范文一:溶菌酶的作用机理
溶菌酶能有效地水解细菌细胞壁的肽聚糖,其水解位点是N-乙酰胞壁酸(NAM)的1位碳原子和N-乙酰葡萄糖胺(NAG)的4位碳原子间的β-1.4糖苷键。肽聚糖是细菌细胞壁的主要成份,它是由NAM、NAG和肽“尾”(一般是4个氨基酸)组成,NAM与NAG通过β-1.4糖苷键相连,肽“尾”则是通过D-R酰羧基连在NAM的第3位碳原子上,肽尾之间通过肽“桥”(肽键或少数几个氨基酸)连接,NAM、NAG、肽“尾”与肽“桥”共同组成了肽聚糖的多层网状结构,作为细胞壁的骨架,上述结构中的任何化学键断裂,皆能导致细菌细胞壁的损伤。对于革兰氏阳性菌(G+),如藤黄微球菌、枯草杆菌或溶壁微球菌等,与革兰氏阴性菌(G-),如大肠杆菌、变形杆菌、痢疾杆菌、肺炎杆菌等,其细胞壁中肽聚糖含量不同,G+细菌细胞壁几乎全部由肽聚糖组成,而G-细菌只有内壁层为肽聚糖,因此,溶菌酶对于破坏G+细菌的细胞壁较G-细菌强。
中华小吃论坛www.ku162.com 学习中国所有美味小吃技术就上www.ku162.com
范文二:溶菌酶作用
溶菌酶作用
溶菌酶是一种碱性球蛋白,分子中碱性氨基酸、酰胺残基和芳香族氨,酸的比例较高,酶的活动中心是天冬氨酸和谷氨酸。
溶菌酶是一种专门作用于微生物细胞壁的水解酶,称包胞壁质酶或N-乙酰胞壁质聚糖水解酶,它专一地作用于肽多糖分子中N-乙酰胞壁酸与N-乙酰氨基葡萄糖之间的β-1,4键,从而破坏细菌的细胞壁,使之松驰而失去对细胞的保护作用,最终使细菌溶解死亡。也可以直接破坏革兰氏阳性菌的细胞壁,而达到杀菌的作用,这主要是因为革兰氏阳性细菌的细胞壁主要是由胞壁质和磷酸质组成,其中胞壁质是由杂多糖和多肽组成的糖蛋白,这种多糖正是由N-乙酰胞壁酸与N-乙酰氨基葡萄糖之间的β-1,4键联结的。对某些革兰氏阴性菌,如埃希氏大肠杆菌,伤寒沙门氏菌,也会受到溶菌酶的破坏。溶菌酶是母乳中能保护婴儿免遭病毒感染的一种有效成分,它能通过消化道而保持其活性状态,溶菌酶还可以使婴儿肠道中大肠杆菌减少,促进双歧杆菌的增加,还可以促进蛋白质的消化吸收。 www.inno-chem.com.cn/alfa/
范文三:溶菌酶的种类及其作用机理比较
溶菌酶的种类及其作用机理比较
摘要:溶菌酶是一类对细菌细胞壁有水解作用的无毒、无害的蛋白质。本文简单介绍了溶菌酶的结构、性质、来源及发展,并对各种不同种类的溶菌酶及其作用机理进行了比较综述。
关键词:溶菌酶、作用机理、动物源溶菌酶、植物源溶菌酶、微生物源溶菌酶
[1]1 溶菌酶的结构及性质
溶菌酶(Lysozyme,EC3.2.1.17)又称胞壁质酶或N一乙酸胞壁质聚糖水解酶。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、
[1]乙醚 。
Phillips等人1965年用X射线晶体结构分析法阐明了溶菌酶的三维结构 ,溶菌酶分子近椭圆形,大小为4.5nm×3.0nm×3.0nm,其构象复杂ɑ-螺旋仅占25%,在分子的一些区域有伸展着的片层结构,研究表明溶菌酶的内部几乎都为非极性的,疏水的相互作用在溶菌酶的折叠构象中起到重要作用,其分子表面有一个容纳多糖底物6个单糖的裂隙,这是溶菌酶的活性部位。
[2]2 溶菌酶的来源及发展
溶菌酶广泛分布于自然界各种生物体中 。它的研究最早起源于Nicolle(1907)发表的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)溶解因子。1909年Laschtschenko指出,鸡蛋清的强抑菌作用是由于酶的作用。1922年,Fleming发现,人的鼻涕、唾液、眼泪等也有强的溶菌活性并将其溶菌作用因子命名为溶菌酶lysozyme)。从此,便开始了对溶菌酶的研究,并不断有新的进展。
1959-1963年,Salton等人通过大量研究弄清了溶菌酶是一种能够切断N-乙酰壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之间β-1,4糖甘键的酶。1967年,英国菲利 普集团发表了对鸡蛋清溶菌酶-作用底物复合体X-射线衍射的研究,介绍了其触媒的结构,成为近代酶化学研究中重大的成果之一。1960年以后,有关微生物的溶菌酶的研究进展很快,溶菌酶已成为研究细胞壁结构的一种非常有力的工具酶,不仅有助于人们对细胞壁细微结构的认识,而且大大促进了对新的溶菌酶的开发研究。随着研究的不断深入,发现溶菌酶不仅有溶解细菌细胞壁的种类,还
有作用于真菌细胞壁的种类,同时对其作用机制也有了更进一步的了解。 3 溶菌酶的种类及其各自的作用机理
1937年由Abraham与Robinson从卵蛋白中最先分离出晶体溶菌酶,此后人们在人和动物的多种组织、分泌液及某些植物、微生物中也发现了溶菌酶的存
[1]在,根据来源不同,其作用机制也不同,将溶菌酶分为以下三类。 3.1 动物源溶菌酶
动物源溶菌酶包括鸡蛋清溶菌酶及人和哺乳动物溶菌酶。鸡蛋清溶菌酶(HEWL)是目前研究和应用最鸡蛋清溶菌酶是动物源溶菌酶的典型代表,也是目前研究得最深最透的一类溶菌酶。
在鸡蛋清中溶菌酶含量大约2%,4% ,等电点在pH10.8左右,分子量为14000,能溶解溶壁小球菌、巨大芽孢杆菌、黄色八叠球菌等革兰氏阳性细菌,对革兰氏阴性细菌无分解作用。溶菌机理相当复杂,其最适作用温度为50?,化学性质很稳定,pH在1.2,11.3之间变化不会影响酶结构太大的改变,遇热该酶也很稳定。pH4,7的范围内,酶在100?处理1min仍有近100%的活力,但在碱性环境条件下,酶稳定性较差。鸡蛋清溶菌酶由129个氨基酸组成,维持其
[1]稳定性的结构主要由4个二硫键、氢键及疏水键等。
[3]以多种常见标准菌株、临床致病菌等作为检测指示菌,研究表明:鸡蛋清溶菌酶能分解藤黄微球菌、巨大芽孢杆菌、黄色八叠球菌等革兰阳性菌 ,但对金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性菌)和大肠埃希菌等革兰氏阴性菌等无分解作用,只有与其它物质(如: 甘氨酸等)混合作用才表现一定的杀菌效果。
因为革兰氏阳性细菌的细胞壁主要是由胞质壁和磷酸质组成的,其中的主要成分胞质壁又是由杂多糖与多肽组成的糖蛋白,而这种杂多糖正是由N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基脱氧葡萄糖以β-糖苷键连结的;而溶菌酶能水解N-乙酰葡萄糖胺与N-乙酰胞壁酸之间的β-糖苷键,使细胞壁不溶性粘多糖分解成可溶性糖肽 ,导致细胞壁破裂,内容物逸出而使细菌溶解。另外革兰氏阳性菌由脂多糖、磷脂、糖脂组成的外膜覆盖,所以溶菌酶对它们作用较强。
对金黄色葡萄球菌不起作用主要原因是金黄色葡萄球菌细胞壁的胞壁酸的第 6 位已被 O-乙酰化 ,并生成 6- O-二乙酰胞壁酸 ,并且其细胞壁的四缩氨酸几乎全部通过戊氨基乙酸进行交联 ,从而形成高密度的网孔结构。
[4] 另外Morrison等认为革兰氏阴性细菌细胞壁外膜上的脂多糖对蛋清溶菌酶有很强的亲和性 ,从而阻止溶菌酶的渗透 ,使蛋清溶菌酶不能分解革兰氏阴性菌。
3.2 植物源溶菌酶
目前发现含溶菌酶的植物有近170种,目前,已经从木瓜、芜菁、无花果等植物体内分离得到溶菌酶。植物源溶菌酶分子量较大,约为24000-29000个单位。 其对溶壁小球菌的溶菌活性不超过鸡蛋清溶菌酶的1/3。但其对胶体状甲壳质的分解活性则是鸡蛋清溶菌酶的10倍左右。比较其理化性质,植物溶菌酶与鸡蛋清溶菌酶有所不同, 如: 木瓜、无花果和橡胶溶菌酶的相对分子质量分别为28、29、36; pI值分别为10.5、9.0、9.0; 最适pH 分别为4.5、4.6、5.0。而HEWL
[5]的相对分子质量、pI值和最适pH值分别为13.7、11.0和6.2。植物溶菌酶活性与HEWL也不相同:,以溶壁微球菌 为底物时, HEWL的活性高而植物溶菌酶活性低; 以N-乙酰葡萄糖胺多聚体和甲壳质为底物时, 植物溶菌酶活性高而HEWL低。
[6]以采用植物源溶菌酶-萝卜溶菌酶为例,对一些革兰氏阳性菌(白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌)、革兰氏阴性菌(普通变形菌、大肠杆菌 、鼠伤寒沙门氏菌 、多杀巴斯德氏杆菌、雏白痢沙门氏菌 、产气杆菌)和真菌(酿酒酵母 、总状毛霉 、黑根霉、黑曲霉 、青霉)以及植物病原菌的抑菌效果进行了研究。结果表明:萝卜溶菌酶对3种革兰氏阳性菌、6种革兰氏阴性菌、5种真菌以及6种植物菌都有一定得杀菌效果。
[7]与鸡蛋清溶菌酶作用相比,分析其原因,萝卜溶菌酶对金黄色葡萄球菌有抑制作用,推测其具有N,O-二乙酰胞壁质酶活性,能水解金黄色葡萄球菌细胞壁中的缩氨酸聚糖,因而能对金黄色葡萄球菌细胞壁有作用,此外,萝卜溶菌酶可能与革兰氏阴性菌外层成分的脂多糖无亲和性,因而能很好的水解革兰氏阴性菌细胞壁,抑制其生长。但是其具体的作用机理还有待进一步的研究与论证。 3.3微生物源溶菌酶
人们在20世纪60年代发现某些微生物也能产生溶菌酶。目前微生物产生
[8]的溶菌酶大体上分以下5种:
(1)内N-乙酰己糖胺酶,类似于鸡蛋清溶菌酶,主要破坏细菌细胞壁肽聚糖中
的β-1,4糖甘键。
(2)酰胺酶,主要作用于细菌细胞壁肽聚糖中N- 乙酰胞壁酸(NAM)与肽“尾”之间的N-乙酰胞壁酸-L-丙氨酸键。
(3)内肽酶,使肽“尾”及肽“桥”内的肽键断裂。
(4)β-1,3、β-1,6葡聚糖酶和甘露聚糖酶主要用于分解酵母细胞的细胞壁。 (5)壳多糖酶,这是分解霉菌细胞壁的一种溶菌酶。
[7] 以采用微生物源溶菌酶- MML为例,以多种常见标准菌株、临床致病菌和养殖常见致病菌作为检测指示菌 ,采用倍比稀释法测定 MML 对这些菌株的抑菌及杀菌作用。结果表明:MML 有较宽的抑菌谱 ,对革兰阴性菌(大肠埃希菌、 铜绿假单胞菌、鼠伤寒沙门菌等) 、革兰阳性菌(金黄色葡萄球菌、藤黄微球菌、枯草芽孢杆菌等)、真菌(白色念珠菌)都有不同程度的抑制作用,对临床分离的多种致病菌(肺炎链球菌、流感嗜血杆菌等)和常见致病菌(鸡大肠埃希菌、鳗弧菌、副溶血弧菌等)都有较强的杀灭作用。
分析其作用机理主要有以下两种:一种是 MML 水解细胞壁中的糖苷键 ,破坏了细胞壁结构使细胞壁出现部分缺失 ,形成了L 型细菌 ,失去了对细胞的保护作用 ,细胞质解体出现空腔;另外一种作用是 MML 通过渗透进入细胞内吸附细胞内带有阴离子的细胞质 ,并发生絮凝作用 ,扰乱细胞正常的生理活动 ,从而
[9]杀灭细菌。
MML 对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌菌株的作用结果有所不同 ,主要是因为这两种细菌的细胞壁结构不同 ,MML 的两种作用对其影响程度也不同。对 于大肠埃希菌 ,前面一种作用占主要地位 ,虽然细胞质出现凝集 ,但是由于细胞壁较薄 ,部分水解就使其失去了对细胞的保护作用,细胞质解体出现空腔造成细菌死亡;而对于金黄色葡萄球菌后者占主要地位 ,金黄色葡萄球菌细胞壁较厚 ,细胞壁的部分缺失并没有对其细胞壁的保护作用造成很大的影响 ,未出现空腔现象 , MML 对金黄色葡萄球菌的抑菌机理主要是通过渗透作用进入细胞内发生絮凝作用 ,吸附细胞质 , 导致出现了明显的深色成团物质,干扰细胞正常的生
[10]理活动造成细菌死亡。
此外 ,MML对革兰阴性菌其作用,分析其原因,可能是外层成分的脂多糖无亲和性 ,因而能很好的水解革兰阴性菌细胞壁 ,抑制其生长。白色念珠菌属于
真菌 ,其细胞壁主要成分为甲壳多糖 ,MML 之所以对其有明显的抑制作用 ,推
测可能有两种原因:一是 MML 具有壳多糖酶或葡甘露糖酶活性 ,能够水解真菌
细胞壁;二是与对金黄色葡萄球菌 MML 的作用机理类似 ,也是通过吸附细胞质
成分干扰细胞代谢。和植物源酶作用机制一样,微生物源酶的具体作用机理也处
于推测阶段,有待于进一步深入研究与论证。
参考文献:
[1] 林翠花,肖素荣,孟庆国.溶菌酶结构特点及其应用. 潍坊学院学
报,2005(3):108-110
[2] 赵眷海 ,张法琴,唐旭日. 溶菌酶的研究. 酿酒科技,2007(5):55-56
[3] 白刃,杨百学,常洋,何剑斌. 溶菌酶及其应用.营养与日粮,2009(8):46-48
[4] Morrison ,D.C., and Ohno ,N.1989. Lipopolysaccharide interaction with lysozyme.
Binding of lipopolysaccharide to lysozyme and inhibition of lsozyme enzymatic
activity.J.Biological Chemistry, 2648:4434-4441
[5] 船津胜, 鹤大典.溶菌酶.李兴福, 荆永志译校.济南: 山东科技出版社, 39-78;
257-262
[6] 高向阳,袁四清,穆虹等. 萝卜溶菌酶抑菌效果的初步研究. 华南农业大学学
报,18(2):72-74
[7] 卢亚萍,潘宏涛. Aegis溶菌酶的抑菌作用及抑菌机理初步研究. NEW FEED,
2007(12):15-18
[8] 杨向科,邹艳丽,孙谧,郑家声. 海洋微生物溶菌酶的抑菌作用及抑菌机理初步
研究. 海洋水产研究,2005(10):62-65
[9] Pelligrini ,A.,Thomas,U., Wild,P. et al. 1992. Bactericidal activities of lysozyme
and aprotinin against gram2negative and gram2positive bacteria related to their basic
character. J. Applied Bacteriology, 723:180-187
[10] 任撑住. 红霉素及其衍生物的构效关系. 中国兽药杂志, 353:58-60
范文四:[笔记]实验一 溶菌酶的溶菌作用
实验一 溶菌酶的溶菌作用
实验目的:
1、掌握溶菌酶对革兰氏阳性菌溶解的原理及应用。
2、证实体液中溶菌酶的存在观察溶菌酶的溶菌现象。 基本原理:
正常情况下,机体的唾液、泪液、痰、鼻腔分泌物以及白细胞和血清等均含有丰富的溶菌酶。测定分泌物和体液中的溶菌酶含量及其变动情况,可作为评价机体非特异性免疫功能的指标之一。
溶菌酶的杀菌机理是其作用于细菌细胞壁的粘肽层,粘肽是细菌的细胞壁主要成分。溶菌酶能切断粘肽结构中的N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的β- 1,4糖苷键,破坏粘肽支架,使细胞壁破坏。由于细菌细胞壁的重要功能之一是保护细菌,即抗低渗,故细菌失去细胞壁的保护作用后,在低渗环境中可发生溶解。溶菌酶的主要作用对象是革兰氏阳性菌。革兰氏阴性细菌细胞壁粘肽层外还有脂多糖、外膜和脂蛋白结构,故在一般情况下溶菌酶不易发挥直接作用。
实验材料:
1、葡萄球菌:本菌是一种革兰氏阳性菌,普通琼脂培养基生长良好。
2、标准溶菌酶:称取溶菌酶标准纯品,用蒸馏水配制为1000ug/ml原液,并稀释为100、50、10 ug/ml标准液,用前保存在冰箱中。
3、唾液:用无菌平皿收集唾液,可在同学间收集。(于饭后两小时,清水漱口3次,10分钟后,收集唾液于清洁烧杯中);
4、其它:无菌打孔器(孔径 2mm),无菌毛细吸管、毫米尺等。
实验方法:
1、制备含葡萄球菌的琼脂平板 加热融化3%琼脂,冷至60?~70?时,加入1ml葡萄球菌菌液,混合均匀,倾注于无菌平皿内。
2、用无菌打孔器在葡萄球菌琼脂平板上打孔,孔径 2mm左右,孔距5-20mm。用针头挑出孔内琼脂,
3、用毛细吸管取新鲜收集的唾液加入琼脂孔内,每孔加满唾液,同时加标准溶菌酶作阳性对照。
4、置 24-28?下12-18h观察结果。观察各孔周围溶菌情况,测量溶菌环直径。
实验结果:
用毫米尺或三角板量取小孔周围溶菌环直径,并作记录,可与标准溶菌酶阳性对照作对比观察。
机体的免疫功能是由免疫系统完成的,免疫系统由免疫器官(中枢免疫器官和外周免疫器官),免疫细胞(T细胞(胸腺依赖性淋巴细胞)、B 细胞(骨髓依赖性淋巴细胞)、K 细胞、NK 细胞、LAK 细胞、TIL 细胞和单核巨噬细胞)和免疫分子(免疫球蛋白、补体、细胞因子等)等组成。 (1)中枢免疫器官
胸腺:T 细胞分化成熟的场所。 骨髓:是多种血细胞的发源地,也是B 细胞、单核吞噬细胞、粒细胞、血小板和红细胞分化成熟的场所。法氏囊:禽类B 细胞分化成熟的场所。功能:是免疫细胞发生、分化和成熟的场所。
(2)外周免疫器官:淋巴结、脾脏和扁桃体、阑尾、肠壁集合淋巴结和消化道、呼吸道粘膜下层的淋巴小结。功能:是成熟的T、B淋巴细胞定居的场所,也是发生免疫应答的重要部位。
免疫细胞:凡参与免疫应答或与免疫应答有关的细胞统称为免疫细胞。包括:造血干细胞、淋巴细胞、单核吞噬细胞、粒细胞、红细胞。
免疫细胞泛指参与免疫应答或与免疫应答有关的细胞及前体细胞,主要包括造血干细胞、T、B淋巴细胞、NK细胞、单核吞噬细胞、粒细胞、红细胞、肥大细胞、单核-巨噬细胞和树突状细胞。
免疫分子包括抗体、补体、细胞因子、主要组织相容性抗原和分化群等 。
1、抗体(antibody,Ab):免疫系统受抗原刺激以后,B细胞转化为浆细胞,由浆细胞产生能与相应抗原发生特异性结合的球蛋白称抗体。它们与相应抗原特异性结合后,并在补体、吞噬细胞和NK细胞参与下,产生溶菌、促进吞噬杀菌的调理作用和抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用。
2、补体(complement):存在于人和动物的正常血清中,与免疫有关,具有酶活性的蛋白质。在生理状态下,补体各成分以酶原或非活性的状态存在与体液中,只有被某些物质(如抗原抗体复合物)激活后,才能表现出细胞溶解、促进吞噬的调理作用、免疫调节作以及释放炎症介质参与炎症反应等作用。
3、细胞因子(cytokine,CK)是由多种细胞,特别是活化免疫细胞合成分泌的一类具有多种生物学活性的小分子蛋白。细胞因子在免疫细胞分化发育、免
疫应答及其调节、炎症反应和组织修复等过程中发挥重要的作用。
范文五:溶菌酶作用机理
溶菌酶作用机理
1.溶菌酶:是催化某些细菌细胞壁水解、从而溶解其细胞壁的酶,主要存在于鸡蛋清及动物的眼泪中。
2.细胞壁多糖:是N-乙酰氨基葡萄糖(NGA)-N-乙酰氨基葡萄糖乳酸(NAM)
,4糖苷键而交替排列: 的共聚物,其中的NGA及NAM通过,-1
3.溶菌酶的结构:由129个氨基酸组成的单肽链蛋白质,含有四对二硫键,一级结构如图所示
4.溶菌酶的催化作用:为葡糖苷酶,能水解NAM的C1与NAG的C4之间的糖苷键,但不能水解NAG的C1 与NAM的C4之间的糖苷键,水解作用如下: 5.溶菌酶的三维结构:溶菌酶分子内部几乎是非极性的,在分子的表面有一个较深的裂缝,恰好能容纳多糖底物的六个单糖(ABCDEF环),是溶菌酶的活性部位,其中白色所示的是活性部位的Glu35和Asp52。
6.溶菌酶与底物的复合物的三维结构:
7.溶菌酶-底物结合部位示意图:NAG多聚体水解速率表明从5到6聚体增加到最大,活性部位的裂缝正好被六个糖残基所装满,水解部位是D和E之间的糖苷键
8.溶菌酶与底物的复合物的三维结构示意图:第四个糖残基D环由于空间的原因必须由正常的椅式变形为能量较高的半椅式,因此降低了糖苷键的稳定性容易断裂。
9.溶菌酶催化作用机制要点总结:
(1)Glu35的-COOH提供一个H+到D环与E环间的糖苷键O原子上。H+的转移使D环的C1键与糖苷键O原子间的键断开,并形成正碳离子过渡中间产物。 (2)含有E及F残基的NAG二聚体离开酶分子。
(3)正碳离子中间产物进一步与来自溶剂的OH-发生反应, Glu35质子化,酶游离出来。