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关于海洋生物论文4200字
(一):
海洋生物活性物质主要功能特性的研究现状论文
摘要:
随着人类对海洋的探究的不断深入,海洋中蕴藏着的多种对人类身体有益的功能性成分或生物活性物质受到越来越多人的关注。
海洋中的生物活性物质来源广泛、种类繁多,功能多样,并且具有良好的生产及科学应用价值,如今已成为全球研究的热点。
本文对海洋中不同生物活性物质的功能进行分析,并对其发展前景进行展望。
关键词:
海洋;生物活性物质;功能
我国从20世纪60年代初开始研究海洋生物活性物质,至今已发现2000多种具有生理及药理作用的化合物。
近几年来,国内海洋药物研究获得了很多成果,根据有关数据表明,截至2017年共发现具备药物价值的生物700多种[1],其中很多种具有抗病毒、抗肿瘤、免疫等作用,还有多种作用于神经系统和心血管系统的生物活性物质被有效分离出来,同时实现了提纯处理,对具备较强作用和特殊功能的物质进行了人工改造、合成,以使其能为临床所用,从海洋生物中提取的活性物质类型较多,包括生物碱类、多肽类、聚醚类等物质,其中具有较好研发潜力和市场应用前景的是多肽类物质[2]。
1肽类毒素功能分析
海洋肽类毒素的相关研究也是目前生物研究的热点,肽类毒素是一种具有攻击性和防卫性的武器,海洋肽类毒素种类较多,一般来说,以神经毒素为主,该毒素经分离纯化后可用于抗癌、抗菌,经过提炼可用于治疗心血管疾病以及神经系统疾病等,可以说将该物质用于临床药物具有较好的应用前景。
肽类毒素具有较强的适应性,且有效性是比较高的,剂量小效果好,其分子量较小,可以使用生物工程技术实现批量化生产,目前市场上已研发了40多种肽类毒素,其中以海葵毒素最多。
1.1海葵肽类毒素
海葵属于一种腔肠动物,广泛分布于热带及温带海域中,在海葵触手中有大量神经毒素、细胞毒素,通常海葵肽类毒素分子较小,分子质量低于5000k。
具有较强的选择性离子通道作用,对人体神经系统和信息系统有较大影响,目前针对海葵肽类毒素的相关研究主要集中于钠通道毒素,这种毒素能够与钠离子通道上的特异受体进行结合。
海葵毒素能够增强人体心肌收缩能力,目前在临床上可以用于治疗心血管疾病,是一种具有较好治疗潜力的海洋药物。
比如市场上销售的黄海葵强心肽,该物质具有十分明显的强心作用。
王维荣等在1996年从青岛侧花海葵多肽中,除了分离出两种相对应成分氨基青霉素酸、氯胆甾烷外,又发现了一种含量非常低但活性远远高于ApB的成分,经检测后发现,这种含量极低的毒素主要作用于阻断胆碱能神经肌肉的接头部位[3],可以引起人体呼吸麻痹,最终导致死亡,经过多年的蛋白质一级结构分析证明,海蛇毒素中不含心脏毒素,不是导致心脏骤停的主要原因。
1.2芋螺毒素
芋螺是一种常见的软体动物,在捕食过程中会释放神经麻痹毒素,其构成较为复杂,可用于多种神经系统疾病的治疗,是对生物具备一定选择性的多肽毒素,多肽毒素之間可实现协同合作。
已知芋螺毒素大多含有2对及以上的二硫键,由10~30种氨基酸残基小分子肽组成,是目前发现的最小的神经毒肽素。
目前已分离鉴定出上百种芋螺毒素,根据其作用于神经系统部位的不同共分为6种类型,芋螺毒素与银环蛇毒素的结构比较类似[4],河豚毒素与芋螺毒素的结构也比较类似,芋螺毒素专一作用于较为敏感的钠通道,芋螺毒素在钠离子通道活化方面起着重要作用,新发现证明芋螺毒素使动物致死主要是由于该物质可使动物心跳、呼吸停止,进一步说明该物质的最大毒性是阻断神经与肌肉之间的信息传递[5]。
1.3海蛇毒素
栖居于我国沿海的大部分海蛇是毒蛇,这些海蛇的毒性要比陆地海蛇强很多。
多肽毒素是蛇毒的主要成分,海蛇毒中的多肽毒素与眼镜蛇的毒素结构相似,均是一种突触后神经毒素。
就海蛇毒素的作用来说,有的可引起动物呼吸困难、抽搐,甚至是死亡。
有的对红细胞有溶解作用,并能保护心脏。
2其他直链肽类活性物质功能分析
2.1海藻凝集素
凝集素可选择、专一性识别并结合特定糖链结构,具有多种生物活性,进而能够对细胞实现凝集效果,目前凝集素可应用于生物研究和临床研究,相比陆地凝集素来说,海藻凝集素有其特异之处,具有分子量低、多数以单体形式出现等特点。
海藻凝集素具有多种生物活性,几乎所有的海藻凝集素能够激活人体淋巴细胞,海藻凝集素在浓度低的情况下,能够对血小板的凝集起到抑制作用。
另外,3种同族凝集素在体外能够抑制白细胞及乳腺癌细胞的增殖,可作为抗癌的临床药物。
2.2藻胆蛋白
海藻蛋白主要存在于蓝藻、红藻等一些藻类植物中,其功能主要是通过光合作用为其提供捕光色素复合体。
藻胆蛋白还有食用开发价值,根据目前的研究发现,藻胆蛋白具有一定的药用价值。
藻胆蛋白主要有4大类,即藻红蛋白、藻红蓝蛋白、藻蓝蛋白与别藻蓝蛋白。
其中藻蓝蛋白经实验证实可作为光敏剂用于激光治癌。
有专家曾用藻蓝蛋白培育骨髓癌细胞,然后经激光辐射后,发现癌细胞的存活率仅有15%[6]。
后经多次试验证实,藻蓝蛋白不仅具有良好的光敏作用和抑制癌细胞作用,且其无毒副作用,是较为理想的光敏剂。
藻蓝蛋白除能有效提高人体免疫力和具有抗癌作用外,还可刺激造血干细胞,对人体骨髓的造血有一定的刺激作用,应用非常廣阔。
2.3麝香蛸素
麝香蛸素是从头足纲八腕目动物的唾液中提取出的一种生物活性肽。
麝香蛸素的肽类是目前已知最有效的降压物质,目前已能够实现体外合成,其8肽、10肽衍生毒素相比麝香毒素来说降压效果更好,低浓度毒素能够促进豚鼠支气管以及兔子宫平滑肌的收缩,可以说麝香蛸素的催产作用甚至比催产素的作用强很多。
麝香蛸素对于外周血管的舒张和冠动脉血流的增加有非常强烈的作用,在外周血管疾病治疗过程中能够增加患者血流量,降低血管阻力[6]。
2.4鲨鱼软骨血管形成抑制因子
鲨鱼是自然界中患恶性肿瘤概率极低的动物之一,属于脊椎动物门软骨鱼纲,对于癌细胞具有较强的免疫力。
这是由于在鲨鱼骨骼中缺乏软骨组织,肿瘤主要依靠血管形成。
鲨鱼软骨中含有一种血管生成抑制因子,它不但能够抑制心血管的形成,还能抑制哺乳动物中胶原酶的合成,抑制血管中内基底膜蛋白酶的溶解,鲨鱼软骨形成因子是一种多肽类物质。
很多动物实验表明,它能耐抑制小鼠肺癌细胞的生长,当剂量达5.0mg·(kg·d)-1时,抑瘤率为87%左右。
鲨鱼软骨合成的抑制因子具有较强的抗肿瘤特性,对于肝癌、肺癌、乳腺肿瘤与骨癌等实体瘤有很好的治疗作用,另外其还可治疗其他血管性疾病,如牛皮癣等[7]。
据统计,目前已有24种以上的血管抑制因子被引入临床试验中,为了进一步开发鲨鱼软骨血管中的抑制因子,提高抗癌能力,已通过化学方法进行基因修饰,增强其抗癌效果,也可通过基因工程技术来批量生产[6]。
2.5降钙素
降钙素主要存在于哺乳动物的甲状腺滤泡旁细胞中和鱼类后鳃体组织中,是由32个氨基酸所组成的直链多肽类激素。
从蛙鱼中提取的鲑降钙素要比人降钙素高3倍以上。
蛙鱼会产生脯氨酰胺,这对于物生性影响是比较大的,如果去除全部脯氨酰胺,则其会失去活性,在降钙素中鲑钙素的半衰期高于其他降钙素的半衰期,其不易被溶解。
降钙素不仅具有降低血中钙、磷的作用,还可对其进行调节,同时也能对骨骼起保护作用,可确保骨骼中钙与磷的大量储存[8]。
目前,鳗降素已应用于临床中,主治高钙血症和骨科各种疾病。
如变形性骨炎、老年骨质疏松症等。
3环肽功能分析
3.1海兔毒素
目前已分离出的海兔毒素有15种以上,均为环肽类化合物,截尾海兔属于无楯目的海洋腹足类软体动物,截尾海兔中提取的化合物具有强烈的抑制癌细胞生长的功效。
其中Dolaslstinks-10已进入临床实验Ⅱ阶段,其是一种四肽物质,含有3种氨基酸,能够显著抑制肿瘤的聚合作用,也是目前具有高效作用的蛋白类物质,通过体外进行抗肿瘤筛选,发现其中的化合物对前列腺癌有良好的治疗效果。
近期还发现Ddastatin-10在抗真菌活性方面具有强烈的作用。
截尾海兔Ddastatin-3中,除具有常见的几种氨基酸外,含有两种新型抗癌活性较强的氨基酸,即噻唑氨基酸和谷酰胺。
这两种新的氨基酸的出现,对临床上从噻唑氨基酸发展抗肿瘤试剂有一定的帮助[9]。
3.2膜海鞘素
海鞘又称被囊动物,属于脊索动物门的尾索动物亚门。
近年来,研究人员在海鞘代谢物中发现了多种活性奇特、结构较新颖的化合物,引起了药物学家们的高度重视,也成为海洋天然化学研究的热点。
从海鞘中分离出来的环肽,大部分具有抗肿瘤活性作用。
有学者从加勒比海海鞘中首次分离并测定出DideminsA、B、C的结构为环状缩肽,组成部分包括肽键部分和非肽键链,它们能够抑制RNA和DNA病毒的增殖[10]。
并且对白血病细胞有非常强烈的细胞毒作用。
经动物试验表明,膜海鞘素B是一种环境物质,首批进入实验的海洋抗肿瘤化合物,目前已经进入了第二阶段[11]。
经药理学研究发现,膜海鞘素对于治疗淋巴瘤和神经胶质瘤疗效显著,但对肝脏的毒性较大,经研究证实,去氢后的DidemtninB毒性较小,此外,又从同一种海鞘中分离出不同的3种环肽,均对白细胞有较强的细胞毒作用[12]。
而且分离出的另一种环肽Aplidine的抗肿瘤活性较强,但对心脏的毒性较低。
除此之外,从其他海鞘中分离出的含有噻唑环、恶唑啉等的8种环状肽,具有强烈的细胞毒性[13]。
据报道,目前已经有20种环肽类物质得到了结构鉴定,均呈现不同的抗病毒和抗肿瘤效果,其机理主要是抑制DNA和蛋白质合成,进而为临床抗药物的开发提供
思路[14]。
4小结
总上所述,海洋生物属于活性物质,其生物活性与其他结构类似的物质相比,通常效果最强,效力结构最佳,是历经了数亿年的自然筛选进化而来的,能够为人们提供筛选药物合成的导向。
近年来随着海洋开发步伐的加快,已利用海洋药物基因工程从生物海洋中克隆出了多个具有开发价值的海洋药物基因,总之,我国应加快开发海洋多肽化合物的步伐,使之更加商业化,而且以其独特的药效造福于人类。
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(二):
探究海洋生物技术在水产养殖中应用的可行性论文
摘要:
海洋生物技术是21世纪科技发展的核心,针对海洋生物技术进行的研究,变得越来越深入且具体。
简单介绍了海洋生物技术的发展和应用情况,从水产养殖的角度出发,围绕海洋生物技术的应用展开了讨论,涉及水产育种、疾病防治、产物开发等方面,供相关人员参考。
关键词:
海洋生物技术;水产养殖;疾病防治
文章编号:
1004-7026(2019)24-0104-02中国图书分类号:
S963文献标志码:
A
海洋生物技术的研究方向是开发并利用海洋。
近几年,在水产养殖领域,海洋生物技术得到了较为广泛的应用,其价值有目共睹。
合理应用海洋生物技术,不仅可以解决水产养殖面临的难题,还有利于新领域的开拓和传统产业的改造。
1海洋生物技术的概况
海洋生物技术所依托的原理以工程学、生物学为主,研究对象为海洋生物,通过综合应用细胞培养技术、基因工程和细胞操作技术的方式,研究、保护并充分利用海洋生物资源。
现阶段,针对海洋生物技术展开的研究内容主要集中在两个方面,一个是探索具有价值的资源,另一个是研发新品种,将其引入水产养殖领域。
此外,海洋生物技術的应用方向,还包括:
①加工海洋资源,增加其价值;②深入研究生物基因,提高利用效率;③全面了解现有的海洋生物,优化对海洋生物的开发与利用;④构建以生物生产系统为代表的生物技术系统。
只有做到以上几点,才能最大程度地提高开发、利用海洋生物资源的效率。
2水产养殖中应用海洋生物技术的方向
在水产养殖过程中,应用海洋生物技术,能够达到管理自动化、养殖机械化和品种良种化的效果。
常见的养殖形式包括工厂养殖和网箱养殖。
养殖技术则集中在克隆、生物防治、生物工程育种等高新技术。
随着海洋生物技术的引入,经营过程变得更具社会化、专业化。
现阶段,我国在水产养殖方面面临着十分严重的问题,具体表现为种苗缺乏、结构单一、质量难以得到保证。
资源浪费、环境污染等现象,始终无法得到有效解决。
引入海洋生物技术,既能够增加养殖品种,又可以提高养殖质量,水产养殖具有的科技含量和经济效益也得到了不同程度的优化。
2.1水产育种
2.1.1转基因技术
目前,我国水产养殖物种已多达百余种,品种良种化成为需要解决的主要问题。
经过品种选育和改良的种类,多为紫菜和海带。
转基因技术的出现,使该问题得到了有效解决。
利用转基因技术培育水生生物,是以分子生物学技术为依托,在生物体内导入特定目的基因形成。
我国最早的转基因水生生物,诞生于1985年。
研究表明,转基因技术的优势主要体现在解决杂交不育、降低杂交困难等方面。
现阶段,该技术的应用对象以藻类、贝类、淡水经济鱼类为主,所转入目的基因包括抗病基因、生长基因和抗冻基因。
2.1.2调控生物性别
在养殖生物中经常出现的一种生物学现象,就是由于性别不同导致生物生长速度不同。
多数养殖者会将具有较快生长速度的性别种群作为首选,目的是获取更加可观的经济效益。
以对虾为例,待对虾体长达到10cm后,雄虾的生长速度明显减慢。
生长速度更快的罗非鱼,通常是雄鱼。
由此可见,应用海洋生物技术,调控生物性别,可以使产量得到显著提高。
现阶段,科研人员已掌握利用雌核发育技术对牙鲆鱼进行培育的方法,呈现出的生长优势和市场前景十分良好。
2.1.3藻类细胞育苗
我国是世界上海藻养殖的主要国家,所养殖海带的产量多年稳居世界首位。
常规的育苗方式存在周期长、能耗大等不足,海洋生物技术有效解决了此问题。
植物细胞的发育,往往具有全能性的特点,为海藻细胞育苗提供了良好的条件。
我国早在数年前,就围绕海藻细胞育苗展开了研究,所取得的进展十分可喜。
现阶段,科研人员已掌握相对完善的紫菜游离丝状体所适用的培育、育苗技术,以及利用叶状体进行快速育苗、繁殖的技术[1]。
此外,在进行藻类细胞育苗工程时,细胞融合技术也发挥着重要的作用,通常用来解决杂交不亲和性的问题。
2.2疾病防治
很长一段时间,治疗水产养殖的细菌性病原的方法是大量使用抗生素。
这样做容易使生物产生耐药性,药物残留的问题也无法得到彻底解决。
因此,科研人员在加大病原体检测力度的过程中,始终没有放弃找寻新的防治技术。
2.2.1反义技术
反义技术常被用来阻断病毒功能发挥。
医学领域,反义RNA已成功抑制了真核细胞、原核细胞中的多种病毒基因。
作为近几年兴起的一种生物治疗技术,反义技术为科研人员提供了疾病防治的全新思路。
2.2.2阻断病毒传播
常见的病毒传播方式有水平传播和垂直传播两种。
水平传播指的是带毒生物、带毒物质在水体环境中感染健康个体。
阻断水平传播的方式,主要是利用海洋生物技术,检测饵料安全、水域环境,如果发现有病毒存在,及时采取隔离措施,避免病情进一步恶化。
垂直传播指的是亲本传播子代。
阻断垂直传播的方式包括核算探针、单克隆抗体等。
养殖者可以根据检测结果,选择无病原亲本完成育苗[2]。
2.2.3研发基因工程疫苗
基因工程疫苗指的是在病毒、细菌中,对能够免疫保护的抗原基因进行分离,将其与载体进行结合,在菌株上表达并扩增重组DNA,最终制得抗原蛋白质。
常规疫苗和基因工程疫苗相比,在高效性、转移性等方面存在较为明显的不足,批量生产的难度也更大。
目前,许多国家均已掌握利用爱德华氏菌、弧菌和气单胞菌对灭活疫苗进行制作的方法,从中提炼出的胞外蛋白和脂多糖,则是单克隆抗体疫苗的主要原料。
2.3产物开发
海洋生物产物开发的方向,以药物研制和应用为主。
在此过程中,海洋生物技术的作用体现在构建药物筛选模型、开发基因药物、培养药用生物、分离并纯化产品等方面。
由甲壳动物所提炼出的甲壳素,具有十分突出的药用功能,可以被制造成绷带、缝线、人工皮肤等。
此外,海洋生物技术还可以被用来开发肥料、饲料、功能食品或轻化工产品,例如以鱼油、海藻多糖为原料的功能食品。
3结束语
遗传工程学、分子生物学的发展,推动了海洋生物技术和水产养殖的融合。
我国水产养殖业仍属于传统型。
要想使其具有较高的现代化水平,需要海洋生物技术提供帮助,为渔业经济及相关行业的发展奠定基础。
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