
抗菌肽是一类具有抗菌活性的碱性多肽物质,由20~60个氨基酸残基组成,分子量在2000~7000左右。这类活性多肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点。根据其结构,抗菌肽大致可分为四类:螺旋型、片状、延伸型和环状。
(1)形成孔洞学说:抗菌肽与细胞膜结合,导致膜穿孔,细胞内容物外泄。可能机制是在膜上形成孔道,破坏膜的完整性,引起细胞内容物的外流,最终导致真菌死亡。
(2)抑制细胞壁的形成学说:抗菌肽通过抑制细胞壁的形成,达到杀菌目的。例如,抗菌肽可以抑制葡聚糖和几丁质的合成,破坏病原菌细胞壁的合成,从而达到杀菌的作用。
(3)破坏细胞膜学说:抗菌肽与膜作用,破坏脂膜,肽分子垂直于膜上,与磷脂头部相互作用,形成超分子复合孔,导致离子等流出,离子的流出降低了质子梯度,破坏了膜的极性,阻止了ATP的产生及细胞代谢,进而导致细胞的死亡。
(4)抑制细胞呼吸作用学说:抗菌肽可导致细胞呼吸减弱或完全停止。
(5)作用于细胞DNA学说:抗菌肽可以破坏DNA的合成或插入DNA双链中。
抗菌肽基因的化学合成方面在国内外都有研究,徐飞等(1998) 年按柞蚕抗菌肽D的氨基酸序列,设计出相应的核苷酸序列,将之划分成11个片段,经DNA合成仪合成了柞蚕抗菌肽D基因,该基因被插入M13mp18载体中,转化至大肠杆菌Jm103。谢毅等 (1990)用植物偏爱的密码子合成了天蚕抗菌肽B基因,将之与M13mp19重组克隆,转化于肠杆菌Jm103,运用化学合成方法对抗菌肽的氨基酸及核酸序列进行改良,来提高抗菌肽的杀菌的能力,这类研究也有成效,如Jfink等(1989)将惜古比天蚕抗菌肽A的前11位残基和抗菌肽D的12一37位残基连接,合成抗菌AD,杀菌能力有明显提高。重组病毒感染于苜蓿蚊夜蛾幼虫,在体液中获得抗菌物质。
① 柞蚕免疫血淋巴治疗乙型肝炎的效果。柞蚕素是辽宁农业科学院大连生物技术所及协办单位研制的成果,滞育柞蚕蛹经接种灭活的大肠杆菌诱导产生免疫血淋巴,含有多种免疫成分如抗菌肽、抗菌蛋白、溶菌酶等,经干冻成粉末(含有抗菌肽的主要成分),供给疗乙型肝炎的胶囊,经中国医学科学院医药生物研究所等进行治疗乙型肝炎的试验结果,证实在1.25g/kg剂量能显著或极显著降低鸭血清乙型肝炎病毒DNA水平。能抑制鸭体内乙型肝炎病毒复制增殖作用。
② 抗菌肽在治疗癌症上的应用。抗菌肽治癌作用不仅仅是接触性抑杀癌瘤,而且能调动机体的免疫系统,对抗癌瘤的侵入,接触性抑杀癌瘤主要是从细胞膜、细胞器(主要是线粒体)、核膜、细胞核染色体DNA、溶酶体、细胞骨架等几个方面来影响癌细胞的生存。调动机体的免疫系统来抑制癌瘤主要是从体液方面来实现的。
在肿瘤治疗方面,目前的难题是现用的大部分化学药物对癌细胞和正常细胞都有破坏作用,以致其治疗效果和毒性相关。抗菌肽的发现和研究使人们认识到它能特异性的抑制肿瘤细胞,而对正常的细胞没有毒害作用,同时还能调动人体的免疫系统,促进白细胞的增殖来抵抗癌瘤的侵蚀。分析许多癌患者的死因,往往不是死于癌症本身,而是由于大剂量化疗药物对身体的极度伤害造成的。
抗菌肽基因工程的应用已在多种植物方面应用,现已成功的有利用农杆菌介导的柑橘遗传系统,将柞蚕抗菌肽D基因导入了3个柑橘优良主栽品种。人工合成的抗菌肽D基因被导入烟草。抗菌肽B基因导入水稻未成熟胚而获得转基因水稻,增强了对水稻白叶枯病和细条病的抗性。转抗菌肽B基因的烟草和马铃薯植株已表达了对青枯病的抗性。抗菌肽基因转化桑树,成功地获得了转基因植株,并经抗病性测定,证明转基因植株有不同程度的抗病性。利用基因工程,以抗菌肽A和抗菌肽D片段构成杂合抗菌肽A1-11-D12-37,这种抗菌肽有更强的杀菌活力。抗菌肽B.D双基因整合在同一个载体里,在广藿香中表达也有研究。
抗菌肽是一种具有抗菌活性的小分子肽,可以有效地防治植物病害,提高植物的抗病能力。与传统化学农药相比,抗菌肽具有更高的安全性、环保性和可持续性。抗菌肽的作用机制主要是通过与细菌、真菌等病原微生物的细胞膜结合,破坏其膜结构,进而杀死病原微生物。此外,抗菌肽还可以诱导植物产生免疫反应,提高植物的抗病能力。
除了具有抗菌作用外,抗菌肽还可以促进植物生长,提高植物的产量和品质。抗菌肽可以刺激植物的细胞分裂和生长,促进植物的根、茎、叶的生长和发育。此外,抗菌肽还可以提高植物对氮、磷、钾等营养元素的吸收和利用效率,从而提高植物的抗逆性和产量。在农业种植中,利用抗菌肽促进植物生长可以有效地提高农作物的产量和品质。例如,将抗菌肽添加到作物生长的灌溉水中,可以促进作物的生长和发育,提高作物的产量和品质。
除了具有抗菌和促进植物生长的作用外,抗菌肽还可以增强植物的抗逆性,提高植物对干旱、高温、低温等不良环境的适应能力。在干旱条件下,抗菌肽可以促进植物根系的发展,提高植物对水分的吸收和利用效率;在高温条件下,抗菌肽可以降低植物的体温,保护植物免受高温损伤;在低温条件下,抗菌肽可以增强植物的细胞膜稳定性,降低植物的冷害风险。
抗菌肽还可以用于土壤改良。土壤改良主要是通过改善土壤微生态环境,促进土壤中微生物的生长和繁殖,从而提高土壤的肥力和保水能力。抗菌肽可以抑制土壤中的病原菌和有害微生物的生长和繁殖,从而改善土壤微生态环境。此外,抗菌肽还可以促进土壤中微生物的代谢活动,提高土壤中有机质的分解和养分的释放。
抗菌肽具有广谱的杀菌活性,对与食品有关的多种革兰氏阴性和阳性细菌均有较强的杀灭作用,它的作用机制主要是在细胞膜上形成微孔,导致膜通透性的增加和能量产生系统的破坏。抗菌肽抑制微生物的生长是非常迅速的,而对人无毒副作用,并且抗菌肽在酸性条件下活性极强,适于大多数酸性食品,尤其是饮料的防腐,有良好的溶解性和稳定性。另外,抗菌肽的防腐机理是杀菌作用,它不同于一般的化学防腐,一般的化学防腐剂是抑菌作用。因此,抗菌肽是一种对人畜无副作用的极有前途的新型食品防腐剂。
(1)预防和治疗畜禽感染性疾病
抗菌肽可以通过口服或注射的方式,有效预防和治疗畜禽感染性疾病,如猪瘟、禽流感、新城疫等。抗菌肽能够直接杀死病原菌,减轻疾病对动物的危害,提高动物的存活率和生产性能。
抗菌肽可以通过调节免疫细胞的功能,提高动物的免疫力,增强动物的抗病能力。同时,抗菌肽还可以刺激动物的免疫应答反应,加快免疫保护机制的建立,减少疾病的发生。
(3)促进动物的生长和发育
抗菌肽可以促进动物的生长和发育,提高饲料利用率和动物的生产性能。抗菌肽能够刺激动物的消化系统,增加食欲和消化功能,促进营养物质的吸收和利用。
(4)防止饲料霉变
抗菌肽可以抑制霉菌的生长和繁殖,防止饲料霉变,延长饲料的保质期。这有助于减少饲料浪费和环境污染,降低养殖成本。
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