具有生命功能的孤立子

在生物大分子的蛋白质和DNA中存在各种类型的孤立子。正是有了这些孤立子,蛋白质和DNA才能去完成它们的生物功能。     

生物体遗传物质主体的演化现象

长期以来,人们认为RNA只是遗传信息表达过程的中间环节,它主要担负着把遗传信息由DNA传递给蛋白质的使命。由1970年F.H.C.克里克修正的中心法则也可明显地看出在细胞的生命活动中两类生物大分子核酸和蛋白质的联系和分工:核酸的功能是储存和转移遗传信息,指导和控制蛋白质的合成;而蛋白质的主要功能是进行新陈代谢活动和作为细胞     

向生物小分子进军

随着人类基因组计划和人类蛋白质组计划的实施，从科学家到普通民众，都对生物体中的生物大分子——核酸和蛋白质的重要性有了深刻认识。核酸和蛋白质是生命的物质基础和功能基础。然而，对生命体中的各种化学小分子也不应该忽略。首先，小分子是生物大分子的基本“砖块”，如DNA和RNA是由成千上万的碱基和核糖连接而成的，蛋白质则通常由几十到数百个氨基酸组成。     

生物大分子相分离研究进展和发展建议

生物大分子相分离(phase separation)或相变(phase transition)是近年来生物学研究中一个新兴的交叉研究领域.生物大分子液-液相分离驱使细胞内形成多种无膜区室,如核仁、核孔复合物、有丝分裂纺锤体、着丝粒、中心体、应激颗粒和一些信号传导复合物等,这些无膜区室被统称为生物分子凝集体.生物大分子相分离具有广泛的生物学功能,例如调控生化反应、感知与响应应激条件、缓冲生物大分子的细胞内浓度和介导与有膜细胞器的直接通讯等.异常的生物大分子相分离与许多人类疾病密切相关,例如神经退行性疾病、癌症以及传染性疾病等.本文介绍了生物大分子相分离的生物学功能及其在人类疾病发生发展中的作用,总结了国内外生物大分子相分离研究所取得的重要进展,并提出了我国相分离研究的发展建议.     

评《糖生物学基础》

<正> 组成核酸(RNA和DNA)的核苷酸链、组成蛋白质或多肽的氨基酸链、组成聚糖的糖链以及组成脂类物质的脂肪酸链是生命现象主要物质基础的4条化学链,其中除脂肪酸外,前3种化学链都属于生物大分子,20世纪中期,对蛋白质结构和功能的研究首先蓬勃发展,继以对核酸和基因的研究异军突起,形成生命科学的主流,并发展成为分子生物学这门新兴学科,20世纪80年代,由于测定糖链复杂结构的先     

糖码及其破译

近20年来,糖类的研究取得了长足进步,部分学者认为它是生命科学中继蛋白质、核酸和脂质之后,最后一类亟待深入研究的生物大分子,甚至还有学者称21世纪是糖类的世纪.越来越多的事实表明,糖类也是生物体中除蛋白质和(或)肽类、核酸之外的一类重要的信息分子,其功能并不局限在为生物体提供能量,或是作为生物体的结构和支撑物质.糖类携带的信息及其破译是当前糖类研究的热点,也是糖生物学的中心议题之一.     

细胞内膜系统的跨膜分子运输

细胞是执行生命功能的基本单位,各种生物分子在脂膜包被的区域内有序协调地行使功能,从而构成了生物活动的基础.脂分子层不仅具有隔绝内外形成微环境的屏障作用,而且还通过受控的跨膜物质运输与信号转导而发挥交通枢纽的功能,实现了膜内外物质与信息交换的精细调节.除此之外,脂分子层由于其形成的疏水环境还为大量的脂溶性生物小分子的合成与代谢提供了加工场所.细胞内膜系统的物质运输是一个高度受控的复杂物流网络,所运输的底物涵盖了无机小分子、有机小分子和生物大分子等众多物质,其运输效率和调节机制与细胞发挥正常功能以及疾病发生发展具有重要关系.由于分子定位、原位成像和蛋白质样品获取方面的困难,目前对于细胞内膜运输系统的研究与了解只是冰山一角.本文就细胞内各膜系统间发生运输和交换的信号分子、营养物质及生物大分子的研究进展做了综述,并且期待在细胞内膜系统研究上新技术新方法的发现.     

核酸与先天免疫

虽然核酸是生命科学中最受瞩目的一类生物分子，但一直以来它们的主要身份是遗传信息的携带者，其携带的信息通过它们编码的蛋白质得以表达和延伸。近年来，研究人员发现它们还有其他属性和功能，如核酸能引发机体免疫。     

生物信息学与21世纪的生物学

约35亿年以前,地球上开始出现生命.最先出现的是原核蓝藻类;以后,经过漫长的演化,出现动、植物,形成了多种多样、千姿百态的各种生物.虽然生物的种类多种多样,形状千差万别,但是现代分子生物学的研究表明,组成各种生物的最基本的分子却是完全相同的.简单说,核酸是遗传信息的携带者,蛋白质则是遗传信息转化为生物结构与功能的表达者.而决定遗传信息的核酸(DNA和RNA)是由含4种不同碱基,即腺嘌呤(Adenine,缩写为A)、鸟嘌呤(Guanine,G)、胞嘧啶(Cytosine,C)和胸腺嘧啶(Thymine,T;在RNA中则为尿嘧啶,Uracil,U)的四种核苷酸组成.当遗传信息翻译为蛋白质时,它们都遵循统一的遗传密码,即每三个核苷酸翻译成蛋白质中一个特定的氨基酸,通常称为三联体密码子.这些密码子编码20种氨基酸,而不同氨基酸组成的肽链就形成不同结构的蛋白质,产生多种多样的生物功能.核酸和蛋白质构成生命活动的物质基础,要了解生命现象,揭开生命的奥秘就必须深入了解核酸与蛋白质.     

如果没有病毒……

病毒,一个让人不寒而栗的名字,总是与疾病和死亡紧密地联系在一起,天花、鼠疫、埃博拉、艾滋病、疯牛病等等这些骇人听闻的病症都是因为某种病毒入侵的结果。然而,病毒只不过是介于生命与非生命之间的一种生命物质。它的体积极其微小,需通过电子显微镜放大几万倍或几十万倍才能看到。它的结构极为简单,简单到只拥有核酸分子和蛋白质,甚至只有核酸或只有蛋白质,引起疯牛病的就是一种只有蛋白质的物质。如果说它不是生物,它却可以在寄居的宿主细胞内繁殖,使细胞病变、死亡。当病毒游离于细胞之外时,自身不能复制、不能生     

隐马氏模型在生物序列分析中的应用

随着以功能基因组学和蛋白质组学为主要研究内容的后基因组时代的来临，人们面对着“海量”的生物序列数据需要分析处理。生物序列分析的基本出发点是：通过计算方法由核酸和蛋白质的序列推导出它们的结构和功能。依据分子生物学的知识，各种数学工具已被广泛地应用于生物序列分析。其中隐马氏模型就是一种日益受到重视的智能化方法，已在生物序列分析中获得了广泛的应用。本文着重论述隐马模型结构及其在生物序列分析中的主要应用。     

金属离子调控荷质协同传递

荷质协同传递是一类广泛存在的电荷迁移现象.特别是在复杂的生物环境中,表现出了许多迷人的协同迁移特征.它不仅参与一切正常的生理代谢过程,而且还与蛋白质、DNA等生物大分子的损伤以及病变机制密切相关,并且敏感地依赖于各类环境因素.因此阐明各类环境下质子电子迁移的协同性对认识相关的生命过程机制具有重要意义.目前,利用各种手段人们已经探明了诸多荷质协同转移特征,并被用于解释蛋白质氧化损伤、DNA电荷传导、转录与复制等过程.这类荷质协同转移原理对仿生功能材料及纳米分子器件的设计也具有很好的应用价值.另外,在各类有机体内,金属离子是很重要的一类组分,并且在调节活性中心的生物功能方面起着至关重要的作用.尤其,最近的研究发现金属或它们的配合物能够有效地调节电子转移的途径和速率.另一     

核磁共振在蛋白质研究中的应用进展

蛋白质是一类重要的生物大分子,在生物体内执行各种各样的生理功能.自18世纪蛋白质被发现以来,蛋白质研究的重点从早期的分离纯化逐渐深入到结构与功能.     

纤维蛋白

天然蛋白质可按照它们的构象(conformation)特征划分为两大类:球状蛋白质和纤维状蛋白质。目前已知的几千种不同的酶、抗体、多肽激素和许多具有运载功能的蛋白质,几乎全是球状蛋白质。球状蛋白质具有紧密折叠的多肽链,盘曲呈近圆形或球形,疏水基团在球形内部,亲水基团在球形外部,所以绝大多数球状蛋白质是水溶性的。它们在细胞内     

从化学进化到生物学进化——超循环理论介绍

生物学中有一些问题,人人都能明白它们的意思,但是至今尚未得到完满的解答。“先有鸡,还是先有蛋”这个老幼皆知的问题就是一例。这里所谓先后,并不着重于时间的顺序,实质上是指因和果。随着分子生物学的发展,人们知道携带着遗传信息的是某些核酸分子,而核酸分子所编码的蛋白质分子则执行着各种功能,核酸的复制以及把它表达为蛋白质,都需要许多蛋白质的参与。因此,上面这个问题的现代形式就是“先有蛋白质,还是先有核酸”。或者表达得更抽     

细胞外囊泡及其在疾病诊疗中的应用

细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)是细胞分泌的一种脂质囊泡,尺寸介于30～5000 nm.通过不同的发生机理, EVs可以形成微囊泡体(microvesicles)、凋亡小体(apoptotic bodies)和外泌体(exosomes)等.它们通过携带母细胞的不同脂质、蛋白质和核酸等活性成分来靶向附近或远端细胞,在细胞的信息交流及生理病理过程中均具有重要作用. EVs在生物体系内广泛存在,其生物学功能也越来越多地被认识,或许正在成为一个"细胞外囊泡生物学"领域.对EVs性质的认识也促进了相关应用研究,涉及疾病诊断、治疗和药物运送等.本文重点阐述了EVs的生物起源、生物组成、生物学特性、生物学功能、制备和表征手段,并针对EVs在疾病诊疗中的应用所面临的问题开展讨论.可以预期,对EVs形成和调控机理的深入认识,一方面有助于我们更好地理解EVs的生物学功能、异质性和功能多样性;另一方面有可能基于这些知识来解决EVs开发应用中的瓶颈问题.     

小囊泡中的大学问——外泌体的前世今生

外泌体是一种直径为30~100 nm,主要由细胞内多泡体与细胞膜融合并释放到细胞外基质中的膜囊泡,可携带核酸、蛋白质等分子,具有强大的生物学功能。本文系统阐述了外泌体的发现历程、主要功能,及其在肿瘤生长、转移、免疫逃逸、诊断、治疗和在动脉粥样硬化、心肌梗死、心室重构、心脏再生等多种心血管生理和病理过程中的调控作用。总而言之,外泌体这个小小囊泡中蕴藏着大学问。     

生物微量元素与元素周期律

微量元素和机体的关系是现代生物化学和医学中人们普遍关注的问题.在人体内除存在着碳、氮、氢、氧、磷、硫等十一种宏量要素元素外,还有象铁、锌、铜、锰、钼、钴、钒、碘、硒等十来种痕量要素元素.这些生物微量元素与生物大分子结合后,产生各种各样的生物化学作用和特殊的生理功能,因而在维持正常的生命活动中具有极为重要的作用.在自然界中存在着众多的稀有和分散的元素.在生命进化的历程中,由于它们的生物可得性低,以及生物利用效率差,被暂时排除在生物要素元素之外,对它们的生物效应研究甚少,或从未触及.     

蛋白质内含子的特征序列分析及模体修正

自从1990年在Saccharomydes cervisiae腺苷三磷酸核酸酶中发现第1个蛋白质内含子（Sce VMA)后，蛋白质内含子的数量在不断增多，分析这些新的蛋白质内含子序列，对正确认识它们的序列特征是非常必要的，通过系统搜索核酸以及蛋白质序列数据库，收集到蛋白质内含子101个，其中含LAGLI－DADG自导引核酸内切酶模体的蛋白质内含子序列69个，由于典型蛋白质内含子是包含自导引核酸内酶模体的，而且占蛋白质内含子的绝大多数，所以只分析这69个典型蛋白质的含子，发现这些蛋白质内含了的分布在物种以及蛋白质种类之间都有其特殊性，通过多序列联配还发现了蛋白质内含子在序列上的一些新特征，并对已有的蛋白质内含子的模体进行修正。     

激素和药物对雌激素受体的调节

雌激素受体是靶细胞上能同雌激素特异结合,并能引起生物效应的大分子蛋白质。在分子水平上研究激素和药物对雌激素受体的调节机制,为我们展示了通过受体调节改变靶细胞某些功能的美好前景。