参与还原型H~+-ATP酶光活化的质子梯度

水的氧化和还原质醌(reduced plastoquinone, PQH_2)的氧化所释放的质子(proton,H~+)用于膜上腺苷三磷酸(adenosine triphosphate, ATP)酶复合体催化的ATP形成。而质子从产生部位到ATP酶复合体膜内质子通路(proton channel, CF_0)的传导途径还没有定论。Mitchell曾提出化学渗透假说,认为膜内外水相质子浓度差或非区域化质子梯度偶     

微量量热法研究抑制剂对酶的作用——抑制常数(K_i)的测定

腺三磷酶(ATP酶)是一种重要的酶,它与生物体内能量的贮存、释放以及转移等过程有着密切的关系。我们应用量热法,对ICH_2COONa、BrCH_2COONa、ICH_2CONH_2等数种卤素化合物与镁离子激活猪心线粒体可溶性腺三磷酶(F_1)活性抑制作用进行了研究。发现抑制     

叶绿体ATP合酶CF_1与CF_0亚基间的相互作用

通过PCR的方法得到菠菜叶绿体ATP合酶9个亚基的编码序列, 分别克隆到质粒pGBT9和pGAD424, 双转化入酵母菌株HF7C和SFY526, 用酵母双杂交系统检测菠菜叶绿体ATP合酶各亚基间的相互作用. 同时用双杂交系统和体外结合实验检测 g 亚基与e亚基及e亚基突变体eDN21, eDC45之间的相互作用. 实验结果基本上支持目前关于细菌ATP合酶的结构模型. 与之不同的是, d 亚基与b, g, e 以及CF0的Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ亚基均有作用. 这些结果说明尽管叶绿体ATP合酶与细菌ATP合酶有着类似的亚基组成和空间结构, 但在亚基间的相互关系和催化过程中的构象变化上可能有所不同.     

酶的研究与生命科学(一)：酶本质的理解和认识

酶是生物催化剂,通过催化化学反应而参与了几乎所有生命过程,因此对酶的研究既深化了对生命现象的理解和认识,又为相关疾病治疗提供了新方案。1897年无细胞酵母发酵的发现启动了现代酶学研究的序幕,随后几十年先后分离并合成辅酶,证明酶的本质为蛋白质,发现了具有催化功能RNA等,此外,通过解析核糖核酸酶结构而阐明一级结构决定高级结构以及结构与活性之间的关联等,这些成果极大地拓展了人们对酶本质的理解和认识,做出卓越贡献的科学家也因此荣获诺贝尔奖。     

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。     

叶绿体ATP合酶CF1与CF0亚基间的相互作用

通过PCR的方法得到波菜叶绿体ATP合酶9个亚基的编码序列,分别克隆到质粒pGBT9和pGAD424,双转化入酵母菌株HF7C和SFY526,用酵母双杂交系统检测菜叶绿体ATP合酶各亚基间的相互作用,同时用双杂交系统和体外结合实验检测γ亚基与ε亚基及ε亚基突变体ε△N21,ε△C45之间的相互作用,实验结果基本上支持目前关于细菌ATP合酶的结构模型,与之不同是,δ亚基与β,γ,ε以及CF0的Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ亚基均有作用,这些说明尽管叶绿体ATP合酶与细菌ATP合酶有着类似的亚基组成和空间结构,但在亚基间的相互关系和催化过程中的构象变化上可能有所不同。     

21世纪的新兴产业--酶制造

地球上存在着各种各样的生物。这些生物生存方式所引起的生物现象——生化反应是由一系列的酶来完成的。由生物进行的酶反应到底有多少种？据国际生化学联合会酶委员会编集的《酶命名规程（EnzymeNomenclature）1992》中，约有近4000种酶被注上酶委员会许可的符号EC。除此之外，实际上还有许多学会杂志上发表的、尚未得到国际酶委员会的承认，全部加起来恐怕将超过1万种。酶的利用，可追溯到那个还未意识到酶分子存在的年代。古代酿酒业、各种发酵食品制造业都离不开酶。然而近代科学对酶的利用，始于1833年APayan与J．Perspz发现了从麦…     

小鼠艾氏乳腺癌腹水细胞质膜质子泵活性研究

生物换能膜(如线粒体、叶绿体及细菌质膜)中分布有电子传递链酶系和H~+-ATP酶,它们都具有质子泵的功能。电子传递、质子转移和能量偶联的ATP合成三者的相互关系一直是生物能力学研究的中心问题。但是,近年来在若干动物、植物和真核微生物细胞质膜也发现广泛分布有电子跨膜传递与质子转移相偶联的氧化还原系统(图1)。这样的偶联系统,当外部     

叶绿体ATP合酶ε亚基缺失突变对叶绿体的毫秒延迟发光快相强度及其ATP合成能力的影响

在E. coli中表达菠菜叶绿体ATP合酶ε亚基及其N端或C端部分氨基酸残基缺失突变体的蛋白. 经初步纯化, 测定将它们加入到叶绿体悬浮液中后对叶绿体的毫秒延迟发光快相强度及其循环和非循环光合磷酸化活力的影响, 以及它们与缺失ε亚基的类囊体膜重组后的ATP合成活力. 结果显示, 外加ε亚基或缺失突变的ε亚基蛋白于叶绿体悬浮液中对叶绿体的毫秒延迟发光快相强度和光合磷酸化活力均有促进作用. N端缺失突变的ε亚基随着其缺失氨基酸残基数目的增加(从1→5个), 对叶绿体的毫秒延迟发光快相强度和光合磷酸化活力的促进作用逐渐减弱, 且与缺失ε亚基的类囊体膜重组后的ATP合成活力也逐渐减小; 但是C端缺失突变的ε亚基随着其缺失氨基酸残基数目的增加(从6→10个), 其促进作用反而逐渐增强, 且与缺失ε亚基的类囊体膜重组后的ATP合成活力也逐渐增大, 但均仍不如野生型ε亚基的高. 这些结果表明, 叶绿体ATP合酶ε亚基的N端结构可通过调节ε亚基的堵塞跨膜质子泄漏能力影响合酶的ATP合成能力, 叶绿体ATP合酶ε亚基C端区域对于ATP的合成具有微妙的调节作用.     

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。     

模拟过氧化物酶催化荧光反应的研究——CV-H_2O_2-Mn~Ⅲ-T(4-TAP)P

随着仿生学和生物无机化学的发展,天然酶的模拟工作越来越受到重视,因为模拟酶不仅成本低,而且稳定性好。日本Yutaka Saito等人曾合成MnTPPS_4络合物,替代过氧化物酶作为催化剂用于酚和胺类化合物的氧化显色反应。对Guilbault等人提出的过氧化物酶催化H_2O_2氧化高香草酸的荧光反应,我们曾从底物角度进行研究。本文依据过氧化物酶的活性中心结构,合成了一种金属卟啉化合物,四(4-三甲铵基苯)卟啉和锰的络合物Mn~Ⅲ-T(4-TAP)P,用于模拟辣根过氧化物酶(HRP),催化H_2O_2氧化佳味醇的氧化偶联反应,     

转动分子马达：ATP合成酶

生物分子马达处在生命与纳米两学科的交叉点上,注定会成为本世纪基础研究的主角之一。ATP合成酶是最精妙的生物分子马达之一,有关它的研究尽管经历了60多年,但突破性进展出现在最近十年,部分原因是单分子技术的发展,更要归功于物理学家、生化学家及计算学家等的联合交叉研究。本文回顾了ATP合成酶研究的历程,展示了主要成果,也提出了面临的问题。     

利用磁镊研究促旋酶与DNA的结合

促旋酶(gyrase)在原核生物的生命活动中扮演着重要的角色,它是已知拓扑异构酶中,唯一能够向DNA引入负超螺旋的酶.本文中,我们利用磁镊(magnetic tweezers)对促旋酶和DNA的相互作用进行了单分子实时观测.实验发现,在不加入ATP时,促旋酶能够同时与两段DNA(G片段和T片段)结合,但这种结合较弱,施加0.7pN的外力就能逐渐破坏两者的结合;但加入高浓度的诺氟沙星后,促旋酶与DNA的结合明显增强,甚至能够抗衡5.9pN的外力.促旋酶还会影响超螺旋的几何尺度:不加入促旋酶时,DNA超螺旋的几何尺度由DNA所受拉力决定,而加入促旋酶后,超螺旋DNA几何尺度变小,并且主要由DNA与促旋酶的相互作用而不再是所受拉力所决定.而且促旋酶与正负超螺旋的结合能力不同,它更容易与正超螺旋结合.同时,发现促旋酶从DNA上解离的时间符合双指数分布.我们提出的模型能够很好地解释这个分布,并与他人提出的模型的结果进行了比较.     

菠菜叶片中胆碱加单氧酶的分离

一些植物适应胁迫的重要特点之一是在细胞质中积累有机渗透调节剂相容溶质(ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅｓｏｌｕｔｅ),以维持细胞质与其内(液泡)外环境的渗透平衡.甜菜碱是最重要的相容溶质.植物中,以胆碱为底物,经两步酶促氧化生成甜菜碱,中间产物为甜菜碱醛,催化第一步的为胆碱加单氧酶(Ｃｈｏｌｉｎｅｍｏｎｏｏｘｙｇｅｎａｓｅ,ＣＭＯ).此酶性质极不稳定,活性测定也比较复杂困难,因而很长时间未能分离纯化.1995年Ｂｕｒｎｅｔ等人[1]纯化了菠菜ＣＭＯ,它为一种均一的二聚体,单体分子量为45ｋｕ,带红黄色,在459ｎｍ有吸收峰.该法是将菠菜叶片…     

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.     

钙调素拮抗剂及钙离子螯合剂对叶绿体CF_1-ATP酶的影响

作为胞内信使的钙离子,在与Calmodulin(钙调素,简称CaM)结合后将其活化,从而调节着生物细胞内多种酶的活性和生理过程。在植物方面,已证实Ca~(2+)·CaM系统至少调节着NAD激酶、Ca~(2+)·Mg~(2+)-ATP酶和NAD奎宁氧化还原酶,以及可能参与光合作用、细胞运动、植物激素反应等生理过程的调节。植物上已初步证实与Ca~(2+)·CaM调节有关的ATP     

纳米酶在抗生素检测中的应用进展

近年来,抗生素作为一种基础治疗药物已经被广泛应用于医学、畜牧业和水产养殖业中,但是由于其过度使用导致的抗生素残留也对生态环境以及人类健康构成了严重威胁.抗生素残留会持续通过生态与生物累积危害人与动物健康,因此对环境样本抗生素残留进行有效监测具有十分重要的意义.纳米酶是一类具有类酶催化活性的功能纳米材料,是新一代人工酶,具有高稳定性、独特的化学性质、易于表面调节和生物相容性等诸多优点,解决了天然酶制备困难、成本高、易失活等问题.本文综述了近年来基于纳米酶的抗生素传感策略的最新研究进展,着重阐述了不同种类纳米酶的作用机制和在抗生素检测方面的研究现状,并对纳米酶传感器的发展前景作了进一步的展望,可为设计高性能基于纳米酶的抗生素传感装置提供理论依据和实际应用的范例,从而为利用纳米酶设计新型传感器提供新思路.     

ACC合酶基因及其反义基因转化番茄获得转基因植株

乙烯对植物生长发育的各个方面都具有重要的调节作用.植物体内乙烯生物合成途径是:Met→SAM→ACC→C_2H_4,催化SAM向ACC转化和ACC转变成乙烯的酶分别是ACC合酶和ACC氧化酶(乙烯形成酶).近几年来关于ACC合酶和乙烯形成酶的分子生物学研究也已经取得了重要进展.但乙烯对植物生长发育作用机制仍然不清楚,通过基因工程方     

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     

一种新的有机磷降解酶的分离纯化及酶学性质研究

从农药厂被污染的土壤中分离到一株降解有机磷农药的高效菌株C2-1, 经鉴定表明为假产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes). 对其产生的有机磷降解酶OPHC2进行了分离和纯化, 并对其酶学性质进行了研究. 其降解甲基对硫磷的最适温度为65℃, 最适pH为9, 并且此酶具有很好的热稳定性和pH稳定性, 对大多数金属离子和化学试剂不敏感. OPHC2氨基酸序列及其编码基因的核苷酸序列分析表明, OPHC2与目前发表的有机磷降解酶没有同源性.