糖复合物的生物信息作用

糖类化合物作为能量物质的研究由来已久,但近年来,人们对它的生物信息作用更感兴趣。细胞表面以糖脂或糖蛋白形式存在的糖复合物,是细胞间通信的重要信号分子。糖链的糖基组成和排列顺序,分枝形式以及糖链的长短,均构成了化学信号,传递着生物信息。这种信息与机体的免疫功能调节、细胞分化和恶变、胚胎发育、血液系统等多方面功能密切相关。     

气体信息分子——一个全新的概念

1998年10月12日在克罗林卡学院的诺贝奖颁奖大会上罗伯特·佛克高特(Robert F Furchgott)、路易斯·爱格那若(Louis J Ignarro)和佛瑞得·马瑞得(Ferid Murad)共同被授予诺贝尔生理及医学奖,以奖励他们关于“一氧化氮在心血管系统中起信号分子作用”的发现。一氧化氮(NO)是一种在机体中传递信息的气体。由一个细胞产生一种气体,穿透细胞膜调节另一细胞的功能,这一过程体现了生物系统内信号传递的一个全新概念。本文简述了这一全新概念的研究背景、作用机制及发展前景。     

纳滤体器件在生物分子分离中的研究进展

人类对生物体系的理解取决于生物分子高效准确的挑选和分离. 随着纳滤体器件(Nanofilter)的蓬勃发展, 其在生物分子分离领域的应用受到了广泛关注, 并成为无胶体系生物分子分离的热点之一. 本文结合纳滤体器件的产生及发展, 从纳滤体器件的设计及理论模型两方面重点阐述了纳滤体器件在生物分子分离方面的研究进展, 并对纳滤体器件的计算机模拟进行了讨论. 近年来, 相比于传统的生物分子分离方法, 纳滤体器件所具有的优势日益突出.而纳米技术的进一步发展, 也使其具有很好的应用前景.     

类脂双层传感器和生物分子电子学

从本世纪60年代初起人们对类脂双层进行了广泛的研究。目前,平面的双层类脂膜(缩写为BLM)与球状的类脂双层即脂质体一起在经过适当修饰后已是生物膜的最佳模型。近来,微电子学的进展和人们对包括BLM在内的超薄有机膜的兴趣已导致生物传感器的发展,从而在化学、电子学以及生物学等学科的交叉处产生了一个新的研究领域:生物分子电子学。这个激动人心的新科技领域是发展新的半导体后电子技术即其长期目标是分子计算机的分子电子学的一部分。当前的微电子学与未来的分子电子学之间的分界线为一微米。在一微米以下,经典的微电子学规律不再成立而量子力学的规律开始起作用。微电子学以半导体薄片为基础,而新型的分子电子学将以分子和原子本身的能力为基础。在分子电子学里有两个主要方向:(1)以分子和原子的性质为基础的分子电子学和(2)应用量子效应的纳电子学。人们预期这些新的领域将发展出比目前PC计算机线路要快10万倍的分子电子线路,在分子电子线路里,分子的信息加工能力将通过电子及其结构的变化来实现。在生物体里,蛋白酶的构     

生物大分子相分离研究进展和发展建议

生物大分子相分离(phase separation)或相变(phase transition)是近年来生物学研究中一个新兴的交叉研究领域.生物大分子液-液相分离驱使细胞内形成多种无膜区室,如核仁、核孔复合物、有丝分裂纺锤体、着丝粒、中心体、应激颗粒和一些信号传导复合物等,这些无膜区室被统称为生物分子凝集体.生物大分子相分离具有广泛的生物学功能,例如调控生化反应、感知与响应应激条件、缓冲生物大分子的细胞内浓度和介导与有膜细胞器的直接通讯等.异常的生物大分子相分离与许多人类疾病密切相关,例如神经退行性疾病、癌症以及传染性疾病等.本文介绍了生物大分子相分离的生物学功能及其在人类疾病发生发展中的作用,总结了国内外生物大分子相分离研究所取得的重要进展,并提出了我国相分离研究的发展建议.     

分子计算机能取代传统计算机吗?

分子计算计划就是尝试利用分子计算的能力进行信息的处理。换言之 ,就是尝试用分子发展多用途计算机。 1994年 ,Ｌ·阿德拉曼 (Ｌ .Ａｄｌｅｍａｎ)发表了用生物分子 (ＤＮＡ)制造多用途计算机的突破性论文 ,这时分子计算的思想才算真正确立。此后 ,利用ＤＮＡ分子进行计算被普遍称作“ＤＮＡ计算”。除了阿德拉曼所用的方法之外 ,人们曾通过多种途径探索过分子水平上的信息处理 ,但ＤＮＡ计算与先前其他方法的本质区别在于 :它旨在基于普通计算的理论而建造多用途的计算机。这似乎是由ＤＮＡ分子的特性所决定的 ,这种特性就是四个天然碱基…     

人体生物矿化与病态结晶研究进展

生物体通过矿化结晶可制备出具有多层级结构有序的功能材料以实现特定生物功能,但是有害(或病态)的结晶过程则会诱发诸如肾结石、动脉粥样硬化、疟疾、痛风等疾病.迄今为止,科学家对哺乳动物体内无机或有机盐病态矿化结晶的分子机制认识仍不清楚,但随着结晶科学推动病态矿化领域的发展,生物病态结晶研究近年来已取得了众多突破性成果和重要进展.本文从结晶过程机理认识和抑制药物分子开发需求出发,首先介绍了病态矿化结晶过程诱发的几种常见人类疾病,综述了这些疾病相关的无机或有机盐晶体结晶过程机制的研究进展,重点阐述了诱发肾结石形成的晶体成核、生长、聚结和黏附不同阶段、不同尺度的分子机制研究进展以及结晶抑制药物分子的设计开发策略.最后,梳理了今后生物病态结晶领域研究的重点方向,为病态矿化引发的人类疾病的预防、治疗和药物研究开发提供指导.     

更短更亮更优秀

一种有着军方背景的激光技术看来会对生物学产生巨大影响。通过产生高功率的短脉冲 ,自由电子激光器将推进我们对生物分子的认识     

氧化还原酶电催化反应研究进展

由于选择性好、效率高、无副产物和绿色环保等优点,生物电催化合成反应备受关注.氧化还原酶分子内部及其与电极界面间的电子传递效率,决定了生物电化学合成的效率.本文对近年来酶电催化的相关研究进行总结,聚焦氧化还原酶分子内的电子传递机制,阐述氧化还原酶共进化电子传递网络改造、分子开关设计、导电模块组装等酶分子内电子传递的调控策...     

纳米光生物分子材料--菌紫质及其在信息科学中的应用

菌紫质是一种特殊的光敏蛋白质分子,具有光驱动质子泵功能、光致变色效应和光电效应.近年来,随着对光循环机理和材料改性技术的深入研究和发展,菌紫质在信息科学领域的应用日渐增多.本文综述了国内外研究状况和最新发展动态.介绍了菌紫质的来源、分子结构、光驱动质子泵功能、光循环(分支光循环)过程、光致变色效应和光电效应.列举了菌紫质在三维光存储、光信息处理、视觉模拟等方面的应用实例.对这种纳米光生物分子材料的应用前景及存在的问题进行了探讨.     

金属离子调控荷质协同传递

荷质协同传递是一类广泛存在的电荷迁移现象.特别是在复杂的生物环境中,表现出了许多迷人的协同迁移特征.它不仅参与一切正常的生理代谢过程,而且还与蛋白质、DNA等生物大分子的损伤以及病变机制密切相关,并且敏感地依赖于各类环境因素.因此阐明各类环境下质子电子迁移的协同性对认识相关的生命过程机制具有重要意义.目前,利用各种手段人们已经探明了诸多荷质协同转移特征,并被用于解释蛋白质氧化损伤、DNA电荷传导、转录与复制等过程.这类荷质协同转移原理对仿生功能材料及纳米分子器件的设计也具有很好的应用价值.另外,在各类有机体内,金属离子是很重要的一类组分,并且在调节活性中心的生物功能方面起着至关重要的作用.尤其,最近的研究发现金属或它们的配合物能够有效地调节电子转移的途径和速率.另一     

星形胶质细胞通过溶酶体释放信号分子ATP

星型胶质细胞是神经系统中数量最多的细胞,过去多认为在神经系统中只起被动的营养和支持作用,而不具备信号处理和传递的功能.近年来研究表明,星形胶质细胞不但表达多种受体和通道蛋白,还可分泌多种营养因子和信号分子,对神经系统的发育和功能的调节起着重要的作用,但星形胶质细胞分泌信号分子的机制还不清楚.     

苯甲酸乙酯的光物理过程

激基复合物的形成是很多荧光猝灭的中间过程,也是光化学反应和生物分子的光化学转变的中间状态,并且是有机光导体光生载流子的中间体,因此激基复合物的研究是一个十分活跃的领域。但对于有机分子和无机酸分子之间相互作用形成激基复合物,特别是形成三分子激基复合物还极少报道,而这一过程对深入了解生物分子的光化学转变,光合作用机理等有着重要的意义。本文研究了苯甲酸乙酯的光物理过程,发现了苯甲酸乙酯浓溶液可以形成激基缔合物。苯甲酸乙酯不仅能与硫酸分子作用形成1∶1的双分子激基复合物,还可以和硫酸分子形成2∶1的三分子激基复合物。并讨论了形成三分子激基复合物的两种途径。     

充斥细胞的纳米分子机器

分子机器种类繁多 一个小小的生物细胞中,居然充斥着种类繁多的纳米级分子机器。它们和人类制造的机器一样,由许多部件相互配合,行使着特定的功能。     

以多巴胺为功能单体的生物大分子印迹聚合物

分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymer, MIP)是指功能单体与模板分子组装后发生聚合,通过移除模板分子得到的聚合物.与天然抗体相比, MIP具有制备简单、成本低廉、稳定性好、可重复使用等优点,因此被广泛地用于分离富集、化学传感、药物运输及生物催化等领域.近年来,分子印迹技术的发展促进了以生物大分子特别是蛋白质为模板的印迹材料的设计、制备和应用研究.由于生物相容性好,聚合反应条件温和且容易调控,多巴胺被用作功能单体在固体基质表面通过自聚合反应印迹生物大分子.本文综述这类分子印迹聚合物的设计和制备方法,并介绍印迹材料的性能表征和应用;重点论述以蛋白质为模板的印迹聚合物,同时兼顾以其他生物大分子如多肽、低聚糖以及病毒、酵母细胞等直接作为模板的印迹聚合物的合成和表征;最后讨论该领域的未来发展趋势和存在的挑战.     

单分子膜调控草酸钙晶体成核和生长的研究进展

近年来, 来自医学、生物、材料和化学等领域的学者从不同的侧面对尿结石主要组分草酸钙(CaOxa)的矿化进行了深入研究, 具有类似细胞膜结构的单分子膜是重要的模型体系之一. 本文综述了单分子膜对CaOxa晶体成核、生长和晶面取向的调控作用的研究进展, 讨论了单分子膜亲水头基、疏水尾链、膜聚集态、亚相抑制剂等因素对膜控晶体生长的影响, 从晶格匹配、分子模型、静电作用、氢键、异相成核理论、空间定位与约束等方面深入探讨了单分子膜诱导晶体生长的本质原因, 并论述了采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和计算机模型等方法得到的最新结果.     

聚集诱导发光分子在生物检测领域的应用

聚集诱导发光(AIE)是指一类荧光生色团在溶液状态下微弱发光甚至不发光,而在固态或聚集状态下荧光显著增强的一种光物理现象.具有AIE特性的分子作为荧光探针在生物检测领域有着传统荧光探针分子不能比拟的优点.一方面可以使更多的AIE探针分子结合到生物大分子上获得高亮度的荧光,而不必担心像传统的荧光分子那样发生聚集导致的荧光猝灭,这为荧光检测提供了便利.另一方面,在聚集后发生的荧光急剧变亮的特性可以作为荧光放大检测的定量依据.本文展示一些有代表性的具有AIE特性的分子,重点介绍其在蛋白质、DNA、G4、手性有机胺等生物分子检测中的应用,阐明AIE荧光探针的工作原理和特点,并对AIE荧光探针的设计与应用给予展望.     

硅纳米线场效应晶体管生物传感器在肿瘤分子诊断中的应用

肿瘤的早期诊断是目前临床医学最具挑战性的问题之一.分子诊断不仅能对肿瘤早期做出确切的诊断,而且能对肿瘤分期、分型、疗效监测和预后评估做出判断.硅纳米线作为新型一维半导体纳米材料,具有超高灵敏度、专一选择性、无标记检测、快速实时响应等独特优势,在近年来的生物医学检测应用,特别是肿瘤的分子诊断方面引起了极大的关注.基于此,本文介绍了硅纳米线场效应晶体管(FET)的工作原理、硅纳米线的制备方法、传感灵敏度的影响因素,综述了硅纳米线FET生物传感器在肿瘤分子诊断中的应用(包括核酸的定性与定量检测、肿瘤蛋白标志物检测、以及分子间相互作用研究),并展望了硅纳米线生物传感器的未来发展趋势,希望能为硅纳米线在肿瘤早期诊断的进一步应用提供一定的参考.     

阵列微电极上分子器件的研究

有些导电高聚物如聚吡咯(PPy),聚苯胺等的电导率在一定范围内随着外部施加电压改变而变化,利用这一性质可以制作各种聚合物分子器件。我们曾用阵列微电极在水溶液中研究了PPy的电导率与外压的关系,发现这种PPy修饰的阵列微电极具有类似二极管的特性,并测出了其响应的I-V曲线。但将生物酶固定在阵列微电极上制成特定的生物电化学分子器件还未见文献报道。由于这种分子器件能制成传感器,用于临床化学、环境监测、过程控制及生命体系分析中,因此有必要开展这方面的研究。本文用PPy将硫辛酰胺脱氢酶(DP)固定在对插型阵列微电极(IDA)上,研究了PPy/DP修饰IDA电极(PPy/DP/IDA)的二极管特性,测出了其I_D-V_G曲线,发现烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)能使PPy/DP/IDA分子器件从“开”状态变到“关”状态,并且其“开～关”时间与NADH的浓度有关并可用于对NADH的定量测定。本文的这一发现对进一步研究和制作新型的NADH生物电化学传感器具有指导意义。     

一种新的生物成礁模式

本文对二叠纪海绵生物礁的主要造礁生物钙质海绵和钙藻的生物学特征，埋藏及保存特点进行了分析，并讨论了二叠纪海绵生物礁的成礁过程，认为它与地质历史时期其它生物礁的成礁过程存在明显的差异。