ACC合酶基因及其反义基因转化番茄获得转基因植株

乙烯对植物生长发育的各个方面都具有重要的调节作用.植物体内乙烯生物合成途径是:Met→SAM→ACC→C_2H_4,催化SAM向ACC转化和ACC转变成乙烯的酶分别是ACC合酶和ACC氧化酶(乙烯形成酶).近几年来关于ACC合酶和乙烯形成酶的分子生物学研究也已经取得了重要进展.但乙烯对植物生长发育作用机制仍然不清楚,通过基因工程方     

电化学自由基/自由基氧化交叉偶联进展

自由基/自由基交叉偶联是近年来兴起的直接构建化学键的交叉偶联策略之一,能够有效地构建C-C键、C-X键、X-Y键.稳态自由基效应(persistent radical effect, PRE)概念的提出为自由基/自由基交叉偶联策略提供了理论基础.但由于自由基特性,其化学选择性的调控是目前该策略所面对的主要挑战.传统的自由基/自由基交叉偶联策略利用金属调控自由基活性,从而调控反应的化学选择性,但避免不了化学计量的氧化剂使用.有机电化学合成目前被认为是环境友好且高效的合成策略,利用电极上的电子转移策略可以避免当量氧化剂的使用,通过精确控制电压与电流可调控瞬态自由基和稳态自由基的生成速率,从而调控自由基/自由基交叉偶联反应,且电氧化策略将反应空间范围控制于阳极周围,保证瞬态自由基的存活和与其他自由基的高效偶联.本文以C-C键、C-X键、X-Y键等成键类型作为分类依据,综述了目前电化学自由基/自由基交叉偶联的最新进展,并对未来自由基/自由基交叉偶联的发展前景进行了展望.     

抗氧化剂作用机制研究进展

研究发现有机体的多种疾病都与自由基对机体的氧化损伤有关.机体通过自我产生或者从外界摄取的方式获得SOD、过氧化氢酶等内源性抗氧化剂和中草药、维生素、微量元素等外源性抗氧化剂,这些抗氧化剂对自由基的损害构成了一个天然的屏障.不同的抗氧化剂清除自由基的方式不同,丹参酮等是通过直接清除自由基而起作用,过氧化氢酶等是通过转化有害自由基为无害物质的方式起作用,硒、锗等是通过与其他物质协同的方式起作用的.另外人们已经合成了BHA、BHT等多种合成抗氧化剂.了解抗氧化剂的作用机制,对于抗氧化药物的研究开发具有重要的意义.本文综述了几类具有代表性的抗氧化剂的作用机制.     

四氧化三铁纳米颗粒过氧化物酶样活性的应用

除具有独特的超顺磁性外,四氧化三铁纳米颗粒(IONPs)还具有过氧化物酶样活性,能催化过氧化氢(H_2O_2)氧化底物(如邻苯二胺、鲁米诺、有机染料等)产生化学发光、颜色或荧光性质变化等.IONPs具有和天然过氧化物酶类似的最适反应条件,但是其能够在较宽的酸碱环境、温度范围以及抑制剂存在条件下保持较高的催化效率,且催化活性可以通过颗粒大小、结构、组成以及表面修饰等进行调节.本文首先简要介绍IONPs过氧化物酶样活性的影响因素,然后根据作用机制分类介绍其在各个领域的应用研究进展,包括:(1)替代过氧化物酶用于免疫印迹分析;(2)IONPs体内分布示踪;(3)H_2O_2浓度测定,涵盖消耗H_2O_2的物质和能够转化为H_2O_2的物质测定;(4)催化反应抑制剂或保护剂的测定;(5)催化H_2O_2产生强氧化性羟自由基,应用在包括有机污染物降解、病原微生物防治以及肿瘤治疗等领域.鉴于IONPs在生物医学领域的广泛应用,本文最后对如何深入开发IONPs过氧化物酶样活性在生物体内的应用,并且防范相应风险进行了探讨和展望.     

一种新型羟基自由基产生分子机理的研究

羟基自由基(·OH)被公认是生物系统中最具活性的活性氧物种,能导致生物体内DNA,蛋白质和脂质氧化损伤.目前,关于·OH的产生机理,最被广泛接受的是过渡金属离子催化的Fenton反应.五氯酚(PCP)是一种重要的工农业生物杀灭剂,主要用作木材保护.采用水杨酸羟基化法和电子自旋共振自旋捕获等作为分析手段,发现H2O2和五氯酚的代谢产物之一四氯-1,4-苯醌(TCBQ)能通过不依赖于金属离子的途径产生·OH;进一步的研究发现,TCBQ而非其相应的半醌自由基对·OH的产生极其重要.TCBQ和H2O2反应的主要产物被鉴定为三氯羟基-1,4-苯醌(TrCBQ-OH),其中的氧原子被证明来源于H2O2.基于这些数据和分析,提出以下假设:TCBQ和H2O2反应产生·OH不是通过依赖于半醌自由基的有机Fenton反应进行,而是H2O2对TCBQ进行亲核攻击,形成不稳定的三氯氢过氧基-1,4-苯醌(TrCBQ-OOH)中间产物,其可均裂产生·OH和三氯羟基-1,4-苯醌自由基(TrCBQ-O·).上述反应途径展示了一类新型的·OH产生机理,即·OH的形成不需要具有氧化还原活性的过渡金属离子参与.该机理可部分解释五氯酚等其他多卤...     

纳米酶的催化机制及应用

近年来,随着纳米材料的发展,一些纳米材料逐渐被发现具有与天然酶相似的高效催化活性,且克服了天然酶易失活、产量低等缺点,被定义为纳米酶其催化活性受纳米材料尺寸、结构、表面修饰等因素调节.这些纳米酶分为金属氧化物纳米酶、贵金属纳米酶和碳基纳米酶.本文将针对不同纳米酶的催化机制进行分类,归纳不同纳米酶的催化机制,并且整理纳米酶在体外疾病检测、体内肿瘤治疗等领域的应用.     

硫酸自由基在水处理中的反应特性

从反应机理上解释了.OH和SO4.相似的原因,研究了硫酸自由基(SO4.)在水处理中的反应特性,探讨了其夺取有机物中C==C键、苯环上π电子和H能力的强弱.一般情况,SO4.的反应活性次序是:夺非芳香π电子>夺芳香π电子(苯系)>夺α-H>夺非α-H.SO4.降解有机物的效率除与有机物结构有关外,还与所处的介质环境有关,即与周围物质的碰撞几率相关,在水处理中由于SO4.与H2O分子反应的机会最多,一部分SO4.夺取H2O分子中H,生成羟自由基.     

淋巴细胞对自由基的潜在调节作用

机体内的自由基不断地产生,同时也不断地清除,以达到自由基代谢平衡。机体内存在一套天然防御系统,如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等.这些物质在体内呈相对稳定量,属固有调节,那么机体淋巴细胞系统是否参人自由基的调节?目前尚无报道.我们体外实验研究发现,淋巴细胞由IL-2激活后,对活性氧自由基具有明显的清除作用,且对氧化溶血有明显的抑制作用.这一现象的发现对生物体内的自由基代谢及其病理损伤调节研究提供了新的依据.     

用ESR检测过氧亚硝基氧化二甲基亚砜产生的甲基自由基

NO在体内具有重要的生物功能,如能防治血小板的凝聚,它是内皮细胞松弛因子(EDRF),又是神经传导的逆信使,在学习和记忆过程起着重要作用.但是它还是自由基,因而它化学性质活泼,反应性强,具有细胞毒性作用,在免疫杀伤过程中发挥着重要作用.最近研究发现,细胞在产生 NO 的同时,也产生超氧阴离子自由基.NO和超氧阴离子自由基具有非常高的反应速率常数(6.4×10~9mol~(-1)·s~(-1)),反应形成过氧亚硝基(ONOO~-).这是一种氧化性极强的物质,可氧化细胞膜脂和蛋白质的硫氢基,导致细胞损伤和疾病的发生.在碱性条件下,过氧亚硝基比较稳定,一旦质子化,立即分解产生类羟基和NO_2自由基.试验表明,在很多病理状态发生此反应,因而对过氧亚硝基的研究非常引人关注.但是过去的研究多是用ONOO~-氧化二甲基亚砜(DMSO)产生的醛类物质作为检测对象进行研究的.而ONOO~-损伤细胞成分很多是通过自由基机理的.还没有发现直接检测ONOO~-氧化反应产生自由基的报道.本文用自旋捕集技术直接捕捉到了 ONOO~-氧化 DMSO 产生的自由基.并且通过波谱解析和计算机模拟证明是甲基自由基.还利用这个自由基产生体系研究了一些抗氧化剂对甲基自由基的清除作用和对ONOO~-氧化活性的抑制作用.     

自由基生物学与健康

自由基是含有一个不成对电子的分子或原子团．例如一氧化氮自由基NO·、羟自由基·OH、超氧阴离子自由基O2^-·和脂自由基L·等。它们大多反应性强，很容易与细胞成分，如细胞膜、蛋白质、酶甚至DNA反应，引起细胞损伤，导致衰老和疾病的发生。自由基生物学是研究自由基在生物体系产生和作用规律的科学，与人类健康密切相关。     

含铁酶催化脂肪酸脱羧制备脂肪烃的微观机理研究进展

能源消耗的增加、化石资源的减少和环境问题对再生能源的研发提出了严峻挑战.近年来,烷/烯烃的生物合成是该领域的研究热点之一.因为脂肪烃类不仅是高值化学品,而且是理想的可再生燃料.人们已相继发现了一些能催化烃类合成的蛋白酶,它们可以催化脂肪酸及其衍生物脱羧生成相应的烷/烯烃,为探索化石燃料的可再生替代品提供了思路.这些蛋白酶主要包括一些含铁酶,它们利用非血红素单核铁、双核铁和血红素铁等催化脂肪酸及其衍生物的脱羧或脱甲酰基反应.本文主要以几类代表性的含铁酶为例,综述了这些酶催化脂肪酸生物合成脂肪烃的最新研究进展,重点回顾理论化学方法对酶催化微观机制的探索.     

天然蒙脱石对氯代芳香污染物的催化聚合作用

氯代芳香污染物因其对人类健康与生态环境的高威胁性近年来引起了广泛关注,其在土壤中的环境行为成为当前的研究热点.本文系统地介绍了天然蒙脱石黏土矿物在自然环境条件下催化氯代芳香污染物发生聚合的反应机制,该反应以氯代芳香污染物给予蒙脱石层间过渡金属离子一个电子形成阳离子自由基为起始,接着发生一系列聚合反应.蒙脱石特殊的片层微环境能够保护形成的阳离子自由基,从而促进反应的发生.这一反应过程受到多种因素影响,如蒙脱石层间离子类型与存在形态、氯代芳香化合物中氯取代基数量与位置等.然而目前对于这些影响的理论机制还不成体系,需要进一步的深入研究.本文对现阶段关于蒙脱石催化氯代芳香污染物的研究进行归纳与总结,并提出未来可能的研究方向,为今后研究氯代芳香污染物在环境中的迁移转化规律提供新的思路.     

低分子脂肪醇自由基的伏安法研究

在低分子脂肪醇／过硫酸盐／磷酸盐缓冲体系中，用伏安法研究了低分子脂肪醇α－自由基的产生和还原过程。结果表明，在汞电采表面于负电位发生了以下3个连续反应；（1）过硫酸根S2O8^2-经电化学单电子还原生成硫酸根自由基SO4^-；（2）SO4^-氧化低分子脂肪醇相应的α－自由基；（3）该类自由基单电子单质子还原产生它们自身的还原波，测得甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇等直链脂肪醇α－自由基的表观自由能△rGm分别为107．09，116．74，12．53，126．39和129．28kJ.mol.L6-1，用这一方法研究醇类氧化比基于自由基链反应的现行方法简单方便。     

过氧化苯甲酰与二元苯酚的自由基诱导芳香取代反应的质谱研究

用质谱法研究自由基化学已开展了许多年。这些研究主要包括自由基电离能的测定、自由基结构的推测和自由基-分子反应等.Hvistendahl和Undheim首次报道了在电子电离(electron ionization,EI)质谱中观察到某些物质在气化过程中所产生的自由基。在化学     

质子型溶剂中Ln(OTf)3催化的有机反应研究进展

绿色化学是当前研究的热点。Ln(OTf)3是一种对水稳定的Lewis酸，可在水及质子溶剂等友好环境中催化许多有机反应，在绿色化学研究中备受关注。评述近年来镧系金属盐催化有机反应的概况和最新进展，对镧系金属催化的Diels-Alder(DA)反应、羟醛缩合反应、烯丙化反应、缩醛化反应、自由基反应等经典反应的绿色化研究进行了论述；并结合课题组在氮杂Diels-Alder,环化反应，亲电反应，固相合成及酶催化方面的研究成果，提出了今后研究的方向和热点。     

合成生物学策略发现新型核糖体肽Xenopeptide

S-腺苷甲硫氨酸自由基(rSAM)酶家族是目前已知的最大酶超家族之一,由22000多个成员组成.这些酶在大自然中广泛存在,被认为是地球上最早的生物催化剂之一.随着大量的微生物基因组信息被解析,分析显示,微生物中大量核糖体肽类天然产物的生物合成基因簇中含有rSAM酶;其中Xenorhabdus、Yersinia和Erwinia三个属的基因组中均含有一个高度保守的rSAM酶负责其相邻核糖体肽的前体修饰,此类前体肽和rSAM酶构成的XYE系统所合成的化合物鲜有报道.本研究合成一个来源于Xenorhabdus sp. KJ12.1的XYE系统的前体肽和rSAM修饰酶基因,在大肠杆菌中进行共表达,得到新型核糖体肽Xenopeptide,通过结构解析发现, rSAM酶XenB负责分子内2个碳碳键的形成.本研究为微生物中此类化合物的深度挖掘和合成生物学改造提供了理论支撑.     

乳胶清除蛋白LcpK30催化氧气裂解聚顺-1,4异戊二烯机理

乳胶清除蛋白LcpK30是一种内型双加氧酶,其通过活化分子氧催化裂解化学惰性的聚顺-1,4异戊二烯,进而生成醛和酮.实验发现活性区域的谷氨酸148对活性有重大影响,然而其作用机制和整个反应机理仍然存在争议.本研究使用量子力学/分子力学组合方法研究了乳胶清除蛋白催化分子氧氧化裂解天然橡胶模型化合物的反应机理.计算结果显示谷氨酸148在反应过程中为质子化态,并与铁(Ⅲ)-超氧物种形成稳定氢键,因此其作用可能与调节铁(Ⅲ)-超氧物种与底物的位置有关.可能反应机理为:(1)铁(Ⅲ)-超氧物种的远端氧进攻底物碳碳双键,形成过氧烃自由基中间体;(2)近端氧回弹到碳自由基,形成过氧化物中间体和铁(Ⅱ)中心;(3)铁(Ⅱ)调节的过氧化物中间体O–O键还原裂解,生成邻二醇自由基负离子中间体;(4)邻二醇自由基负离子C–C键断裂,生成产物醛和酮.此外,计算发现,过氧化物中间体O–O键直接断裂反应能垒超过160 kJ/mol,表明铁(Ⅱ)的催化对于过氧化物中间体的后续转化至关重要.因此,本研究结果不仅加深对于Lcp_(K30)反应机理的理解,而且为Lcp酶降解合成橡胶材料的设计和工程化提供有用信息.     

具有催化萘普生乙酯水解能力的多克隆抗体

80年代化学和免疫学领域中的一项重大发现——催化抗体(抗体酶),把抗体的极其多样性与酶的巨大催化能力等特性结合在一起,为传统的化学和免疫学研究开辟了一个崭新的方向.利用经过特殊设计并合成的有机分子作为半抗原,联接载体蛋白后免疫动物并经细胞杂交技术,从筛选和分离的单克隆抗体中,成功地获得具有催化功能的抗体.至今已有50多个反应能用催化抗体来催化,对某些反应(如Diels-Alder反应),自然界不存在能催化它们的酶,也能用抗体来催化进行.因此,设计具有特异性的催化抗体,在化学、生物学、医学等领域无疑将显示巨大的应用潜力.茶普生(1)是一种非常重要的非甾体消炎镇痛药,其S构型的药效为R构型的38倍,研究用抗体催化水解萘普生乙酯(2)来拆分获得S构型的萘普生,具有重要的理论意义和潜在的应用价值.本文简要报道具有催化萘普生乙酯水解能力的多克隆抗体的研究.     

质子型溶剂中Ln(OTf)_3催化的有机反应研究进展

绿色化学是当前研究的热点．Ｌｎ（ＯＴｆ）３是一种对水稳定的Ｌｅｗｉｓ酸，可在水及质子溶剂等友好环境中催化许多有机反应，在绿色化学研究中备受关注．评述近年来镧系金属盐催化有机反应的概况和最新进展，对镧系金属催化的Ｄｉｅｌｓ－Ａｌｄｅｒ（ＤＡ）反应、羟醛缩合反应、烯丙化反应、缩醛化反应、自由基反应等经典反应的绿色化研究进行了论述；并结合课题组在氮杂Ｄｉｅｌｓ－Ａｌｄｅｒ，环化反应，亲电反应，固相合成及酶催化方面的研究成果，提出了今后研究的方向和热点．     

丙烯自由基与O2的基元化学反应

利用时间分辨傅里叶红外发射(TR-FTIR)光谱对丙烯自由基与氧分子的基元反应进行了研究. 丙烯基是利用248 nm激光光解C3H5Br气体产生. 观察到初生的振动激发产物HCO, CO2, HCOOH和CH3CHO. 确定了基元反应通道C2H5 + CO2, CH3CHO + HCO和HCOOH + C2H3. 光谱拟合得到产物CO2的振动布居. 提出一个形成一系列三元环中间物的反应机理.