備課素材：溶菌酶及其作用機制 高一上學(xué)期生物人教版必修1

溶菌酶及其作用機制2020版高中生物學(xué)選擇性必修一提到“溶菌酶”：但對溶菌酶的發(fā)現(xiàn)、產(chǎn)生與作用機制沒有介紹。1.菌酶的發(fā)現(xiàn)：相關(guān)事件事件名稱事件時間事件概述溶菌酶的發(fā)現(xiàn)與研究1922科學(xué)發(fā)現(xiàn)溶菌酶最初由英國細菌學(xué)家弗萊明在1922年發(fā)現(xiàn)，是一種存在于人體和動物體液中的抗菌酶，具有溶解細菌細胞壁的作用。溶菌酶的結(jié)構(gòu)與功能研究20世紀(jì)初至今科學(xué)研究自20世紀(jì)初以來，科學(xué)家們對溶菌酶的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和作用機制進行了深入研究，揭示了其破壞細菌細胞壁的能力。溶菌酶的應(yīng)用發(fā)展不詳應(yīng)用開發(fā)溶菌酶在醫(yī)療、食品工業(yè)、體育、生物工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如作為抗菌劑、防腐劑等。溶菌酶的抗菌機理研究不詳科學(xué)研究溶菌酶通過水解肽聚糖中的特定殘基破壞細菌細胞壁，具有抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用。溶菌酶的來源與種類研究不詳未知溶菌酶廣泛存在于動物、植物和微生物中，根據(jù)來源不同，其性質(zhì)及作用機制有所差異。相關(guān)人物人物名稱概述尼科耳科學(xué)家首次報告枯草芽孢桿菌溶解因子的科學(xué)家。拉希琴科科學(xué)家對溶菌酶的性質(zhì)和作用進行了深入研究的科學(xué)家。弗萊明（AlexanderFleming）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)溶菌酶的人，英國細菌學(xué)家，因發(fā)現(xiàn)青霉素而聞名。中村科學(xué)家對溶菌酶進行了研究的科學(xué)家。麥耶科學(xué)家對溶菌酶進行了研究的科學(xué)家。奧爾德頓科學(xué)家成功從雞卵白中提取高收率、結(jié)晶好的溶菌酶的科學(xué)家。大衛(wèi)·菲利浦科學(xué)家解析出溶菌酶晶體結(jié)構(gòu)，揭示其催化機理的科學(xué)家。2.溶菌酶主要由以下細胞產(chǎn)生：唾液腺細胞、淚腺細胞和造血細胞等大多數(shù)細胞都可以產(chǎn)生溶菌酶。粒細胞、單核細胞和巨噬細胞也是溶菌酶的主要來源。此外，溶菌酶還存在于人體的多種體液中，如眼淚、唾液、血液和母乳等。3.溶菌酶的作用機制如下：溶菌酶（lysozyme）又稱胞壁質(zhì)酶（muramidase）或N-乙酰胞壁質(zhì)聚糖水解酶（N-acetylmuramideglycanohydrlase），是一種能水解細菌中黏多糖的堿性酶。溶菌酶主要通過破壞細胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之間的β-1,4糖苷鍵，使細胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，導(dǎo)致細胞壁破裂內(nèi)容物逸出而使細菌溶解。溶菌酶還可與帶負電荷的病毒蛋白直接結(jié)合，與DNA、RNA、脫輔基蛋白形成復(fù)合體，使病毒失活。溶菌酶能有效地水解細菌細胞壁的肽聚糖，其水解位點是N-乙酰胞壁酸（NAM）的1位碳原子和N-乙酰葡萄糖胺（NAG）的4位碳原子間的β-1.4糖苷鍵。肽聚糖是細菌細胞壁的主要成份，它是由NAM、NAG和肽“尾”（由4個氨基酸殘基）組成，NAM與NAG通過β-1.4糖苷鍵相連，肽“尾”則是通過D-乳酰羧基連在NAM的第3位碳原子上，肽尾之間通過肽“橋”（肽鍵或少數(shù)幾個氨基酸）連接，NAM、NAG、肽“尾”與肽“橋”共同組成了肽聚糖的多層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，作為細胞壁的骨架，上述結(jié)構(gòu)中的任何化學(xué)鍵斷裂，皆能導(dǎo)致細菌細胞壁的損傷。對于革蘭氏陽性菌（G+），如藤黃微球菌、枯草桿菌或溶壁微球菌等，與革蘭氏陰性菌（G-），如大腸桿菌、變形桿菌、痢疾桿菌、肺炎桿菌等，其細胞壁中肽聚糖含量不同，G+細菌細胞壁幾乎全部由肽聚糖組成，而G-細菌只有內(nèi)壁層為肽聚糖，因此，溶菌酶對于破壞G+細菌的細胞壁較G-細菌強。抗菌作用：溶菌酶主要針對革蘭氏陽性細菌，因為這些細菌的細胞壁較厚，含有較多的肽聚糖層。通過破壞這些細菌的細胞壁，溶菌酶能夠有效地抑制其生長和繁殖。免疫防御：溶菌酶是先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分，能夠迅速響應(yīng)并清除入侵的