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多肽营养学的概念

发布时间:2019-07-03 16:53:13 阅读次数:112 次
 

多肽的研究与应用已接近一个世纪,人们对多肽的认识也是随着生物技术的发展而不断加深的。开始人们把这类由氨基酸组成的,比蛋白质分子量小的活性物质,仅仅当做一种内源性分泌物而没有引起高度的重视。在后来的研究中,科学家们发现多肽几乎涉及到人体所有的组织和细胞,从生长、发育、生殖、代谢甚至到人的情绪控制,都有多肽的参与,并称之为传递生命信息的化学使者。

如此重要的多肽,如何通过外源性补充来帮助人类预防和治疗疾病,改善生理机能,提高生命品质,是生命科学家十分关注的课题。从二十世纪八十年代开始,美国、德国、瑞典、中国及中国台湾的生物学家们,开始从人们熟知的天然蛋白质入手(如卵清蛋白、乳清蛋白、大豆蛋白、玉米蛋白等),应用生物工程方法提取了一系列生理功能明确、结构稳定、无副作用的生物活性多肽即功能肽,制成药品或健康食品,为21世纪生物工程世纪的到来谱写了一个新的篇章。人们在开发研究功能肽的过程中,积累了丰硕的相关知识和经验,形成了一门新兴的学科——多肽营养学。



多肽营养学是营养科学的一个分支,主要研究功能肽的开发和应用,为提高人类健康水平发挥积极作用。

多肽营养学研究的主要内容有:①研究从动、植物中分离提取功能肽的方法,扩充蛋白质和多肽营养素的来源;②研究功能肽的化学结构、检测方法及其生理作用;③研究功能肽的有效成分的作用机制、各有效成分之间的相互作用;④研究功能肽在促进人体生长发育、预防保健及疾病防治中的作用;③开发出各种新的药品或健康食品,井确定其含量标准,建立规范的检测方法,以确保质量,安全有效,造福人类。

多肽营养研究的新进展

     近年来,国内外权威营养学杂志刊登了一些研究成果,有力地推动了营养学的向前发展,并提出了一些新的观点,概括如下:

1.蛋白质水解后,产生的中低肽成分的保健功能可以代替水解终产物——氨基酸的营养作用。

2.肠道吸收不仅是以氨基酸的形式,更多的是以低肽(二肽或三肽)的形式。

3.饮食中不同长度的账段(2~3氨基酸或大于50氨基酸)均能完整地被肠道吸收入血液,并作为生物活性肽在组织水平上引起机体的生物学效应。

4.生物活性肽(bio-active peptides)研究提示:饮食中的多肽除了作为营养物有促生长发育的作用外,还具有调节机体生理功能的作用。

5.饮食中的多肽组成氨基酸不一定是必需氨基酸。饮食中的多肽具有原蛋白质或组成氨基酸所没有的独立生理功能。

6.食物蛋白质消化过程中产生的小肽或体外酶解蛋白质所产生的中低肽在满足人体必需氨基酸的需要后,还补充了能调节人体生理功能的生物活性物质。

多肽营养的优点

提起蛋白质营养,人们耳熟能详,滔滔不绝地列举一大堆多吃蛋白质的好处,其中不外乎吃肉和豆制品,经典蛋白质营养的概念已深人人心。蛋白质的营养价值不单是取决于所吃蛋白质的量而且还取决于其蛋白质中所含必需氨基酸的有无或多少及其组成、比例。

多胀营养框念的提出为功能食品和食品添加剂的深入挖掘提供无限生机,动植物来源的蛋白质经现代生物酶解技术处理后,将为人类提供更丰富多彩的、绿色安全的复合功能食品。它们的安全性高、结构及活性多样、易被吸收利用。

多肽营养观的创新和应用

食物蛋白质消化过程中产生的小肽或体外酶解蛋白质所产生的中低肽在满足人体必需氨基酸的需要后,还补充了能调节人体生理功能的生物活性物质。

在体外生物反应器中,模拟食物蛋白质酶促降解的机制,旁路胃肠道消化过程,直接口服多肽,以求得人体对蛋白质的最大吸收和充分利用,建立一条快捷、高效地补充蛋白质营养物的途径。

多肽营养的出现是蛋白质经典营养概念的新发展和新突破,它与现代生物高科技的解技术的结合,为功能性食品的发展提供无限生机。

遗传营养工程

遗传营养工程的出现是分子生物学理论和营养学的结合。

1.基因、基因型和表型

在分子生物学的研究中强调的是基因、表型和基因数等生物的基本特征。基因是决定生物遗传特征的最小功能单位,从化学结构来看,它是一段DNA片段。基因型则指基因的结构特点,他决定生物个体表型特征并强调生物个体稳定性和独立的遗传物质基础——基因。通常一个表型特征是一个或多个基因共同表达和作用的结果。表型是一个生物体身体的、生物化学的、生理学的全部组成;它是遗传和环境所共同决定的;一个基因表达的结果和功能。


2.基因表达及基因表达的调控

基因表达的过程是指在基因DNA分子的遗传指令下,合成蛋白质分子,从而去执行生命活动的过程。

基因表达是受到严格控制的,他能根据机体生长、发育、繁殖的需要,随环境的变化,有规律的选择性,程序性、适度地表达某些基因,以适应环境,发挥其生理功能。基因表达的调控又具有多级性的特点,即在基因水平、转录前、转录、转录后水平、翻译前、翻译及翻译后水平等多个层次上受到调控。


3.基因革命风基对营养学的冲击

(1)体细胞克隆风暴的启示:克隆羊多利的诞生说明一个细胞从胚胎发育到成熟期后还有可能重新成为一个胚胎细胞。证实了细胞分化所涉及的必需的遗传物质是可以改变的。基因控制发育单行道的观点受到质疑;发育的内容有了新的含义,也即在你生命的任何一个年龄段,您都有可能唤醒那些可决定更年轻、更健康的遗传信息(调控的观点)

(2)人类基因组计划的启示:人类基因组计划(HGP)的执行和完成在两个方面给予人们极大的启示,一是有关基因的多态性,由于人群中所有基因的结构和功能存在差异,将导致不同个体对环境的易感性不同;另外则是关于基因的多能性,有的基因不止编码一种特异性蛋白,在不同的环境下可以转译成不同的蛋白,能够以几个可能途径之一进而起作用。上述观点构成了遗传营养工程的理论基础之一。

(3)分子医学的新时代:分子生物学的发展向医学的渗透和融合,使二十一世纪的医学发生了根本性的变化,有关疾病的机理、诊断、治疗、预防等将在DNA水平上进行。营养学作为分子医学的一个分支,将在基因表达调控的基础上进行操作,催生了遗传营养工程的面世。



 4.遗传营养工程的诞生

 基因表达改变的可能性是遗传营养工程的基础。流德尔使我们了解什么是遗传,但他的理论仅说对了一半;健康不仅由基因决定,他取决于在你生命所有的经历中的那些影响你基因表达的途径。

遗传营养工程并不意味着改变您的基因,而是意味着营造一种生活方式、营养结构和生活环境,使得您能从您的遗传信息中获益更多,以维持您的年轻态。

5.遗传营养工程的主要研究内容

(1)植物营养素和基因表达:植物营养素是指那些源于植物的特殊营养成分。例如葡萄和柚子中的类黄酮、柑橘类水果中的VitC、叶酸、单萜烯化合物、胡萝卜素家族、大蒜中的含硫化合物、大蒜、洋葱、生姜、辣椒中的槲皮素、姜黄素、辣椒素等,都能够影响你的基因表达。

随着营养素及他们对基因表达影响的研究的深人,食品和药物之间的区别变得模糊了,许多食物中的生物活性物质可调节基因表达。在人的一生中,这些活性物质对于健康和疾病的影响,可能要比他(她)在某一阶段所服用的药物更为重要。

(2)生物活性肽和基因表达调控:外源性生物活性肽是调节基因表达的信息物质。外源性生物活性肽的主要功能是传递信息或调节因子。它们对生长、发育、繁殖、代谢、行为等重大生命活动过程都能进行平衡和协调。生物医学中的重要课题如细胞分化、免疫防御、肿瘤病变、抗衰防老、生殖控制、生物钟节律等都涉及活性肽的作用。高血压、胃肠道病、糖尿病、精神病、癌症、免疫功能低下症、性发育异常与性功能低下症、骨质疏松症与畸形等的起因与治疗均与生物活性肽的质或量的异常所导致的调节异常有关。

最近研究发现,摄入的蛋白质在消化道中被一系列酶水解后,不仅以氨基酸的形式吸收,更多的是以二肽和三肽的形式吸收。近来,国外的文章也报道:食物中的由2~50个氨基酸组成的肽,均可完整地被吸收,在血液循环中照样发挥它们的促激素的作用,调节靶器官的生理功能。




(3)生物活性肽调节基因表达方式具有多效性:它们可以表现为:①结构相同或极为相似的活性肽可以作用于同一动物体内的不同组织,或同一器宫的不同细胞(如垂体点叶与垂体前叶)。如生长抑素可抑制垂体生长激素的分泌;但在胰岛内却是以旁分泌的方式影响胰岛素和胰高血糖素的分泌;在胃肠道内还抑制外分泌:②同一多肽激素在不同的动物体内,或同一动物体内的不同生命阶段,其生物功能也不完全相同。如α-促黑素在两栖类、爬行类中可调节皮肤的颜色;在哺乳动物中可促胎儿发育;在成人垂体中很少出现;③同一多肽激素对不同的靶细胞会引起不同的应答,从而产生多种效应,如消化道激素就是如此。

(4)生物活性肽的调节效率非常高:只需微量就能产生明显的生物学效应。

(5)生物活性肽包含的信息量大:从生物进化的的观点来衡量,其分子内部有发展变异的内在因素。比较目前生物体内的信息分子的结构和功能特点,我们可以发现,核酸分子虽然所含信息量大,但它不易通过细胞膜,运转不便,只能成为细胞内的“庞然大物,深居简出”,只在细胞核内发放高级指令;另一类分子如cAMP、IP3、DG、Ca2+等第二信使分子,由于分子过小,所荷载的信息内容简单,千篇一律,难以被特殊细胞识别和正确理解;因而只有多肽分子能满足信息分子的严格条件。各类活性肽,小则三肽,大则几十个氨基酸,可以20n种排列方式组合,几乎可囊括生命活动的全部信息。



6.生物活性肽调节基因表达的基本途径根据生物信息分子的作用方式,其调节途径可归纳如下:

旁分泌、自分泌、远分泌、外源生物活性肽一胞内/膜受体一胞内信号传递一一代谢变化/细胞增殖/分化/收缩/运动/调亡/基因表达/蛋白质合成

综上所述,遗传营养工程的出现为生物活性肽的研究提供用武之地,反之生物活性肽的开发、利用及如何调节基因表达,发挥生物效应,改善健康状况也将成为遗传营养工程的研究重点之一。

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