酶的研究与生命科学(二):氧化酶和ATP酶的研究

生物氧化是机体能量生成的基础,是生命得以维持的基本保证。细胞色素氧化酶的发现开启了现代生物氧化研究的序幕:一方面鉴定了大量氧化酶,从而充实了氧的利用特征;另一方面脱氢酶及辅助因子的鉴定进一步理解了生物氧化的本质为氢与氧结合生成水,同时释放能量促使ATP生成的过程。ATP合酶和Na+,K+-ATP酶的发现推动了对ATP生成和利用机制的研究。许多酶的催化都需要ATP的辅助,如泛素连接酶等,相关研究拓展了对细胞内物质代谢的认识。笔者通过生物氧化(亦称生物能学)发展过程的介绍而展现氧化酶和ATP酶的重要性。     

酶的研究与生命科学(三):分子生物学酶的发现和应用

20世纪下半叶,分子生物学取得迅猛发展,分子生物学酶的发现和应用在其中发挥了巨大的推动作用。DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆转录酶、限制性内切酶和端粒酶等的鉴定和功能阐明拓展了对许多生命现象的理解和认识。这些酶的应用还衍生出重组DNA、桑格酶法测序和聚合酶链式反应等技术,在基因操作、DNA测序和扩增等方面具有广泛应用。通过介绍分子生物学酶的研究历程展现了酶的发现和应用对当代生命科学研究仍有重要意义。     

SAM自由基酶研究进展:新反应与新机制

S-腺苷-L-蛋氨酸(S-adenosyl-L-methionine, SAM)自由基酶是当今酶学领域的研究热点.该类酶通过结合的辅因子SAM和[4Fe-4S]簇催化生物体中一系列重要的自由基反应,自2001年被正式命名以来,成员不断壮大,目前已成为最大的酶家族之一.近年来, SAM自由基酶领域有大量新反应和新催化机制被报道.本文对近5年部分代表性成果进行酶催化机制的介绍,内容涉及核糖体肽翻译后修饰、核苷类化合物以及多种小分子生物合成.通过底物分类,让读者更容易理解SAM自由基酶催化反应的广泛性与多样性.同时对该领域新发现的新颖的有机金属催化自由基反应机制进行了介绍,并对SAM自由基酶领域的未来发展方向进行展望.     

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.     

Ribozyme是唯一的非酶生物催化剂吗?

人们一直认为酶是唯一的生物催化剂,酶和生物催化剂概念具有等价性。Ｒｉｂｏｚｙｍｅ的发现打破了这种等价性,生物催化剂上升为属概念,酶和ｒｉｂｏｚｙｍｅ并列成为种概念。随着研究的深入,人们发现ＤＮＡ也具有催化活性。本实验室对博莱霉素（ＢＬＭ）的研究表明,ＢＬＭ介导的ＤＮＡ断链反应具有许多类似酶促反应的特性,并推测ＢＬＭ和生物体内的许多辅酶可能是生物催化分子进化过程中保留下来的古老而简单的小分子生物催化剂。可以断言ｒｉｂｏｚｙｍｅ并非唯一的非酶生物催化剂。     

用甲基橙作紫外探针表征聚乙撑亚胺衍生物的疏水微区

在酶的结构中,疏水部位的底物结合作用(Substrate binding)是酶的一个非常主要的功能.在酶的功能模拟中,引入类似于酶的微区对于理解酶的特殊催化能力具有重要意义.前文报道了不等性微区概念的提出并用 NMR 技术表征了聚乙撑亚胺(PEI)衍生物的疏水微区.本文利用甲基橙(MO)染料作探针进一步表征了 PEI 衍生物的疏水微区.甲基橙的最大吸收蜂(λ_(max))在低极性的介质中移向低波长:在水中λ_(max) 为465nm,在有机溶剂中为420—430nm.这一位移已被用于表征溶液中聚合物的微环境.因此,由部分季铵化的 PEI 提供的微环境的本质同样可以通过 PEI 衍生物对 MO 紫外吸收的影响来进行研究.     

四膜虫的一个RNA插入序列的自拼接和酶促活性（上）

导言1926年,James B.Sumner结晶出尿酶,并发现它是一类蛋白质.此后经过10年的争论才认识到,生物体内几乎所有的生化反应均由蛋白酶催化.由此,酶是蛋白质的概念便深深地植入生物学工作者的脑海长达半个世纪之久.然而,在1981-1982年期间,我的研究小组和我一起发现了另一种酶——RNA分子,它能切割和连接自身的核苷酸.     

分子剪刀：RNA酶日趋商业化

一个赢得诺贝尔奖且能引起基因工程革命的发现获得专利——但并非每个人都为之高兴。当科罗拉多大学的托马斯·塞奇在1982年发现RNA(核糖核酸)可以作为一种酶催化特定的生物反应,这个结果令分子生物学家们吃惊。在他们看来,只有蛋白质能作为酶起作用。所以这个发现不仅使塞奇     

用二茂铁作底物测定漆树漆酶的活性

漆酶是含铜金属酶,在自然界主要分布于漆树漆液(生漆)和真菌类植物中,分别称漆树漆酶和真菌漆酶。漆酶能催化多元酚和多氨基苯等底物氧化,对金属有机化合物的催化氧化尚不多见。测定漆酶的活性有氧吸收法、分光光     

—位生物化学家的细胞之旅——德迪夫与溶酶体发现

1950年代,溶酶体和过氧化物酶体的发现揭示了精细的亚细胞结构,拓展了对细胞功能的理解和认识,并且奠定了现代细胞生物学的基础。     

新药研发: 小斑马鱼, 大机遇

斑马鱼体积小、发育迅速、胚胎透明、产卵量高, 在信号转导通路、形态学以及生理学方面和哺乳类动物极
其相似, 这些独特优势使得斑马鱼成为人类疾病研究和活体高通量药物筛选的最佳模式生物体之一。近年来, 科学
家们不断地发展出新的斑马鱼疾病模型和新的筛选技术, 利用斑马鱼已经鉴别出多个活性化合物, 并成功通过审批
进入人体临床试验。文章概括介绍了近年来有关斑马鱼的研究在人类疾病模型和药物开发方面所取得的进展, 希望
能够帮助人们了解斑马鱼在新药研发中的应用。     

深海两千五百米——加拉帕戈斯海底热液探索

30多年前(1975年),人们在位于东太平洋的加拉帕戈斯海底首次发现了正在活动的海底热液,以及与此相伴的热液生物群落。这个发现震撼了当时的科学界,对以后地学、生物学的发展起到了巨大的影响,以至在今天人们还很难断言这一发现最终的意义。在下面这些不连贯的笔记中,作者记录了在2005年随同科考船亚特兰蒂斯(RV/At-lantis)及深潜器阿尔文(Alvin)在这一海域的工作经历,以此纪念30多年前的这一科学发现。     

分形在生命中的作用

分形在自然界中的存在之广，作用之大越来越引起人们的重视，而对生命现象的认识却是中的不配的主题。本文主要从信息论的角度论证分形在生命诞生、成长及进化中的重要性，并进一步从自然界的整体性上指出生命体中的分形结构是自然选择的必然结果。     

信号转导与诺贝尔奖

信号转导是生命科学前沿领域之一,至今已有多项成果荣获诺贝尔奖。从最初的信号分子,到第二信使和可逆磷酸 化,再到G 蛋白和G 蛋白偶联受体,直到今天的信号网络系统,这些研究极大地拓展了人们对生命现象的理解和认识,从 而为多种疾病的治疗提供了新的选择。笔者以经典信号通路研究历程为主线回顾了信号转导研究的发展简史,全面地介绍了 诺贝尔奖相关成果的研究背景、历程、意义和应用。     

光合作用放氧反应

光合作用放氧中心(OEC)是植物光系统II(PSII)中利用太阳能高效、安全地将水氧化,释放出电子、质子和氧气的生物催化剂。OEC的合成、结构和催化机理及其仿生模拟一直是光合领域广受关注的研究热点和难点。近年PSII高分辨率晶体结构研究揭示出OEC是一个特殊的Mn₄CaO₅ 簇合物,这一重要进展使人类可以在原子水平上探讨光合放氧反应的微观机理,同时也为OEC的人工合成提供了重要依据。我们近年来成功合成出结构和理化性能均与生物OEC类似的系列仿生Mn₄CaO₄簇合物,为研究OEC的微观机理提供了理想的化学模型,同时也为发展高效、廉价人工光合作用水裂解催化剂奠定了基础。目前无论是自然光合放氧研究,还是人工光合放氧研究都有大量重要的科学问题亟待深入研究。     

超弦理论及其进展

综述了超弦/M理论的意义、重要性及其发展过程中的两次革命以及已经取得的成绩, 评述了该领域目前的研究现状和发展趋势, 探讨了该理论的研究如何帮助我们认识和理解一个量子引力理论以及包括引力在内的相互作用统一理论所需要满足的要求和条件. 该理论的研究也在一定程度上揭示了时空的本质和模糊性、相互作用的本质和模糊性, 以及在考虑非微扰效应下经典和量子之间存在的可能模糊性, 由此为该理论的进一步研究和完善给予启示.     

浅析基础的分类和地基处理的方法

基础是建筑物和地基之间的连接体,基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。在研究地基勘察资料的基础上,结合上部结构的类型,荷载的性质及其大小和分布,建筑布置和使用要求以及拟建建筑对原有建筑设施或环境的影响;并充分了解当地的建筑经验等其他有关情况,综合考虑选择基础类型和平面布置方案。     

准晶：奇特而又平凡的晶体—— 2011年诺贝尔化学奖简介

准晶是具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称的固态有序相。它的出现导致了晶体学与凝聚态物质结构理论的一次革命，极大推动了相关学科的完善和发展。其发现者Daniel Shechtman因此获得2011年度诺贝尔化学奖。本文简介了准晶的发现、结构特征和发展现状，同时介绍了中国科学家在这一领域的独特贡献。