力强。无论是在干燥状态或是潮湿状态下都有很好的性能。蜘蛛丝网还有很好的耐低温性能。由于蜘蛛丝是由蛋白质构成,是生物可降解的,把这些优良的性能集中在同一种纤维上十分困难。人们开始考虑,如果能够用人工的方法大量而经济地生产这种纤维,必将对纤维和纺织业的发展产生 深远的影响。目前美国、加拿大、德国和英国等发达国家已投入大量的人力和物力进行研究,并已取得相当的进展,对蜘蛛丝的研究,已成为当今纤维界的热 门课题。 1 蜘蛛丝的形成原理及其性能 1.1 形成原理 在显微镜下，我们看到丝从蜘蛛的分泌出来，蜘蛛的腹腔里有许多丝浆，它的尾端有很小的孔眼。结网的时候，蜘蛛便将这些丝浆喷出去。丝浆一遇到空气，就凝结，且富有粘性和惊人的强度。每根蜘蛛丝的抗拉强度是钢材的2倍，弹性也比人造纤维好得多。比如，蜘蛛网可以延伸到原长的10倍，而尼龙一旦延展到原长的20％就会发生断裂无论什么飞虫，一撞到网上就别想再跑掉。而蜘蛛的身上和脚上经常分泌出一层油质，粘丝是不粘油的。但是，一般飞虫是没有这层油质的，所以，蜘蛛网能牢牢地粘住飞虫却粘不住蜘蛛［2］。

蜘蛛丝蛋白聚吡咯复合纤维膜细胞相容性研究【开题报告】

毕业设计开题报告 纺织工程 蜘蛛丝蛋白/聚吡咯复合纤维膜细胞相容性研究 一、选题的背景、意义 组织工程材料是当前生命科学和材料科学共同的前沿研究热点之一。目前已经开发应用于组织工程等生物医学领域的生物相容性高分子材料主要有胶原蛋白、聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物等，但大多数这类材料的原创性研究工作属于国外。我国是一个人口大国，因创伤和疾病造成的组织、器官丧失或功能障碍病例居世界各国之首，每年仅因烧伤需进行皮肤移植的患者就达百万之多。因此，积极寻找合适的原料，研制具有我国自主知识产权的生物材料，对于减小我国组织工程支架等生物材料对国外的依赖性，培育新的高新技术产业和实现国民经济的可持续发展具有重要意义。 研究者一直在寻找具有良好的生物相容性的支架材料以应用于细胞培养中，以及研究支架材料在细胞培养中的各项性能指标以及实验环境对细胞培养的影响，了解细胞在支架材料上的生长情况，以便更好的应用在临床中[1]。而导电支架细胞培养技术发展迅速，是近年来研究的热点。本文主要选择蜘蛛丝蛋白和聚吡咯复合制得的支架材料，将细胞培养在带电的支架材料上，重点研究培养过程中支架材料的性质、电刺激的电流强度及电刺激的时间长短对细胞再生的影响。 二、相关研究的最新成果及动态 2.1 蜘蛛丝蛋白的概况和研究现状 2.1.1蜘蛛丝蛋白的概况 蜘蛛丝的主要成份为蛋白质，如所有的蛋白质纤维一样，其组成长链蛋白质的单元为带不同侧链R的酰胺结构，同尼龙2结构相似[2]。蜘蛛丝的氨基酸的摩尔分数和氨基酸的主链序列与天然聚肽如蚕丝、羊毛和人头发有很大的差异。这种差异和组成取决于蜘蛛的种类、食物、气候及其它因素。不同蜘蛛丝所含的氨基酸种类差异不大，为十七种左右，各种氨基酸的含量也因蜘蛛的种类不同而有一定的差异。它们的共同点为具有小侧链的氨基酸如甘氨酸和丙氨酸的含量丰富，十字圆蛛和大腹圆蛛的这两者含量之和分别达到59.6％和53.2%与蚕丝的含量74.0％相比较就显得较低[3]。 蜘蛛丝是一种特殊的蛋白纤维，它具有很高的强度、弹性、柔韧性、伸长度和抗断裂功能，

蛋白质、脂肪、碳水化合物、膳食纤维

蛋白质、脂肪、碳水化合物及膳食纤维 一、蛋白质 蛋白质是组成人体一切细胞、组织的重要成分，是生命的物质基础，是有机大分子，是构成细胞的基本有机物，是生命活动的主要承担者。 1、蛋白质分类食物蛋白质的营养价值取决于所含氨基酸的种类和数量，所以在营养上尚可根据食物蛋白质的氨基酸组成，分为完全蛋白质、半完全蛋白质和不完全蛋白质。 ⑴完全蛋白质所含必需氨基酸种类齐全、数量充足、比例适当，不但能维持成人的健康，并能促进儿童生长发育，如乳类中的酪蛋白、乳白蛋白，蛋类中的卵白蛋白、卵磷蛋白，肉类中的白蛋白、肌蛋白，大豆中的大豆蛋白，小麦中的麦谷蛋白，玉米中的谷蛋白等。 ⑵半完全蛋白质所含必需氨基酸种类齐全，但有的氨基酸数量不足，比例不适当，可以维持生命，但不能促进生长发育，如小麦中的麦胶蛋白等。 ⑶不完全蛋白质所含必需氨基酸种类不全，既不能维持生命，也不能促进生长发育，如玉米中的玉米胶蛋白，动物结缔组织和肉皮中的胶质蛋白，豌豆中的豆球蛋白等。 2、蛋白质的生理功能 ⑴构成和修复组织。蛋白质最重要的生理功能就是构成机体组织、器官，身体的生长发育可视为蛋白质的不断积累过程。蛋白质对生长发育期的儿童尤为重要。 ⑵调节生理功能。而蛋白质在体内是构成多种重要生理活性物质的成分，参与调节生理功能。 ⑶蛋白质可以供给能量。蛋白质在体内降解成氨基酸后，同时释放能量，是人体能量来源之一。供给能量只是蛋白质的次要功能。 3、氨基酸 氨基酸是组成蛋白质的基本单位，组成蛋白质的氨基酸有20多种，但绝大多数的蛋白质只由20种氨基酸组成。 ⑴氨基酸分类氨基酸可分为必需氨基酸、非必需氨基酸以及条件必需氨基酸。

MCPIP 1蛋白质结构、功能的研究进展

MCPIP 1蛋白质结构、功能的研究进展 摘要 ZC3H12A是免疫系统中的一个重要基因，其编码的蛋白质ZC3H12A/MCPIP 1在免疫相关疾病，尤其是自身免疫病和炎症反应中发挥重要的抑制效应。ZC3H12A的表达能够被多种炎症相关细胞因子所诱导。近来的研究报道，MCPIP 1具有转录因子、RNA酶、去泛素化酶等作用，其在调控基因转录、mRNA降解、多聚泛素链的去除、细胞凋亡、细胞自噬、炎症抑制、细胞分化、血管生成等方面都有重要作用。基因敲除小鼠患有严重的高免疫球蛋白血症、淋巴结肿大、浆细胞和记忆细胞的积聚及自身抗体的大量产生等免疫功能紊乱疾病。 本文较为系统地阐述了ZC3H12A基因的克隆、MCPIP 1蛋白的结构及功能，从时间的维度观其主要研究历程，以及对免疫系统的重要影响。大体上浅析了MCPIP 1从其发现至今的探索情况。 【关键词】ZC3H12A Zc3h12a MCPIP 1 RNA酶凋亡去泛素化酶

1 简介 ZC3H12A/MCPIP是一种锌指蛋白。它的全名是具有CCCH锌指结构域的蛋白质12A（Zinc finger CCCH domain-containing protein 12A），简称ZC3H12A[1]，又称MCP-1诱导蛋白（MCP1-induced protein，MCPIP 1）[2]。MPCIP的编码基因是ZC3H12A，它属于ZC3H12基因家族，该家族中共有4个成员，分别编号为ZC3H12A、ZC3H12B、ZC3H12C、ZC3H12D[1]。此家族保守性很强，在很多物种（包括果蝇、秀丽线虫、小鼠和大鼠等）中都有发现其同源序列[1]。MCPIP 1最初被发现于经MCP-1处理的人外周血单核细胞中[2]，而后又在经IL-1β刺激的人单核细胞来源的巨噬细胞中被发现[3]。在TNF、MCP-1、IL-1β或LPS等细胞因子的作用下，该基因的转录水平被显著激活[1, 2, 3, 4, 5, 6]。同时，具有CCCH锌指结构的蛋白质在巨噬细胞相关的器官（如胸腺、脾脏、肺、小肠和脂肪组织等）中表达水平很高[6]。对于Zc3h12a基因敲除小鼠的表型分析表明[4, 7]，该基因的缺陷与自身免疫疾病的发生相关，在炎症相关的生理和病理过程中具有重要意义。 克隆发现 该基因的发现 单核细胞趋化蛋白质1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)，它能够招募并激活单核/巨噬细胞，是使单核/巨噬细胞迁移的主要趋化因子。MCP-1与靶细胞膜上的CCR2结合，启动了一系列的信号通路，导致单核/巨噬细胞向MCP1高浓度处趋化性迁移[8，9]。用MCP-1刺激人外周血单核细胞后，提取细胞内的总mRNA。将测序结果与基因注释数据库中的数据进行序列比对后发现了一些未被注释的基因。其中表达差异最显著的一个基因是目前未知功能的基因，在EST数据库中查找到了与之相对应的序列，同时在GeneBank 数据库中查找到了对应的人cDNA克隆。（GeneBank序列号AW206332）研究者将它命名为人MCP1诱导蛋白（MCP-induced protein，MCPIP 1）[2]。 对蛋白质序列分析发现，MCPIP 1有599个氨基酸，分子质量约为65.8kD，有两个脯氨酸富集区，一个核定位序列，和一个CCCH锌指结构域[2]。而后发现其序列中还存在一个PIN结构域[4]和一个泛素结合结构域[7]。由于该蛋白质具有CCCH锌指结构域，因而被命名为具有CCCH锌指结构域的蛋白质12a（ZC3H12A）[1]。序列比对发现，人MCPIP 1与小鼠中的同源蛋白质的氨基酸组成有82%的相似度，cDNA的核苷酸序列组成有80%的相似度[2]。 该基因家族的发现

蚕丝和蜘蛛丝再生蛋白纤维研究进展

０２５３－９７２１（２０１１）１２－０１４７－１０ 蚕丝和蜘蛛丝再生蛋白纤维研究进展 谢吉祥李晓龙张袁松 西南大学纺织服装学院，重庆４００７１５ 蚕丝和蜘蛛丝的性能优良，通过人造方法获得性能良好的再生蚕丝和蜘蛛丝一直是国内外学者研究的热点，但目前研究所获得的再生蚕丝或蜘蛛丝并不理想。本文总结了有关蚕丝和蜘蛛丝再生研究，包括纺丝液的制备、湿法纺丝和静电纺丝的方法以及纺丝工艺条件对纤维特性的影响等；探讨了ｐＨ值调整、醇处理、拉伸、热处理 等改善再生丝纤维性能的方法及其效果；阐述了再生丝纤维广阔的发展前景，期望能为今后人造蚕丝和蜘蛛丝提 供有用的信息。 蚕丝；蜘蛛丝；再生；人造纺丝 ＴＳ　１０２．３Ａ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｎ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｆｉｂｅｒ　ｏｆ　 ｓｉｌｋｗｏｒｍ　ｓｉｌｋ　ａｎｄ　ｓｐｉｄｅｒ　ｓｉｌｋ ＸＩＥ　ＪｉｘｉａｎｇＬＩ　ＸｉａｏｌｏｎｇＺＨＡＮＧ　Ｙｕａｎｓｏｎｇ ２０１０－１２－１３２０１１－０４－１５ 中央高校基本科研业务费专项资金资助（　ＸＤＪＫ２００９Ｂ００７）；第３９批教育部留学回国人员科研启动基金项目（教外司留［２０１０］　１１７４号）；教育部春晖计划项目（教外司留［２０１０］　６１０号）；重庆市自然科学基金项目（ＣＳＴＣ，２００８ＢＢ０００８）；西南大学博士基金项目（ＳＷＵＢ２００７０６７）；人力资源和社会保障部留学人员优先资助基金项目（渝人社办［２００９］１１６号） 谢吉祥（１９８６－），女，硕士生。主要研究方向为复合再生蚕丝蛋白材料的成形与性质。张袁松，通信作者，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｓｚｈａｎｇ＠　ｓｗｕ．　ｅｄｕ．　ｃｎ。

食品蛋白质功能研究进展

食品蛋白质功能研究进展 摘要：食品蛋白质功能是指在食品加工，保藏，制备和消费期间影响蛋白质在食品体系中的性能的那些蛋白质的物理和化学性质。对国内外关于食品蛋白质功能研究进行了综述，为未来研究食品蛋白质功能性质的应用提供参考。 关键词：食品蛋白质功能，物理性质，化学性质，研究进展 前言： 食品的感官品质是由各种食品原料复杂的相互作用产生的。例如蛋糕的风味、质地、颜色和形态等性质，是由原料的热胶凝性，起泡、吸水作用、乳化作用、粘弹性和褐变等多种功能性组合的结果。因此，一种蛋白质作为蛋糕或其他类似产品的配料使用时，必须具有多种功能特性。动物蛋白，例如乳（酪蛋白）、蛋和肉蛋白等，是几种蛋白质的混合物，它们有着较宽范围的物理和化学性质，及多种功能特性，例如蛋清具有持水性、胶凝性、粘合性、乳化性、起泡性和热凝结等作用，现已广泛地用作许多食品的配料，蛋清的这些功能来自复杂的蛋白质组成及它们之间的相互作用，这些蛋白质成分包括卵清蛋白、伴清蛋白、卵粘蛋白、溶菌酶和其他清蛋白。然而植物蛋白（例如大豆和其他豆类及油料种子蛋白等）；和乳清蛋白等其他蛋白质，虽然它们也是由多种类型的蛋白质组成，但是它们的功能特性不如动物蛋白，目前只是在有限量的普通食品中使用，因为并没有完全了解，哪些蛋白质的分子决定了蛋白质在食品中所具有的各种期望的功能性质，往往通过特定的方法来提高其功能特性，使其应用领域更广阔。 1、蛋白质的功能性质 蛋白质的功能性质，通常是指蛋白质的水化性、戳着性、胶凝作用、乳化性、发性等。 (1)蛋白质的水化性蛋白质的水化取决子蛋白质与水的相互作用，包括水的吸收 与保留、湿润性、溶胀、戳着性、分散性、溶解度和强度等。 蛋白质的水化是通过蛋白质的败键和氨基酸侧链与水分子间的相互作用而实现的，见 图（1） 大多数的食品是蛋白质水化的固态体系，蛋白质中水的存在及存在方式直接影响着食骏的质构和口感。干燥的蛋白质原料并不能直接加工，须先将其水化。干燥蛋白质遇

蜘蛛丝

第三节蜘蛛丝 蜘蛛丝是一种天然高分子蛋白纤维和生物材料。纤维具有很高的强度、弹性、伸长、韧性及抗断裂性，同时还具有质轻、抗紫外线、比重小、耐低温的特点，是其它纤维所不能比拟的。纤维初始模量高、断裂功大、韧性强，是加工特种纺织品的首选原料。蜘蛛丝由蛋白质组成，是一种可生物降解且无污染的纤维。 蜘蛛丝纺织品的生产可追溯至18世纪，最具代表性的是1710年巴黎科学院展出的蜘蛛丝长统袜和手套，这是人类历史上第一双用蜘蛛丝织成的长统袜与手套；1864年美国制作了另外一双薄蛛丝长统袜，所用的蛛丝是从500个蜘蛛喷丝头中抽取出来的，这种长统袜由于太薄而不能穿；1900年巴黎世界博览会上展示了用2.5万只蜘蛛吐出的9.14万米长的丝织成的一块长16.46m、宽0.46m 的布，该产品花费太高，没有带来商业利润。到1997年初，美国生物学家安妮·穆尔发现，在美国南部有一种被称为“黑寡妇”的蜘蛛，它吐出的丝比现在所知道的任何蜘蛛丝的强度都高。蜘蛛丝特殊的结构和性能已引起世界各国的关注，并在纺织、医疗卫生和军事领域产生了极其重要的影响。目前，国内外许多科学家已通过基因工程将蜘蛛的基因移植到其它动植物体内，从而使蜘蛛丝纤维实现工业化生产的梦想成为现实。 一、蜘蛛丝的组成 蜘蛛丝产生于蜘蛛体内特殊的分泌腺，这些分泌腺因蜘蛛的种类不同而各异。到目前为止，生物学家共发现了7种类型的分泌腺，常见的有葡萄腺、梨状腺、壶状腺、叶状腺、集合腺等。蜘蛛的种类繁多，会吐丝结网的大约有2万多种。按吐丝种类的多少，蜘蛛可分为古蛛亚目、原蛛亚目和新蛛亚目。古蛛亚目的蜘蛛只能吐出一种丝；原蛛亚目的蜘蛛可吐出3种丝；新蛛亚目的蜘蛛可吐出7种丝。一般来说，新蛛亚目所有的蜘蛛都会有7种丝腺，各种丝腺分别能吐出不同性质的蜘蛛丝(见表1-6)。 蜘蛛丝的主要成份是蛋白质，其基本组成单元为氨基酸。蜘蛛丝中含17种左右的氨基酸，各种氨基酸的含量因蜘蛛的种类不同而存有一定的差异。蜘蛛丝中含量最高的7种氨基酸的总和约占其总量的90%，它们分别为甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸、丝氨酸、亮氨酸和精氨酸(见表1-7)。 表1-6 圆蛛族7种丝腺吐丝及其性质

膳食纤维的分类和作用

膳食纤维的分类和作用 蛋白质、糖、脂肪、维生素、无机盐、水是人体所必需的六种营养素，在人们的生命活动中起着至关重要的作用，也是人们进行合理饮食搭配的主要考虑因素。我国原来是以植物性食品为主食的国家，但是近年来随着人民生活水平的逐渐提高，人们的饮食习惯已发生了很大的改变，随之而来的是肥胖症、糖尿病、动脉硬化、冠心病和恶性肿瘤等疾病的发病率有所增加，这些疾病不仅在老年人群中很常见，在中青年人群中也开始增加，甚至少年儿童的成人病发病率有所上升，研究发现食物中脂肪和糖类摄取量过多而植物性食物摄取量不足是导致这一现象发生的重要原因。植物性食物中含量较多的是纤维素，食物纤维素包括粗纤维、半粗纤维和木质素。食物纤维素是一种不被消化吸收的物质，过去认为是“废物”，现在认为它在保障人类健康，延长生命方面有着重要作用。因此，称它为“白金”第七种营养素。由此，纤维素这一物质越来越引起人们的注意，也开始成为众多食品研究者和大众的关注热点。 膳食纤维 定义：膳食纤维（dietary fiber,DF）是不被人体消化道分泌的消化酶所消化的、且不被人体吸收利用的多糖和木质素。 一、膳食纤维分类 (一)DF包括一大类具有相似生理功能的物质，按溶解性可将膳食纤维分为可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维。 可溶性膳食纤维主要是 ①植物细胞壁内的储存物质和分泌物 ②部分半纤维素 ③部分微生物多糖 ④合成类多糖，如果胶、魔芋多糖、瓜儿胶、阿拉伯糖等； 不溶性膳食纤维包括 ①半纤维素 ②不溶性半纤维素 ③木质素 ④抗性淀粉 ⑤一些不可消化的寡糖 ⑥美拉德反应的产物 ⑦虾、蟹等类动物表皮中所含的甲壳素

⑧植物细胞壁的蜡质与角质 ⑨不消化的细胞壁蛋白。 1．纤维素（cellulose）在化学结构上与淀粉相似，是以β-1，4糖苷键连接的直链聚合物，不能被人类肠道淀粉酶所分解。草食动物由于其瘤胃中微生物能产生纤维素酶，故可以利用纤维素功能。 2．半纤维素（hemicellulose）与纤维素一样主要以β-1，4糖苷键连接，也存在β-1，3 糖苷键，根据主链和支链上所含的单糖不同可分为木聚糖、半乳聚糖、甘露聚糖和阿拉伯糖的多聚体。有的还含有半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸。 3．木质素虽然木质素包括在粗纤维和不可利用碳水化物的范畴内，但它并不是真正的碳水化物，而是苯基-丙烷衍生物的复杂聚合物，它与纤维素、半纤维素共同构成植物的细胞壁。 4．果胶（pectin）果胶主链成分为半乳糖醛酸酯，典型的侧链为半乳糖和阿拉伯糖，是存在与蔬菜和水果软组织中的无定形物质。它可在热溶液中溶解，而在酸性溶液中遇热形成凝胶，在食品加工中做为增稠剂使用。 5．抗性淀粉（RS）包括改性淀粉和经过冷却加热处理的淀粉。抗性淀粉在生理功能上与膳食纤维极为相似，故归入膳食纤维。它属于不溶性膳食纤维，但通常兼具可溶性膳食纤维的特点，可用做葡萄糖的缓释剂，用于降低餐后血糖。有动物研究表明，在体内和体外试验中抗性淀粉都可促进益生菌的生长，增加大肠双歧杆菌的数目。 6．不可消化寡糖具有生理调节作用的不可消化寡糖（non-digestible oligosaccharide，NDO）是有3~9个单聚糖合成的短链多糖。这些多糖可能由相同或不同的单体聚合、并经不同的键连接而成。NDO是某些植物如豆科籽实、谷物中的天然成分（棉子糖—存在于蜂蜜、也是大豆低聚糖的成分之一、水苏糖）。此外，还可以生产NDO作为饲料和食品中的功能性添加剂，例如可以通过部分水解菊粉制备低聚果糖（FOS），由乳糖制备低聚半乳糖（TOS）。NDO的生理功能和化学性质均取决与其化学组成。NDO大多可溶于水，乙醇及体液，但在体内PH条件下却相当稳定，NDO的营养功能源于其独特的发酵品质，也被称为双歧因子。纤维素、半纤维素不具有类似的功能，这可能是由于异质性造成的，NDO对外源性的非特异性刺激作用可以阻止不良微生物区系的建立。 7．树胶（gum）和粘胶（mucilage）是由不同的多糖及其衍生物组成。阿拉伯胶（arabicgum）、瓜儿胶（guargum）属于这类物质，可用于食品加工作为稳定剂。（二）根据来源不同，膳食纤维可分为以下六类。

蛛丝蛋白的研究现状和进展

蛛丝蛋白的研究现状和进展 摘要：蛛丝蛋白是一种很特殊的纤维蛋白。由于其高度重复的一级结构、特殊的溶解特性 和分子折叠行为以及具有形成非凡力学特性丝纤维的能力而引人注目。本文主要对蛛丝蛋白的结构、特点以及目前对其研究比较多的应用和新型的合成方法进行综述，同时也对将来蛛丝蛋白的研究方向以及在研究中可能会遇见的问题进行分析。通过本文的介绍希望可以在其蛋白质的结构上有更深刻的理解和认识，同时也为蛛丝蛋白的研究和应用提供一个很好的参考和依据。 关键词：蛛丝蛋白；结构；基因合成；弹性、韧性材料 前言：蛛丝蛋白是一种很特殊的纤维蛋白，它是由节肢动物门昆虫纲、蛛形纲和多足纲中 某些类群的特殊腺体产生的。蛛丝主要包括拖丝和捕捉丝, 其中拖丝主要用于构成蜘蛛网的牵丝和轮状网面, 捕捉丝则用来粘附昆虫并在昆虫挣扎时提供强大的弹性, 以免由于强大的动能导致反弹, 将捕捉到的食物弹出去。因此，蛛丝蛋白的结构性能以及其强大的力学特性值得深入的研究。另外，尽管某些具有优良力学特性的蛛丝可以被开发为有潜力的、应用价值高的新型生物材料，但在人工条件下大规模、高密度地养殖蜘蛛以获得蛛丝的现实困难迫使人们寻求另外的途径生产蛛丝蛋白来满足研究、开发和应用的需要。因此，高效的合成和生产方法变得也不可忽视。纵观近十年的研究史，大多数好的研究技术也逐渐走向成熟。比如近来从蜘蛛丝腺cDNA文库中克隆蛛丝蛋白基因或通过化学合成编码蛛丝蛋白的人工基因用于重组蛛丝蛋白基因工程生产已成为制备蛛丝蛋白的一个主要方法。蛛丝蛋白基因克隆和表达的成功为人们初步了解各种类型蛛丝蛋白分子的结构、折叠行为和功能之间的内在联系及各种类型蛛丝各自独特力学特性的分子基础提供了良好的开端。与上述蛛丝蛋白的结构与性能的研究深入，它的应用也逐渐发展起来。比如研究人员首先通过转基因技术培育出了一种山羊，这种山羊能够生产出具有蛛丝蛋白的羊奶。在羊奶中加入一种特殊的溶剂后，就能提取到大量的蛛丝纤维。这种蛛丝纤维甚至比著名的凯夫拉尔纤维还结实，强度是钢的10 倍。将这些纤维纺纱编织就能制成所需要的“超强布料”。同时，蛛丝蛋白在其结构性能和应用方面的研究同时也面临着众多的问题等待解决。 一、蛛丝蛋白的结构和功能 1、总体认识：蛛丝蛋白具有典型的蛋白质二级结构，即蜘蛛丝由α-螺旋和β-片层共同 组成。 特点：1、规则的β-片层被不规则的α-螺旋和β-弯曲所包围。 2、β-片层赋于丝力度α-螺旋赋于丝弹性。

蛋白质组学的研究进展及应用

蛋白质组学的研究进展及应用 21世纪是生命科学的时代随着人类基因组序列的完成和生命科学进入后基因组时代，研究这些基因的表达和调控已成为首要任务。因此，蛋白质组学研究已成为21世纪生命科学的战略任务蛋白质组学是所有或部分蛋白质在生命活动过程中的功能和作用。可以说，这是现代生物学研究的一个必不可少的手段。本文分析了蛋白质组学的内涵和研究进展，并介绍了蛋白质组学的应用领域，以帮助人们更好地理解蛋白质组学的意义，促进蛋白质组学的更好发展。 关键词蛋白质组学；研究；应用文件识别码A，文件识别码R341于 ，文号XXXX，是一门以生物体的全部或部分蛋白质为研究对象，研究生物体、细胞(组织)或基因组的蛋白质变化规律的学科。蛋白质组学可以在整体水平上研究蛋白质表达和调控的水平和调控，旨在了解蛋白质与 相互作用的关系，为生命活动规律提供理论和物质基础，也为人类健康带来理论基础和解决方案 随着人类基因组序列的完成，生命科学研究的重点已经转移到基因表达产物即蛋白质的研究上。蛋白质组学已成为21世纪生命科学研究的战略任务和重点1.2蛋白质组学 的研究内容传统的蛋白质研究侧重于单个蛋白质的研究，而蛋白质组学则侧重于生物体全部或部分蛋白质的研究随着学科的逐步发展，蛋白质组学的研究内容也在不断更新和完善。蛋白质研究中的翻

译后修饰已经成为蛋白质组学研究的重要组成部分，因为翻译后修饰是蛋白质调节功能的重要途径在不同的发育阶段、生长阶段和不同的病理条件下，不同细胞类型的基因表达是不同的，因此有必要对细胞甚至亚细胞进行准确的蛋白质组学研究。最后，双向电泳被用来分离蛋白质。根据等电点和分子量的不同，用双向电泳分离不同种类的蛋白质。通过技术分离和处理的蛋白质可以在质谱系统中分析，以获得蛋白质的定性数据。1.3蛋白质组学的进展 蛋白质组学的主要任务是建立基于获取和分析蛋白质状态和规律的技术为了满足这些要求，需要高吞吐量技术。在研究技术方面，目前我国已经出现了高灵敏度、高效率的蛋白质分离和鉴定方法，如二维色谱-串联质谱 谱(2D-高效液相色谱/质谱-质谱)、电离飞行时间质谱 (MALDI-TOF/质谱)等。，获得了国际认可，具有一定的优势。其中，飞行时间电离质谱(MALDI-TOF/MS)是近年来广泛应用的软电离质谱，具有高准确度、高分辨率和低成本的特点。因此，蛋白质组学的发展离不开研究技术和方法的不断改进。 目前，中国已先后建立了一批蛋白质组学研究中心或实验室，如复旦大学蛋白质组学研究中心和中国科学院蛋白质组学重点实验室，为中国蛋白质组学研究提供了更加专业、便捷的技术服务平台。1.4蛋白质组学研究的意义 蛋白是生理功能的执行者和生命现象的直接体现。对蛋白质结构和功能的研究将直接阐明生理或病理条件下生命的变化机制。蛋白质

高性能蛋白质纤维蜘蛛丝的研究与应用1

万方数据

一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一呈四尘篷野詈翼第７ｐ期有良好的弹性和强度，一根直径几微米的丝纤维能承受不同力学性能的，能满足不同用途要求的蜘蛛丝纤维。 几克重的蜘蛛，这些现象引起了人们对蛛丝研究的极大兴趣。蜘蛛丝力学性能的具体测试结果的报道最早见于１９０７年，在随后的几十年中，人们对络新妇、十字园蛛、大腹园蛛以及黑寡妇等多种不同蜘蛛牵引丝、包卵丝、捕获丝、框丝等做了大量的研究和分析”ｅ｜。研究结果表明，蜘蛛牵引丝具有优于其他天然纤维、化学纤维的综合力学性能。强度高、弹性大、韧性好，单位重量的蜘蛛丝承受外加能量的能力不但大于蚕丝，而且大于钢丝及Ｋｅｖｌａｒ等高性能合成纤维。表ｌ所示为主要的几种蜘蛛牵引丝的力学性能以及与其他纤维的比较。 表１蜘蛛丝与其他纤维力学性能的比较１．１．２超收缩性能１．２蜘蛛丝的结构特点 蜘蛛丝是具有多级结构的蛋白质纤维，牵引丝具有皮芯层结构，芯层内含有数十根纳米级的微纤维。蜘蛛丝的基本组成单元为氨基酸，纤维性能受分子的构象、结晶度、取向度、纤维的形态结构等多种结构因素的综合影响。下面以牵引丝为例，分析其结构和性能间的关系。 １．２．１氨基酸组成 如图ｌ所示，为不同种类蜘蛛分泌的牵引丝的氨基酸组成，牵引丝中含量最多的是甘氨酸、其次是丙氨酸，两者之和占总氨基酸含量的５０％～７０％，同时含有较多的谷氨酸和脯氨酸。研究表明［１７￣２０Ｉ，聚丙氨酸分子链段为Ｂ一折叠结构，主要存在于结晶区，甘氨酸含量较多的氨基酸片段为螺旋或更复杂的结构。谷氨酸和脯氨酸对分子结构有重要作用。谷氨酸为酸性氨基酸，其侧基上的氨基和羧基使分子问的键合作用加强，而脯氨酸的存在将有利于分子链形成类似于Ｂ一转角的弹性螺旋状结构，增强纤维的弹性。牵引丝中小侧基氨基酸含量普遍比蚕丝丝素低得多，而极性氨基酸含量远大于后者，蜘蛛牵引丝的这 蜘蛛牵引丝的另一重要性能特征是在水中具有超收种氨基酸组成特征，对于多肽大分子链的构象以及纤缩能力。在湿态下蜘蛛大囊状腺分泌丝的横截面增加约维的聚集态结构有很大的影响。 ６０％ｎ３１。牵引丝在不同极性溶剂中的收缩能力有较大差、。５０，．．Ｒ面丽习 异，在水中，牵引丝的收缩率达５０％左右，在乙醇中§４０｝摘。旧嚣景警ｌ筹鬈雾妻嚣磊淼焉袅？兰筹鬈篙磊曩菲圳．痂．圃．妇血盘盥惹趔纤维所受的原始伸长有很大的关系，当给纤维一定的预翟‘钏叫叫．岫ｌｊ瞄田整．缝．盥．嗌。盥．堡．堡墼 伸长时，收缩率下降…１。牵引丝的这种超收缩性能对氨基酸成分 于解决仿生蜘蛛丝的加工和蜘蛛丝的基础研究中纤维性能多变性的困扰有重要作用。研究证明ｎ６｜，通过控制牵引丝的收缩可以预测和重演丝纤维的拉伸行为。虽然天然牵引丝的力学性能有较大的分散性，但对人工卷取的牵引丝进行不同程度的收缩，可以获得力学行为和各组天然丝纤维十分接近的纤维，因此通过人工卷取和控制牵引丝在水中收缩度的方法可以得到具有不同力学性能的蜘蛛丝，并且这些纤维的力学性能有良好的重现性。如果人造蜘蛛丝在水中也具有超收缩性，则可以将控制水中收缩率引入丝纤维的后加工中，从而获得具有十字园蛛氨基酸组成。２“，脂肋』ｊａ氨基酸组成”…，黑寡妇氨基酸组成【２３］ 图１不同种类蜘蛛牵引丝氨基酸组成比较１．２．２分子构象与聚集态结构 蜘蛛丝纤维中分子的存在状态和排列形式的解析，是分析其力学性能的形成机理的关键因素之一，尤其是天然蜘蛛丝的成丝条件和其分子结构及聚集态结构问关系的研究，对人造蜘蛛丝生产工艺的研究具有十分重要的作用。 络新妇牵引丝含有Ｂ一折叠、３，。一螺旋、Ｑ一螺旋、 ４ｌ　万方数据