仿酶催化剂模型设计

《仿酶催化剂模型设计》则是一篇综述性的文章,它对酶的模拟研究作了较好的论述,可供这方面的研究者参考。     

化学和生物学的结合

后基因组时代的主要挑战之一是如何识别人类基因组所编码的全部蛋白质的功能, 并加速新药的开发. 为迎接这一挑战, 哈佛化学和细胞生物学研究所(ICCB)于1998 成立, 开拓了一个全新的研究领域——化学生物学. 这个由著名化学家Stuart Schreiber博士和生物学家Tim Mitchison博士领导的研究所, 目前由隶属于哈佛医学院细胞生物学系(位于波士 顿)和哈佛大学化学系(位于剑桥)的14个实验室组成, 位于哈佛医学院校园内, 占地约900多平方米, 现有专职研究人员约50名, 并向全体哈佛研究人员开放. 研究所分为3个核心部门——高流通量筛选、分析化学和生物学/化学信息学, 以识别生物学中的全新化学配体. 研究资金来源于NCI 和NIGMS基金及Merck, Merck KGaA企业资助和Keck基金.     

化学—医学和生物学的共同语言

尽管化学爱和生物学家存在大量文化和教养上的区别，但化学正成为所有生物科学的共同 语言。现在的挑战就是将这种科学成熟的语言告诉公众和我们在华盛顿的议员们。     

叶绿体ATP合酶CF_1与CF_0亚基间的相互作用

通过PCR的方法得到菠菜叶绿体ATP合酶9个亚基的编码序列, 分别克隆到质粒pGBT9和pGAD424, 双转化入酵母菌株HF7C和SFY526, 用酵母双杂交系统检测菠菜叶绿体ATP合酶各亚基间的相互作用. 同时用双杂交系统和体外结合实验检测 g 亚基与e亚基及e亚基突变体eDN21, eDC45之间的相互作用. 实验结果基本上支持目前关于细菌ATP合酶的结构模型. 与之不同的是, d 亚基与b, g, e 以及CF0的Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ亚基均有作用. 这些结果说明尽管叶绿体ATP合酶与细菌ATP合酶有着类似的亚基组成和空间结构, 但在亚基间的相互关系和催化过程中的构象变化上可能有所不同.     

方兴未艾的化学生物学

化学生物学是由经典化学和生物化学衍生出来的一个新的交叉分支.在生物化学的发展过程中,很多化学的成分和物理学的技术不断渗透进入,例如,各种类型的小分子作为抑制剂和调节剂,为阐明蛋白质(特别是酶学)结构和功能的关系及其生物学意义作出了重要贡献,转而这些小分子又被开发成为治疗疾病的药物.     

提高甘蔗产量的化学和生物学途径

甘蔗属禾本科。该科还包括竹子和所有的谷粮作物。所有的甘蔗品种,包括杂交种,均属于甘蔗属(Sac-charum)。有关甘蔗的最早记载,可以追溯到公元前若干世纪的印度和中国。今天,从热带到亚热带,商品性的栽培甘蔗多达八十个国家。它的适应范围很广,从北纬35°～南纬35°的广大区域内均可种植。     

周期体系中结构单元及结构单元间相互作用的研究

高聚物及晶体都是由结构单元重复构成的周期体系。在周期体系的量子化学研究中,传统上都是按LCAO/MO-LCMO/CO(LC: Linear Combination; A: Atomic; M: Molecular; C: Crystal; O: Orbital)构成的Bloch函数来研究的。用这种方法可以得到体系中重复结构单元的能量及其它信息,但得不到连结结构单元的端基的能量及端基间的相互作用。与前者一样,后者也能反映出体系的某些结构性质,因而也是必不可少的物理量。为此,本文发展出一种递推的方法,以对传统方法加以补充。     

星际间的化学

射电天文学家揭示了星际空间构成了一个硕大的实验场。那儿有着地球上尚未知晓的化学反应。但是从特殊条件着眼,可以解释这些化学反应。人们所知的化学法则在星系间同样是正确的。     

受精的生物学与化学

在高等生物的演进中,受精具有十分重要的作用。因此一直是科学家们非常感兴趣的研究课题。1875年至1880年伯奈登(E.Van Beneden)等人对受精的研究作出了最早的贡献,在此基础上,人们对哺乳类受精的生物学和化学很快有了了解。近年来,对受精知识的了解已影响到人类受孕和避孕的医学和伦理两方面,而且这种影响将继续下去。本文阐述了哺乳类受精过程中一些主要的细胞和分子特征,包括从精卵相遇,互相融合到形成合子。虽然以小鼠的配子作体外试验为例,但所阐述的受精机制和过程可能适用于许多哺乳类动物包括人类。本文将小鼠和海胆的受精作了比较,这种比较结果表明在这两种不同的生物有机体中,受精过程有许多共同的细胞学和分子学特征。     

从棉铃虫和烟青虫的种间杂交理解生物学物种概念

以棉铃虫和烟青虫种间杂交作为一个案例, 讨论了生物学物种概念. 根据Dobzhansky对生殖隔离机制的分类, 棉铃虫和烟青虫之间存在合子前隔离和合子后隔离, 表现为两性间化学通讯系统有差异, 生殖器不匹配, 以及杂种性别缺失和部分不育. 棉铃虫和烟青虫种间杂交的研究结果为生物学物种概念的合理性提供了依据. 此外, 还简要探讨了种间杂交在物种形成中的作用.     

生物学的工艺设计

生物工艺在国际金融市场上遇到了日益暗淡的前景。三、四年前,投资者曾认为,任何一家大量与生物工艺有关的公司是显然可以获利的。事实上并非如此,尽管股东们还在继续同各商行合作,并且不断地进行投资,但是,由于这一行业在许多领域内不能实现商业的目的,不满和失望的情绪滋长起来,其原因和生物工艺本身一样复杂。     

植物间的化学互感作用

一种植物产生化学互感物质释放到周围的环境中去,对其附近的有机体产生直接或间接的抑制作用。这就是植物间的化学互感作用。它是植物扬己克彼、抑制竞争对手的重要手段。显然,有关的研究对农业、林业、园艺等生产领域有重大的应用价值。     

化学生物学在青蒿素靶标与作用机制中的研究进展

青蒿素是中国科学家屠呦呦及其研究团队从黄花蒿中分离得到的抗疟药物,在全世界治疗疟疾的过程中发挥了重要作用.随着屠呦呦2015年获得诺贝尔生理学或医学奖,青蒿素的研究再次成为热点.随着对青蒿素研究的深入,人们发现,除具有抗疟活性外,青蒿素还具有其他药理活性,包括抗肿瘤、抗哮喘等.虽然全世界的学者们发表了大量与青蒿素相关的研究文章,但是其具体的抗疟活性以及抗肿瘤活性作用机制并不明确.青蒿素的作用机制非常复杂,尤其是其激活过程.最近,随着化学生物学平台在青蒿素作用机制研究中的应用,青蒿素研究有了新的突破,本文将着重介绍近年来化学生物学在青蒿素作用机制研究中的最新进展.     

叶绿体ATP合酶CF1与CF0亚基间的相互作用

通过PCR的方法得到波菜叶绿体ATP合酶9个亚基的编码序列,分别克隆到质粒pGBT9和pGAD424,双转化入酵母菌株HF7C和SFY526,用酵母双杂交系统检测菜叶绿体ATP合酶各亚基间的相互作用,同时用双杂交系统和体外结合实验检测γ亚基与ε亚基及ε亚基突变体ε△N21,ε△C45之间的相互作用,实验结果基本上支持目前关于细菌ATP合酶的结构模型,与之不同是,δ亚基与β,γ,ε以及CF0的Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ亚基均有作用,这些说明尽管叶绿体ATP合酶与细菌ATP合酶有着类似的亚基组成和空间结构,但在亚基间的相互关系和催化过程中的构象变化上可能有所不同。     

多聚酶链反应（PCR）的应用：有机体和群体生物学

在过去的15年内,重组DNA技术的发展使得人们能在分子水平上对特殊的基因作详细地研究。生物科学的许多领域如遗传学、分子生物学、细胞生物学和发育生物学所获得的成果都是巨大的,这些进展的取得是对一定量的物种主要是人、鼠、果蝇、酵母和大肠杆菌的基因结构作充分分析的结果。     

平面型1-氯蒽醌二聚体中分子间弱相互作用的理论研究

运用密度泛函B3LYP方法,在6-311G(d,p)基组水平上对平面型1-氯蒽醌二聚体进行构型优化,得到了6种稳定构型.在MP2/6-311+G(d,p)水平上计算了这6种构型分子的能量,并进行了基组重叠误差(BSSE)校正.通过分子静电势讨论了该类分子间弱相互作用的本质,用"分子中原子(AIM)"理论对分子间化学键的性质进行了电子密度拓扑分析.结果表明:二聚1-氯蒽醌的平行构型比T型构型稳定,1-氯蒽醌二聚体中分子间的相互作用都是具有静电性质的弱相互作用,电子受体的静电势变化总值可作为分子间化学键强弱的指标.     

化学致癌作用的量子生物学研究浅介

人类环境中的致癌因素,一般可以分为化学的、物理的和生物的三类,其中化学因素居于重要的位置.近年来的研究证实,人类癌症的百分之八、九十和环境中的化学因素有关.迄今已发现一千多种致癌物质,其中在人类生活和工作环境中常见的就有一、二百种.这许多形形色色结构各异的化学物质为什么会致癌?如何评价它们的致癌活性和探讨它们的致癌作用机制,已日益为人们所关注.这些问题的解决,必须多     

环境筛选、扩散限制和生物间相互作用在温带落叶阔叶林土壤跳虫群落构建中的作用

群落构建机制是土壤动物群落生态学的重点内容之一.相关研究证明,扩散限制、环境筛选和生物间相互作用可能是土壤动物群落构建的重要调控机制,但少有基于小尺度的系统研究.本文在黑龙江省帽儿山森林生态系统研究站的温带落叶阔叶林内,于2012年8月设置3个5 m×5 m的样地,探讨扩散限制、环境筛选和生物间相互作用在小尺度土壤跳虫群落构建中的作用.基于环境主分量因子(PCs)和Moran特征向量图(MEMs),用变差分解的方法来区分环境筛选和扩散限制的调控作用,并基于偏Mantel检验进一步分析环境变量和空间变量的调控作用.用零模型模拟的方法来说明土壤跳虫群落物种的共存格局、识别群落水平的显著物种对,同时计算环境生态位重叠度指标和体型大小比例来说明生物间相互作用和环境筛选在跳虫群落构建中的作用.变差分解结果表明,扩散限制对土壤跳虫群落具有较大的显著方差解释量,而环境筛选和空间环境结构的解释量相对较小且不显著;偏Mantel检验进一步表明,扩散限制对样地Ⅰ跳虫群落具有重要的贡献;RDA分析表明,土壤有机质、土壤含水量、凋落物干重等环境变量对土壤跳虫群落具有显著的影响,表明环境变量对跳虫群落的重要作用.群落水平零模型分析表明,土壤跳虫群落表现为非随机的共存格局;群落中发现较少的显著物种对,且显著负相互作用的物种对群落构建可能没有显著的作用;体型大小比例和环境生态位重叠度指标表明,土壤跳虫不是竞争性的群落结构,说明环境筛选具有重要调控作用.本研究表明温带落叶阔叶林小尺度土壤跳虫群落主要受到扩散限制和环境筛选的共同调控,生物间相互作用的驱动作用并不显著.     

人纤维蛋白原与聚四氟乙烯表面间相互作用的研究

在生物医学材料的研究和应用中,亟待解决的一个重要问题是这些材料的血液相容性问题.一般认为生物医学材料表面吸附了纤维蛋白原(Human fibrinogen,Fg),γ-球蛋白等糖蛋白后,就会与血小板形成复合体而粘附于材料表面,加速内源性凝血,促使溶胶状态的纤维蛋白原转变成为凝胶状态的纤维蛋白,从而造成凝血.尽管人们对于血浆蛋白与各种材料表面的相互作用已进行了大量的研究,然而血浆蛋白在材料表面的吸附机理至今尚不清楚.为了搞清楚材料表面凝血的机理,首先需要从界面反应的角度研究吸附在材料表面的血浆蛋白分子的结构和功能上发生的变化.Fg是理解凝血、抗凝、血栓形成与溶栓机制的核心,本文将Fg吸附在平均粒径约100μm不透明的聚四氟乙烯(Poly tetrafluro ethylene,PTFE)微粒表面,用圆二色(Circular dichroism,CD)光谱方法研究它们间的相互作用,为从分子水平理解PTFE表面的血液相容性提供了一定的依据.