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现代生物质谱技术在生物大分子分析研究中的应用

现代生物质谱技术在生物大分子分析研究中的应用
现代生物质谱技术在生物大分子分析研究中的应用

生物质谱技术在蛋白质组学中的应用

生物质谱技术在蛋白质组学中的应用(北京大学药学院 杨春晖 学号:10389071) 一、 前言[1,2] 基因工程已令人难以置信的扩展了我们关于有机体DNA序列的认识。但是仍有许多新识别的基因的功能还不知道,也不知道基因产物是如何相互作用从而产生活的有机体的。功能基因组试图通过大规模实验方法来回答这些问题。但由于仅从DNA序列尚不能回答某基因的表达时间、表达量、蛋白质翻译后加工和修饰的情况、以及它们的亚细胞分布等等,因此在整体水平上研究蛋白质表达及其功能变得日益显得重要。这些在基因组中不能解决的问题可望在蛋白质组研究中找到答案。蛋白质组研究的数据与基因组数据的整合,将会在后基因组研究中发挥重要作用。 目前蛋白质组研究采用的主要技术是双向凝胶电泳和质谱方法。双向凝胶电泳的基本原理是蛋白质首先根据其等电点,第一向在pH梯度胶内等电聚焦,然后转90度按他们的分子量大小进行第二向的SDS-PAGE分离。质谱在90年代得到了长足的发展,生物质谱当上了主角,蛋白质组学又为生物质谱提供了一个大舞台。他们中首选的是MALDI-TOF,其分析容量大,单电荷为主的测定分子量高达30万,干扰因素少,适合蛋白质组的大规模分析。其次ESI为主的LC-MS 联机适于精细的研究。本文将简介几种常用的生物质谱技术,并着重介绍生物质谱技术在蛋白质组学各领域的应用。 二、 生物质谱技术[3,4] 1.电喷雾质谱技术(ESI)[5] 电喷雾质谱技术( Electrospray Ionization Mass Spectrometry , ESI - MS) 是在毛细管的出口处施加一高电压,所产生的高电场使从毛细管流出的液体雾化成细小的带电液滴,随着溶剂蒸发,液滴表面的电荷强度逐渐增大,最后液滴崩解为大量带一个或多个电荷的离子,致使分析物以单电荷或多电荷离子的形式进入气相。电喷雾离子化的特点是产生高电荷离子而不是碎片离子, 使质量电荷比(m/ z)降低到多数质量分析仪器都可以检测的范围,因而大大扩展了分子量的分析范围,离子的真实分子质量也可以根据质荷比及电荷数算出。 2.基质辅助激光解吸附质谱技术(MOLDI)[5-7] 基质辅助激光解析电离(MOLDI)是由德国科学家Karas和Hillenkamp发现的。将微量蛋白质与过量的小分子基体的混合液体点到样品靶上,经加热或风吹烘干形成共结晶,放入离子源内。当激光照射到靶点上时,基体吸收了激光的能力跃迁到激发态,导致蛋白质电离和汽化,电离的结果通常是基体的质子转移到蛋白质上。然后由高电压将电离的蛋白质从离子源转送到质量分析器内,再经离子检测器和数据处理得到质谱图。TOF质量分析器被认为是与MALDI的最佳搭配,因为二者都是脉冲工作方式,在质量分析过程中离子损失很少,可以获得很高的灵敏度。TOF质量分析器结果简单,容易换算,蛋白质离子在飞行管内的飞行速度仅与他的(m/z)-1/2成正比,因此容易通过计算蛋白质离子在飞行管内的飞

生物技术发展

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

生物大分子相互作用分析仪的 可应用领域

BioNavis生物大分子相互作用分析仪MP-SPR最新应用领域 传感器(MP-SPR) 生物传感器、气体传感器、食品安全、环境监测、免疫响应、实验开发 ◆应用BioNavis生物大分子相互作用分析仪MP-SPR技术测量气体导致的表面变化 BioNavis生物大分子相互作用分析仪-MP-SPR仪器用于表征由不同气体导致的聚合物薄膜变化。不同的湿度显示了与聚合物相互作用的浓度依赖性,并且乙醇蒸气看起来渗入了聚合物层。 ◆应用BioNavis生物大分子相互作用分析仪MP-SPR技术测定生物化功能层的结合能力: 临床诊断正在从中心实验室移近病人,进入医生的办公室,药房,千家万户。这一类临床检测设备(POC)的要求与中心实验室的要求大大地不同。POC设备应该为临床相关性分析物的快速分析提供低成本和易操作的工具。 许多纸制电子器件为制作便宜的、可丢弃的和可回收的应用电子平台打开了机会,可用于生物传感器或者医学诊断领域。 C-活性蛋白(CRP)是一种身体中常见的炎症标记物。监测CRP的水平可以用于跟踪疾病的过程或者治疗效果。

当发展一类新的生物传感器时,通常最主要的是评估此生物传感技术相对于已经建立的方法的性能。生物大分子相互作用分析仪-表面等离子共振技术SPR已经用于生物传感器领域的研究超过了20年的时间,并且是一个优秀的对照办法。 选择增强型SPR ◆选择增强型SPR-一种新的标记方法用于增强生物传感器性能 增强小分子模型系统的灵敏度和特异性。选择增强型SPR(SAMP-SPR)的使用大大增强了应用生物大分子相互作用分析仪SPR技术对小分子量复合物的分析。 改进包括: ·灵敏度增强:在信噪比上一般增强100倍或更多 ·特异性增强:只检测染料标签,将非特异性干扰降到最低 ◆选择增强型SPR(SAMP-SPR)-一种新颖的标记方法用于增强光学生物传感器性能 小分子模型系统的竞争性分析。使用生物大分子相互作用分析仪SAMP-SPR采用竞争分析的方式分析小分子,在没有大分子标记的情况下将SPR的灵敏度提升到以往不可企及的水平。竞争性分析小的染料标签有助于: ·测定平衡常数和亲和力排名 ·进行竞争动态分析

生物质谱技术

生命科学被誉为21世纪的最前沿科学之一,随着人类第一张基因序列草图的完成和发展,生命科学的研究也将进入一个崭新的后基因组学,即蛋白质组学时代。正如基因草图的提前绘制得益于大规模全自动毛细管测序技术一样,后基因组研究也将会借助于现代生物质谱技术等得到迅猛发展。本文拟简述生物质谱技术及其在生命科学领域研究中的应用。 1.质谱技术 质谱(MassSPectrometry)是带电原子、分子或分子碎片按质荷比(或质量)的大小顺序排列的图谱。质谱仪是一类能使物质粒子高化成离子并通过适当的电场、磁场将它们按空间位置、时间先后或者轨道稳定与否实现质荷比分离,并检测强度后进行物质分析的仪器。质谱仪主要由分析系统、电学系统和真空系统组成。 质谱分析的基本原理 用于分析的样品分子(或原子)在离子源中离化成具有不同质量的单电行分子离子和碎片离子,这些单电荷离子在加速电场中获得相同的动能并形成一束离子,进入由电场和磁场组成的分析器,离子束中速度较慢的离子通过电场后偏转大,速度快的偏转小;在磁场中离子发生角速度矢量相反的偏转,即速度慢的离子依然偏转大,速度快的偏转小;当两个场的偏转作用彼此补偿时,它们的轨道便相交于一点。与此同时,在磁场中还能发生质量的分离,这样就使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上,不同质荷比的离子聚焦在不同的点上,其焦面接近于平面,在此处用检测系统进行检测即可得到不同质荷比的谱线,即质谱。通过质谱分析,我们可以获得分析样品的分子量、分子式、分子中同位素构成和分子结构等多方面的信息。 质谱技术的发展 质谱的开发历史要追溯到20世纪初J.J.Thomson创制的抛物线质谱装置,1919年Aston制成了第一台速度聚焦型质谱仪,成为了质谱发展史上的里程碑。

应用红外光谱研究生物大分子的结构

应用红外光谱研究生物大分子的结构 谢孟峡刘媛 北京师范大学分析测试中心,北京100875,xiemx@https://www.sodocs.net/doc/c510166003.html, 一、蛋白质二级结构的测定 蛋白质的空间结构主要有四级,其结构层次示意图见图1。稳定蛋白质三维结构的主要作用力有五种,分别是盐键、氢键、疏水作用、范德华力和二硫键。这些都是共价键相互作用,其中对于二级结构,最重要的作用力是蛋白质分子中的氢键。 图1 蛋白质结构层次示意图 其中:Q为四级结构,T/α为由结构域组成的三级结构或亚基,D/T为结构域或三级结构, sS为超二级结构,S为二级结构,A为组成一级结构的氨基酸 在所有已测定的蛋白质中,都有广泛的二级结构存在。蛋白质的二级结构形式主要包括α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲四种。这些二级结构中将螺旋看成蛋白质复杂构像的基础,

β-折叠是蛋白质中又一种普遍存在的规则构像单元。无论是α-螺旋还是β-折叠都存在着许多氢键,致使规则的二级结构都具有相当的刚性,如果一段肽链中没有氢键或其他相互作用,那么各个残基之间就有更大的自由度,转角就是典型的介于此两种情况之间的一种二级结构,是一种部分规则的构像(见图2)。此外还有一些肽段相对于前面的三种二级结构是无规则,它们有更大的任意性,可是这些肽段的构像又不是完全任意的,因为每种蛋白质肽链中存在的这一类型空间构像几乎是相同的,所以蛋白质中无规卷曲也是具有其特定构像的。 α-螺旋 平行和反平行β-折叠

β-转角 图2、蛋白质典型二级结构示意图 蛋白质二级结构特征与氢键的形成方式紧密相关,无论α-螺旋、β-折叠、β-转角或其它构象,都有其特定的氢键结构,而这种氢键结构的差异能够在对于氢键敏感的红外光谱中得到反映,主要表现为谱带峰位及半峰宽的变化。这使我们有可能利用峰位不同的谱带来识别不同的二级结构及其组成情况。 图3 人血清白蛋白(HSA)在重水中的红外吸收谱

最新生物技术的发展和应用

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。

光电技术在生物医学中的应用一现状与发展

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。

分子生物学分析

2.6分子生物学分析 目前较常采用的微生物学分析方法有两种,一种是使用传统的微生物培养技术(culture)将微生物富集、分离,然后通过一般的生物化学性状或表现型来分析的间接途径。然而使用传统的微生物培养技术存在许多困难,尤其是环境中大多数微生物生长缓慢,例如本论文研究中针对的anammox菌的培养富集时间均在2年以上,同时对培养条件要求极为苛刻,客观上阻碍了采用这种方法对其的研究。第二种途径依靠聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)技术及应用进化和功能基因探针直接从环境样品中检测和分析目标微生物,不需富集培养。分子生物技术有简洁、快速、精确等特点,广泛应用于微生物生态学研究中。尤其是目标微生物主要功能基因的DNA序列数据库和PCR技术结合在一起,使许多分子生态学手段可以直接应用于环境样品的研究中,,推动了环境中微生物生态学研究。本论文研究中采用了第二种途径中的定量PCR技术手段。下面将根据实验中的具体操作进行叙述。 2.6.1DAN提取 本文研究中主要采用的是试剂盒提取方法。DAN提取盒使用美国MP公司的土壤DNA提取试剂盒(FastDNA SPIN Kit for Soil,MP Biomedicals, Santa Ana, USA)。提取方法依据说明书进行微小变动,即向污泥中先加入Sodium Phosphate Buffer(磷酸钠缓冲液),再将其移至Lysing Matrix E管中,具体操作方法如下:(1)向 1.5ml取回污泥离心(10000rpm×10分钟)的湿污泥加入978 μl Sodium Phosphate Buffer(磷酸钠缓冲液),然后将其移到Lysing Matrix E管中(尽可能将其全部加入),然后加入122 μl MT Buffer(MT缓冲液)。 注:因为FastPrep?仪器的剧烈运动,在Lysing Matrix E管内会形成巨大的压力,样品和基质的总体积不能超过管体积的7/8;留一些空间也会提高混匀效果。 (2)在FastPrep?中处理上述离心管,速度6.0,40秒。 (3)Lysing Matrix E管离心14000g×15分钟。 (4)将上清液转移到一个新的2ml离心管(自备)中,加入250μl PPS,并用手上下颠倒10次进行混合。 (5)离心14000g×10分钟,至形成白色状沉淀物,将上清液转移到一个新的10ml离心管(自备),并加入1ml Binding Matrix Suspension(在用之前重悬Binding Matrix Suspension,一定要摇匀到瓶底看不见沉淀为止,加5个摇一次以

现代生物技术的应用与展望

现代生物技术的应用与展望 姓名:班级:学号: 摘要:参阅大量文献资料对近年来生物技术在农业、医药业、社会科学等中的应用进展进行了综述。从改革传统农业结构,解决食品短缺问题的应用、深入基因研究,解决健康长寿问题、运用现代生物技术,解决环境污染问题等内容出发,指明了生物技术现代科学发展中的应用前景。 关键词:生物技术基因医学健康农业 Abstract: a large number of literature on recent biotechnology in agriculture, medicine and industry, social science and application were reviewed in this paper. From the reform of traditional agriculture structure, to solve food shortage problem, in-depth application of genetic research, solve the longevity and health problems, use of modern biological technology, solve the problem of environmental pollution and other content, pointed out the biological technology of modern science and application prospects. 现代生物技术也可称之为生物工程,是以重组DNA技术和细胞融合技术为基础,利用生物体(或者生物组织、细胞及其组分)的特性和功能,设计构建具有预期性状的新物种或新品系,以及与工程原理相结合进行加工生产,为社会提供商品和服务的—个综合性技术体系。其内容包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。现代生物技术的诞生以2O世纪7O年代初DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用为标志,迄今已走过了30多年的发展历程。实践证明现代生物技术对解决人类面临的粮食、健康、环境和能源等重大问题方面开辟了无限广阔的前景,受到了各国政府和企业界的广泛关注,与微电子技术、新材料技术和新能源技术并列为影响未来国计民生的四大科学技术支柱,是2l世纪高新技术产业的先导。可以预测,生物技术的应用与发展将导致生产体系与经济结构的飞跃变化,甚至可能引发一次新的工业革命,对人类社会的生产、生活各方面必将产生全面而深刻的影响。 1 改革传统农业结构,解决食品短缺问题 现代生物技术在农业中最突出的应用是利用转基因技术,将目的基因导入动、植物体内,对家畜、家禽及农作物进行品种改良,从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动植物新品种,达到充分提高资源利用效率,降低生产成本的目的。经过长期不断的努力,现代农业生物技术已取得重大突破,不仅从根本上改变了传统农作物的培育和种植,也为农业生产带来了新一轮的革命,并将在解决目前人类所面临的粮食危机、环境恶化、资源匮乏、效益衰减等方面发挥巨大作用。 1.1 提高农产品的产量与质量农作物病虫害是造成农业产量下降的主要原因之一,因而利用转基因技术把抗病、抗虫基因导入农作物中,使之可避免或减少病虫害。近年来,抗黄杆菌的水稻、抗除草剂的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力强与耐贮性高的番茄等转基因植物开始进入市场,提高了产量,增加了效益;根据人类的需要,还可把特定基因导入植物体,可达到改良农产品品质的目的,如高含量必需氨基酸的马铃薯,高蛋白质含量的大豆等;此外还可利用生物技术破坏水果细胞壁纤维酶,保证猕猴桃、桃、西红柿等水果成熟但不变软而提高水果的保鲜度,便于水果的运输。从1996年到2o02年,转基因农作物在全球的种植面积从170万ha扩大到5810万ha,即增加35倍,显示了现代农业生物技术强大的生命

生物质谱

生物质谱 早期有机质谱主要用于测定普通的有机小分子,对多肽、蛋白质及其他生物大分子难测定。 因:1.分子量太大 2.气化高温分解。 80年代后,发明了快原子轰击电离(FAB),电喷雾电离(ESI)和基质辅助激光解吸电离(MALDI)。生物大分子可转变成气相离子。产生了生物质谱。 Biomass Spectrometry 有机质谱的一般应用 1.有机化合物的分子量和结构测定 2.化学反应的鉴别和反应机理的研究 3.石油组分和添加剂的分析 4.化工原料和化工产品的分析 5.毒品分析和中毒病人中毒品的鉴定 6.空气、水和泥土有机污染物的分析 7.香料中组分分析 8.食品中维生素等组分、食油中组分的分析 9.染料、涂料的分析 10.有机聚合物的分析 11.酒中组分的分析 12.植物中有机组分的分析 13.粮食、蔬菜、水果农药残留物的分析 14.烟草中组分的分析 15.禽肉中一些激素的分析 1.天然药物结构测定,合成新药结构确证 2.新药中杂质、药物降解物分析,新药稳定 性研究 3.药代动力学研究和药物代谢物结构分析 4.新药研究中组合化学库中组分的鉴定 5.多肽、蛋白质分子量的测定 6.多肽和重组蛋白一级结构的确定 7.多肽序列的测定 8.蛋白质变异体的检测 9.蛋白质中巯基测定和蛋白质中二硫键的 指定 10.蛋白质翻译后修饰的测定 11.蛋白质高级结构的研究 12.生物分子非共价键相互作用的研究 13.未知蛋白质的鉴定和蛋白质组学研究 14.蛋白质复合物中组分的分析 15.寡核苷酸、DNA片段分子量测定 16.寡核苷酸序列分析 17.SNP研究 18.用模型识别软件快速鉴别微生物 19.结构免疫学研究中的应用 20.细胞生物学中的应用 快原子轰击电离(FAB) 1981原理:在进样探头放样品,溶于底物(甘油或硫化甘油),惰性气体(Ar)电离后,加速,使之具有较高的动能,在原子枪(atom gun)内进行电荷 交换反应:

生物技术的发展和应用

生物技术的发展和应用 自2001年初,生物技术产业便显现出一片诱人的前景。人类基因组草图的即将完成,带动各生物技术的不断飚升。人们普遍认为这将导致医学与药物研究的繁荣,并会带来滚滚的财富。随着基因组测序的完成,许多科学家和投资者开始把目光投向生物技术向个学科的渗透,如今生物技术已经在芯片、医学等领域都取得丰硕的成果。下面对生物芯片、基因治疗及微生物的研究的基本问题作简单的介绍。 (一)生物芯片 20世纪90年代初开始实施的人类基因组计划取得了人们当初意料不到的巨大进展,而由此也诞生了一项类似于计算机芯片技术的新兴生物高技术———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,以实现对生命机体的组织、细胞、蛋白质、核酸、糖类以及其他生物组分进行准确、快速、大信息量的检测。目前常见的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的成千上万密集排列的分子微阵列,能够在很短时间分析大量的生物分子,使人们能够快速准确地获取样品中的生物信息,检测效率是传统检测手段的成百上千倍。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的致病的遗传基因。生物医学研究人员可以在数秒钟鉴定出导致癌症的突变基因。借助一小滴测试液,医生们能很快检测病菌对人体的感染。利用基因芯片分析遗传基因,可以使糖尿病的确诊率达到50%以上。生物芯片在疾病检测诊断方面具有独特的优势,它可以在一芯片上同时对多个病人进行多种疾病的检测。仅用极小量的样品,在极短时间,向医务人员提供大量的疾病诊断信息,这些信息有助于医生在短时间找到正确的治疗措施。对肿瘤、糖尿病、传染性疾病、遗传病等常见病和多发病的临床检验及健康人群检查,具有十分重要的应用价值。 (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:癌症的基因治疗,肿瘤的基因治疗属于一种生物治疗手段,是一大类治疗策略的总称。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:指的是通过基因修饰的瘤苗或抗原呈递细胞体回输,或者免疫基因的直接体导入,激发或增强人体的抗肿瘤免疫功能,达到治疗肿瘤的目的,它也是一大类治疗的总称。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。 (2)抑癌基因治疗:抑癌基因的失活是肿瘤发生过程中重要的分子事件,研究证明,体导入野生型抑癌基因,替代缺失或异常的抑癌基因表达,可以达到抑制肿瘤细胞增殖的效果。目前研究较为深入的抑癌基因治疗主要运用P53、P16、RB基因等,其中又以P53基因应用最广泛,许多治疗方案已进入临床试验阶段。 (3)反义癌基因治疗:癌基因是一类细胞增殖调控正信号基因,具有促使细胞增殖,阻止细胞分化的特点,癌基因的激活是肿瘤发生过程中另一重要的分子事件。通过人工合成的寡核苷酸与癌基因编码的mRAN互补结合,可以抑制mRNA

2020年(生物科技行业)生物大分子的结构与功能

(生物科技行业)生物大分子的结构与功能

第壹篇生物大分子的结构和功能 第壹章氨基酸和蛋白质 壹、组成蛋白质的20种氨基酸的分类 1、非极性氨基酸 包括:甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸 2、极性氨基酸 极性中性氨基酸:色氨酸、酪氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸 酸性氨基酸:天冬氨酸、谷氨酸 碱性氨基酸:赖氨酸、精氨酸、组氨酸 其中:属于芳香族氨基酸的是:色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸 属于亚氨基酸的是:脯氨酸 含硫氨基酸包括:半胱氨酸、蛋氨酸 注意:在识记时能够只记第壹个字,如碱性氨基酸包括:赖精组 二、氨基酸的理化性质 1、俩性解离及等电点 氨基酸分子中有游离的氨基和游离的羧基,能和酸或碱类物质结合成盐,故它是壹种俩性电解质。在某壹PH的溶液中,氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等,成为兼性离子,呈电中性,此时溶液的PH称为该氨基酸的等电点。 2、氨基酸的紫外吸收性质 芳香族氨基酸在280nm波长附近有最大的紫外吸收峰,由于大多数蛋白质含有这些氨基酸残基,氨基酸残基数和蛋白质含量成正比,故通过对280nm波长的紫外吸光度的测量可对蛋白质溶液进行定量分析。 3、茚三酮反应 氨基酸的氨基和茚三酮水合物反应可生成蓝紫色化合物,此化合物最大吸收峰在570nm波长处。由于此吸收峰值的大小和氨基酸释放出的氨量成正比,因此可作为氨基酸定量分析方法。 三、肽 俩分子氨基酸可借壹分子所含的氨基和另壹分子所带的羧基脱去1分子水缩合成最简单的二肽。二肽中游离的氨基和羧基继续借脱水作用缩合连成多肽。10个以内氨基酸连接而成多肽称为寡肽;39个氨基酸残基组成的促肾上腺皮质激素称为多肽;51个氨基酸残基组成的胰岛素归为蛋白质。 多肽连中的自由氨基末端称为N端,自由羧基末端称为C端,命名从N端指向C端。 人体内存在许多具有生物活性的肽,重要的有: 谷胱甘肽(GSH):是由谷、半胱和甘氨酸组成的三肽。半胱氨酸的巯基是该化合物的主要功能基团。GSH的巯基具有仍原性,可作为体内重要的仍原剂保护体内蛋白质或酶分子中巯基免被氧化,使蛋白质或酶处于活性状态。 四、蛋白质的分子结构 1、蛋白质的壹级结构:即蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。 主要化学键:肽键,有些蛋白质仍包含二硫键。 2、蛋白质的高级结构:包括二级、三级、四级结构。

现代生物技术产业化发展的现状与趋势

现代生物技术产业化发展的现状与趋势 摘要:综述了现代生物技术的发展现状,介绍了农业生物技术的疫苗、工业生物技术、医药生物技术及其在生物技术领域中的应用情况,介绍了生物技术领域重点攻关课题研究进展,展望了今后的发展方向。 关键词:现代生物技术产业化现状与趋势 1 前言 生物技术也称生物工程,它是在分子生物学基础上建立的、为创建新的生物类型或新生物机能的实用技术,是现代生物科学和工程技术相结合的产物。具体而言,生物工程技术包括转基因植物、动物生物技术、农作物的分子育种技术、医药生物技术、纳米生物技术、重要疾病的生物治疗等。当前,世界生物技术发展已进入大规模产业化的起始阶段,蓬勃兴起和迅猛发展的生物医药、生物农业、生物能源、生物制造、生物环保等领域,正在促使生物产业成为世界经济中继信息产业之后又一个新的主导产业[1]。 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[2]。此后,越来越多的科学家投身于分子生物学研究领域,并取得了许多重大的进展。至此,以基因工程为核心的技术上的革命带动了现代发酵工程、酶工程、细胞工程以及蛋白质工程的发展,形成了具有划时代意义和战略价值的现代生物技术。生物技术的最大特点是具有再生性,可以循环利用生物体为操作对象,在节约原材料和能源方面有巨大的潜力,而且投资少、周期短、经济效益大,并且没有污染。他是推动经济发展、社会进步的一项关键技术,在解决人类社会面临的一系列重大问题,如粮食、健康、环境和能源方面已经取得并将取得更大进展,对促进社会经济诸领域的发展有着不可估量的影响。 2 全球现代生物技术的发展现状 产值继续增长 2013年,全球生物工程药品市场规模为2705亿美元,2014年增长至3051亿美元。基于疾病诊断和治疗对重组技术、医药生物技术以及DNA测序技术等的需求不断增加,全球生物技术市场预计以%的年复合增长率增长,至2020年全球

世界著名的质谱方面网站清单

世界著名的质谱方面网站清单 质谱技术在蛋白鉴定等实验中具有不可忽视的作用,但是,目前的应用还不是特别广泛。那么,有问题了怎么解决呢?本文收集整理了相关的网站,包括世界著名的质谱学会、质谱研究组、质谱软件等。 美国质谱学会(ASMS, American Association for Mass Spectrometry) https://www.sodocs.net/doc/c510166003.html,/ 南非质谱协会(SAAMS) http://www.saams.up.ac.za/ 欧洲质谱学会(ESMS) https://www.sodocs.net/doc/c510166003.html,/esms/ 岛津公司:Koichi Tanaka (2002年诺贝尔化学奖获得者) https://www.sodocs.net/doc/c510166003.html,/about/nobel/ ***高纯度化学研究所 http://www1m.mesh.ne.jp/kojundo/e/index.htm ***质谱学会(MSSJ) http://www.mssj.jp/ 瑞典质谱学会(SMSS) http://www.smss.uu.se/ 瑞士质谱组(SGMS) http://www.sgms.ch/ 生物技术中的质谱仪器相关资源 https://www.sodocs.net/doc/c510166003.html,/ 以色列巴依兰大学:化学系 http://www.biu.ac.il/ESC/ch/ 印度质谱学会(ISMAS) https://www.sodocs.net/doc/c510166003.html,/ 英国表面分析论坛 https://www.sodocs.net/doc/c510166003.html, 英国伦敦大学比克贝克学院生物与化学学院:分析科学研究小组 https://www.sodocs.net/doc/c510166003.html,/~chm_tgc/ 英国曼彻斯特理工大学化学系:J. Philip Day的研究小组 https://www.sodocs.net/doc/c510166003.html,/people/academic/jpd.html 英国质谱学会(BMSS) https://www.sodocs.net/doc/c510166003.html,/index.html 质谱:Mass Spectrometry Database,American Academy of Forensic Sciences (免费) http://www.ualberta.ca/~gjones/mslib.htm

生物大分子样品制备总结

生物样品制备 SHANG YING 蛋白质、酶和核酸这三大类物质都是生物大分子,它们都具有十分重要的生理功能。酶是生物催化剂,核酸是遗传信息的携带者,蛋白质是生命现象的基础。因此对生物大分子的结构与功能的研究,具有十分重要的理论和实践意义。而这研究的首要条件是制备高纯度的生物大分子,否则对其结构与功能的研究就无从谈起。 1.制备方法的分类: 依理化性质,分离、纯化生物大分子的方法可分四个类型: (1)按分子大小和形态:采用高速离心、过滤、分子筛、透析等方法。 (2)按溶解度:采用盐析、溶剂抽提、分配层析、逆流分配、结晶等方法。 (3)按电荷差异:采用电泳、电渗析、等电点沉淀、离子交换层析、吸附层析等方法。 (4)按生物功能专一性:采用亲和层析法。 2.制备的总体思路: 一般可分为六个阶段: (1)材料选择与预处理:动物、植物和微生物都是制备生物大分子的材料,选什么材料主要依靠实验的目的而定,选材料时应注意以下几个问题: ①使用的目的:从科学实验的特殊需要出发,选材时需求能符合实验预定目标即可。 ②材料的生理状态差异:选材时要注意植物的季节性,微生物的生长期和动物的生理状态。 如:微生物生长的对数期,酶与核酸的含量较高。 材料选定后,通常要进行预处理,如动物组织要剔除结缔组织,脂肪组织等非活性部位,植物种子先行去壳、除脂、微生物需将菌体和发酵液分离开,暂时不用材料尚需冰冻保存。 (2)细胞的破碎及细胞器的分离 ①细胞的破碎:除了提取液和细胞外某些多肽激素、蛋白质和酶不需破碎细胞膜,对于细胞内和多细咆生物组织中各种生物大分子的分离提纯都需要事先将细胞和组织破碎,使生物大分子充分释放到溶液中,不同生物体,或同一生物体的不同组织,其细胞破碎难易不一致,因此使用方法也不完全相同,通常两种方法共同使用。 A.高速组织捣碎机玻璃匀浆器研磨机械切力的作用 物理方法:反复冻融法冷热交替法超声波处理法加压破碎法 B.化学及生物化学法自溶法溶菌酶处理法表面活性剂处理法改变细胞膜透性法但是,不管采用哪种方法,都需要在一定稀盐溶液或缓冲溶液中进行,且需加某些保护剂,以防止生物大分子的变性及降解。 ②细胞器的分离:制备某种生物大分子时,往往需要采用细胞中某一部分为材料;或者为了纯化某一特定细胞器上的生物大分子,通常破碎细胞后,先分离各组分,以防干扰,这对制备—些高

现代生物技术发展史

现代生物技术的发展 姓名:王利新 学号: 学院:

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。该文对现代生物技术在医药和基因工程现代化的应用进行了全面、深入的论述。 【关键词】生物技术;医药;基因工程技术; 率高近十几年来,在利用生物技术制取新药方面取得了惊人的成就,已有不少药物应用于临床。例如人胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫苗、人促红细胞生成素(Epo)、GM-集落刺激因子(GM-CSF)、组织溶纤酶原激活素、白细胞介素-2及白介素-11等。正在研究的有降钙素基因相关因子、肿瘤坏死因子、表皮生长因子等140多种。随着生物技术药物的发展,多肽与蛋白质类药物的研究与开发,已成为医药工业中一个重要的领域,同时给生物制剂带来了新的挑战。在实际应用中,基因工程药物受到一定限制,如口服应用时生物利用度低,会受到消化酶的破坏,在胃酸作用下不稳定,在体内半衰期较短等,因此只能注射给药或局部用药。为了克服这些缺陷,已开始改为合成这些天然蛋白质的较小活性片段,即所谓“多肽模拟”或“多肽结构域”合成,又叫“小分子结构药物设计”。这类药物可口服,有利于由皮肤、粘膜给药,用于治疗免疫缺陷症、HIV 感染、变态反应性疾病、风湿性关节炎等,其制造成本也更低。这种设计思想也已应用于多糖类药物、核酸类药物和模拟酶的有关研究。小分子药物设计属于第二代结构相关性药物设计,所设计的分子能替代原先天然活性蛋白与特异靶相互作用。 在给药方式的研究方面,对注射用溶液和注射用无菌粉末(目前上市的多肽蛋白质类药物多为此种剂型),除了继续改进其稳定性外,还通过一些其他技术手段,研制出了化学修饰型、控释微球型和脉冲式给药系统。在非注射途径的给药系统,即包括鼻腔、口服、直肠、口腔、肺部给药方面也已取得重大进展。国内市场上主要有基因工程乙肝疫苗、干扰素、重组人白介素-2、G-CSF(增白细胞)、重组人红细胞生成素(EPO)等15种自己生产的基因工程药品。已经批准

生物大分子仪器分析方法

仪器分析法的特点: (1)、仪器分析法一般都有较强的检测能力。 方法的绝对检出限可达: 微克数量级(10_6g) 纳克数量级(10_9g) 皮克数量级(10_12g) 飞克数量级(10_15g) 方法的相对检出限可达: 微克数量级每毫升(μg?ml-1) 纳克每毫升(ng?ml-1 ) 皮克每毫升(pg?ml-1 ) 适于痕量组分(<0.1%)的测定 化学分析法只适于常量组分(>1%)及微量组分(0.01% ~ 1%)的分析 2)、仪器分析的取样量一般较少。 固体:从几mg ~几μg 液体:从几μl ~几nl 可用于微量分析(0.1~10mg 或0.01~1ml )、超微量分析(<0.1mg 或<0.01ml) 化学分析方法取样量较大,可用于常量分析(>0.1g 或10ml)和半微量分析(0.01g~0.1g 或1~10ml) (3)、仪器分析法具有很高的分析效率。 如:流动注射AAS 120个样品/h,光电直读光谱仪20个元素/min 化学分析法分析效率较低一般为数min ~数h,只能分析1~2个样品。 4)、仪器分析具有更广泛的用途,不但可用于成分分析,而且也可用于价态分析、状态分析、结构分析、无损分析、表面分析 化学分析只能用于离线的成分分析。 (5)、仪器分析法的准确度一般不如化学分析法。 化学分析法的相对误差<0.2%; 仪器分析法的相对误差一般为1%~5%,甚至达到10%。 (6)、仪器分析的仪器一般比较复杂;而化学分析所用设备比较简单。

仪器分析的主要性能指标: 精密度 准确度 灵敏度 检出限 标准曲线及其线性范围 定量校准 精密度:是指在规定的条件下同一样品平行分析结果相互之间的接近程度。精密度一般用标准差和相对标准差(CV)表示。 精密度有不同的表现方式,即重现性、重复性、中间精密度。 重现性:是指在不同实验室,不同检测人员测定结果的精密度。中间精密度:是指在同一实验室中,不同时间由不同检测人员在不同检测设备上测定结果的精密度。重复性:是指在相同条件下,由一个分析人员重复测定所得结果计算出的精密度。 准确度:是指用该方法平行测定所得的均数与样品真实值或参考值的吻合程度,一般用百分回收率表示。准确度是分析过程中系统误差和随机误差的综合反映,它决定着分析结果的可靠程度,方法有较好的精密度且消除了系统误差后,才有好的准确度。 灵敏度:物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度,用S表示。 选择性:表示共存组分对待测组分分析的影响程度。共存组分影响愈小,方法对分析组分的选择性愈高。 检出限:某一方法在给定的条件下能够检出被测物质的最小质量或最小浓度,称为这种方法对该物质的检出限。以浓度表示的叫相对检出限,以质量表示的叫绝对检出限。 方法的灵敏度越高,精密度越好,检出限就越低。检出限是方法的灵敏度和精密度的综合指标,它是评价仪器性能及分析方法的主要技术指标。 线性范围:是指在能够达到规定的精密度、准确度和线性的条件下,测试方法适用的最高到最低限待测物质浓度或量的区间。

现代生物技术在环境保护中的应用和前景(最新版)

( 安全论文 ) 单位:_________________________ 姓名:_________________________ 日期:_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 现代生物技术在环境保护中的应用和前景(最新版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.

现代生物技术在环境保护中的应用和前景 (最新版) 摘要:针对我国目前生态环境状况,论述了现代生物技术在治理环境污染,保护生态环境中的应用和发展前景。 关键词:现代生物技术生态环境环境保护 1我国生态环境现状 目前我国由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染,严重的影响了我国的生态环境,使得水污染日益加剧,水资源严重短缺,全国600多个城市中已有一半城市缺水,农村则有8000万人和6000万头牲畜饮水困难;土壤污染严重,耕地面积锐减,近10年来每年流失的土壤总量达50亿t,土地荒漠化日益加剧;森林覆盖面积下降,草场退化,每年减少森林面积达2500万亩;人们的身体健康受到严重威胁,疾病发病率急

剧上升。因此,加大环境保护和环境治理力度,加快应用高新技术,如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡,提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。 2现代生物技术与环境保护 现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程,细胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用,而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术,已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视,发展十分迅猛。与传统方法比较,生物治理方法具有许多优点。 (1)生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。 (2)利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无

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