糖码及其破译

近20年来,糖类的研究取得了长足进步,部分学者认为它是生命科学中继蛋白质、核酸和脂质之后,最后一类亟待深入研究的生物大分子,甚至还有学者称21世纪是糖类的世纪.越来越多的事实表明,糖类也是生物体中除蛋白质和(或)肽类、核酸之外的一类重要的信息分子,其功能并不局限在为生物体提供能量,或是作为生物体的结构和支撑物质.糖类携带的信息及其破译是当前糖类研究的热点,也是糖生物学的中心议题之一.     

糖生物学时代的到来

正如蛋白质化学的发展,糖类的结构基础也是由欧洲诸多有机化学实验室奠定的。在某种意义上,生命科学中的糖化学始于1891年,当时由杰出的化学家埃米尔·费希尔(Emil Fischer)提出了D(+)-葡萄糖构型的著名证据,他因此获得了诺贝尔奖这一殊荣。随着生物化学这门学科的发展,糖化学已成为糖原酵解和葡糖异生等一系列重大发现的同义词。1900年前后,科学家认识到糖类有时能与蛋白质缔合,这一事实证实了有关粘蛋白组成的早期报道。到1949年,已确证糖类聚合物可对多肽链进行共价修饰。神经氨酸直到后来才被确认,这是由于与所有其他糖类不同,它们     

生命科学的一项基础性发现——1986年诺贝尔生理学·医学奖获奖者介绍

《生命科学的一项基础性发现》就1986年两位诺贝尔生理学·医学奖获奖者丽塔·莱维-蒙塔尔奇尼和斯坦利·科恩的概况及其研究成果作了介绍。他们在30年前就已经分离出肽生长因子及其同类物质,但是它们在生命科学中的意义近年来才被认识,从此项获奖结果足以说明基础性研究的重要性,它可指导实践而应用于实际中。     

氮氧自由基-金属配合物磁偶合体系的研究进展

1952年确立的Bleaney-Bowers方程是自旋偶合研究史上的第一个里程碑,它标志着人们对物质磁性的认识已深入到亚分子水平,对电和磁的微观统一性的本质有了更明晰的了解。经过几十年的发展,自旋偶合体系作为化学、物理、生命科学和材料科学的交汇点,业已成为一门极富生命力的边缘学科。其理论模型也由早期直观的AGK超交换理论,发展成为用近似分子轨道处理的从正交磁轨道出发的Hoffman模型和以非正交磁轨道重迭为特征的Kahn模型。     

母乳中的抗菌剂

<正>人类的乳汁含有复杂的蛋白质、多种糖和脂肪,不仅营养丰富,还有助于保护婴儿免受细菌感染。过去,科学家们一直认为母乳中的抗菌物质都是蛋白质。而最新的研究发现,母乳中的一些糖类也具有抗菌的功效。研究人员从母乳中提取出了多种寡糖,     

免疫系统

一提起免疫学这个名词,大家都会说这是一个发展很快的学科,是先进学科.其中,懂行的学者们清楚地知道当今的免疫学早已不仅仅是细菌学的一个部分,也不是单纯地“就范”子微生物学的一个分支.尽管它是以研究抗微生物感染而发展起来的,但并不是只有病原性微生物才能引起免疫反应.异种动物的成分或细胞,动、植物的蛋白质,多糖,甚至像青霉素这样的化学物质都能引起免疫反应.一句话只要是身体之外的物质,身体都将把它作为异物识别出来,排除出去.这将由身体的DNA决定．身体为什么把除了自己以外的物质都当成敌人呢?免疫系统识别自己与非自己的这种能力是在什么地方决定的呢?如果让控制识别能力的“机关”出了故障,面对非自己的物质入侵,身体是否仍然会举起拳头攻击呢?这才是当今免疫学要解释的问题.分子、基因手段是当代生命科学的最前线．在分子和基因水平上解释免疫学是当代免疫学中最有意义的事.     

最熟悉的“陌生人”

<正>生命现象多姿多彩,历来是人类探究的焦点之一。当人们对人类基因组计划耳熟能详,并领略了其后的人类蛋白质组计划、人类微生物组计划和人类肠道宏基因组计划后,一个新的生命科学庞大计划也开始规划并将很快动工,这就是"人脑活动图计划"。虽然只有1.5千克左右,由1000亿个神经细胞组成的大脑却是人体中最复杂的部分,也是宇宙中已知的最复杂的组织结构。大脑是人体的神经中枢,人体的一切生理活动都是由大脑     

空间生命科学

1957年,第一颗人造地球卫星的上天,开创了人类进入太空的新纪元,于是,空间生命科学应运而生。空间生命科学是生命科学的一个分支,它是利用航天技术,在宇宙环境中对生命现象进行研究的一门学科。其研究对象包括微生物、植物、动物以及人类本身。     

迎接生物数学时代的到来——著名数学家王梓坤院士谈"基因与数学"

迄今数学在天文、物理和工程等领域得到了非常成功的应用 ,但数学在生物学方面的应用远不及在物理学那样必不可少 ; 在当今方兴未艾的生命信息遗传研究中 ,数学应该有所作为 ; 科学上新的重大突破往往伴随着新数学分支的诞生 ,在生命科学领域的未来发展中 ,生命科学家与数学、物理学家的合作将有非常大的空间。     

人类基因的几个意外发现

最近,国际“人类基因组计划”推出一部惊世之作《人类基因组的初步测定和分析》,该书首次全面介绍了人类基因组工作框架图的“基本信息”。这一重大成果标志着生命科学又向纵深迈进了一步。书中披露的很多内容让人感到非常意外。     

人类蛋白质组研究的前瞻与反思

自1995年蛋白质组概念的提出,至今已13年,人类蛋白质组组织(HUPO)成立也7年.蛋白质组研究已是生命科学中"热点中的热点".而一项更雄心勃勃的人类蛋白质组计划正在酝酿中.     

拓扑相和拓扑相变:浅谈固体中的拓扑物态

通过对2016年诺贝尔物理学奖的解读,介绍了凝聚态物质中以整数量子霍尔态,Z2拓扑绝缘体和拓扑半金属等为代表的拓扑物态.它们的发现和发展过程,以及随之建立起来的能带拓扑理论和对称性保护拓扑物态理论等标志着人们认识物质世界的又一重大进展.     

毫微结构的物质

当一个新的研究领域公诸于众之时,首先引起争议的事可能是对基本现象的命名,也可能是这种现象的真实存在性.近来有关溶解在金属钯中的氘发生聚变的现象,即"冷核聚变",这一术语已被人们欣然接受,但是,这一现象却并非如此;另一方面,近期召开的名为"超精细微观结构"会议这一主题人人赞同,但是,这种现象还没有恰当的命名.有关这一主题第一次全面会议所讨论的内容是关于多晶物质的合成、特征和性质,这种物质形成的晶粒仅有几个毫微米(典型值为     

牛奶最宜睡前喝

很多人都习惯于早晨起来喝牛奶,其实这是不科学的。据美、英两国医学专家研究发现,牛奶中含有两种过去人们未知的催眠物质:一种是能促进睡眠血清素合成的制造S一羟色胺的原料 L 色氨酸,另一种是具有麻醉镇静作用的天然吗啡类物质。由此可知,如果人们在早晨喝牛奶,就会使身体过多地摄取这些催眠物质而使大脑皮层受到抑制,影响白天的工作和学习。此外,早晨喝牛奶也不利于消化吸收。牛奶的蛋白质要经过胃和小肠分解形成氨基酸后才能被吸收,而早晨空腹情     

麦芽糖参与的BZ化学振荡反应

糖类与氨基酸一样,是维持生命运动的基本物质,所以研究糖类参与的化学振荡反应,对探索生命运动中普遍存在的振荡现象(如心跳、呼吸等)具有重要意义。我们已报道了一系列单糖(如阿拉伯糖及葡萄糖)参与的Belou-     

生物系统的复杂性与简单性

"复杂性"是当今科学界尤其是生命科学界最时髦的词汇之一.它的出现和流行,体现了21世纪科学家思考自然界的角度转换.上世纪是还原论占主导地位的时代,自然界被视为一部根据物理和化学规律用各种分子组装的自动机.因此,认识了分子层面上个别的基因或蛋白质的物理和化学特性,就能够解释生物个体的活动.随着研究的深入,人们已逐渐意识到了这种"简单性"思维的局限,意识到了生命的复杂性.目前,对复杂性的研究已成为生命科学的热点.在有关复杂性的众多研究问题中,也许最值得我们关注的是生物系统的复杂性与简单性之关系.     

化学工程与生命科学

化学工程是随着化学工业的发展,而在二十世纪初出现的一个新的学科分支,直到五十年代末期,化学工程主要是以研究化工单元操作为基本内容.随着科学技术的突飞猛进,近十多年来,化学工程也在不断发展,其发展趋势具有两个明显的特点:一是深入研究过程机理,力求建立过程的模型,用数学的概念、方法描述过程,以电子计算机为工具,寻求过程的定量或半定量的规律;二是摆脱学科分科的约束,与其他学科相互渗透、相互影响、相互促进,逐渐在边缘领域出现新的生长点.如将化学工程和数学、物理等,应用于医学和生物学,从而产生了“生物医学工程”,这是近15～20年中出现的新学科,是工程科学和生命科学相结合的边缘学科.著名科学家冯元桢曾预言,不久的将来,生物医学工程就象当年的航空火箭工程     

评《糖生物学基础》

<正> 组成核酸(RNA和DNA)的核苷酸链、组成蛋白质或多肽的氨基酸链、组成聚糖的糖链以及组成脂类物质的脂肪酸链是生命现象主要物质基础的4条化学链,其中除脂肪酸外,前3种化学链都属于生物大分子,20世纪中期,对蛋白质结构和功能的研究首先蓬勃发展,继以对核酸和基因的研究异军突起,形成生命科学的主流,并发展成为分子生物学这门新兴学科,20世纪80年代,由于测定糖链复杂结构的先     

"大科学"计划之一--人类基因组计划

2000年6月26日是人类科技史上一个令人难忘的日子，美国、英国、法国、德国、日本和中国科学家同时向世界宣布：人类基因组工作草图已基本完成，已绘制出人体97名的基因组，其中85名的基因组序列得到了精确测定，包含了人体约30亿个碱基对的正确排序。这一重大成就立刻受到全世界的瞩目，各国均给予了高度评价，人们认为人类基因组计划是继曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划之后的第三大科学计划。它对人类认识自身、提高健康水平，推动生命科学、医学、生物科技、制药业、农业等的发展具有极其重要的意义。人类基因组工作草图的完成是该计划实施的一个里程碑，标志着人类在研究自身的过程中迈出了关键的一步。有人将此成就与伽利略的天文发现相媲美，有人认为它的意义远远大于抗生素的发明。     

食物宏量营养素组成调控哺乳动物寿命的研究进展

随着人们生活质量的提高和社会老龄化的加剧,如何通过改善饮食结构来让人们活得健康长寿,逐渐成为大众密切关注的话题,这是生命科学研究领域最具挑战性的重大科学问题,同时也是当前科学研究的热点前沿.人类有史以来一直积极于探索长寿之法,基于对不同物种衰老相关现象的观察和认识,也逐步形成了多个衰老相关理论,如程序性控制理论、氧化应激基理论、基因组不稳定等,都有力地推动了衰老研究的进展.但现代衰老生物学研究的快速发展主要得益于饮食限制延长大鼠寿命的重大发现,目前饮食限制作为长寿研究中的黄金法则,被证明可以延长众多生物的寿命,包括灵长类恒河猴的寿命,并能改善人类衰老相关生理生化指标.在研究饮食限制延长不同物种的寿命及其相关分子机制的过程中,人们逐渐发现,食物营养的组成对生物寿命影响起到至关重要的作用.哺乳动物实验模型在这一研究过程中发挥了关键作用,尤其是大鼠和小鼠.本文总结了自1935年以来,以小鼠或大鼠作为实验模型,通过调整食物中三大宏量营养素碳水化合物、蛋白质(氨基酸)和脂肪的比例影响动物寿命的相关研究,并分析了其潜在的机制,以期为今后健康长寿相关研究提供理论参考.