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2021

09.01

谷胱甘肽到底是什么?

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  一、谷胱甘肽到底是什么?

  谷胱甘肽是一种三肽,是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成,含有γ-酰胺键和巯基的三肽,广泛分布在哺乳动物、植物和微生物细胞内。

  二、谷胱甘肽的分类

  谷胱甘肽分为还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG),两者可互相转变。在生产生活中广泛使用的是GSH。

  三、谷胱甘肽的诞生

  GSH是由谷氨酸-半胱氨酸连接酶(GCL)和谷胱甘肽合酶(GSS)共同合成的,GCL正是谷胱甘肽这个特殊肽键的成因,它首先将谷氨酸的γ位羧基连接到半胱氨酸的氨基上,构成GSH的前体——γ-谷氨酰半胱氨酸。然后,GSS再将甘氨酸连接于其上。于是,GSH就诞生了(图2)。

  图2谷胱甘肽的生物合成

  四、谷胱甘肽的独特结构

  与其他肽类不同,谷胱甘肽(GSH)其中一个肽键是在谷氨酸的γ位羧基和半胱氨酸的氨基之间形成的。这个肽键,不仅展示了谷胱甘肽不会被很多肽酶所摧毁的坚韧特性,稳定性好,还揭示着,GSH不像其他肽类出生于核糖体的温床中。

  图3谷胱甘肽的化学结构

  谷胱甘肽的结构中含有一个活泼的巯基(-SH),为谷胱甘肽活性基团(故谷胱甘肽常简写为GSH),易与某些药物(如扑热息痛)、毒素(如自由基、碘乙酸、芥子气,铅、汞、砷等重金属)等结合,而具有整合解毒作用。此外,谷胱甘肽还具有抗氧化、维护正常的免疫系统等功能。

  五、如何获得谷胱甘肽?

  谷胱甘肽广泛存在于所有动、植物细胞中。

  科学家在生命体中发现它的存在后,又发现它在生命体内扮演着非常重要的角色,因此通过后期的不断改进,最后以发酵的方式实现工业上的大规模生产。

  发酵法生产谷胱甘肽的微生物大多是酵母和大肠杆菌,发酵技术成熟,其产物具有安全、纯度较高等特点。

  六、谷胱甘肽的生物学功能

  1、抗氧化功能

  谷胱甘肽(GSH)作为一种抗氧化剂,抗氧化功能是主要作用之一,可帮助机体清除自由基和过氧化物,维持生物体相对稳定的状态。

  GSH可通过巯基直接结合并清除自由基,也可通过提高GSH-Px和GST两种抗氧化酶活力,间接达到清除自由基从而提高机体抗氧化功能的目的。

  2、促生长功能

  GSH是一种天然三肽,参与细胞内的γ-谷氨酰循环,在氨基酸等营养物质的转运中起着十分重要的作用。

  GSH可通过直接参与细胞内的氨基酸转运方式,提高机体对氨基酸的吸收利用,促进蛋白质的合成,提高其生长性能;也可通过提高机体的整体抗氧化能力和健康状态,促进其生长潜力的发挥,间接实现促生长的作用。

  3、解毒功能

  GSH具有减弱有毒物质毒性、清除体内有毒物质的作用。

  与GSH抗氧化作用的方式相似,也可直接通过两种方式降低有毒物质对机体的损害,实现解毒的功能。一是可通过直接与有毒物质结合,使之排出体外;二是可通过提高GSH-Px和GST两种酶的活力,间接实现对有毒物质的清除,最终减弱或清除有毒物质对机体的影响。

  七、谷胱甘肽在动物生产中的应用

  谷胱甘肽(GSH)在动物生产中的研究主要集中在提高动物的抗氧化性能、生长性能、抗应激能力和繁育能力,近年来在水产动物、猪、鸡、羊和牛等动物中得到广泛的研究和应用。

  1、GSH对动物抗氧化性能的影响

  GSH可显著提高动物的抗氧化性能。

  研究表明,在28日龄的断奶仔猪日粮中添加GSH,可以显著提高断奶仔猪血清GSH-Px活力和Ig G含量。另外,GSH可显著提高肉鸡血清的GSH和Ig G含量;在饲料中添加GSH的试验组育肥羊血清中SOD和CAT等抗氧化酶活力显著高于对照组。

  此外,GSH的抗氧化性能在水产、肉羊等动物上也得到了很好验证。

  2、GSH对动物生长的影响

  GSH可显著提高动物的生长性能。

  研究表明,在育肥猪日粮中添加20mg/kg GSH可显著提高试验猪的日增重、胴体瘦肉率和饲料利用率;在断奶仔猪的研究中,发现试验组猪的血清IGF-1水平显著高于对照组,且肝脏和肌肉的IGF-1 mRNA的表达量也显著高于对照组。

  在鸡的研究中,发现GSH可显著提高黄羽肉鸡的增重率和饲料利用率;GSH还可显著提高鸡小肠上皮细胞增殖的能力、葡萄糖吸收功能和细胞膜酶活性。

  羊的研究中,在日粮中添加GSH后,肉羊的增重率和饲料利用率显著提高;GSH还可明显提高肉羊血清IGF-1和GH水平。

  此外,多项研究发现GSH试验组水产动物的生产性能均显著提高。

  3、GSH对动物抗应激的影响

  GSH可显著提高动物的抗应激能力,提高动物在不利环境的抵抗能力及存活率。

  在水产动物的研究中,发现GSH可有效降低微囊藻毒素对黄颡鱼和草鱼的胁迫,并提高抗应激能力。

  在鸡的研究中,发现GSH可提高雏鸡对球虫病的抗病力,提高雏鸡的存活率;GSH还可抑制高浓度铜离子对肉鸡肝细胞线粒体的不利作用,保护肉鸡的线粒体呼吸链复合体。

  4、GSH对动物繁育的影响

  GSH对动物繁育中的细胞保存具有良好的作用。

  在猪的研究中,发现在培养液中添加1mmol/L谷胱甘肽,能减少精液冷冻过程中ROS的生成,显著提高冷冻精子解冻后的活率、活力和顶体完整性等。

  在牛的研究中,发现在培养液中添加3.2mmol/L GSH可显著提高冷冻保存解冻后牛精子的活力、寿命和受精率。

  此外,在体外胚胎发育过程中,培养液中添加GSH可提高各阶段胚胎的发育成功率和成活率。

  总之,GSH独特的分子结构,使其具备了抗氧化、抗应激、解毒等多种生理功能,因此对动物的健康生长具有十分重要的作用。随着研究的不断深入,GSH对动物产生作用的相关机制和原理将更加清晰,其应用前景也将更加广阔。
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