活性扩散

扩散可分为简单扩散(Simple diffusion),热扩散(Thermal Diffusion)、活性扩散(Active Diffusion)等多种形式。本文将介绍什么叫活性扩散,它有什么特征,其扩散机制如何,应用范围怎样。活性扩散是系统中组份在定态时逆着浓度梯度减少的方向流动的一种现象,是一种线性非平衡的不逆过程(实际情况可能更复杂),可看成是扩散的矢量过程和化学反应的标量过程间的耦合。因而有如下关系。     

果蝇3个新的小分子非编码RNA的鉴定

通过比较基因组和分子生物学方法分析了果蝇属中5种果蝇全基因组内含子区域的保守序列, 获得了3个新的非编码RNA基因. 其中一个为具有典型的box C/D家族保守元件及结构特征的核仁小分子RNA基因, 其功能序列可介导28S rRNA的C2673位点的核糖甲基化修饰. 另外两个为miRNA基因, 其转录序列可形成典型的miRNA前体茎环结构; 在果蝇发育的4个时期均可表达产生长度为23个核苷酸的成熟RNA分子. 结果还表明, 在长度为100~500 bp区间的黑腹果蝇基因内含子中存在396个多物种保守序列(MCIS), 这些序列除编码小分子RNA外, 还可能与影响基因转录或转录后加工的顺式元件有关.     

酚类化合物非单调剂量-效应毒理学机制的QSAR研究

环境内分泌干扰物具有独特的非单调剂量-效应曲线, 无法简单地以半数影响(致死)剂量(浓度)这一单一数值指标来表征其生物活性, 如何处理非单调剂量-效应曲线下的定量结构-活性关系(QSAR)是目前环境科学乃至生命科学一个充满挑战的未知领域. 研究发现, 双酚A等9种酚类化合物影响鲫鱼体外淋巴细胞增殖率的实验呈现特殊倒U型非单调剂量-效应关系, 为探索其可能的生化机制, 同源模建了芳烃受体配体结合区的结构, 通过分子对接分别模拟分析了这9种酚类化合物和雌激素受体、雄激素受体、甲状腺素受体、一种芳烃受体相似蛋白、模建芳烃受体及过氧化物酶体增殖剂激活受体的结合能以及作用模式, 利用半经验分子轨道法计算了酚类化合物的分子描述符, 分别建立了低剂量和高剂量范围内化合物性质与决定性生物活性指标的定量构效关系模型. 发现非单调剂量效应曲线的形成源于高低剂量效应机制的差异, 在低剂量时雌激素受体的介导起主要作用, 促进淋巴细胞增殖, 而在高剂量时化合物表现出一定的急性毒性机制, 抑制了淋巴细胞的增殖, 不同的剂量范围分别由不同的毒理学机制占主导地位.     

卵泡生长、分化和闭锁的调控

研究卵泡生长启动和分化对于了解雌性生殖机制至关重要. 哺乳动物卵细胞在胚胎发育过程中已经形成, 并且在生殖嵴每个卵原细胞都与若干原始卵泡细胞组合分化成一个原始卵泡. 出生后原始卵泡数不再增加. 原始卵泡生长启动的分子机制至今还不清楚. 相关研究的最新进展表明: (ⅰ) 原始卵泡的生长启动可能主要受卵泡内外产生的生长因子、激活素和孤儿受体等调节, 而可能不受FSH调节; (ⅱ) 在颗粒细胞上一旦分化出现FSH受体, FSH即与雌激素以及激活素/抑制素、卵泡抑素一起成为决定卵泡分化倾向的主要因素; (ⅲ) 卵泡闭锁可起始于颗粒细胞或卵母细胞凋亡两种形式, 卵母细胞中组织型纤溶酶激活因子(tPA)蛋白活性的提前表达将引发卵母细胞凋亡.     

组织器官的区域免疫特性与疾病机理研究

免疫学是一门理论探索性强、实际应用性大的生物医学领域前沿性支柱性学科,是连接基础医学与临床医学的桥梁学科,也被誉为转化医学的核心学科.近年的研究表明,以往以血液和骨髓为主体的免疫学研究数据与肠、肺、泌尿系统等称为黏膜免疫系统组织器官的免疫学特性存在巨大区别,更与尚未列为免疫器官而又独具免疫特性的器官/组织(如肝、胰、骨、子宫、肾等)的特性相差甚远.这些"非专职"的免疫器官/组织由于具有独特的结构和微环境,含有独特的免疫细胞亚群和功能分子,构成了独特的区域免疫学特性,并与所在区域的器官/组织的众多疾病的发生发展紧密相关.目前,多数"非免疫"组织器官的区域免疫特性及其疾病机理、"专职免疫"器官与"非免疫"器官间的区域免疫特性的关系以及循环免疫系统对主要组织器官的区域免疫特性形成的关系均缺乏系统研究.对这些组织器官的区域免疫学特性、细胞分子调控网络进行基础性、前沿性的先导研究,将揭示区域免疫反应与重大疾病的内在联系,有助于寻找新的免疫治疗靶点.这既是免疫学研究的前沿领域,又符合国家的重大需求.     

Toll样受体和树突状细胞：免疫激活传感器——2011年诺贝尔生理学或医学奖简介

Toll最早由德国科学家克里斯汀·纽斯兰芙哈(Christiane Nüsslein Volhard）等于1985年发现,其功能为调控果蝇体节发育。1996年法国斯特拉斯堡国立研究中心的朱尔斯·霍夫曼(Jules Hoffmann）发现Toll基因产物与果蝇感受病原微生物入侵相关,其激活为进行有效防御所必需;1998年美国斯克里普斯研究所布鲁斯·博伊特勒(Bruce Beutler)发现对细菌致病产物脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）耐受的小鼠存在一个与果蝇Toll基因非常类似的突变受体基因,并证实这一Toll样受体（Toll like receptor, TLR）就是识别LPS的受体。这些发现表明哺乳动物与果蝇的先天性免疫激活采用类似的分子。他们两位也因发现了激活先天性免疫应答反应的传感器而分享2011年诺贝尔生理学或医学奖一半的奖金,另一半奖金由美国洛克菲勒大学的拉尔夫·斯坦曼(Ralph Steinman)独享。斯坦曼于1973年发现树突状细胞（dendritic cells, DCs）,并证实其可激活T细胞,引发获得性免疫应答。进一步研究表明树突状细胞可感受由先天性免疫应答产生的信号并控制T细胞的激活,使免疫系统只对致病微生物产生应答从而避免对自身内源分子进行攻击。这些发现使我们对免疫系统的激活和调控机制有了深入的了解,有助于开发全新的疾病预防和治疗手段。     

用扩散和集中神经网络区分图形与背景

本文建立了一种扩散-集中神经网络以模拟视觉系统区分图形与背景的集体计算功能.大脑皮层上的神经细胞在外部环境刺激作用下呈现兴奋状态,这种兴奋性通过连接向相邻的神经细胞扩散.另一方面,为了表示刺激的位置信息和注视的区域,兴奋性又必须向受激励的细胞所在区域进行集中.神经活性的这种扩散-集中机制是大脑皮层细胞的基本活动规律之一.     

Wolbachia感染显著提高果蝇的嗅觉反应

以拟果蝇Drosophila simulans为研究对象, 采用嗅觉陷阱并结合T-迷宫法测定了Wolbachia感染对果蝇嗅觉反应的影响. 同时, 采用定量PCR方法, 研究了果蝇嗅觉反应能力与其体内Wolbachia的密度和4个嗅觉相关基因表达的关系. 结果表明, Wolbachia感染能够显著提高果蝇的嗅觉反应能力, 表现为寻找食物的时间缩短, 被陷阱捕获的百分比增大, 对气味更加敏感. 随着嗅觉反应时间的延长, 果蝇体内的Wolbachia密度呈减少的趋势. 15日龄果蝇体内的i密度, 在不同嗅觉反应时间的果蝇体内存在显著差异, 果蝇体内Wolbachia的密度越高, 嗅觉反应能力越强. 嗅觉反应能力强的果蝇, 其体内嗅觉受体基因or83b的表达量显著高于嗅觉反应能力差的果蝇. 结果表明, Wolbachia可能通过调节宿主嗅觉相关基因的表达, 从而提高宿主的嗅觉反应能力.     

视黄酸通过促进磷酸化的Smad1 降解抑制骨形态发生信号的持续

骨形态发生蛋白(BMP)信号通路在胚胎发育和器官形成中发挥正常功能需要其与其他信号通路的交互作用.不同于FGF/MAPK 和Wnt/GSK3 信号通路对BMP 信号通路的调节已经得到阐释, BMP/Smad 和视黄酸受体(RAR)间的交互作用还没有被很好地理解. 中国科学院上海生命科学研究院生物化学与分子生物学研究所景乃禾研究小组研究发现, 视黄酸可通过降低磷酸化的Smad1(pSmad1)的表达水平抑制BMP 信号持续. 视黄酸通过其核受体介导的转录作用, 可强化pSmad1 与其泛素E3 连接酶的相互作用, 促使pSmad1 泛素化和蛋白酶体降解. 该调节过程依赖于视黄酸导致的Gadd45 表达增加和MAPK 活性增强.在鸡胚胎神经发育期间, 视黄酸/视黄酸受体通路也可抑制BMP 信号以拮抗BMP 介导的神经前体细胞的增殖和分化. 而且, 视黄酸和BMP 信号间的交互作用参与了鸡胚背部神经管的正常发育. 上述研究结果揭示了视黄酸通过调节pSmad1 稳定性进而抑制BMP 信号的分子机制. 相关研究论文发表在2010 年11 月2 日Proc Natl Acad Sci USA, 107(44): 18886—18891 上.     

页岩气渗流数学模型

针对页岩气藏流体运移机理复杂、传统模型难以准确描述的难题,本文综合考虑页岩气在孔隙中的黏性流动、Knudsen扩散以及吸附气的表面扩散和因岩石变形引起的滑移分别建立自由气和吸附气扩散方程,建立页岩气在基质与裂缝中的渗流数学模型,并采用非线性非平衡Langmuir吸附理论分析页岩气渗流过程中的解吸附机理.通过数值模拟方法研究了不同流动机制对页岩气产量的影响,结果表明,吸附气的表面扩散与滑移对页岩气产量的影响均在0.1%以下,可以忽略;黏性流动与Knudsen扩散主导页岩气的渗流;非平衡吸附速率对页岩气产量影响较大,吸附速率越大,产量越大.本文建立的模型能较好地揭示页岩气的复杂渗流机理,并为页岩气藏的开发提供了科学基础.     

DNA改组在腺相关病毒定向进化中的发展及其应用

DNA改组(DNA shuffling)是一种高通量的突变、筛选技术, 自1994年提出以来, 经过了几十年的发展, 其在DNA、酶和药物蛋白等的改造上都有突出的表现. 腺相关病毒(adeno- associated virus, AAV)是一种细小病毒, 由于其无致病性和能有效呈递基因而成为一种非常理想的基因表达载体. 但是AAV筛除存在一些不足, 如对某些重要靶细胞感染效率不高、存在机体的免疫反应等限制了其临床研究的进展. 应用DNA 改组技术对AAV的衣壳蛋白进行定向进化, 有望解决这些问题. 本文重点综述DNA改组在AAV衣壳定向进化上的技术发展和应用, 并结合本课题组在AAV衣壳DNA改组上的研究工作展开讨论.     

基于标准光盘/光驱的数字化分子检测技术研究进展

传统的疾病诊断方法存在耗时长、工作量大、设备昂贵和操作复杂的缺点, 因此很多检测只能在专业的大型医院和生物医学实验室完成. 更重要的是由于不能及时地得到检查结果, 将最终导致病人失去最佳的治疗时机. 基层诊所和个人家庭最为需要的是低成本、操作简便的即时检测(point-of-care, POC)设备及技术. 基于标准光盘/光驱的生物分子检测技术有可能成为新一代POC检测与诊断工具, 不仅光盘塑料底片可以为生物芯片提供价格低廉的基底材料, 而且光驱可以用作精密的信号读出装置. 本文将概括介绍于化忠课题组在生物光盘检测系统开发和应用方面所取得的进展, 包括光盘塑料基底表面活化技术的开发、生物检测光盘的制备、信号识别方法的建立, 以及在医学化验和环境监测方面的应用开发.     

发育重演律

个体的发育是由受精卵通过一系列细胞分化形成的,第一次细胞分化的结果是囊胚的形成。囊胚由外胚滋养层和内细胞团构成,外胚滋养层负责胚胎与外界的物质交换,以支持内细胞团的进一步分化。随后的细胞分化则导致一系列“类囊胚”的形成。“类囊胚”由外围的“类外胚滋养层”和内部的“类内细胞团”构成,“类内细胞团”为干细胞。每个“类囊胚”均由上一级“类囊胚”的“类内细胞团”形成,“类内细胞团”的分化潜能随 “类囊胚”的层级增多而逐次降低。最后一级“类囊胚”的“类内细胞团”不再形成“类囊胚”,只能形成特定的功能细胞。“类外胚滋养层”的主要作用是为其内的“类内细胞团”提供合适的微环境,以支持其发育。“类外胚滋养层”形成的组织一般为结缔组织或上皮组织。个体的发育实际上是“类囊胚”不断形成和演化的过程,该过程是生物发育普遍遵循的共同规律。     

p53修饰及其相互作用的研究进展

p53是一个重要的抑癌分子, 在抑制肿瘤发生发展过程中起关键作用. 正常生理状况下, p53水平很低, 细胞受到外界刺激后, p53水平升高, 稳定性增强, 继而参与细胞周期阻滞、细胞衰老、DNA修复或细胞凋亡等重要的生命过程. p53功能的精确调控至关重要, 涉及一系列翻译后修饰(泛素化、乙酰化、磷酸化、甲基化、泛素样蛋白质修饰等等), 这些作用互相协作、相互影响, 从而精密调节p53的活性. 本文探讨p53的各种修饰作用, 并分析其各种修饰与肿瘤发生的相互关系, 为肿瘤的治疗提供一些参考价值.     

山西省综合运输发展阶段及突出问题浅析

围绕山西加快转型跨越发展的新目标,加快发展现代交通运输业和推进综合运输体系建设迫在眉睫。本文从综合运输发展的一般规律来看山西省综合运输发展所处的阶段,指出该阶段的发展重点,分析存在的问题并提出相应的对策措施。     

现代工程造价管理的强化措施和深远意义

工程造价管理是现代工程建设项目管理的重要内容之一,也是反映工程项目经济收益与社会效益的一个综合指标,因此,工程造价管理是否起到应有的作用和意义,将直接关系工程项目建设的整体经济目标实现,以及我国经济的持续稳定、协调发展等许多重大社会问题。在现代工程造价管理工作中,采取何种措施,才能确保管理工作的顺利开展,具有深远的意义,并且对于我国建筑行业的发展也是很重要的。     

氢燃烧特性对氢内燃机性能的影响

氢能开发是“双碳”战略中的重要一环,目前氢能主要是通过氢燃料电池把化学能转变成电能的形式得以应用。与此不同,氢内燃机则是将氢能直接转变成机械能,应用在交通、机器运转、发电等众多领域,对氢能发展具有重要的推动作用。氢内燃机与传统内燃机的最大区别是用氢气取代传统的化石燃料,因此,氢气的燃烧特性对内燃机的性能具有很大影响,对内燃机的结构也提出新的要求。至今从氢燃烧特性的角度去理解氢内燃机的研究不多,为此,文章尝试从氢气燃烧特性的角度出发理解氢内燃机的性能,并重点对氢内燃机的热效率、输出功率、NO_x排放、异常燃烧等性能进行分析和讨论。结果显示,氢内燃机比传统内燃机和氢燃料电池在节能减排、输出功率、成本等方面具有更加优异的综合性能,是氢能-电能转换的另一种有效的方法。氢内燃机的发展也能促进氢能的大规模应用,其性能受到氢气燃烧特性的影响,氢燃烧特性的控制对氢内燃机性能的提高非常重要。     

浅谈信息化建设在西山物资供应管理中的重要意义

在西山集团确定十二五实现116611奋斗目标的关键时刻,处于转型发展、跨越发展期的西山煤电物资供应管理,需要积极推动信息技术在物资供应管理中的广泛运用。作者着重就企业信息化建设的现状、应用是信息化的关键、及企业信息化建设的重要意义等几个方面作了简要阐述。     

光子学视角分析自然界中的生物结构色彩美

自然界中很多生物体呈现出五彩缤纷的生物结构色彩, 这是由于生物体的物理亚显微结构使光发生干涉、衍射或散射的光学效果, 是天然的光子晶体结构. 本文在生物结构实体测量与文献综合调研基础上, 归纳分析了蝴蝶翅色、鸟类羽色、欧泊宝石、贝类壳层、甲虫体壁等一些生物色彩形成的内因机制, 并分析了某些生物结构有利于自体生存的生理功能. 通过对自然界中某些生物结构色、形成机理及其应用研究, 可促进有利于人们生产生活的仿生科学技术的发展, 对制备新型光子晶体结构以及新型功能光子元件提供新思路.     

生命科学用原子力显微镜之原理与应用

本文在简单介绍原子力显微镜（AFM）成像原理及其特点的基础上，主要从AFM对核酸、蛋白质和细胞微生物的表面特性、内部结构、分子细胞间的相互作用及其动态观察、单分子操纵以及分子识别等方面的应用加以举例介绍。随着科学技术的发展，AFM的不断改进与完善，AFM必将成为生命科学研究的重要手段之一。