2003年诺贝尔化学奖成果简介

美国科学家Peter Agre和Roderick Mackinnon由于他们在细胞膜通道方面的伟大发现获得了2003年的诺贝尔化学奖，这一成就为生物学和生物化学开创了全新的研究领域，在医学和生理学上也具有重大意义.     

电磁脉冲对肿瘤细胞的影响

用电磁脉冲处理S180肉瘤细胞,然后研究细胞膜、线粒体、细胞核、内质网、细胞周期、细胞凋亡率、细胞中的超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)的变化.结果发现,细胞膜受到一定强度的电磁脉冲处理时,其通透性障碍受到抑制,细胞膜上出现微孔,细胞膜微绒毛受到损伤.细胞周期发生改变,其中G2期发生显著改变.线粒体发生肿胀,嵴消失,内膜断裂.细胞核出现染色质凝集,内质网肿胀.电磁脉冲处理后细胞的凋亡率提高7.8%,与对照组相比显著提高(P<0.05).通过检测SOD活性和MDA浓度,发现电磁脉冲对细胞内的SOD活性和MDA的浓度没有显著性影响(P>0.05).     

细胞膜通道的发现

细胞膜水通道的发现,以及离子通道结构和机理的研究构成了2003年诺贝尔化学奖的主要内容.文章探索了这些发现的研究过程以及它们对医学研究的重要性.     

KcsA钾离子通道导通钾离子的能力受水分子影响的分子模拟研究

钾离子通道可以选择性的导通钾离子,使其快速通过细胞膜.但是钾离子通过该通道时仍需要克服一定的能量壁垒.钾离子进入及溢出通道的难易程度可以用分子动力学模拟的方法来研究.钾离子通道对离子的高选择性及其快速导通钾离子的能力来源于其独特的离子选择性滤嘴结构.该结构决定了钾离子必须逐一通过.当一个钾离子进入滤嘴结构时,另一钾离子会随后进入.通常认为每两个钾离子中间会间隔一个水分子.那么水分子的存在和其在通道中的不同排列是否会影响钾离子通道对钾离子的导通能力?为解释这一问题,本文选取KcsA钾离子通道作为研究模型,用分子动力学模拟的方法研究了钾离子通过该通道时的难易程度与滤嘴结构内水分子排列的相关性.研究发现滤嘴结构内水分子的存在会影响其相邻钾离子的流动速度.由于水分子占据了钾离子在滤嘴内的结合位点,在一定程度上使得钾离子不易流向该位点,但同时水分子的存在又可以推动与其相邻的钾离子向前运动.因此水分子的作用具有双重性.     

中国科学家发现引导神经生长方向的新机制

3月10日出版的《自然》杂志发表了我国科学家发现引导神经生长方向新机制的研究成果。中国科学院上海生命科学院神经科学研究所袁小兵和王以政研究员领导的研究组合作发现，有一类称为TRPC的细胞膜阳离子通道起着传递“方向指令”的关键作用。阐明发育过程中神经纤维生长方向是如何被“引导”和“调控”的，     

是否可以通过延长端粒的长度来减缓衰老?

<正>A:端粒是染色体末端的特殊结构,由许多重复序列和相关蛋白组成,它具有维持染色体结构完整性和稳定性的作用。细胞每进行一次有丝分裂,就有一段端粒序列丢失。而端粒酶能够合成端粒,维持其序列稳定性。1990年,科学家首次将端粒与人类细胞衰老联系在一起,发现成纤维细胞中端粒缩短到一定程度,细胞会停止分裂,变成衰老状态。2010年,科学家以端粒酶缺陷的转基因小鼠为研究对象,通过重新激活端粒酶,成功逆转了衰老过程。这一研究     

“芯片上的膜”助力“打败”新冠肺炎

正为了"打败"新冠肺炎,全世界科学家都在努力。不久前,一些科学家取得了突破性成果。他们成功研发了一种具备人类细胞膜功能的设备——"芯片上的膜",宣布近期的研究重点是新冠病毒如何攻击人类细胞膜以及人类如     

含胆固醇的脑磷脂平面双分子层膜上嵌入两性霉素后的电性质

两性霉素(Amphotericin)如同其他多烯类抗生素一样易同固醇类发生作用,形成两性霉素—固醇相间的环状结构.所以凡是含有麦角固醇及胆固醇的细胞膜,两性霉素都可与之发生作用,在膜上形成两性霉素—固醇相间的通道而使膜的透性增高.实验证明,两性霉素(其他多烯类抗生素亦如此)与麦角固醇的作用比胆固醇要强得多,故对膜中含有麦角固醇而不含胆固醇的霉菌更为敏感,这也就是两性霉素等能治疗霉菌感染的原因.研究表明,利用含有固醇的双分子层脂膜作为细胞膜的模型来研究两性霉素等的作用机理具有重要意义.文[8]证实了两性霉素—胆固醇在膜上形成了半径约为4A的通道,从而使离子、水及小分子非电解质容易通过.在此基础上,文[9]提出了通道结构的分子模型.本文主要研究含有胆固醇的双分子层脂膜在嵌入两性霉素后的电学性质,从而探讨其通道性质.     

蜈蚣粗毒中多肽毒素组分生理活性初步分析

几乎所有蜈蚣都是肉食动物,都依靠其毒液来捕杀和消化猎物,蜈蚣粗毒为混合物,其主要成分为蛋白质.本文以蜈蚣粗毒为原料,通过反相高效液相色谱进行分离纯化,将纯化产物进行MALDI-TOF-MS鉴定,发现蜈蚣粗毒中具有多肽组分.收集多肽组分在DRG细胞上进行全细胞膜片钳电生理实验研究,发现其中4个组分具有抑制电压门控钠通道电流活性、4个组分具有抑制电压门控钾通道电流活性.表明蜈蚣毒素具有很好的开发应用前景,为后续工作打下了良好的实验基础.     

采雾取水自有道

地球上有些地方，气候比较特殊，它们有的是高山，有的是沙漠，其共同的特点是缺水，年降水量极少，但夜间和凌晨常有很浓的雾。智利和纳米比亚就是具有这样特点的典型国家。如何解决此类地区的饮水问题，一直是科学家研究的课题。采雾取水就是加拿大科学家受昆虫饮水的启发而发明的一种简便有效的取水方法。８０年代中期，加拿大的一位科学家罗伯特·施默诺尔在研究某些昆虫和植物承受高温和低温的能力时，发现纳米比亚沙漠中的金龟子的饮水方式很奇特。在拂晓雾气很浓的时候，金龟子将双翅展开，承接雾水来饮用。这一意外发现使他产生了一…     

霍尔效应

量子反常霍尔效应是我国科学家从该实验上独立观测到的一个重要物理现象,也是世界基础研究领域的一项重要科学发现.这是在美国物理学家霍尔于1880年发现霍尔效应133年后终于实现了反常霍尔效应的量子化,是我国科学家从实验上独立观测到的一个重要物理现象,也是世界基础研究领域的一项重要科学发现.该文将详细讲解霍尔效应的发展历史.     

抗痛蝎毒素多肽的重组表达研究

蝎毒素多肽作用于众多细胞膜离子通道,调控通道动力学特性。显具抗痛活性的蝎毒素多肽呈现较高的学术研究价值和医药应用前景。序列比对分析发现,抗痛蝎毒素多肽具较高保守型,序列同源性达45%,均具8个半胱氨酸残基,且其位置相对保守,这可能与抗痛功能有关。天然蝎毒素蛋白的获得、结构与功能研究受限,而高纯度、高活性重组毒素多肽是一条有效解决途径。本文综述抗痛蝎毒素多肽的重组表达,藉此推进其结构与功能相关性的理解。     

带通道状态通讯膜系统的研究综述

膜计算是一种生物启发式计算,其来源于对活细胞组织或器官结构及其功能的抽象模拟.细胞间最多建立一条链接,这条链接又称为突触,突触上有与其相关的通道状态.因此,根据此生物现象,提出了一种新型的计算模型:带有通道状态的通讯膜系统.这类膜系统是一类分布式并行计算模型,系统中细胞间的通讯主要依赖于细胞膜通道上同向/异向转运规则的...     

亚磷酸盐微孔化合物研究进展

 由于微孔材料独特的结构特点及在分离、吸附、离子交换和催化等方面的应用,探索合成具有新颖结构的微孔化合物成为当今研究的热点。磷酸盐分子筛是应用和研究最为广泛的一类微孔材料。亚磷酸盐微孔化合物作为磷酸盐分子筛材料的延伸,近年来引起科学家的极大兴趣。人们致力于合成具有大孔、螺旋、手性骨架等新颖结构的亚磷酸盐系列化合物,在很大程度上推动了微孔化合物的研究。目前,亚磷酸盐微孔化合物的研究已经涉及到元素周期表中的大部分金属元素,合成方法多样,所用模板剂种类繁多。通过对不同金属亚磷酸盐的综述,总结了亚磷酸盐化合物的结构特点、合成方法及模板剂在化合物合成中所起的作用,并介绍了其最新研究进展。     

红细胞膜粘弹性的影响因素及其检测方法

红细胞是血液中最主要的有形成分,红细胞膜的粘弹特性在血液流动中起着关键性的作用．对影响红细胞膜粘弹特性的相关因素（如神经氨酸酶、苯肼、胰蛋白酶、pH值、戊二醛和丙溴酸等）及红细胞膜粘弹性的检测方法（如粘度法、光衍射法、微孔滤过法、微吸管法等）的研究作一综述,并指出了对红细胞膜粘弹特性的研究在临床上为改善血流特性和在新药设计方面的借鉴意义．     

动物毒液如何侵害人体

毒液一般通过堵塞人体细胞膜的离子通道,促使细胞死亡,最终导致人体神经系统或其他器官衰竭。法国马赛大学科学家通过核磁共振摄谱仪对一种南非蝎子的毒液进行了观察。他们发现,毒液进入人体后,主要任务就是“抢占”细胞膜的离子通道,改变它们的功能,从而使细胞正常的离子运输失效。     

TRPV1和TRPV2对山羊和绵羊疼痛耐受性差异的影响

山羊和绵羊疼痛的耐受性存在差异,对于相同的伤害刺激,山羊的疼痛敏感性较强,而绵羊相对较弱.有机体的疼痛耐受性受TRPV1和TRPV2表达变化的影响.本研究通过山羊和绵羊弗氏佐剂疼痛模型,分析其背根神经组织基因表达差异,构建山羊和绵羊响应疼痛时以TRPV1和TRPV2通道为主的疼痛调控通路,并结合山羊和绵羊TRPV1和TRPV2mRNA序列和蛋白质结构差异,分析这两个基因对山羊和绵羊疼痛耐受性差异的影响.结果发现山羊和绵羊响应疼痛时,有两种不同的调控方式.绵羊主要通过抑制TRPV1通道活性,缓解疼痛.山羊TRPV2通道表达活跃,促进神经兴奋,使疼痛敏感.山羊和绵羊TRPV1基因的转录本序列不同,在山羊TRPV1转录本2缺失的序列可能是引起山羊和绵羊疼痛耐受差异的原因之一.     

“怕冷蛋白质”被发现

不久前,研究人员首次从分子层面进行研究中发现了能让我们感觉到寒冷的一种膜蛋白的工作机制。这个研究主要集中在能感受寒冷的接受器上的一个特殊部位,这个部位也普遍存在于许多其它的接受器中,因此具有较为广泛的意义。科学家发现,这个特殊部位与存在于细胞膜中的传递信号的名为PIP2的脂质能发生相互作用。若是PIP2被     

动态·信息

我国生命科学研究(2005年)信息两则(一)我国科学家于2005年在美国《细胞》(Cell)杂志上发表4篇论文,即:解密细胞呼吸链“膜蛋白”;在世界上首次创立哺乳动物转座子系统;揭示吗啡镇痛作用新原理;发现β抑制因子是有直接向细胞核内传递药物信息的功能。(二)我国神经科学家研究发现果蝇在视觉和嗅觉不同模态之间具有学习和记忆的协同双赢和相关传递的功能;证实引导神经生长方向的新机制,名为TRPC的细胞膜阳离子通道在传递中起着关键作用,成果分别发表在国际权威杂志《科学》(Science)、《自然》(Nature)上。(张树庸供稿)动态·信息“欧洲老…     

嗜铬细胞分泌的模型研究

在大鼠肾上腺嗜铬细胞上应用全细胞膜片钳和膜电容检测技术，对细胞分泌的模型进行了研究．对Ｈｅｉｎｅｍａｎｎ等提出的准备释放库Ｂ，进行了更为精确深入的分析，提出了新的论据和修改内容．证实在距细胞膜 Ｃａ２＋通道３０ｎｍ处存在立即释放库，在距Ｃａ２＋通道３００ｎｍ处存在可释放库．通过内分泌细胞分泌模型分析了Ｃａ２＋的控制作用以及囊泡释放过程的时序特征．