昆虫抗菌肽生物学活性及其应用前景
宫霞,施用晖,乐国伟*
(江南大学食品学院动物营养研究室,江苏无锡214036)
摘要:昆虫抗菌肽是昆虫免疫后存在于血淋巴中的一类活性肽,具有广谱的抗菌、抗病毒、抑制肿瘤的生物活性,具有很高的应用潜力。本文主要介绍昆虫抗菌肽的类型、生理活性、基因的克隆与表达及在动物科学中的应用前景。关键词:畜牧学;昆虫抗菌肽;综述;应用
中图分类号:Q965文献标识码:A文章编号:0258-7033(2004)08-0037-04
1994年,世界卫生组织对细菌耐药性的监测结果给全世界提出了警告:细菌对抗生素产生的耐药性正在以惊人的速度增加,而现有的抗生素药物正在失去原来的疗效[1]。因此开发新一代抗菌药物是迫在眉睫的摆在人类面前的课题。
随着对昆虫学研究的进一步深入,人们发现昆虫虽然没有完善的免疫防御体系,但昆虫体内存在高效的无细胞免疫系统,是一类具有高度适应性和防卫机能的动物。1972年,瑞典科学家Boman[2]首先从天蚕蛹中发现抗菌肽,以惜古比天蚕(Hyalopho-ra cecropia)为实验材料,注射蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)诱导产生抗菌肽(cecropins),后又从家蚕、柞蚕、蓖麻蚕及多种昆虫中均分离到抗菌肽[3],目前已达一百多种。
昆虫抗菌肽是昆虫细胞特定基因编码产生的一类小分子多肽,具有广谱抗菌性,尤其对耐药菌株有明显的杀伤作用,且不破坏生物体的细胞,无免疫原性,它的生成和释放是机体炎症反应的组成部分,是宿主防御细菌、真菌等病原微生物入侵的重要屏障。因此抗菌肽迅速成为生命科学领域的热点,国内外科学家在研究它的生物特性的基础上,采用分子生物学和基因工程技术手段,将抗菌肽基因重组到动植物或微生物体内,希望生产出抗菌的转基因动植物或大量的抗菌肽,可作为新一代替代抗生素的抗菌药物,因此对昆虫抗菌肽进一步研究具有重要理论意义和实际应用价值。
收稿日期:2003-03-20;修回日期:2003-10-24
基金项目:中央级科研院所基础性专项资金工作项目)))重点项目(2001D EA-20022)
作者简介:宫霞(1966-),女,博士,副教授
*通讯作者1昆虫抗菌肽的类型及生物学特征
昆虫抗菌肽是由细胞中核糖体合成的一类碱性多肽,它具有分子量小、热稳定性和水溶性好、无免疫原性等特点[4],根据氨基酸组成和结构特点大致分为5类:
1.1天蚕素类(cecropions)由31~39个氨基酸残基组成,分子内由两性的A-螺旋结构,不含Cys,不具有二硫键,强碱性的N-端区域,C-端一半为中性疏水区,等电点为8.9~9.5,100e加热仍保持一定的活性,不易被胰蛋白酶、胃蛋白酶水解,目前已在鳞翅目和双翅目昆虫中分离出20多种天蚕素类似物。
1.2昆虫防御素(insect defensins)由38~43个氨基酸残基组成,其结构与动物和某些植物的de-fensins相似,分子中含有6个Cys,分子内有二硫键,可形成两亲性A-螺旋结构,分布广泛,迄今为止已报道昆虫纲就有15大类,30多种防御素[5],主要杀死革兰氏阳性菌,而对革兰氏阴性细菌、真菌及真核细胞几乎无效,不引起血细胞溶血效应。
1.3富含脯氨酸或精氨酸的多肽(proline-rich pep-tides or arginine-rich peptides)这类抗菌肽目前已在双翅目、膜翅目、半翅目、鞘翅目中发现,含有15~ 34氨基酸残基,与某些哺乳动物的抗菌多肽(R39、Bac5、Bac7)相似,是2~4kd富含Pro或Arg的多肽,主要抑制革兰氏阴性菌,抗菌机理不清;分子中的PRP及PRPP结构对抗菌活性有重要意义。
1.4富含甘氨酸的抗菌肽(glycine-rich peptides)
这类抗菌肽是近几年才从天蝇、麻蝇中发现的,其一级结构中富含Gly,分子量为8~30kDa,推测此类抗菌肽中含量很高的Gly对提高肽链的弹性及广谱抗菌等可能起重要作用。
1.5抗真菌肽(ant-i fungal peptides AFP)Ijima首先从麻蝇中分离出一种AFP,随后又发现了与AFP相
似的holotricin,此分子也富含Gly和His,两者分子质量相近,但氨基酸序列无同源性。此外还发现既抗细菌又抗真菌的昆虫抗菌肽Metchnikowin和Thana-tin。
2昆虫抗菌肽的生理活性及作用机理
2.1昆虫抗菌肽的抗菌活性及机制昆虫抗菌肽具有高效、广谱的杀菌作用,尤其对耐药菌株的抗菌效果更佳,因此国内外对抗菌肽的杀菌作用机理一直在研究之中,但至今仍然存在不同的见解,主要有以下几点认识。
2.1.1电势依赖性通道的形成机制:普遍认为抗菌肽通过静电作用被吸引到膜表面,然后疏水尾插入细胞膜中的疏水区域,改变细菌膜的构象,多个抗菌肽分子在细菌细胞膜上穿孔而形成离子通道,造成细菌细胞膜破坏,引起胞内物质的泄漏,导致细菌死亡[6~10]。Christensen等[6]以脂双层为模型详细描述了抗菌肽的孔道作用过程。抗菌肽分子通过其两亲性A-螺旋上的正电荷与细菌细胞质膜磷脂分子上的负电荷之间的静电吸引而结合在质膜上,接着抗菌肽分子中的疏水段借助于分子中连接结构的柔性随即插入到质膜中,之后抗菌肽分子两亲性A-螺旋也插入到质膜中,打乱了质膜上膜蛋白和膜脂原有的排列秩序。因此最终通过膜内分子的相互位移,使抗菌肽分子相互聚集在一起形成离子通道,造成菌膜电势失去引起胞内物质泄漏,不能保持正常的渗透压而死亡。而且通道的形成、开启、关闭都依赖于膜的电势,只有当膜的电势高于110mV时通道才能形成并处于开启状态。Lockey等[7]利用电子显微镜和免疫胶体金技术观察到天蚕素(cecropin)A结合到大肠杆菌膜上,形成9.6nm直径的病灶,其孔道直径为4.2nm,孔洞导致胞内容物外泄,细菌死亡,为电势依赖性通道的形成提供直观证据。Lee 用激光共聚焦显微镜观察真菌受到抗菌肽作用后,细胞膜上有孔洞形成,用流式细胞仪检测,对荧光的敏感性增强。但Carlsson等[8]对通道的形成理论提出新的观点,认为抗菌肽(例如Attacins)干扰了细菌细胞膜外一些蛋白的基因转录致使细胞膜中这些蛋白含量减少,从而造成细胞膜通透性增加,细菌的生长受到抑制。Gazit等[11]用衰减全反射傅立叶变换红外光谱和分子动态模拟等手段得出的试验结果,对抗菌肽的作用机理提出了不同的见解,认为抗菌肽只是结合到单位膜的表面,并未观察到抗菌肽插入膜中,更未形成通道;还有认为抗菌肽能够抑制细菌细胞壁的形成,使细菌不能维持正常形态,导致生长受阻。从而使抗菌肽通道机理受到挑战,但是也可看出昆虫抗菌肽抗菌机理与通过阻断细菌的大分子生物合成来发挥作用的抗生素的抗菌机理完全不同,细菌不易对抗菌肽产生耐药性。
2.1.2抑制细菌的呼吸作用:Fehlbaum等[12]研究抗菌肽Thanatin时推断Thanatin可能通过抑制细胞的呼吸作用达到杀菌目的。至于抗菌肽如何阻断细胞呼吸还不清楚,是阻断电子传递还是氧化磷酸化有待进一步深入探讨。
此外,抗菌肽还通过促进机体的免疫功能来提高抗菌能力。
2.2昆虫抗菌肽抗肿瘤作用及机制研究发现抗菌肽对多种肿瘤细胞有选择性的抑杀作用,而对正常哺乳动物细胞无害,但对抗菌肽的抗癌机制还不十分清楚.目前认为它作用于细胞的膜结构形成电势依赖性离子通道,包括胞膜、核膜、细胞隔室化的膜结构,细胞癌变后细胞膜表面都呈现较高的负电性,对于带正电荷的抗菌肽的作用非常有利。抗菌肽除了对癌细胞的膜损伤外,还可能诱导核染色体DNA断裂,赵东红等[4]研究发现抗菌肽对体外培养的癌细胞的作用主要是使癌细胞膜上形成孔洞,内容物外泄,线粒体出现空泡化,嵴脱落,核膜界线模糊不清,有的核膜破损,核染色体DNA断裂,并抑制染色体DNA的合成,细胞骨架也受到一定程度的损伤。胡云龙等的报道家蚕抗菌肽对小鼠S180肉瘤有抑制作用[13]。另一方面,抗菌肽可以调动机体的免疫机能,从体液免疫方面来抵抗癌瘤的侵染,许玉澄等实验观察到荷瘤小鼠注射抗菌肽后脾指数进一步提高。
2.3昆虫抗菌肽对病毒的抑制作用Rarker等报道烟蚜夜蛾(Heliothis virescens)幼虫的血淋巴对6种DNA、RNA病毒有明显的抑制作用,表现为病毒感染力迅速下降,而且这种抗病毒活性具有广谱性[14]。1993年我国研究人员以柞蚕素对鸭乙型肝炎病毒感染的治疗作用表明,给药10d后可显著降低血清中鸭肝炎病毒的DNA水平,鸭肝超薄切片的电镜观察表明治疗后胞质的电子云密度增高,内质网和线粒体增加并恢复正常,损坏的肝细胞得以恢复。1998年Wachinger等研究报道蜂毒素和天蚕素可以在亚毒性浓度下抑制艾滋病毒HIV-1的基因表达,从而减少HI V-1的增殖[15]。当今世界多种病毒特别是艾滋病毒正以极快的速度危害人类的健康,因
此研究抗菌肽的抗病毒能力十分重要。
3昆虫抗菌肽在动物科学中的应用前景
3.1昆虫抗菌肽转基因动物研究随着基因工程技术的发展,人们把昆虫抗菌肽基因转化进微生物表达系统,或将抗菌肽基因直接导入动物染色体基因组,以获得抗病的动物。
转基因动物研究方面主要集中在提高动物的抗病能力和传染病防治。1998年Reed等将Shiva-1基因与小鼠IL-2基因的5c端从-593到+110区域以及SV40的多腺苷酸剪切信号一起感染导入小鼠中,结果表明转基因鼠对布鲁氏杆菌病抵抗力明显增加[16]。1997年Durvasula等已成功得到一个转基因共生菌来对虫媒病进行治疗,天蚕素A转入昆虫Rhodnius prolixus中,昆虫携带了此转基因共生菌后,感染锥虫数量明显减少[17]。Possni等研究转抗菌肽基因蚊子用以控制人疟疾的传播,在CecropinB基因的基础上构建融合基因Gs-t shiva-3作报道基因可以产生一种转基因蚊子。1996年Yarus[18]把牛TAP基因导入小鼠乳腺,在小鼠乳中检测到了牛TAP的存在,表明乳腺能转录出相应的TAP抗菌肽类,且TAP 重组体数量多,比合成抗菌肽费用低的多。因此,借鉴已成功方法,把昆虫抗菌肽基因转入畜禽特定细胞使其表达,产生抗病原菌感染的转基因动物新品种,将成为发展畜牧生产的新途径,其现实意义和经济价值不可估量。
3.2昆虫抗菌肽在动物生产中的应用众所周知,传统抗生素广泛而长期的在饲料中使用,产生了许多耐药性的病原菌,副作用亦越来越多,因此,随着我国加入W TO和人们对食品与环境质量的要求日益提高,我国已逐渐减少和控制抗生素作为抗菌添加剂的使用,但目前尚在使用20多种人畜共用或畜禽专用抗生素,严重影响了我们的畜产品在国际市场的竞争力。面对全球研发绿色高效饲料添加剂的热潮,抗生素必将被那些有利于人体健康、环境保护和提高养殖效益的新型抗菌剂所取代。
昆虫抗菌肽是昆虫体液免疫的重要组成成分,且具有分子小,抗菌谱广,材料来源丰富,并且仅作用于原核细胞及病变的真核细胞,它的研究成果,已为动物科学的应用提供了新的途径。这方面已有些尝试,例如美国的R&D报道,抗菌肽可作为饲料防霉剂;温刘发等[19]应用含抗菌肽的柞蚕免疫血淋巴粉(活性为)添加于断奶仔猪饲料中,饲喂试验表明,柞蚕抗菌肽可减轻断奶仔猪的腹泻。他们又将抗菌肽的发酵制剂作为饲料添加剂饲喂粤黄鸡,研究表明该制剂可促进小鸡生长和减少排泄物氮含量。
3.3昆虫抗菌肽应用中亟待解决的问题
第一,昆虫抗菌肽的结构和它的功能有密切关系,特别是其空间结构方面的作用涉及较少,探求抗菌肽的构效关系为抗菌肽的应用提供必要的理论基础。
第二,昆虫抗菌肽的毒理作用需进一步研究,研究高活性抗菌肽在剂量、给药方式、作用时间等因素下对人体或动物健康状况的影响。
第三,昆虫抗菌肽是昆虫血淋巴中的一类小分子活性肽,其体内含量甚微,分离提纯难度大,得率小,体外容易被蛋白酶降解,近期不能直接进行工业化生产,因此必需对已有的抗菌肽进行结构的修饰加工,提高稳定性,然后探索利用基因工程手段进行大规模生产。
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温热环境因素影响猪肉品质的研究进展
宋伟1,张宏福2*,张小东1,李兵1
(1.山东农业大学动科院,山东泰安271018;2.中国农科院畜牧研究所,北京100094)
摘要:热环境因素是对猪影响较大的环境因素。热环境能导致热应激,影响猪的生理机能,引起猪肉的生化性质改变,从而降低猪产品品质。本文综述了热环境因素的概念、猪的热应激对其产品品质的影响,并从生化特性的角度分析肉质变化根源,寻找肉品性状与血液生化指标的相关性。
关键词:畜牧学;产品品质;综述;热环境;猪
中图分类号:S828.4;S811.5文献标识码:A文章编号:0258-7033(2004)08-0040-03
收稿日期:2003-04-20;修回日期:2003-10-21
基金项目:国家863项目2001AA243040课题内容*通讯作者
肉品质与遗传、营养和环境有关。近代育种对猪生产力指标的高强度选择,最大限度地提高了猪的生产性能,但却因忽略对抗逆性的选择,导致现代
proteins in Escherichia coli by interfering with omp gene tran-
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Bioactivity and Application Prospect of Insect Antibacterial Peptides in Animal Scicene
GONG Xia,SHI Yong-hui,LE Guo-wei*
(Laboratory for Animal Nutrition Research,College of Food Science,
Southern Yangtze University,Jiangsu Wuxi214036,China)
Abstract:Insect antibacterial peptides are kinds of bioactive peptides in ha meolymph when insects immunized.These peptides have the wide range of antibacterial,antiviral spectrum and inhibiting growth of tumor cell.The types of ant-i bacterial peptides and its physiological activities,cloning and expression of the genes and transgenetic research are sum-marized.Its application on animal science is prospected.
Key words:Animal science;Insect antibacterial peptides;A review;Application
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。
一、抗菌肽概念 抗菌肽是生物体内存在的一种具有抗菌活性的小分子蛋白,氨基酸数目小于100,常带正电荷,并具广谱抗菌性的一类小肽,是生物体免疫防御系统产生的一类对抗外源性病原体致病作用的防御性多肽活性物质,是生物体先天免疫的重要组成成分,与干扰素、补体等组成了宿主的免疫防御系统,这类生物活性小分子是非专一性的免疫应答产物,具有广谱抗菌作用,它对革兰阳性菌、革兰阴性菌、真菌均有抑杀作用,还可以抗原虫、病毒,杀伤动物体内的肿瘤细胞,却不破坏动物体内的正常细胞。抗菌肽抗菌时一般没有特殊受体,直接通过物理作用造成细胞膜的穿孔而达到广谱抗菌的效果,因而不会诱导抗药株的产生,它属于小分子多肽,在动物体内容易降解,并且无毒副作用及药物残留问题,因而是绿色环保型药物。抗菌肽具有广谱的抗菌性,包括抗革兰氏阴性菌(G -)和阳性菌(G +)、抗真菌、抗病毒、抗肿瘤等尤其对耐药性细菌有杀灭作用。 二、抗菌肽分类 抗菌肽在自然界分布广泛,来源不一,种类繁多,分类也多种多样。抗菌肽除了具有广谱抗菌、抗真菌、抗病毒功能外,还具有抑制一些肿 瘤细胞生长的作用。(一)根据抗菌肽的结构分类 根据抗菌肽的结构可将其分为五 类:(1)单链无半胱氨酸残基的α-螺旋,或由无规卷曲连接的两段α-螺旋组成的肽。(2)富含某些氨基酸残基但不含半胱氨酸残基的抗菌肽。(3)含1个二硫键的抗菌多肽。(4)有2个或2个以上二硫键、具有β-折叠结构的抗菌肽。(5)由其它已知功能的较大的多肽衍生而来的具有抗菌活性的肽。 (二)根据抗菌肽的来源分 类 根据来源分类可分为4类: (1)昆虫抗菌肽包括天蚕素类和昆虫防御素。天蚕素是从美洲天蚕的蛹中分离到的抗菌多肽。此后,人们相继从家蚕、柞蚕、果蝇、麻蝇中分离到了此类多肽抗生素。第1种昆虫防御素(M-asturyama)于1988年在一种双翅目昆虫肉蝇中发现,至今昆虫纲中已有15大类30多种防御素被报道。杀菌肽类对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都具有很强的杀伤力,而对真菌和真核细胞没有毒性。(2)植物源抗菌肽是植物自身合成的能够防御环境中微生物侵害的一类小分子多肽。包括硫素、 植物防御素、脂转移蛋白、橡胶蛋白类、打结素类、凤仙花素、蜕皮素等。(3)鱼类抗菌肽是鱼体天然免疫的重要组成部分,是一类小分子蛋白质,其结构与组成复杂多样。鱼类抗菌肤的分布范围相对比较广,在鱼类体表黏液、皮肤、鳃、血液、血清、小肠和肝脏组织等均有过分离得到抗菌肽的报道。成熟肽具有很强的抑菌活性,其最小抑制浓度多在毫摩尔水平。(4)哺乳动物中,抗菌肽在吞噬细胞和黏膜上皮细胞表达。主要有3类,分别是防御素、cathelicidins 和histatins。 三、抗菌肽作用机制 抗菌肽的结构影响其生物学活性,因为抗菌肽存在着多种结构所以其生物学活性也多种多样。 (一)抗菌肽的抗菌作用 抗 菌肽对革兰氏阴性及阳性细菌均有高效广谱的杀伤作用。对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、链球菌等常见细菌都有很强的杀灭作用。 国内外已报道至少有113种以上的不同细菌能被抗菌肽所杀灭。目前对于其作用机制并不是很清晰,国内外学者对此研究很多,但在认 抗菌肽研究及进展 王 涛,常维山 (山东农业大学动物科技学院预防兽医系,山东泰安 271018) 胺一类药物时, 以间隔8 h 为佳。 2.中毒时注意停药和补充饮水。出现中毒时,应立即停药,并给予充足的饮水,在饮水中加0.50%~1.00%的碳酸氢钠或5%的葡萄糖液。中毒严重的鸡可肌注V B121~2μg 或叶酸50~100μg。 3.产蛋鸡禁用。蛋鸡如果用了此类药物,此药物就会与碳酸酐酶 结合,使其降低活性,从而使碳酸盐的形成和分泌物减少,使鸡产软蛋和薄壳蛋。从而影响产蛋量。 4.配伍禁忌。磺胺类药物忌与酸性药物(如维生素C、氯化钙等) 配伍,用药期间,禁用普鲁卡因等含对氨苯甲酸的制剂。不能与拉沙菌素、莫能菌素、盐霉素配伍 5.肾受损伤及3周龄以内的雏 鸡应慎用。磺胺类药物体内代谢主要在肝脏中进行, 而出壳不久的雏鸡肝脏中的代谢酶系统不健全, 解毒功能低,容易发生中毒。 6.勿在免疫接种时使用。畜禽在接种活菌疫苗时,不能同时使用磺胺类药物,否则会导致免疫效果差甚至失效。■
第三章昆虫的生物学特性 一、选择题 1. 雌雄异体,必须经过两性交配,卵必须经过受精作用,才能发育成新的后代个体的生殖方式称为生殖。 A. 有性; B. 无性; C. 胎生; D. 孤雌 2. 卵胎生的营养来源与卵生相同,只是其生殖方式属于幼生,如双翅目的科和寄蝇科的一些种类。 A. 家蝇; B. 丽蝇; C. 麻蝇; D. 头蝇 3.昆虫通常在进行1次或多次孤雌生殖后,再进行1次有性生殖的现象,称为周期性孤雌生殖,多属于这种生殖方式。 A. 叶甲; B. 白蚁; C. 蜜蜂; D. 蚜虫 4. 完全变态不同于不完全变态的最主要特征是具有一个期。 A. 卵; B. 幼虫; C. 蛹; D. 成虫 5. 卵是昆虫个体发育的第一个虫态,由和卵内营养物质组成。 A. 卵壳; B. 卵巢; C. 输卵管; D. 产卵管 6.口器、触角、足及翅不紧紧贴附在蛹体上、可活动的蛹称为,如蜂类的蛹。 A. 活蛹; B. 被蛹; C. 围蛹; D. 裸蛹 7.成虫从它的前一虫态蜕皮而出的过程称为。 A. 孵化; B. 蜕皮; C. 羽化; D. 化蛹 8. 粪食性、腐食性、尸食性等昆虫能清除环境中的有机废弃物,故有昆虫之称。 A. 环保; B. 植保; C. 肉食; D. 植食 9.一种动物“模拟”其它生物的姿态得以保护自己的现象,称为。 A. 警戒色; B. 拟态; C. 保护色; D. 伪装 10.流线型体型是水生昆虫适应环境的结果,可以减少游泳阻力,如、牙甲等。A. 叶甲;B. 天牛;C. 金龟子;D. 龙虱 二、简答题 1.举例说明完全变态和不完全变态的主要差别。 昆虫在个体发育中,经过卵、幼虫、蛹和成虫等4个时期地叫完全变态发育.完全变态发育的幼虫与成虫在形态构造和生活习性上明显不同,差异很大.如蝶、蚊、蝇、菜粉蝶、蜜蜂,蚕等. 不完全变态发育:幼体与成体的形态结构和生活习性非常相似,但各方面未发育成熟,发育经历卵、若虫、成虫三个时期.例如:蜻蜓、蟑螂、蝼蛄、蟋蟀、蝗虫等.因此完全变态发育与不完全变态发育的区别是后者没有蛹这一时期. 2.举例说明昆虫的三种栖息习性。 散居性:分散生活,多数种类属此 群栖性:同种大量个体聚集在一起,如叶甲, 飞蝗 社群性:群体中不同个体有分工,如白蚁,蜜蜂
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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.doczj.com/doc/a67402124.html,/Periodical_zhongguosc200805040.aspx
学高身正明德睿智 云南省唯一的省属重点师范大学 学校:云南师范大学 学院:生命科学学院 专业:生物科学10级B班 姓名: 学号: 学制: 四年
浅谈现代生物技术发展历史 摘要:现代生物技术是通过生物化学与分子生物学的基础研究而快速发展起来的。医药生物技术起步最早、发展最快,目前世界已有2000多家生物技术公司,其中70%从事医药产品的开发。生物技术工业总体日趋成熟,正在由风险产业变成以商业为动力,以市场为中心的产业。应用生物技术已有可能产生几乎所有的多肽和蛋白质,基因工程技术的应用已使新药研究方法和制药工业的生产方式发生重大变革。 关键字:现代生物技术历史现状研究 导言科学家们认为,20世纪的科学技术是以物理学和化学的成就占主导地位,而21世纪的科学技术是以生物学的成就占主导地位。21世纪称为生命科学的世纪,生物技术称为21世纪的朝阳产业。生命科学的新发现,生物技术的新突破,生物技术产业的新发展将极大地改变人类及其社会发展的进程。在生物技术领域取得的突破性进展可以彻底消除营养不良,改善食品的生产方式,消除各种污染,延长人类寿命,提高生命质量等。一些成果还可以帮助人类加速植物和动物的人工进化以及改善生态环境对人类的影响等。 一.分类 生物技术的发展可分为三个阶段,即传统生物技术、近代生物技术和现代生物技术。 (一)传统生物技术阶段 指19世纪末到20世纪30年代前,以发酵产品为主干的工业微生物技术体系。这一时期的生物技术主要是通过微生物的初级发酵来生产食品,其应用仅仅局限在化学工程和微生物工程的领域,通过对粗材料进行加工、发酵和转化来生产纯化人们需要的产品,如乳酸、酒精、面包酵母、柠檬酸和蛋白酶等。 (二)近代生物技术阶段 近代生物技术是以20世纪4O年代抗菌素的提取,50年代氨基酸的发酵到60年代酶制剂工程为线索,仍以微生物发酵技术为技术特征的。这一时期抗生素工业、氨基酸发酵和酶制剂工程相继得到发展,细胞工程相关技术日臻完善,但从技术特征上看还不具备高新技术诸要素,因此只能被视为近代生物技术。 (三)现代生物技术阶段 现代生物技术以20世纪70年代DNA重组技术的建立为标志,以世界上第一家生物技术公司——Gene-Tech的诞生(1976)年为纪元。此后,越来越多的科学
第六章昆虫的习性与行为 习性(habits)是昆虫种或种群具有的生物学特性,亲缘关系相近的昆虫往往具有相似的习性,如天牛科的幼虫均有蛀干习性,夜蛾类的昆虫一般有夜间出来活动的习性,蜜蜂总科的昆虫具有访花习性等等。 行为(behavior)是昆虫的感觉器官接受刺激后通过神经系统的综合而使效应 器官产生的反应。研究昆虫行为的科学称昆虫行为学(insect ethology)。该方向的研究自1973年Frisch,Lorenz和Tinbergen以其出色的行为学研究获得诺贝尔奖后进展非常迅速,出现了大量的论著。 第一节昆虫的主要习性与行为 一、昆虫活动的昼夜节律 昆虫的活动在长期的进化过程中形成了与自然中昼夜变化规律相吻合的节律,即生物钟(biological clock)或昆虫钟(insect clock)。绝大多数昆虫的活动,如飞翔、取食、交配等等均有固定的昼夜节律。 日出性或昼出性昆虫(diurnal insect):白天活动的昆虫; 夜出性昆虫(nocturnal insect):夜间活动的昆虫; 弱光性昆虫(crepuscular insect):只在弱光下(如黎明时、黄昏时)活动。由于自然中昼夜长短是随季节变化的,所以许多昆虫的活动节律也有季节性。昆虫活动的昼夜节律表面上看似乎是光的影响,但昼夜间还有不少变化着的因素,例如湿度的变化、食物成分的变化、异性释放外激素的生理条件等。
二、食性与取食行为 (一)食性(feeding habit) 食性就是取食的习性。昆虫多样性的产生与其食性的分化是分不开的。通常人们按昆虫食物的性质,而把它们分成 植食性(phytophagous):以植物活体为食,约占昆虫总数的40%一50%,如粘虫、莱蛾等农业害虫均属此类。; 肉食性(carnivorous):以动物活体为食; 腐食性(saprophagous):以动、植物尸体、粪便为食; 杂食性(omnivorous):以动、植物活体、尸体、粪便为食。 根据食物的范围,可将食性分为 多食性(polyphagous):以多个科的植物为食料,约占昆虫总数的40%一50%。寡食性(oligophagous):是以1个科或少数近缘科植物为食料,如菜粉蝶取食十字花科植物,棉大卷叶螟取食锦葵科植物等。 单食性(monophagous):是以某一种植物为食料,如豌豆象只取食豌豆等。 昆虫的食性具有它的稳定性,但有一定的可塑性。许多全变态昆虫成虫期的食物与幼虫期的完全不同,其他变态类的昆虫成虫与若虫或稚虫的食性相似。(二)取食行为昆虫的取食行为多种多样,但取食的步骤大体相似。如植食性昆虫取食一般要经过兴奋、试探与选择、进食、清洁等过程,而捕食性昆虫取
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:S2*******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 Jiang yong-zeSilviculture of FoestryColledge 2015 S2******* Tutor:Haojian-feng 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,thePresentsituation 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
生物技术地发展和应用 自2001年初,生物技术产业便显现出一片诱人地前景。人类基因组草图地即将完成,带动各生物技术地不断飚升。人们普遍认为这将导致医学与药物研究地繁荣,并会带来滚滚地财富。随着基因组测序地完成,许多科学家和投资者开始把目光投向生物技术向个学科地渗透,如今生物技术已经在芯片、医学等领域都取得丰硕地成果。下面对生物芯片、基因治疗及微生物地研究地基本问题作简单地介绍。 (一)生物芯片 20世纪90年代初开始实施地人类基因组计划取得了人们当初意料不到地巨大进展,而由此也诞生了一项类似于计算机芯片技术地新兴生物高技术———生物芯片。 生物芯片主要是指通过微加工和微电子技术在固体芯片表面构建微型生物化学分析系统,以实现对生命机体地组织、细胞、蛋白质、核酸、糖类以及其他生物组分进行准确、快速、大信息量地检测。目前常见地生物芯片分为三大类:即基因芯片、蛋白芯片、芯片实验室或称微流控芯片等。生物芯片主要特点是高通量、微型化和自动化。生物芯片上高度集成地成千上万密集排列地分子微阵列,能够在很短时间内分析大量地生物分子,使人们能够快速准确地获取样品中地生物信息,检测效率是传统检测手段地成百上千倍。使用基因芯片分析人类基因组,可找出癌症、
糖尿病由遗传基因缺陷引起疾病地致病地遗传基因。生物医学研究人员可以在数秒钟内鉴定出导致癌症地突变基因。借助一小滴测试液,医生们能很快检测病菌对人体地感染。利用基因芯片分析遗传基因,可以使糖尿病地确诊率达到50%以上。生物芯片在疾病检测诊断方面具有独特地优势,它可以在一张芯片上同时对多个病人进行多种疾病地检测。仅用极小量地样品,在极短时间内,向医务人员提供大量地疾病诊断信息,这些信息有助于医生在短时间内找到正确地治疗措施。对肿瘤、糖尿病、传染性疾病、遗传病等常见病和多发病地临床检验及健康人群检查,具有十分重要地应用价值。 (二)基因治疗 众里盼她千百度,如今,基因治疗已近走出实验室,进入实践阶段,如:癌症地基因治疗,肿瘤地基因治疗属于一种生物治疗手段,是一大类治疗策略地总称。根据治疗机理不同,目前至少可以分为以下几方面: (1)免疫基因治疗:指地是通过基因修饰地瘤苗或抗原呈递细胞体内回输,或者免疫基因地直接体内导入,激发或增强人体地抗肿瘤免疫功能,达到治疗肿瘤地目地,它也是一大类治疗地总称。治疗基因包括肿瘤相关抗原基因、细胞因子基因或者MHC基因等。
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
(生物科技行业)昆虫生物 学特性
第二章昆虫生物学特性 昆虫生物学是研究昆虫的个体发育史,包括昆虫从生殖、胚胎发育、胚后发育、直至成虫各时期的生命特征。同时还要讨论昆虫在一年中的发生过程,即它们的年生活史和发生世代等。 §1昆虫的生殖方式 一、两性生殖 雌雄个体经交尾、受精,进行繁育后代。卵生、。 昆虫的绝大多数种类进行两性生殖和卵生,即须经过雌雄两性交配,雌性个体产生的卵子受精之后,方能正常发育成新个体。两性生殖与其它各种生殖方式在本质上的区别是,卵通常必须接受了精子以后,卵核才能进行成熟分裂;而雄虫在排精时,精子已经是进行过减数分裂的单倍体生殖细胞:这种生殖方式在昆虫纲中极为常见,为绝大多数昆虫所具有。二、孤雌生殖(parthenogenesis):不经两性交配即产生新个体,或虽经两性交配,但其卵未 受精,产下的不受精卵仍能发育为新个体。 分为以下3种类型。 (一)偶发性孤雌生殖(sporadicparthenogenesis):偶发性孤雌生殖是指某些昆虫在正常情况下行两性生殖,但雌成虫偶而产出的末受精卵也能发育成新个体的现象。常见的如家蚕、一些毒蛾和枯叶蛾等。 (二)经常性孤雌生殖(constantparthenogenesis):经常性孤雌生殖也称永久性孤雌生殖。这种生殖方式在某些昆虫中经常出现,而被视为正常的生殖现象。可分为两种情况: 1、在膜翅目的蜜蜂和小蜂总科的-些种类中,雌成虫产下的卵有受精卵和未受精卵两种,前者发育成雌虫,后者发育成雄虫。 2、有的昆虫在自然情况下,雄虫极少,甚至尚未发现雄虫,几乎或完全行孤雌生殖,如一
些竹节虫、粉虱、蚧、蓟马等。 (三)周期性孤雌生殖(cyclicalparthenogenesis):周期性孤雌生殖也称循环性孤雌生殖。昆虫通常在进行1次或多次孤雌生殖后,再进行1次两性生殖。这种以两性生殖与孤雌生殖交替的方式繁殖后代的现象,又称为异态交替(heterogeny)或世代交替(alternationofgenerations)。如棉蚜从春季到秋末,行孤雌生殖10一20余代,到秋末冬初则出现雌、雄两性个体,并交配产卵越冬。 三、多胚生殖(polyembryony):一个受精卵细胞产生两个以上胚胎的生殖方式(小蜂)。 四、卵胎生(viviparity)(如麻蝇) 多是昆虫的生殖方式均为卵生,即雌虫将卵产出体外,进行胚胎发育。但有些昆虫的卵在母体内发育成熟并孵化,产出来的不是卵而是幼体,形式上近似于高等动物的胎生,但胚胎发育所需营养是由卵供给,并非来自母体,也无子宫和胎盘之区别,所以又称为假胎生。如介壳虫、蓟马、麻蝇科和寄蝇科的一些种类。 五、幼体生殖(Paedogenesis):未成熟的幼虫体内已具有卵巢,卵以孤雌生殖的方式发育为 更小的幼虫,而后咬破母体而出。经过若干次幼体生殖后,有的幼虫才化蛹变为成虫。§2昆虫的卵和胚胎发育 卵(ovum,egg)是昆虫发育的第一个虫态。 一、卵的基本构造 卵的构造:卵孔、卵壳、卵黄膜、卵黄、原生质表层、卵壳。 卵(ovum或egg)是一个大型细胞,外面包有一层起保护作用的卵壳(chorion),下面为一薄层卵黄膜(vitellinemembrane),其内为原生质和卵黄。卵黄充塞在原生质网络的空隙内,但在紧贴卵黄膜下面的原生质中则没有卵黄,这部分原生质特称为周质(periplasm)。一般将这种形式的卵称为中黄式卵(centrolecithalegg)。卵末受精时,其细胞核位于卵的中央。
论文题目: 光电技术在生物医学中的应用——现状与发展 学院 专业名称 班级学号 学生 2013年12月19日
摘要: 简要介绍光电技术在生物医学应用中的发展概况,从基因表达与蛋白质——蛋白质相互作用研究方面,重点讨论了生物分子光子技术的特点与优势,阐明基于分子光学标记的光学成像技术是重要的实时在体监测手段,最后简要讨论了医学光学成像技术在组织功能成像和脑功能成像中的应用原理。 关键词:光电技术,医学诊断与治疗,分子光子学,医学成像
1.生物医学光子学发展简介 光电技术在生物医学中的应用实质上就是生物医学光子学的研究畴。生物医学光子学是近年来受到国际光学界和生物医学界广泛关注的研究热点。在国际上一般称为生物医学光子学或生物医学光学。 光子学以量子为单位,研究能量的产生、探测、传输与信息处理。光子技术在生物与医学中的应用即定义为生物医学光子学,其相应产业涉及人类疾病的诊断、预防、监护、治疗以及保健、康复等。研究容包括:光子医学与光子生物学,X-射线成像,MRI ,PET等。近年来,生物医学光子学在生物活检、光动力治疗、细胞结构与功能检测、对基因表达规律的在体观测等问题上取得了可喜研究成果,目前正在从宏观到微观多层面上对大脑活动与功能进行研究。美国《科学》杂志在最近儿年已发表相关论文近20篇。随着光子学技术的发展,生物医学光子学将在多层次上对研究生物体特别是人体的结构、功能和其他生命现象产生重要影响。 在国际上已经成立了国际生物医学光学学会(International Biomedical Optics Society),简称IBOS。IBOS每年与国际光学工程学会(SPIE)联合举办学术会议。国外 学术交流方面,作为生物医学工程和光学工程领域重要国际会议的“生物医学光学国际学术研讨会”(International BiomedicalOptics Symposium,简称BIOS)每年在美国和欧洲各举办一次。在国,国家自然科学基金委员会生命科学部与信息科学部联合发起并承办的全国光子生物学与光子医学学术研讨会已经举办了六届。在第六届学术会议上发表学术论文75篇,论文摘要27篇。 从光电技术(或光子技术)在生物医学中的应用现状可以看到,光子医学与光子生物学的研究和应用围是广泛而且深入的,并正在形成有特色的学科和产业。例如,由于生物超微弱发光与生物体的细胞分裂、细胞死亡、光合作用、生物氧化、解毒作用、肿瘤发生、细胞和细胞间的信息传递与功能调节等重要的生命过程有着密切的联系,基于生物超微弱发光的生物光子技术在肿瘤诊断、农业、环境监测、食品监测和药理研究等方面己经得到应用。 下面主要从生物分子光子技术和医学光学成像技术两个方面介绍当前的研究现状 与发展趋势。
教案模板(试行) 教研组长审阅 年月日 日期:课程:茶树病虫害防治 班级:茶叶1601 章节:昆虫的生物学特征(繁殖方式及变态) 【教学目标】: 知识目标: 1.了解昆虫的繁殖方式。 2.了解昆虫变态类型。 能力目标: 1.掌握昆虫的繁殖方式。 2.掌握昆虫变态类型。 情感目标: 培养同学们对昆虫的繁殖方式和变态类型,提高学习积极性。 【教学重点】 1.昆虫的繁殖方式。 2.昆虫变态类型。 【教学难点】 昆虫变态类型。 【课时安排】 组织教学1min 回顾上一节课内容4min 本节课的新内容80min 重点内容的总结3min 考勤、组织教学2min
【教学过程】 1、昆虫体内各系统的主要构造及其功能? 答;(一) 消化道的基本构造 1、消化系统结构: 口器、开口于口腔的唾腺、前肠、中肠、后肠以及肛门组成消化道。 昆虫的消化道是一条不对称的管状构造器官。 2、消化系统的功能: ①摄取食物;②消化食物;③吸收营养物质;④排除未消化的食物残渣和马氏管的排泄物。 二、昆虫的排泄系统 昆虫排泄系统的主要功能:是排除体内的代谢废物,以调节体内水分和无机盐的平衡,保证各内脏器官和组织进行正常的生理活动。昆虫的排泄器官和组织包括马氏管、体壁、气管系统、消化道、脂肪体及围心细胞等,但其中最主要的是马氏管。 三、昆虫的循环系统 昆虫循环系统属于开放式血液循环,其血腔就是整个体腔,所有内脏器官都浸浴在血液中。昆虫血液循环的主要功能是: (1) 将身体所需的各种营养物质、水和激素送到作用部位; (2)将组织中产生的代谢物和废物送到其它组织或排泄器官中进行中间代谢或排出体外; (3) 维持身体各部位的渗透压、离子平衡和PH值。 四、昆虫的呼吸系统 昆虫的呼吸系统是由外胚层内陷形成的管状气管网络组成的气管系统。气管在组织学上虽然构造简单,但在虫体内的分布却非常发达,它们在体内有相当固定的排列方式,将氧直接输送到呼吸组织中。 气管系统的基本构造 昆虫的气管系统:依据其构造和生理功能可分为气门、气管和微气管3个组成部分。 五、昆虫的神经系统 昆虫的神经系统联络着各种感觉器官和效应器,能感受和整合外部信息,使相应的器官系统作出适当反应,并与内分泌系统协同对整体进行协调控制,以维持生命活动的正常进行。 神经系统的基本构造 昆虫的一切生命活动都受神经的支配,并与神经系统的感觉器官相联系,感受外界环境的刺激.如温、湿、光、风等。昆虫神经系统是在胚胎发育过程中由外胚层内陷的部分细胞发育为神经细胞形成的。神经细胞及其发出的神经纤维以及神经胶细胞组成了神经系统。每个神经细胞及其分支称为神经元。无数神经元构成大脑和神经节及其神经,组成了神经冲动的传导网络。 六、昆虫的生殖系统 昆虫的生殖系统:是产生卵子或精子,进行交配和种族繁衍的器官。 生殖系统的主要功能是产生生殖细胞,并吸收营养物质,供生殖细胞(卵子或精子)生长发育。一般地讲,只有成虫期才具有较完善的生殖器官,性细胞才迅速生长发育。 七、昆虫的内分泌系统 昆虫分泌激素的器官,包括神经分泌细胞和腺体两部分,分别形成神经内分泌和腺体内分泌两类。各种激素通过神经分泌细胞和腺体的排放,一部分直接作用于靶器官,大多则进入血液中,形成统一的内分泌系统。