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	<title>科学松鼠会 &#187; 蛋白质</title>
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	<description>让我们来剥开科学的坚果</description>
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		<title>[“凝”专题]蛋白也“凝”聚</title>
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		<pubDate>Fri, 18 Nov 2011 07:09:24 +0000</pubDate>
		<dc:creator>Lewind</dc:creator>
				<category><![CDATA[专题：凝]]></category>
		<category><![CDATA[原创]]></category>
		<category><![CDATA[晶体]]></category>
		<category><![CDATA[蛋白质]]></category>

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		<description><![CDATA[谈到晶体，人们的印象中大多还是中学化学课本的内容：似乎晶体只能是离子、原子、小分子堆积而成的。然而，照片里展示的这些晶体都是如假包换的蛋白质晶体。]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：Lewind</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/11/protein.jpg"><img src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/11/protein-240x300.jpg" alt="" title="protein" width="240" height="300" class="alignleft size-medium wp-image-62064" /></a>你觉得照片里这些五光十色，形态各异的晶体都是什么东西凝聚而成的？碳、水、氯化钠、硫酸铵？或者绕嘴点的，比如二甲砷酸钠、酒石酸钾钠？又或者更大一点的，蔗糖、乳糖、葡萄糖？</p>
<p>如果你想到这些答案并不奇怪。谈到晶体，人们的印象中大多还是中学化学课本的内容：似乎晶体只能是离子、原子、小分子堆积而成的。然而，照片里展示的这些晶体都是如假包换的蛋白质晶体。构成它们的蛋白质分子是葡萄糖分子的几百甚至上千倍！</p>
<p>这位看官说了：为啥要用叹号哩？那是因为，要让蛋白质堆积成晶体，着实是件不易的事情。</p>
<p>家家厨房里都有盐、有糖、有味精，已婚童鞋的手饰盒里应该还有钻石。这些都是晶体，而且是肉眼可见的晶体。可是，蛋白质晶体的大小几乎不会超过0.1毫米，也就是人眼分辨率的极限。在眼神最好的人看来，最大的蛋白质晶体也就是一个堪堪可见的小点。大多数蛋白质晶体其实只有0.01毫米甚至0.001毫米大小，需要借助显微镜来观察。</p>
<p>为什么蛋白质晶体长不大呢？就是因为蛋白质本身太“大”了！我们知道，粗略来说，氧的原子量是16，氢是1，所以水（H<sub>2</sub>O）的分子量是18。大一点的，葡萄糖（C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub>）的分子量是180。而蛋白质是由成百上千的碳、氮、氧、氢、硫所构成的，分子量要以“千”计，通常在10千到100千左右。假如说葡萄糖是一粒沙子，那么蛋白质就是河滩上的鹅卵石！</p>
<p>假如把沙子堆在一起，它们可以堆积得很紧密，几乎没有空隙，彼此有着丰富的接触面。相反，把鹅卵石堆在一起，它们中间肯定会有不少空隙，接触面也很少。要知道，维系晶体稳定的力量正是在这些接触面上的相互作用力。所以小分子更容易彼此堆积在一起，形成稳固的晶体，而要让蛋白质大分子凝聚在一起形成晶体就很难了。</p>
<p>既然这么难，为什么还要想尽办法让蛋白质形成晶体呢？当然不会只是为了拍摄这些美丽的照片。实际上，让蛋白质结晶是探索蛋白质三维结构的第一步。如果说蛋白质是块鹅卵石，那么科学家所关注的不仅仅是这块石头的外形，更希望知道它的内在结构，也就是构成蛋白质的每一个原子在蛋白质中所处的空间位置。</p>
<p>为啥不用显微镜看呢？答案很简单：因为看不见。我们说蛋白质是“一个”分子。这意味着，蛋白质中的原子之间以共价键彼此相连，原子之间的最小距离略大于0.1纳米。而可见光的波长均在几百纳米左右，比整个蛋白质分子还大。通俗地说，可见光的波动可以绕过蛋白质分子，不受影响。所以用可见光是看不见蛋白质分子的，无论你的显微镜有多牛。</p>
<p>有一种电磁波的波长可以达到0.1纳米，那就是X射线。不过，研究蛋白质这块鹅卵石的内部结构可不像机场安检研究你的箱子那么简单，因为我们找不到一种技术手段可以在0.1纳米这样小的尺度上接收蛋白质在X射线照射下的像。</p>
<p>要解决这个问题，就要用到科学家们千辛万苦得到的蛋白质晶体了。</p>
<p>在晶体中，蛋白质分子规则排列，因而在X射线的照射下会发生衍射，形成一行行一列列的衍射点。这些衍射点是宏观尺度上可见的，可以用探测器测量。有趣的是，衍射其实就是把空间上连续的电子云打散到频域上的过程，数学上是个傅立叶变换。所以，把测量到的衍射点通过反傅立叶变换就能求得晶体空间中的电子云分布，再结合蛋白质已知的化学构成，就能确定每个原子的空间位置了。</p>
<p>研究蛋白质的空间结构不仅满足了科学家们不断深入探究事物本质的好奇心，更让人们对生物问题的认识从分子层次进一步深入到了原子层次。科学家最早研究生命是以种群和个体为单位，后来是器官和组织。虎克用他的显微镜把极限推进到了细胞层次，以及亚细胞层次的细胞器。分子生物学和生物化学的发展让我们认识到生命是以蛋白质、核酸等生物大分子为基础的。而以空间结构为依据，科学家们已经在讨论蛋白质中的某一个原子所发挥的生物学功能了。</p>
<p>其实，晶体加上X射线不是研究蛋白质空间结构的唯一手段。同样常见的还有核磁共振方法，而生物学家的新宠则是冷冻透射电子显微镜。然而这些方法或有一定的限制，或者还不成熟。于是，让蛋白质凝聚成晶体仍是研究其结构的首善之选。</p>
<p><div class="editornote"><p><br />
不是题外话的题外话：准确的说，蛋白质形成晶体应该称为“结晶”，是溶质从溶液中析出的过程。盐或糖的晶体都是这样形成的。而“凝结”是指物态的变化，比如蒸汽凝结成水、水凝结成冰、二氧化碳凝结成干冰。千万不要告诉别人：Lewind说蛋白质可以“凝结”成晶体……</p></div></p>
<p><strong>拓展阅读</strong></p>
<li>更多了解时空域与频域的傅立叶变换，请参阅松鼠木遥的<a href="http://songshuhui.net/archives/50111">《不确定性原理的前世今生•数学篇（一）》</a></li>
<li>更多了解蛋白质晶体学研究所用的X射线，请参阅本松鼠的《<a href="http://songshuhui.net/archives/11544">追寻隐形的光线——X射线源发展小史（上）</a><a href="http://songshuhui.net/archives/11562">（下）</a>》</li>
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		<title>“奶汤”究竟是什么汤？</title>
		<link>http://songshuhui.net/archives/49559</link>
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		<pubDate>Sat, 05 Feb 2011 02:13:12 +0000</pubDate>
		<dc:creator>云无心</dc:creator>
				<category><![CDATA[健康]]></category>
		<category><![CDATA[原创]]></category>
		<category><![CDATA[奶汤]]></category>
		<category><![CDATA[蛋白质]]></category>
		<category><![CDATA[鲫鱼汤]]></category>

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		<description><![CDATA[父母长辈高超的厨艺常常烹饪出我们三脚猫功夫无法企及的珍馐，比如泛着牛奶光华的鲫鱼汤，乳白乳白的大骨汤。这些汤在民间被称为奶汤，烹制的秘诀什么？关于它的诸如下奶，美容的传言是真的吗？听云无心为你解惑。]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：云无心</p>
<p><img class="alignleft size-full wp-image-49560" title="milk soup" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/01/milk-soup.jpg" alt="" width="351" height="324" />有些食材能够煮出乳白色的汤来，比如鲫鱼、骨头、猪蹄等。大概是根据“取类比象”、“以形补形”的原理，这些汤往往被赋予了“下奶”、“美容”之类的功能。那么，这些“奶汤”究竟有没有这等效果，它为什么是白色的呢？</p>
<p>其实，这些汤的微观结构跟奶还真是很相似的。其中都含有大量的脂肪。聚集在一起的油是浅色或者无色透明的。当它们被分散成一个个小油滴，就能散射光线从而呈现出白色———跟碎玻璃呈现白色是同样的道理。</p>
<p>从理论说，只要有油和蛋白质，就可以形成分散的小油滴从而使液体呈现乳白色。不过，虽然所有肉中都含有油和蛋白质，却只有某些肉类能煮出白汤来。这涉及到另一个问题：油需要被分散成多大的小油滴。在未经加工的牛奶中，油滴的大小在几个微米的样子。几个微米的油滴肉眼已经无法分辨，但还不够稳定，放不了多长时间就会分层。经高压均质化后的牛奶，油滴大小在1微米以下，就相当稳定了。因此，要煮出乳白色的汤来，也要把油分散成几微米甚至更小的油滴。但在煮汤的过程中，不可能进行均质化处理，结果往往油是油、水是水。在煮汤过程中用大火猛煮，能起一定的“搅拌”作用，让油滴分散开。不过这样的“搅拌”力度不大，帮助有限。如果煮汤的时候，油从固体中渗出得比较分散，而且速度较慢，同时水中又有足够的蛋白质，那么，渗出的油还来不及汇聚在一起，就被蛋白质包裹起来，形成了小油滴。炖骨头汤的情况就与此类似。而煮一大块肉情况就不同了，大量的油会连续不断地进入水中，蛋白质来不及对其进行分割包围，油也就很快会聚集成大片。</p>
<p>蛋白质的表面活性也是“奶汤”形成的重要因素。蛋白质之所以能够跑到油滴表面去阻止油滴合并变大，是因为其分子表面同时具有亲水氨基酸和疏水氨基酸。亲水氨基酸想呆在水中，疏水氨基酸想呆在油中，所以油和水的界面就成了汤中的蛋白质最好的居所。一般来说，疏水氨基酸越多的蛋白质，稳定油滴的能力就越强。不同的食材，在煮汤过程中溶解到汤里的蛋白质不一样，“乳化”油滴的能力也就不一样。骨头、猪蹄、鱼肉中都有很多胶原蛋白。胶原蛋白疏水性很强，不仅可以乳化油滴，还能聚集在一起形成小颗粒。这些小颗粒也能够散射光线，跟油滴一样呈现乳白色。除此以外，汤中的蛋白质浓度也会影响奶汤的形成。要有效地实现乳化，水中的蛋白质含量至少需要达到1%-2%。虽然肉中含有很多蛋白质，但是要它们溶解到水中并不容易。即使通过长时间的炖煮溶解了足够的蛋白质，油也早已在水中聚集成大部队，要对它们进行乳化也不容易了。</p>
<p>不过，即使明白了汤呈现乳白色的科学原理，我们也很难对各种食材产生白汤的能力进行预测———食材中的成分实在是太复杂了。但我们至少可以据此了解煮出“奶汤”的一些条件。比如通过大火猛煮增加搅动。再比如鱼在炖煮之前先煎一下，既有利于蛋白质溶解到水中，又提供了大量脂肪，因而也有助于产生白汤。还有投机取巧的办法。比如，直接加一些牛奶，汤自然就变成白色的了。既然奶汤的原理已经清楚，那么它究竟能不能美容，有没有“下奶”的功效，也就不言自明了。</p>
<p>已发表于 《新京报 新知周刊》</p>
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		<title>谁更能长膘？——淀粉和猪肉大PK（有图有真相）</title>
		<link>http://songshuhui.net/archives/47107</link>
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		<pubDate>Mon, 20 Dec 2010 05:20:30 +0000</pubDate>
		<dc:creator>箫汲</dc:creator>
				<category><![CDATA[健康]]></category>
		<category><![CDATA[减肥]]></category>
		<category><![CDATA[原创]]></category>
		<category><![CDATA[淀粉]]></category>
		<category><![CDATA[猪肉]]></category>
		<category><![CDATA[营养]]></category>
		<category><![CDATA[蛋白质]]></category>
		<category><![CDATA[长膘]]></category>

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		<description><![CDATA[我们知道，人类摄入的主要能量来源，就是糖类、蛋白质和脂肪。在这个以瘦为美的时代，很多人都关心怎么吃更容易长膘的问题。而同等卡路里的不同食物，增膘能力还真不太一样。]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：箫汲</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/7039180-lg.jpg"><img class="alignnone size-full wp-image-47113" title="7039180-lg" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/7039180-lg.jpg" alt="" width="0" height="0" /></a><strong>作者：萧汲<br />
</strong></p>
<p>有一道经典的脑筋急转弯题：“一千克铁和棉花哪个重？”。一般人一定会不假思索的回答：铁和棉花应该一样重。仔细想一想，还是觉得应该是铁重。因为一千克的铁体积比一千克棉花要小的多，所以在空气中，同样质量的棉花所受的浮力更大，因此显得更“轻”，相比之下铁显得更“重”。其实营养学领域也有类似的“铁与棉花”的问题。</p>
<p>在这个以瘦为美的时代，很多人都关心怎么吃更容易长膘的问题。因此就有人提出，同等卡路里的食物，实际吃到人肚子里，增肥膘的能力是不同的？</p>
<p>乍一想，似乎问题很简单，同样卡路里的食物，能量当然应该是相同的了，因而对增肥膘的贡献也应该一样。但是和“铁和棉花”的问题一样，如果进一步分析，就会发现同等卡路里的不同的食物，增膘能力还真不太一样。</p>
<p>接下来，就分别以三种常用的食物-馒头（不带馅儿）、粉丝和猪肉为例，分析一下不同食物的区别到底在哪里？</p>
<p>馒头、粉丝和猪肉三方大对决，准备开始！</p>
<p>好了，我们首先来看看各位出场选手的一般情况。</p>
<ul>
<li>首先出场的是馒头君，我们来看看他的三围：</li>
</ul>
<p>（单位：g/100kcal  占总能量的百分比：%）<br />
糖类：21.3                      84.8<br />
蛋白质：3.2                     12.7<br />
脂肪：0.50                        4.5<br />
含100kcal能量的馒头重45.2g</p>
<ul>
<li>再来看看粉丝君的数据：</li>
</ul>
<p>（单位：g/100kcal  占总能量的百分比：%）<br />
糖类：24.6                      98.6<br />
蛋白质：0.24                     0.9<br />
脂肪：0.060                      0.5<br />
含100kcal能量的粉丝重29.9g</p>
<ul>
<li>最后是猪肉君的数据：</li>
</ul>
<p>（单位：g/100kcal  占总能量的百分比：%）<br />
糖类：0.61                            2.4<br />
蛋白质：3.34                       13.4<br />
脂肪：9.37                           84.2<br />
含100kcal能量的猪肉重25.3g</p>
<p>馒头、粉丝和猪肉所含有三大供能物质的比例：<br />
<a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/zhangbiao.png"><img class="alignnone size-full wp-image-47109" title="zhangbiao" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/zhangbiao.png" alt="" width="318" height="363" /></a></p>
<p>我们看到几位参赛选手的三种能量物质的构成有着较大的差距，那么他们的糖类、蛋白质和脂肪组分的不同，会对最终的结果产生怎样的影响呢？<br />
为了方便评估各方的战斗力，我们不妨先评估一下值100kcal的稻米、粉丝与猪肉吃到我们肚子里，我们的身体分别能得到多少能量吧~</p>
<p>我们知道，人类摄入的主要能量来源，就是<strong>糖类、蛋白质和脂肪</strong>。不过人体为了吸收这些能源物质，也需要消耗一部分的能量，就好比是消化系统处理食物时收取的“处理费”，称为“食物的热效应”。三种能量物质的“收费”不同，糖类的“处理费”是其提供的总能量的6%，脂类的“处理费”是4%，而蛋白质则高达30%。<br />
好，那么我们来瞧瞧，扣除处理费以后，三位选手还各剩多少战斗力？</p>
<ul>
<li>还是请馒头选手先登场——</li>
</ul>
<p>我们看看它要交多少费（已知每1g糖、蛋白质和脂肪分别提供能量4、4、9kcal）：</p>
<p>糖类：5.10kcal<br />
蛋白质：3.80kcal<br />
脂肪：0.180kcal<br />
总处理费率：9.08%</p>
<ul>
<li>然后有请粉丝选手——</li>
</ul>
<p>粉丝选手提供的能量几乎完全由糖类提供，而蛋白质和脂类的含量则几乎没有：</p>
<p>糖类：5.90kcal<br />
蛋白质：0.288kcal<br />
脂肪：0.022kcal<br />
总处理费率：6.22%</p>
<ul>
<li>最后有请猪肉选手上场。</li>
</ul>
<p>哇，对猪肉选手来说，费率最高的蛋白质和最低的脂类含量都非常的高啊，那么最终猪肉选手的税率是多少呢？让我们拭目以待：<br />
糖类：0.146kcal<br />
蛋白质：4.01kcal<br />
脂肪：3.37kcal<br />
总处理费：7.53%</p>
<p>三种食物热效应比较：<br />
<a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/rexiaoy.png"><img class="alignnone size-full wp-image-47108" title="rexiaoy" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/rexiaoy.png" alt="" width="321" height="122" /></a></p>
<p>最终的结果：<strong>馒头选手的总处理费率最高</strong>，达到了9.08%；<strong>粉丝的费率最低</strong>，只有6.22%，也就是说，同样是值100kcal能量的馒头、粉丝和猪肉，人体最终分别能得到：90.92kcal馒头、93.78kcal粉丝和92.47kcal猪肉。由于糖类、蛋白质和脂类构成的不同，决定了三种食物提供的热量的差异。<strong>受到蛋白质高达30%的“费率”（热效应）的影响，蛋白含量高的食物提供能量的效率更低，而糖类、脂类含量较高的食物供能效率则较高。</strong>这次“增膘大对决”的胜利者，应当是粉丝无疑了。</p>
<p>产生这种现象的原因和蛋白质的功能有关。我们知道人类三大能源物质，糖类、脂肪和蛋白质，前两种物质，主要的功能都是提供能量。不过蛋白质的主业是作为构建人体组织的原料，提供能量只是他的副业。对人体来说，用蛋白质做能源就好比烧红木家具取暖，划不大来。因此，除非油尽柴枯、没米下锅，人体是不会把蛋白质烧了产能量。但科学家们在计算食物们的战斗力时，把蛋白质可以产生的能量计算在内了。实际上，如前所说，蛋白质并没那么给力。所以在一般情况下，同样能量的食物，谁的蛋白含量更低，谁的增肥能力就更强。</p>
<p>同样的，作为你身上肥膘主要成分的脂类，不仅每克的产能最多，产能的损耗也最少，所以脂类含量越高的食物增肥效果也就越强大。</p>
<p>有人据此发明了低碳水化合物、高蛋白质的减肥食谱，即所谓的“阿特金斯减肥法”。如前所述，蛋白质的诸般特性决定了人体对高蛋白饮食的能量利用率确实比那些高碳水化合物、高脂饮食更低。但是以上的比较是通过对比同样含100kcal能量的食物而得出的结论。实际上，减肥能不能成功，端看每日摄入的总能量是否小于每日消耗的总能量。人每天吃那么多食物，实在很难说谁对减肥的贡献更大一些。就好像有人肚子饿，连吃了四张饼都不饱，吃到第五张饼，饱了。他就懊悔道：“早知道只吃这第五张饼就好了。”事实上，填饱肚子的功劳，这五张饼都有份。同样的，减肥大计，吃到肚子里的食物都有份，少算了谁都不行。一个人会不会长膘，还是要看他每天摄入的总能量是多少，而不是看他吃的某一份食物对长膘能有多大工贡献。人的胃口有限，在饮食量相当的情况下，怎么吃才会摄入更多的热量呢？美国科学家Drewnowski的一项研究表明[1]，在饮食结构中摄入更多能量密度高的食物（即每克食物所含能量高的），或者每一美元的食物含有能量更高的食物的人，更容易发胖。根据这个结果，毫无疑问，单位重量含能量多的食物（比如猪肉），以及便宜又高能量的垃圾食物才是增肥真正的主力军。</p>
<p>此外，由于缺乏必要的谷物、蔬果摄入，“阿特金斯减肥法”可能导致谷物蔬果中富含的水溶性维生素摄入不足，影响健康。一些研究表明[2]，以蔬果为主的膳食习惯能减少罹患大肠癌的风险，相反的，以红肉为主的膳食习惯则会增加大肠癌的风险。要“吃肉减肥”还是要健康，是一个值得好好考虑的问题。</p>
<p><strong>参考文献：</strong></p>
<p><strong></strong><br />
[1]Adam Drewnowski, PhD，Obesity and the food environment: Dietary energy density and diet costs; American Journal of Preventive Medicine, Volume 27, Issue 3, Supplement , Pages 154-162, October 2004</p>
<p>[2]Walter C. Willett, et al.  Diet and Cance; [size=-1]The Oncologist, Vol. 5, No. 5, 393-404,October 2000</p>
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		<item>
		<title>抗抑郁药的新蛋白质靶点</title>
		<link>http://songshuhui.net/archives/45030</link>
		<comments>http://songshuhui.net/archives/45030#comments</comments>
		<pubDate>Thu, 04 Nov 2010 06:41:53 +0000</pubDate>
		<dc:creator>资讯小分队</dc:creator>
				<category><![CDATA[资讯]]></category>
		<category><![CDATA[资讯 健康]]></category>
		<category><![CDATA[资讯 医学]]></category>
		<category><![CDATA[MKP-1]]></category>
		<category><![CDATA[抑郁症]]></category>
		<category><![CDATA[蛋白质]]></category>

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		<description><![CDATA[一种有关脑细胞生长发育的蛋白质可能在抑郁症中起作用，这种蛋白质能抑制神经生长发育有关的途径。抑郁症患者的脑部这种蛋白质的含量为其他人的两倍。
这将有可能为抗抑郁药提供靶点。]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：资讯小分队</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/07/depression.jpg"><img class="alignleft" style="border: 0px;" title="depression" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/07/depression_thumb.jpg" border="0" alt="depression" width="282" height="253" align="left" /></a>一种有关脑细胞生长发育的蛋白质可能在抑郁症中起作用，为抗抑郁药提供了靶点。<br />
 <br />
美国耶鲁大学的荣·杜曼（<em>Ron Duman</em>）和同事开始探索抑郁症背后的机制，他们将21位抑郁症患者的尸检脑部标本与18位同年龄者的标本相比较。<br />
 <br />
研究组通过比较信使RNA（基因与蛋白质生产之间的中介）的水平来寻找基因表达上的差异。<br />
 <br />
虽然杜曼的研究团队发现了数百种差异，但最重要的是特定蛋白质MKP-1的水平，这种蛋白质能抑制神经生长发育有关的途径。抑郁症患者的脑部这种蛋白质的含量为其他人的两倍。<br />
 <br />
当研究组使健康大鼠脑中的MKP-1过度表达时，大鼠开始显示抑郁的征象，这些征象在用抗抑郁药治疗后消失，论文发表于《自然—医学》(<em>Nature Medicine</em>）。<br />
 <br />
美国乔治亚州亚特兰大市埃默里大学的斯蒂芬·加洛（<em>Steven Garlow</em>）说："(这些结果)为药物研发提供了新的靶点"。</p>
<p><div class="editornote"><p>这个新靶点看上去前景不错，期待后续研究：）</p></div></p>
<p><div class="editorsource"></p>
<p>消息来源：<a href="http://www.nature.com/nm/journal/vaop/ncurrent/full/nm.2219.html" target="_blank">《自然—医学》2010年10月17日论文摘要</a>、<a href="http://www.newscientist.com/article/mg20827833.300-new-protein-target-for-antidepressants.html?DCMP=OTC-rss&amp;nsref=health" target="_blank">《新科学家》网站10月24日报道</a></p>
<p><a href="http://songshuhui.net/archives/author/cuilueshang" target="_blank">崔略商</a> 编译，<a href="http://songshuhui.net/archives/author/chuangqiaoyu" target="_blank">窗敲雨</a> 审稿</p>
<p><div><a href="http://www.science360.gov" target="_blank" style="margin-right:15px"><img src="http://songshuhui.net/wp-content/themes/isongshu/images/sci360.jpg"></a><a href="http://pansci.tw/" target="_blank" style="margin-right:15px"><img src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/pansci-logo-150_75.png"></a></div></div><div style="margin: 10px 0pt; font-size: 13px; padding: 8px; border: 1px solid rgb(255, 174, 79); background: none repeat scroll 0pt 0pt rgb(255, 246, 207); color: rgb(120, 120, 120);"><a href="http://songshuhui.net/contribute">想分享科技新鲜事，跟大伙儿谈论热点话题背后的科学？却懒得写长文章，或不知怎么参与？现在可以编译短文或写原创小文章，投稿给资讯频道，与大家共享信息。&nbsp;&nbsp;详情 >></a></div></p>
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		<title>我们身体的总控制开关是乙酰基？</title>
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		<pubDate>Sat, 09 Oct 2010 07:27:14 +0000</pubDate>
		<dc:creator>资讯小分队</dc:creator>
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		<category><![CDATA[资讯 健康]]></category>
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		<category><![CDATA[DNA]]></category>
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		<category><![CDATA[蛋白质]]></category>

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		<description><![CDATA[乙酰基，作为一种修饰其他分子团的酰基官能团，对于生命进程起着至关重要的作用：它能激活和抑制体内的蛋白质，从而调控基因的表达。最新的研究表明，如果学会控制乙酰基，我们可能能得到更新更强大的治疗疾病的方法。]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：资讯小分队</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/10/acetylation.jpg"><img class="alignleft size-full wp-image-44090" title="acetylation" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/10/acetylation.jpg" alt="" width="188" height="163" /></a>乙酰基，作为一种修饰其他分子团的酰基官能团，对于生命进程起着至关重要的作用：它能激活和抑制体内的蛋白质，从而调控基因的表达。最新的研究表明，乙酰基远远要比科学家先前所相信的影响力更为强大。如果学会控制乙酰基，我们可能能得到更新更强大的治疗疾病的方法。</p>
<p>美国加州大学圣迭戈分校的生物化学专家管坤良和他的团队通过研究从肝组织中取得的蛋白质后发现，上千种蛋白质均被乙酰基所修饰，即“乙酰化”，其中包括与物质代谢密切相关的各种酶。试验结果显示，通过乙酰化我们能够调控机体对能量的获取。机体出现代谢障碍会导致各种疾病，如糖尿病、癌症、肥胖等， 管坤良说：“我们希望通过使用乙酰化，能够达到预防和治疗疾病的目的。”</p>
<p>与此同时，哥本哈根大学生物化学专家Chunaram Choudhary正在研究人类肿瘤细胞，在他识别出的1750种乙酰化蛋白质中，有240种在管坤良的研究结果中被证实。Choudhary说，采用乙酰基的手段对蛋白质有意识地进行“开”和“关”，可能是一种简单而高效的治疗人类某些疾病的机会和方法。</p>
<p><div class="editornote"><p></p>
<p> 不管乙酰基是不是我们身体的总开关，用它来治病都还为时尚早。但是生物见习松鼠歪歪说，蜜蜂早就不自觉地利用这个开关了。一模一样的基因型，为什么有的蜜蜂就成了工蜂，有的蜜蜂就成了蜂后呢？那是因为蜂后她吃了蜂王浆啊。蜂王浆之所以能“封王”，就是因为它里面的一些成分可以影响组蛋白的甲基或乙酰修饰，和DNA的甲基修饰，也就是影响了加乙酰基的过程，从而开启或者关闭了某些待定基因。不光是蜜蜂，通过控制食物，科学家还能把基因组成完全相同的多胞胎小鼠，培养成体色和胖瘦完全不同的样子。</p>
<p>乙酰修饰在歪歪研究的表观遗传学 (<em> epigenetics</em> ) 领域现在可以说是一大热门。乙酰修饰主要有两个作用。</p>
<p>第一个作用不属于表观遗传学，主要是说乙酰化能帮助化学小分子产生活性。一坨有机小分子，插上或者拔下乙酰，就可以影响它要不要参加某些代谢活动。比如说，乙酰辅酶A吧。它是一种参与能量代谢的辅酶，而在没有乙酰化的情况下，它只是潜力股辅酶A，还没有活性。文中说：“通过乙酰化我们能够调控机体对能量的获取”，说的应该就是这个过程。也有论文说，一些乙酰转移酶会调节线粒体蛋白合成和功能，如此也能影响能量代谢过程。</p>
<p>第二个作用，乙酰化可以帮助基因更好地表达，这个就属于epigenetics了。我们知道DNA以双螺旋结构形成一条长链，缠绕在组蛋白上面，再经过多级螺旋压缩，最后形成非常致密(<em>condense</em>)的染色体。</p>
<p>……小编思维奔逸到17号的“<a href="http://songshuhui.net/archives/44196.html" target="_blank">蝙蝠云雨搞笑诺贝尔</a>”讲座……细节帝动物学松鼠张劲硕描绘的蛇的交配跟右边这个图好像啊……<img src="http://img.club.pchome.net/upload/club/other/2009/9/7/pics_ronalqin_1252328457.jpg" alt="" width="240" height="309" /> </p>
<p>有的时候DNA和组蛋白缠绕的太紧密了，以至于很难干涉它的内部。怎么办呢？必须从内部瓦解——关门，放乙酰！发生在组蛋白上的乙酰化就会为这种螺旋压缩的过程形成阻碍，不让他们那么紧密团结在组蛋白周围。这就好像你用一根绳子去缠绕一个木棒，如果木棒上面多了很多突起，绳子之间是不是就不会那么紧密了呢？</p>
<p>这样不那么致密的染色质就能允许转录因子顺利进入，结合到特定的启动子上了，从而启动基因的表达。文章中提到的“采用乙酰基的手段对蛋白质有意识地进行‘开’和‘关’"应该就是讲的这个过程。这些组蛋白本身只组成染色体，不参与细胞或集体水平的生命活动，比如能量代谢、蛋白合成什么的。但这些装备了乙酰的组蛋白，通过epigenetic的控制，掌握了调节DNA中众多参与生命活动基因表达的大权，所以宏观上看来乙酰基就成为了“身体控制的总开关”。</p>
<p>尽管如此，歪歪觉得如文中总结的乙酰基是“身体控制的总开关”这个说法有点过头， 不过，这也是一个很有潜力的研究方向，每个人都觉得自己的研究方向无比重要呢~</p>
<p></p></div></p>
<p><em><a href=" http://songshuhui.net/archives/43279.html " target="_blank">资讯栏目提供的内容五花八门，其中很多基础研究的结果大多不能马上应用，一种药物或治疗方法在普遍地用于病人之前需要很多研究，有些药物可能会被发现疗效不如预期，或者有问题而被淘汰。我们会尽量追踪这些研究的进展，也欢迎大家来电来函报料。谢谢！</a></em></p>
<p><div class="editorsource"></p>
<p>消息来源：<a href="http://discovermagazine.com/2010/jul-aug/28-the-body2019s-master-switch" target="_blank">discover网站10月3日报道</a></p>
<p>图片来自 discover网站</p>
<p><a href="http://www.37wiki.com/" target="_blank">hailang444</a> 编译，<a href="http://songshuhui.net/archives/author/cuilueshang" target="_blank">崔略商</a>  审稿</p>
<p><div><a href="http://www.science360.gov" target="_blank" style="margin-right:15px"><img src="http://songshuhui.net/wp-content/themes/isongshu/images/sci360.jpg"></a><a href="http://pansci.tw/" target="_blank" style="margin-right:15px"><img src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/pansci-logo-150_75.png"></a></div></div><div style="margin: 10px 0pt; font-size: 13px; padding: 8px; border: 1px solid rgb(255, 174, 79); background: none repeat scroll 0pt 0pt rgb(255, 246, 207); color: rgb(120, 120, 120);"><a href="http://songshuhui.net/contribute">想分享科技新鲜事，跟大伙儿谈论热点话题背后的科学？却懒得写长文章，或不知怎么参与？现在可以编译短文或写原创小文章，投稿给资讯频道，与大家共享信息。&nbsp;&nbsp;详情 >></a></div></p>
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		<title>蛋白质进肚全成氨基酸？让实验说话</title>
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		<pubDate>Sun, 19 Sep 2010 06:25:57 +0000</pubDate>
		<dc:creator>云无心</dc:creator>
				<category><![CDATA[健康]]></category>
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		<description><![CDATA[学过生物化学的人讨论食物成分的时候，经常会有这样的说法：一种东西只要是蛋白质，口服就不能被人体直接吸收，而是会被消化成氨基酸，和吃其他蛋白质没有什么区别。但是，生物世界的东西经常充满了“例外”。当我们面对一种陌生的蛋白，可以用这样的理由来说明它“和吃其他蛋白质没有区别吗”？]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：云无心</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/09/ProteinBubble.jpg"><img class="alignleft size-medium wp-image-43526" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/09/ProteinBubble-286x300.jpg" alt="" width="286" height="300" /></a>学过生物化学的人讨论食物成分的时候，经常会有这样的说法：一种东西只要是蛋白质，口服就不能被人体直接吸收，而是会被消化成氨基酸，和吃其他蛋白质没有什么区别。对于常见的蛋白质和一般的营养功能来说，这种说法当然也没有什么大错。但是，生物世界的东西经常充满了“例外”。当我们面对一种陌生的蛋白，可以用这样的理由来说明它“和吃其他蛋白质没有区别”吗？</p>
<p><strong>FDA</strong><strong>是否多此一举</strong></p>
<p>至少，美国FDA不敢用这样的“理论”来判断一种蛋白质是否可以食用。在《牛奶激素的是非》中介绍过FDA批准rbGH的过程，其中就有一部分是判断rbGH本身是否有害。牛奶中rbGH显然是要被吃进肚子里的，如果按照这种“口服就不能被人体直接吸收”的说法，FDA不用做什么就可以直接得出“牛奶中的rbGH不会危害健康”的结论了。</p>
<p>但是，FDA的审核要求进行大剂量的短期动物实验。在连续28天中对老鼠喂以奶牛注射剂量100倍的rbGH，没有观察到各项生理指标的异常，FDA才认为rbGH不会被人体吸收，因而不必进行长期的安全性实验。</p>
<p>虽然这个结论跟“理论预测”相一致，但并不能认为FDA是多此一举。有意思的是，加拿大的主管部门认为FDA的结论还是不可靠，因为在另一项实验中，当喂以老鼠比较大剂量的rbGH之后，在老鼠体内检测到了rbGH抗体的存在。这一结果让FDA颇为尴尬。虽然说抗体的产生“不一定”意味着蛋白质被吸收，但是至少说明直接吸收是“可能”的。而他们最终做出维持原结论的理由，是“即使能够产生抗体，也对人体无害；而且牛奶中的rbGH含量远远不到产生抗体的剂量”。</p>
<p>换句话说，FDA不是因为rbGH是蛋白质就认为它在口服的时候不会被吸收，而是根据动物实验做出的结论。在面对一种新蛋白的时候，FDA和加拿大的主管部门都默认“口服蛋白有可能被人体直接吸收”，而要求实验证据来否定。</p>
<p><strong> </strong></p>
<p><strong>蛋白质是否可能被肠道吸收？</strong></p>
<p>出于科学的严谨，FDA等权威机构默认一种陌生蛋白是有可能经过口服从肠道直接吸收的。那么，到底有没有这样的例子呢？</p>
<p>日本科学家Fujita在1995年发表过一项研究。他们把纳豆激酶注入老鼠的十二指肠，发现纳豆激酶可以被吸收进入血液，然后发挥纳豆激酶的生理活性。当然这项研究只是说明纳豆激酶可以通过老鼠的小肠壁，并不能说明纳豆激酶如果口服经过胃液消化之后是否还能全身到达小肠，也不能说明纳豆激酶在人体中是否有同样的行为。因为纳豆 激酶的研究不是一个热门领域，这项研究也没有引起广泛的关注。不过，考虑到生物研究中经常用动物实验的结果来推测人体中的可能机理，这项研究至少说明：具有生理功能的蛋白质或者蛋白质大片段经过肠道吸收，这样的“可能性”是存在的。</p>
<p>实际上，在现代药学研究中，口服蛋白药物是一个非常热门的领域。这一类药物的设计理念，一般是通过各种保护手段，让药物蛋白能够抵抗消化液的袭击而安全抵达小肠，再释放出来，并用其他物质降低小肠的吸收障碍，使得药物蛋白可以进入血液系统。制药公司各显神通，在过去的几年中取得了相当大的进展。目前，已经有一些公司的口服胰岛素进入了临床实验阶段。</p>
<p><strong>有经过口服直接吸收的蛋白质吗?</strong></p>
<p>显然，不管是纳豆激酶的老鼠实验，还是口服蛋白药物，都还不是普通蛋白经过口服被人体吸收。但这样的例子是存在的。</p>
<p>有一种叫做BBI（Bowman-Birk inhibitor）的蛋白质，是来自于大豆的一种蛋白酶抑制剂，由71个氨基酸组成。像其他的蛋白酶抑制剂一样，它可以抑制体内蛋白酶的作用而影响蛋白质的消化。传统上，这样的物质被当作“反营养物质”。不过，后来人们发现它有非常好的抗癌效果，而且对多种癌症都有效。更好的地方还在于，它可以通过口服发挥作用。在动物身上进行的同位素示踪实验显示，口服BBI的2-3个小时之后，有一半以上的BBI进入了血液并运输到动物全身各处。经过尿液排出的BBI仍然具有活性。</p>
<p>在各种动物实验中，它显示了良好的疗效和安全性。1992年，FDA批准它进入临床试验。在二期临床试验中，口服BBI显示了抗癌的能力。而用BBI抗体对病人血液进行的检测发现，BBI可以通过口服进入人体血液，而从尿液中也能检测到BBI的存在——这跟动物实验的结果类似。至于那些没有进入血液的BBI，则未经消化排出了体外。<a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/09/protein_molecule1.jpg"><img class="alignright" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/09/protein_molecule1-300x239.jpg" alt="" width="300" height="239" /></a></p>
<p>另一个类似的例子是lunasin。它只有43个氨基酸，严格说来，应该称为“多肽”而不是“蛋白质”。最初人们在大豆中发现了它，后来在小麦等种子中也找到了它的存在。跟BBI类似，它也是因为口服抗癌的作用受到了关注。在2009年发表的一项研究中，伊利诺伊大学的研究者直接从血浆中分离到了lunasin。志愿者连续50天每天食用50克大豆蛋白，在第5天吃完之后的30分钟和一个小时分别取检测。结果发现，吃过大豆蛋白之后的血浆中出现了lunasin，而实验之前则检测不到。经过估算，50克大豆蛋白中所含有的lunasin平均有4.5%进入了血液。</p>
<p><strong>那些没被消化彻底的“残余”</strong></p>
<p>不仅是这些能够经受住消化酶的考验而直接进入血液的蛋白质具有生物活性。即使是那些扛不住消化酶的袭击而土崩瓦解的蛋白质，也可能产生不同的“生物活性”。也就是说，不同的蛋白即使被消化了，也不意味着就一定“没有区别”。</p>
<p>通常，蛋白质到了胃里就开始被消化，出了胃进入十二指肠的时候就变成了氨基酸以及各种长短不一的蛋白质片段的混合物。这些蛋白质小片段，小的由两三个氨基酸组成，多的可以达到几十个。在学术领域，它们被称为“多肽”，商品营销中又被称为“胜肽”。比如，两个氨基酸的叫二肽，三个氨基酸的叫三肽……</p>
<p>进入十二指肠的这些混合物开始被吸收进入血液，同时小肠中的消化液进一步把这些多肽分解得更小。与人们的直觉不符合的是，小肠对单个氨基酸的吸收不是最迅速的，而是二肽、三肽吸收更快。多肽们是被吸收还是被进一步消化分解成氨基酸，取决于吸收和消化的竞争。比如牛奶中最主要的两种蛋白质，乳清蛋白就很容易消化，而酪蛋白就比较慢。这样，乳清蛋白的吸收就主要以氨基酸或者二肽、三肽的形式，而酪蛋白就更容易以多肽的形式被吸收。1998年，法国巴黎大学的研究者在<a title="Biochimie." href="AL_get(this,%20'jour',%20'Biochimie.');"><em>Biochimie</em></a>上发表了一项研究。他们给健康常人食用酸奶或者牛奶，然后分别收集胃液、肠液和血液，来分析其中的多肽组成。在血液中，检测到到了两个来自酪蛋白的长链多肽的存在。</p>
<p>传统上，牛奶、大豆、鱼等食物仅仅被当作优质的蛋白质来源。近年来，越来越多的研究把目光对准了它们产生的多肽。大量具有各种各样“生物活性”的多肽被分离了出来，并在在体外实验和动物实验中显示了生理功能。虽然体外实验和动物实验未必能在人体内得到重现，这些多肽对于人体健康能够产生多大的作用的确还需要更多临床实验的验证，但是有两点是学术界广为接受的：不同的蛋白质能够生成具有不同生物活性的多肽；这些多肽可以被直接吸收进入血液系统。</p>
<p>2010年，日本学者在《农业与食品化学杂志》上发表了一篇论文。他们让志愿者吃下不同来源的蛋白质或者这些蛋白质的水解物，然后在不同的时间抽取他们的血液，分析其中的胰岛素以及各种氨基酸和二肽的含量。结果发现，在吃了不同的蛋白质、或者预先水解程度不同的同种蛋白质之后，各种氨基酸、二肽达到血液中的速度并不一样。而这种不同，会导致胰岛素分泌的差异，从而影响人体的生理状况。</p>
<p><strong>这，意味着什么？</strong></p>
<p>不同的蛋白质是不一样的。即使吃到肚子里，它们也不仅仅是满足人体的氨基酸需求那么简单。虽然像BBI或者lunasin这样特立独行的蛋白质很少见，但是当我们面对一种新的、人类知之甚少的蛋白，也不能简单地认为它就一定会被消化成氨基酸被吸收，从而不会产生“特别的”作用——当然，这种“特别作用”可能是好的，也可能是坏的。</p>
<p>即使是常见的牛奶、大豆、肉类的蛋白，多数会被消化成单个氨基酸而吸收，也还有一些顽强的片段以多肽的形式存在。这些多肽虽然可能只占吃下的蛋白质总量的一小部分，但是具有“生物活性”的“有效成分”往往并不需要占据量上的主导地位。</p>
<p>不过，需要注意的是，理论上的可行并不意味着打着“神奇蛋白”“活性多肽”旗号的商品就是“有效”的。当我们面对那些说得天花乱坠的的蛋白质或者多肽产品，以“各种蛋白质口服之后都没有区别”来否定也是不合理的。我们需要做的是，对生产者说：不要拿理论上的“可能”说话，请拿出具体的实验证据来。</p>
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