刺激-响应型蛋白质分子印迹材料的研究进展

蛋白质分子印迹技术在蛋白组学、生命科学、生物传感、药学研究及生物样品纯化等领域具有广泛的应用价值并备受关注.不过,由于其分子量较大,蛋白质分子印迹材料在应用中还存在蛋白质的传输扩散效率较低及吸附脱附较难等缺陷.而新出现的刺激-响应型蛋白质分子印迹材料可对外界刺激做出反应,并可进一步通过调控分子印迹材料与生物大分子之间的相互作用来实现目标蛋白质的高效快速捕获及释放,因此其具有重要的应用前景.本文综述了近20年来刺激-响应型蛋白质分子印迹材料的研究进展,并概述了其制备方法、聚合物单体种类、刺激-响应类型及机理,还进一步阐明了刺激-响应型蛋白质分子印迹技术的未来发展方向.     

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.     

以多巴胺为功能单体的生物大分子印迹聚合物

分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymer, MIP)是指功能单体与模板分子组装后发生聚合,通过移除模板分子得到的聚合物.与天然抗体相比, MIP具有制备简单、成本低廉、稳定性好、可重复使用等优点,因此被广泛地用于分离富集、化学传感、药物运输及生物催化等领域.近年来,分子印迹技术的发展促进了以生物大分子特别是蛋白质为模板的印迹材料的设计、制备和应用研究.由于生物相容性好,聚合反应条件温和且容易调控,多巴胺被用作功能单体在固体基质表面通过自聚合反应印迹生物大分子.本文综述这类分子印迹聚合物的设计和制备方法,并介绍印迹材料的性能表征和应用;重点论述以蛋白质为模板的印迹聚合物,同时兼顾以其他生物大分子如多肽、低聚糖以及病毒、酵母细胞等直接作为模板的印迹聚合物的合成和表征;最后讨论该领域的未来发展趋势和存在的挑战.     

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     

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.     

量热技术在生命科学中的应用

量热学是一门古老而又新兴的高技术综合性学科.微量热技术和差示扫描量热技术(DSC)等在生命科学各领域的应用,为研究生命现象提供了定量的热化学信息,有助于从静态和动态的角度研究生命代谢过程,其研究的层次为:生态系统→生物群体→生物个体→生物组织→细胞→细胞器→生物大分子→生物小分子.量热学与生命科学的结合符合当代学科间相互交叉渗透的发展趋势,因此形成的生物量热学无论在学科的基础理论,还是在技术应用上都是很有生命力的方向.值得有关同行共同开拓.     

生物大分子的分析方法--2002年诺贝尔化学奖简介

20 0 2年诺贝尔化学奖授予了三位在生物大分子研究领域里作出突出贡献的科学家 ,以表彰他们开创了应用化学分析法对于生物大分子进行分析的方法 .本文对质量分析法和核磁共振法的发展以及三位科学家应用两种方法在生物大分子研究领域所做的开创性贡献作简要介绍 .     

生物复杂环境下的核磁共振技术和应用:机遇与挑战并存

核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)技术是研究生物大分子结构、动力学和相互作用最理想的工具之一.近年来,高场NMR波谱仪的使用和NMR实验方法的不断创新,在很大程度上提高了NMR技术检测的灵敏度和分辨率,使NMR技术得到快速发展和广泛应用.目前,生命科学与物质科学的交叉融合使生命科学研究从观察、描述性科学转向定量、可预测性科学,多种学科交叉渗透发展已成为科学研究领域十分普遍的现象.在这种趋势下,生物复杂环境下的磁共振谱学研究体系日趋成熟,本文重点回顾和讨论了多学科交叉研究趋势下NMR技术在生物复杂体系中的应用和发展,主要包括复杂膜环境下的膜蛋白研究、复杂细胞环境下的细胞内NMR(in-cell NMR)研究以及骨组织的固体NMR研究等.     

磁性微纳米尺度游动机器人:现状与应用前景

微纳米机器人在生物医学、环境检测和处理等多个领域具有非常重要的潜在应用,而磁场作为一种可以驱动并控制微纳米机器人的无线操控手段,具有获取简单、调试方便、能够无损穿透生物组织等特点,因此关于如何将磁场应用在微纳米机器人领域的课题一直受到国内外研究者的广泛关注.本文对目前磁场在微纳米机器人中的应用进行了简单的分类与归纳,介绍了相关机理,阐述了磁场在微纳米机器人领域的重要地位,旨在为今后的相关研究提供参考.     

植物体内草酸钙的生物矿化

草酸钙晶体在特化的植物晶异细胞内的形成是一种基本的、重要的生理代谢过程.不同植物草酸钙晶体在形态/结构上存在多样性和种间专一性,它们具有特定的尺寸和形貌,并且成核后晶体的生长和特化细胞的发育间存在显著的协同作用,这表明草酸钙的生物合成不是一种简单的化学结晶过程,而是受遗传和生物大分子的精确调控.被塑造的矿化相在特定的膜包覆空间内经历了各自不同的生物化学途径,最终形成热力学稳定相.草酸钙晶体赋予植物许多不同的功能,主要包括对高容量钙的调节和植物自我保护作用,从而间接地反映出植物在不同生境中进化的印迹.本文介绍了草酸钙晶体在植物体内合成的草酸代谢途径、钙的吸收和累积,主要讨论晶体生长过程的植物调节机制以及体外模拟生物分子对草酸钙结晶动力学过程的调控等,以期揭示植物体内草酸钙的生物矿化机制,并为仿生材料合成和人类病理结石的抑制等提供重要线索.     

液相色谱、毛细管电泳及质谱用于蛇毒蛋白的分离与鉴定

现代分析技术的发展为生物大分子的分离鉴定提供了强有力的手段,因而大大加速了生命科学的研究进展.近几年,毛细管区带电泳和飞行时间质谱在分离和鉴定生物大分子方面显示了快速、简便、高效等特点,本文采用毛细管区带电泳和飞行时间质谱,对常压色谱分离得到的蛇毒蛋白中的某些活性组分进行了分离和鉴定,并讨论了三种技术在分离蛇毒蛋白上的差异.     

锡烯的研究进展

石墨烯研究的巨大成功推动了二维晶体材料研究领域的蓬勃发展,和碳同族的Ⅳ族元素组成的具有类石墨烯结构的二维晶体材料受到了广泛的关注,其中由锡元素组成的锡烯晶体由于其优异的物理特性成为研究的热点之一.理论计算表明锡烯是一种大能隙的量子自旋霍尔效应绝缘体,还能够转化为二维的拓扑超导体.锡烯晶体在电子无耗散输运、自旋流产生、高性能热电、光电器件、拓扑量子计算等方面都具有重要的潜在应用价值.本文针对最近几年来锡烯的研究进展进行简要的综述.首先简单描述为什么锡烯晶体具有特殊的物理特性,然后介绍锡烯理论研究的进展以及最近利用分子束外延技术在锡烯晶体薄膜制备方法取得的突破,最后对今后可能的实验研究方向和内容进行了展望.     

X射线激光器

1984年10月29日,美国利弗莫尔实验室宣布,在实验室内首次制成了X射线激光器.这是激光技术的一个重大突破,为在材料科学、生物学、大规模集成电路等方面的应用开辟了广阔的前景。尤为重要的是,X射线激光全息将可能拍摄出晶体、生物大分子的三维照片,这种全息照相是超高速的、非破坏性的,可用于研究生物体的高速运动过程。     

生物多样性:价值及其与全球变暖的关系

1998年全球气候达创纪录高温,1999年入夏以来北大西洋两岸等中高纬度地区又出现了创纪录高温天气.美国副总统戈尔曾警告地球变暖会加重自然灾害.全球变暖正困扰着人类,与之密切相关的是生物多样性减少.本文在介绍生物多样性概念、研究层次及生物多样性重要价值的基础上,分析了生物多样性与全球变暖的相互影响关系.旨在引起人们对生物多样性的关注,促进对生物多样性的保护,保护生物多样性就是保护人类自己.中国环境保护21世纪议程15.3条指出"生物多样性为中国国民经济和社会发展提供了充实的物质基础和可靠的环境保障,因此在中国社会经济建设中居于重要的战略地位."     

极低频磁场的生物学效应

极低频磁场的生物学效应是当前国际上关注的研究热点 .本文介绍了极低频磁场生物学效应的物理原理及实验研究 ,并综述了极低频磁场对中枢神经的影响以及在临床上的应用 .     

生物样品电子显微像的处理

在过去20多年中,X射线结晶学曾经是研究蛋白质分子结构的重要手段,它揭示了大分子在近原子尺度的分辨率的结构细节,但X射线只适用于那些能生长成高度有序的三维晶体的蛋白质,因此需依靠电镜来直接观察非晶体样品的高放大倍率像。《生物样品电子显微像的处理》就这方面的研究概况作了介绍,特别着重于图像增强、位相传递函数的修正、样品损伤、三维重建等内容。此文以丰富的实例,配以图解,叙述了电子显微镜图像处理技术在高分辨生物样品电子显微像这一领域中的应用。我们相信,今后这一技术必将在生物科学研究中日益得到重视。     

磁光晶体的实际应用及研究新进展

本文从磁光晶体的特性出发 ,介绍了它在光纤通信领域内的应用 ,并提出了磁光晶体研究的动向和热点问题 ,主要是向高法拉弟旋转角、低温度系数、高磁光优值、低饱和磁场、高居里温度等方向发展 .器件的发展方向主要是向小型化、高灵敏度和稳定性等方面发展 .     

生物结构自组装

生物大分子、复合物分子机器、细胞器、完整细胞乃至生命个体的形成, 自组装贯穿其中, 并有极其复杂的调控机制. 本文归纳分析了生物结构自组装的特点及其物理、化学和几何学原理, 并以新生肽链折叠和染色体折叠浓缩为例描述自组装的生物调控原理. 采用自组装策略, 已经开发了许多生物纳米功能结构, 如DNA平面和立体结构、DNA马达、蛋白纳米线、荧光双分子互补系统等. 研究复杂生物体系的自组装极具挑战, 可使我们更接近生命的本质, 还将为纳米科学技术和仿生学提供许多启示.     

恒磁场影响固定化α-淀粉酶催化活性的研究

磁场生物效应是当代生物磁学的三大主要领域之一,也是应用生物磁学的基础。为了探索磁场生物效应,人们已利用不同类型的磁场对许多生物体及不同结构层次的影响进行了广泛的研究。然而,以离体酶为研究对象的报道不多,有关磁场对固定化酶反应影响的研究尚未见报道。本文以价廉易得、性能优良的软聚氨酯(PU)泡沫为载体,用戊二醛为交联剂,固定α-淀粉酶,制成酶反应柱,结合流动注射分析技术,考察了磁场对酶催化活性的影响,观察     

中子衍射和生物结构测定

生物结构的测定,除化学方法外,物理技术也起着很大作用。众所周知,细胞和细菌的发现是由于光学显微镜的发明;近年来细胞细微结构的研究,倚助于电子显微镜的作用;生物大分子三维结构的测定,则是五十年代借助X射线衍射所取得的成就。然而,在电子显微镜和X射线衍射揭示生物结构的层次中,尚有空隙。例如对核糖体和染色质的结构,在电子显微镜镜里就显得太小,而对于X射线衍射来说又显得