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。     

人体卫士——硒

近年来,生物科学家们通过大量的科学研究与临床实践,证实了微量元素硒在人的生命过程中起着重要作用。延缓衰老硒作为人体必需的一种微量元素,是身体赖以清除脂质过氧化物和自由基的谷胱甘肽过氧化物酶的必需组成成分,对延缓衰老具有非常重要的作用。自由基是在细胞的各种活动过程中产生的,它可以使细胞中的核酸和染色体遭到破坏,还可以使细胞膜的脂质发生过氧化反应产生丙二醛,丙二醛能使蛋白质、核酸、磷脂发生交联而产生脂褐素。脂褐素是目前公认的     

用脉冲辐解法研究(1,4,7,10-四氮杂环十三烷-11,13-二酮)合铜(Ⅱ)歧化超氧离子的动力学

脉冲辐解法是近年来研究高速反应动力学的新技术,可测定高达10~(12)mol~(-1)dm~3s~(-1)的反应速率。其原理是利用高能电子束脉冲。使体系中某种分子激发、电离或分解,以研究在短暂脉冲后辐解产物引起的高速化学反应。这种方法对自由基的研究特别有用,例如对超氧自由     

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.     

调幅电磁波作用下Kl及KMnO_4氧化还原反应的新特点

人们早已熟知静电场、静磁场对化学反应的作用,在光谱分析中人们也知道物质对微波的谐振吸收,即微波对物质分子能级的影响.现在射频电磁波特别是微波对化学反应的作用正受到人们的关注.大量的实验证实了微波能显著提高化学反应的速度和改变反应的机制.特别在生物电磁学实验中人们发现微弱的微波能量也能导致明显的生物效应,即生物效应的能量主要来自于生物体内的新陈代谢,即电磁波影响了新陈代谢过程,这就是所谓的非热生物电磁效应.1992年10月在荷兰的Breukelen召开了首届世界微波化学大会,会议就微波化     

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     

核糖体5S RNA结构中的进化位点

最早从分子水平研究进化和系统发育的是一些蛋白质分子,如血红蛋白和细胞色素C 等.近年来则广泛利用小分子核酸进行分子进化研究.5S rRNA 存在于所有生物中,是基因表达的直接产物,在功能上几乎没有物种的差别;随着核酸顺序分析方法的革命性突破,又由于     

·OH自由基诱导氧化磷酰化甲硫氨酸的pH效应

近年来,甲硫氨酸的辐射化学研究十分活跃,这是因为甲硫氨酸能快速清除·OH自由基而具有对生物的辐射保护作用。生物大分子的磷酰化作用亦越来越受重视,众所周知,在DNA和RNA中,磷酸酯是储存和传输能量的“生物能源库”;近年来基因调控研究的重大进展在于发现了蛋白质的可逆磷酰化作用,不仅是酶活性调节、基因表达调控、细胞生长调节等的关键环节,而且在解决肿瘤的发生与治疗、抗辐射损伤及抗衰老方面具有特殊作用。另外,磷酰化氨基酸及小肽已被证明具有药物性能。氨基酸是蛋白质的基本结构单位,因此研究磷酰化氨基酸的辐解机理对了解生物大分子磷酰化作用具有重要意义。     

磁性氧化铁纳米颗粒的生物相容性研究进展

磁性氧化铁纳米颗粒的生物相容性是其应用于临床研究的前提之一. 生物相容性一般是指材料与宿主之间的相容性, 包括组织相容性和血液相容性. 目前认为, 对生物材料的生物相容性研究与评价应从整体、细胞和分子这3 个水平全方位进行. 本文主要将近期通过细胞、分子和整体水平相关试验进行的磁性氧化铁纳米颗粒生物相容性评价工作的进展及其研究中存在的问题作一综述.     

先进氧化技术及其研究进展

先进氧化方法(技术)从源头在其化学反应过程中就制止了污染的产生,实现零污染、零废物排放.目前,先进氧化方法存在的问题,阻碍了先进氧化方法的发展及其在工程化应用方面的研究.文中着重介绍了强电离放电方法,把O2、H2O电离后,再按自由基结构,在分子层次上加工成OH、eaq-(水合电子)等自由基,自由基的产生浓度、产成量均能满足工程上应用水平.仅在1 s内把生物体、有机物氧化分解成CO2、H2O及微量无机盐;把无机污染物氧化成无害物质或者有用再生资源;剩余OH等自由基分解成H2O、O2.文中列举在治理海洋外来入侵有害生物、烟气资源化脱硫应用研究成功的事例,也简述了先进氧化特性、主要研究方向及其展望.     

多受阻酚富勒烯衍生物的合成及抗氧化作用

在生物体系中对富勒烯衍生物的研究已经取得了一些很有意义的成果,将具有抗氧化作用的多个受阻酚分子单元共价连接在被称为“自由基海绵”的C60分子周围,使其在极性溶剂中有较好的溶解度。利用电子自旋能谱研究其对稳定自由基的清除作用,结果表明,两种样品对稳定自由基都有较强的清除能力。     

激光相干合成分子的局域化振动

选键反应是激光化学多年来研究的主题之一,局域模振动激发的振动中介反应和化学反应通道的激光相干控制分别代表了该领域的两个主要方面,其中局域化振动(局域模激发)对选键反应的影响已在HOD分子的光解与双分子反应实验中得到了证实.分子低能量的本征振动为简正振动,在高激发态由于振动的非谐性使分子出现局域化本     

AgNO_3在ZnO-H_2O分散体系中光反应的研究

近年来自旋捕捉技术的应用急骤增长,它已广泛用于生物体系、颜料分散体系、高分子体系及研究化学反应的机理。特别是Janzen和Liu在1973年引入了自旋捕捉剂5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物(DMPO),由于它的超精细分裂常数强烈地依赖于被捕自由基的性质并显示出很大的变化,因而在鉴别不同的自由基时比较容易。同时这种捕捉剂易溶于水,因     

分子动力学模拟程序库GROMOS与半经验量化方法AM1的结合

分子动力学模拟已成为研究生物大分子力学、功能的重要手段之一。但经典的分子力学势不适用于研究化学反应,而一般的量化方法也无法处理含有上千个原子的生物大分于体系中或溶液中的化学反应.最近,Karplus 等人提出把半经验量子化学方法AM1 与分子力学势结合,并己将该方法     

氯乙酸盐对PSII氧化侧电子传递抑制机理的研究

近年来,由于物理、化学及生物多学科间的交叉渗透,人们在本质上加深了对光合作用反应中心结构和功能的了解,同时推动了人工模拟光合作用的研究.尽管人们对绿色植物光系统II反应中心(PSII)的认识已相当深刻,但在反应机制上仍有许多问题有待探索.在关于负离子抑制PSII电子传递的研究中,我们曾发现一卤乙酸盐抑制电子传递的程度与分子的疏水性有关.本文进一步报道氯乙酸盐在PSII氧化侧有一重要抑制位置.它们对PSII电子传递的抑制程度与乙酸分子上氢被氯替代的数目、分子的疏水性及分子几何模型具有相关性.本工作有助于光合放氧机理的进一步研究.     

烟酸及其同分异构体对细胞色素c直接电化学反应的影响

细胞色素c作为生物体内的一种电子载本,近年来它的电化学行为引起了电化学家们的极大兴趣.本文比较了与生物体内细胞色素c电子传递过程相关的烟酸及其同分异构体对细胞色素c电化学反应的促进作用,Hill研究组曾利用短时间吸附法考察过4-吡啶羧酸对细胞色素c电化学反应的影响,未观察到该化合物的促进作用.但我们发现金电极在4-吡啶羧酸溶液中经过长达1h以上浸泡后就可以观察到它的促进作用,而且     

F+H2化学反应中的动力学共振以及氢分子转动的影响

化学反应共振态是长期以来备受关注的化学反应动力学研究课题, 对于理解基元化学反应的机理有着重要的意义. 本文介绍了最近我们在这一研究方向的重大进展. 通过对F+H₂化学反应的全量子态分辨的分子束反应散射实验研究, 观测到了F+H₂中反应中明显的反应共振现象. 通过高精度的全量子散射动力学研究, 发现这一共振现象是由两个动力学共振态所引起的, 而且这两个动力学共振态之间在前向散射有明显的量子干涉效应. 这项研究工作使得对这一重要基元反应中的化学反应共振态的研究向前迈进了一大步. 此外, 还进一步在实验和理论上研究了氢分子转动对动力学共振的影响, 并且观测到了F+H₂ (j = 1)反应的动力学共振现象.     

SPR细胞传感器对PMA诱导的C6活细胞内分子事件的动态无创性监测

从分子和细胞水平探讨机体对外界刺激的反应机理, 对从微观水平研究活细胞内分子活动的过程、规律及特点以及开展细胞分子生物学研究具有重要意义. 本研究针对动态监测和研究活细胞内分子事件的需求, 以表面等离子体共振(surface plasmon resonance, SPR)技术为核心, 设计研制了能够用于细胞培养和动态细胞学效应监测的SPR细胞传感器装置. 利用该装置, 实时研究了佛波酯作用于C6细胞所诱发的特征性SPR信号. 该信号同PMA作用于无细胞的空白传感器明显不同, 呈现规律性变化, 具有PMA剂量依赖性和饱和性特点, 且能够被PKC抑制剂减弱甚至完全抑制. 这说明该信号源于PKC活化等细胞内反应所导致的生物分子在细胞膜部位的重新分布. SPR细胞传感器技术为动态、无创性研究活细胞内分子事件发生的时空特点及规律提供了新的量化分析方法与思路. 该技术还可用于空间细胞学效应研究、配体垂钓、药物筛选及生物战剂监测等基础研究和应用研究.     

脂质氧化和抗氧化作用的研究进展

过氧化脂质在生物体内积累可以破坏细胞结构和正常的生理功能,抑制脂质过氧化最有效的手段是使用抗氧化剂,而生物抗氧化剂对预防多种疾病的产生有积极作用.文章综述了近年来脂质过氧化和抗氧化作用的研究进展,并介绍了几种常见生物抗氧化剂的抗氧化协同作用.     

平流层中臭氧耗减化学研究进展

平流层中的臭氧耗减过程十分复杂,它是大气动力学,大气化学和地球物理学中的重点研究课题之一,臭氧耗减的化学机理研究涉及到几百个化学反应,近年来的研究表明,NO－NO2,HOx Cl-ClO和Br-BrO等催化循环圈是直接耗减臭氧的重要原因,而氟氯化碳和溴代守是破坏臭氧的重要化学物质,从大气化学的角度出发,介绍有关的自由基的来源,它们参与催化循环圈的反应以及有关光谱学和动力学研究的最新进展。