核酸与先天免疫

虽然核酸是生命科学中最受瞩目的一类生物分子，但一直以来它们的主要身份是遗传信息的携带者，其携带的信息通过它们编码的蛋白质得以表达和延伸。近年来，研究人员发现它们还有其他属性和功能，如核酸能引发机体免疫。     

生物科学的前沿(上)

本文叙述当代生物学中“分子革命”的历史,并着重说明其对细菌遗传学的出现、遗传学与生物化学的结合、以及研究大分子技术的巨大进步这三者的依存关系。这方面的中心问题包括:由核酸和变构蛋白携带的分子信息的传输;一维信息结构到三维信息结构的自动转换;以及生物学多样性表现在分子机制上的惊人的统一性。本文还将简述分子水平与形态学水平研究的结合,这种结合为细胞生物学开辟了广阔的领域。此外也约略涉及当前在另一些水平上对生物学提出了挑战的某些尖端问题。     

DNA：生物学的“建筑材料”—生物学家埃里克·温弗里谈DNA独特的化学特性

电子计算机的威力人所尽知，但涉及到与物理世界有关的复杂任务—比如某种昆虫的构成—还得寄望于对DNA的深入研究。曾于2000年获得“麦克阿瑟天才奖”的埃里克·温弗里（Erik Winfree），一直在潜心研究存储遗传生命信息的DNA；而人类的细胞正是利用这类遗传分子的信息来构建蛋白质，形成了我们的身体结构并做着与生命存在相关的几乎所有工作。目前，温弗里正在利用DNA独特的化学特性，旨在使其像计算机那样来处理信息（被称为DNA分子计算或DNA分子编程的新颖学科），甚至以DNA分子为“脚手架”构建起有用的结构。不久前，温弗里就其对生命起源的理解以及DNA的化学特性对未来可能产生的影响，接受了《发现》杂志资深编辑斯蒂芬·卡斯（Stephen Cass）的采访。     

生物芯片技术的发展与应用

生物芯片技术是９０年代初期发展起来的一门新兴技术,通过微技术制作的生物芯片,可以民千上万乃至几恨个生命信息集成在一个很小的芯片上,达到对基因、怕和 细胞等进行分析和检测的目的,用这些生物芯片制作的各种生化分析仪和传统仪器相比较具有体积小、重量轻、便于携带、无污染、分析过程自动化、分析速度快、所需样 度剂少等诸多优点,这类仪器的出现将给生命科学研究、疾病诊断、新药开发、生物武器战争、司法鉴定、食品     

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。     

暗信息

作者在讨论暗物质和暗能量的基础上提出了暗信息(Dark Information)假说.狭义的暗信息概念为:在宇宙中可能存在着与暗物质和暗能量相对应的暗信息.广义的暗信息(Id)概念为:Id=Itot-I,其中Itot是某系统中各种类潜在信息的非线性全集合,I是该系统内在某一条件下可提取到的信息.作者进一步讨论了复杂系统不可避免含有暗信息、暗信息是不确定性存在的必要条件等论点,并推测海森伯的测不准原理的基础是由于存在暗信息.作者还提出"生命离不开暗信息"的观点,认为Id/Itot可能成为衡量生命系统可变异性而I/Itot(1-Id/Itot)可能成为衡量生命系统有序性的新尺度.     

信息传递过程中的错误增殖与机体老化

生物大分子间的信息传递是生命的基础。根据分子生物学中的所谓中心法则,信息储存于DNA分子的碱基序列中,再按遗传密码传给RNA分子和蛋白质分子。由热力学规律,信息传递过程(DNA复制、mRNA转录和蛋白质合成)中必然会有随机性错误产生。但生命物质有自我复制的能力,许多导致蛋白质失活的错误不会长期存在,因该分子很快会被无错的分子所取代;但有些错误则不然。虽然大分子间的信息传递有固定的方向性,但作为信     

信息生物学的现状与展望

信息生物学的诞生，在很大程度上得益于国际DNA数据库的发展。本文将描述国际DNA数据库的现状及其对信息生物学的贡献。并以谷氨酸合成酶的分子进化为例，论述分子进化学与信息生物学的关系。我们认为信息生物学将与实验生物学相互作用、相互促进，从而对生物学的发展做出巨大贡献。     

不一样的DNA?

如果外星生命不是基于水,那么,谁能代替DNA解码生命的信息呢?     

人与环境关系之系统科学观点

本文用系统学观点分析了人与环境的关系。认为：人是地球上进化层次最高的信息系统网络体;人依赖于环境是由人对环境信息之需求造成的;脑系统的信息活动是相对于环境的个人自我意识和意志来源;脑系统能够而且需要接收各种非生命,生命和社会环境信息,同时要求在劳动中向环境输出意识信息和获取环境反馈信息。     

磁性分子的量子相干操控

在量子信息科技的发展中,以电子自旋作为信息载体的分子基材料因其突出的可设计性和可扩展性而被寄予厚望.基于系综的量子信息材料研究在分子设计和量子操控策略方面已有较多积累.本文从分子基量子比特的构效关系和分子设计、分子基多能级量子位的研究现状和应用潜力、多功能磁性分子等角度介绍了近年来国内外分子基量子信息材料研究的概况,并总结了该领域已取得的成果和现状,展望了今后实现突破的潜在方向和技术路线要求.我们认为,分子基量子信息材料的发展需要走向单自旋表征和操控的新阶段,并整合自旋化学与量子信息科技,以构建新的研究范式.     

奇偶高次谐波光谱学研究进展

不对称分子由于对称破缺在强激光场中会辐射奇次和偶次谐波.研究表明,奇偶谐波辐射在频域上具有显著不同的特性.通过建立奇偶谐波辐射理论模型,进一步的研究指出,奇偶谐波携带着系统的不同信息,可通过提取奇偶谐波各自的特征信息,整合反演出系统的全部信息.上述奇偶分辨的高次谐波光谱学研究思路和相关理论模型已被广泛地应用于不对称分子...     

细胞内膜系统的跨膜分子运输

细胞是执行生命功能的基本单位,各种生物分子在脂膜包被的区域内有序协调地行使功能,从而构成了生物活动的基础.脂分子层不仅具有隔绝内外形成微环境的屏障作用,而且还通过受控的跨膜物质运输与信号转导而发挥交通枢纽的功能,实现了膜内外物质与信息交换的精细调节.除此之外,脂分子层由于其形成的疏水环境还为大量的脂溶性生物小分子的合成与代谢提供了加工场所.细胞内膜系统的物质运输是一个高度受控的复杂物流网络,所运输的底物涵盖了无机小分子、有机小分子和生物大分子等众多物质,其运输效率和调节机制与细胞发挥正常功能以及疾病发生发展具有重要关系.由于分子定位、原位成像和蛋白质样品获取方面的困难,目前对于细胞内膜运输系统的研究与了解只是冰山一角.本文就细胞内各膜系统间发生运输和交换的信号分子、营养物质及生物大分子的研究进展做了综述,并且期待在细胞内膜系统研究上新技术新方法的发现.     

地球生命的起源

宇宙创生于大爆炸,在其后的恒星形成和星系演化过程中各种生命所需的元素不断合成.45.6亿年前,太阳系在银河系的宜居带形成并开始演化,与此同时,地球在太阳系的宜居带上开始朝宜居行星演化.在地球的前生命演化阶段水的海洋已经形成,且拥有丰富的简单有机碳化合物、具催化功能的过渡金属化合物及携带能量的氢气、硫化氢和甲烷等.上述各种物质聚集在近地球表面高能、专门化的、封闭的微小地球化学单元中逐渐演化为初步具有生化功能的单元,最终脱离地球化学反应空间的约束而形成能够独立进行能量代谢和遗传物质合成的生命个体.从能量和地球化学的角度看,将氢气/甲烷合成为有机质的生化过程在早期和现代地球上均不难发生,这也是生命自养起源说的基本假设.地球早期还原大气可经由太阳辐射形成简单有机分子,而陨石和彗星也可将星际有机分子输送到地球,因此地球早期的海洋可能是充满简单有机分子和营养盐的环境,此环境支持生命异养起源假说.从前生命有机化学演化到第一个细胞的形成可能只需要很短的时间.虽然目前已知的地球上最古老的微生物化石是35亿年前形成的叠层石,但在地球的海洋形成之时,即38.5亿年前,生命就可能已经存在于地球上了.     

人造生命迈出重要一步 XNA可实现DNA功能

对许多人来说,简称DNA的脱氧核糖核酸并不陌生,它是携带生命遗传密码的重要载体。但如今,即便如此重要的载体也能被人工合成的物质替代了。研究人员称,他们人工合成了一种名为XNA的物质,在许多关键功能上可替代DNA,这对研究生命起源乃至＂人造生命＂具有重大意义。     

弥合蛋白质和DNA之间的缝隙

能制造自身拷贝的一类相对简单的分子,可暗示早期地球上分子前体物质的生命行为.困惑生命起源问题的最大的一个谜,就是核酸和蛋白质如何同时出现的问题.现在的酶蛋白完成制造和复制核酸的化学任务;但是,酶和其他所有蛋白质的制造.决不会离开携带着遗传信息的核酸.这样一来,究竟谁先谁后呢?耶鲁大学的悉尼·奥尔特曼(Sideny Altman)和科罗拉多大学的托马斯·切赫(Thomas Cech),因发现了     

蛋白质二硫键异构酶既是酶又是分子伴侣

蛋白质和新生钛折叠的概念近十年来发生了重大的转变。新生肽成熟为功能蛋白需要分子伴侣和折叠酶的寿命才能完成。蛋白质二硫键异构酶是一种折叠酶,同时也有分子伴侣活性,该假说得到越来越多体内外实验的支持。分子伴侣活力可能是酶分子在进化过程中获得的新的性质,以提高酶催化效率,并在与蛋白质折叠有关的生命活动中发挥新的功能。     

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.     

指纹鉴别，老技术焕发新光彩

世界上没有哪两个人的指纹是一模一样的，指纹携带着人体的大量信息。在现代科技的作用下．指纹鉴别越来越深入地渗透到我们生活的每一个方面。     

DNA改变世界的23种方式

DNA是掌管人类遗传的分子 ,它携带着一整套命令 ,指引一个微小的受精卵发育成人。自从詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克揭示了它的结构 ,这半个世纪里的伟大发现方才拉开了序幕。为了向我们的 2 3对结构紧密的染色体表示敬意 ,本文列举了———