分子动态模拟及其在生物大分子研究中的应用

生物分子动念模拟技术是运用计算机对生物大分子的结构、功能、质子运动轨迹以及生物分子间的相互作用进行预测,是研究生物分子结构和功能的重要手段.该文介绍分子动态技术的原理及其在生命科学研究中的应用和研究进展,分析目前存在的问题,并提出对未来工作的展望.     

蛋白质结构与功能研究中的分子模拟技术

分子模拟技术为蛋白质的研究提供了一种崭新的手段,在理论上解决了结构预测和功能分析以及蛋白质工程实施方面所面临的难题。它在蛋白质的结构预测和模建工作中占有举足轻重的地位,实现了生物技术与计算机技术的完美结合。本文简要阐述了该技术的基本步骤和工作原理,并以目前应用最广的生物大分子领域的商品化分子模拟软件Accelrys公司基于Linux系统开发的InsightII为例,介绍了相关程序模块的功能和作用,同时结合该技术在蛋白质的结构预测和模建、结构与功能关系分析、分子设计等过程中的开发与应用,加以具体说明和展望。     

分子动力学模拟与分子生物力学

生物大分子的微观结构动力学决定其生物学功能,其力学-化学耦合规律是分子生物力学的重点关注方向。分子动力学模拟是耦合生物大分子力学-化学性质微观结构动力学基础的有效手段,其结果可用于预测结构-功能关系、指导实验设计和诠释实验结果。本文简要介绍了分子动力学模拟的方法学特点、基本工作原理及其在分子生物力学中的应用,并展望了未来可能的发展方向和应用前景。     

大尺度森林碳循环过程模拟模型综述

森林生态系统碳循环是全球陆地生态系统碳循环的重要组成部分,而碳循环模型已经成为研究森林碳循环的必要手段。森林碳循环模型可以分为统计模型和过程模型,其中过程模型以其完整的理论框架、严谨的结构分析和清晰的过程机理,逐渐占据了主导地位。从地球化学过程模型、陆面物理过程模型和生物过程模型等3个方面综述区域尺度到全球尺度(本文称为大尺度)森林碳循环过程模型研究进展,论述了各类模型的主要特征、优缺点以及应用现状,探讨了森林碳循环模拟研究中存在的问题,并讨论了森林碳循环过程模型的主流研究方向。可为不同空间尺度下森林生态系统碳循环模拟模型的选择提供参考,以及为森林碳循环研究提供借鉴。     

生物大分子体系及其相互作用的计算机模拟

生物大分子体系及其相互作用的计算机模拟陈凯先（中国科学院上海药物研究所２０００３１）随着分子生物学的发展和计算机技术的进步,运用各种数学、物理学的理论方法,以计算机作为工具进行生物学的基本理论研究,特别是进行生物大分子体系及其相互作用的计算机分子图形...     

分子模拟方法及其在分子生物学中的应用

常用的分子模拟方法有 :量子力学法、分子力学方法、蒙特卡洛法和分子动力学法。四种方法各有优势 ,共同成为分子模拟的组成部分。综述了分子模拟法在分子生物学中的应用 ,最后介绍了分子模拟的发展方向 ,并预测了其未来的发展趋势。常用的分子模拟方法有 :量子力学法、分子力学方法、蒙特卡洛法和分子动力学法。四种方法各有优势 ,共同成为分子模拟的组成部分。综述了分子模拟法在分子生物学中的应用 ,最后介绍了分子模拟的发展方向 ,并预测了其未来的发展趋势。     

工业生物技术的过程科学研究概况及发展趋势

简述了工业生物技术领域在过程科学方面的研究现状及发展趋势,从"细胞群体效应及过程放大原理"、"工业生物过程物质和能量传递与生物转化规律"、"工业生物过程优化新方法"等3个方面介绍了我国工业生物技术过程科学的重点进展和在国际上的地位,最后从"生物原料高效转化"、"生物转化过程物质和能量协调和匹配"、"生物过程强化"、"生物过程系统集成"等方面提出了工业生物技术在过程科学研究方面未来的战略方向。     

生态系统模拟模型的研究进展

从四个方面概述了生态系统模拟模型的发展现状：1)个体及种群,种群动态模型主要模拟在一个生境中单个种的动、植物个体出生或发芽、成长及其死亡过程,还有种内竞争和种间相互作用,主要分析生境中生物之间的相互作用。主要概述了林窗模型和土壤一植物一大气系统模型。2)群落与生态系统,概述了生态系统生产力模型、生物地球化学循环模型及演替模型。主要模拟植物种类在整个生态系统发展过程中的变化,以及植被类型的转变和相关的生物地球化学循环过程的改变,从而反映生物群落对气候变化的响应。3)景观生态系统,景观动态研究包含了时空两个方面的动态变化,一般可分为随机景观模型和基于过程的景观模型。随机模型用于模拟群落格局在演替过程中的动态变化等,基于过程的景观模型深入研究组成景观的各生态系统的空间结构。4)生物圈与地球生态系统,基于过程的陆地生物地球化学模式被用来研究自然生态系统中碳和其它矿物营养物质的潜在通量和蓄积量,较为流行的模式有陆地生态系统模式TEM、CENTURY、法兰克福生物圈模式FBM、Biome-BGC、卡内基-埃姆斯-斯坦福方法CASA等。这些模式己被用于估算自然生态系统对大气CO2加倍及相关气候变化在区域和全球尺度的平衡响应。最后,结合实际工作展望了生态系统模拟模型在各方面的发展方向。     

自组织作用在生物进化中的模拟研究

生物的进化可以看作是在基因随机突变的驱动下,通过自组织作用而形成高级有序结构的过程。生物进货研究只能看到进货的结果,而不能对进货的过程进行定量分析和检验。采用进化计算的算法框架对进化现象进行,模拟随机初始条件及环境突变条件下种群的分化和物种形成过程,研究地域分布对物种分化和形成的影响,以及过渡物种的分布特点,并对有限地域条件下地域面积和物种数量的关系进行了模拟研究。     

生物反应器流场特性研究及其在生物过程优化与放大中的应用研究

生物反应器是实现生物过程的核心设备,其内进行的生物反应过程受不同反应器内流场结构的影响会产生差异显著的结果,这也是导致生物过程放大困难的关键问题之一。为研究这一问题,必须对不同规模反应器内流场结构有充分的认识,必须对反应器内的混合、传质、剪切等影响生物过程的几个关键方面进行深入研究。首先简单介绍了反应器流场研究的实验及数值模拟方法,在此基础上详细论述了流场混合与传质对生物反应过程的影响,流场剪切对丝状菌形态及其生物过程的影响,最后从反应器流场与细胞生理代谢特性整合的角度,介绍了反应器流场与细胞生理之间的相互作用关系,并以三个实例简单介绍了基于Euler-Lagrange模拟框架的整合流场和细胞动力学模型的模拟方法及模拟结果。旨在通过介绍反应器流场研究及其在生物过程优化放大中的应用,提出基于反应器流场特性与细胞动力学响应的生物过程放大研究方法,为更高效、理性地生物过程放大提供一些理论参考。     

工业生物过程：生物技术产业化的关键——访北京化工大学副校长谭天伟教授

——请您简单介绍一下我国工业生物过程研究现状和趋势。 谭：工业生物过程是以可再生生物质资源为原料基础生产化学品、材料与能源的新型工业模式。工业生物过程工程包括过程单元、过程装备和过程优化三个主要方面。中国是一个工业生物技术大国,发酵体积1000万立方米．位居世界第一。     

生物分子自组装

分子自组装是一种普遍存在于生命体系中的现象,是生命科学最本质的内容之一。开展分子自组装的研究具有重要意义,有助于人们从分子水平上认识自然界中生命形成和演变的过程,并为人们提供新的思路,开展生物医学基础研究、新材料合成及分子器件研制等。该文介绍了自组装的基本含义,对分子自组装技术在生物材料、生物分子器件研究方面的进展作了综述。     

酶的分子定向进化及其应用

酶的分子定向进化是20世纪90年代初兴起的一种蛋白质工程的新策略,是一种在生物体外模拟自然进化过程的、具有一定目的性的快速改造蛋A质的方法.该方法引起了生物催化技术领域的又一次革命.目前分子定向进化技术已被广泛应用于工业、农业及制药业等的相关领域.本文详细综述了酶的分子定向进化的概念、过程、基本策略及其核心技术,并着重介绍了酶的分子定向进化技术在提高酶的活力、稳定性、底物特异性和对映体选择性等几方面的应用及取得的相关成果.     

生物过程化学机制的单分子荧光探测

单分子荧光检测越来越广泛地被应用于生命科学领域。这项技术可以对生物过程的化学机制进行定量、仔细的探究,与传统系综实验形成很好的互补。本文简介近几年单分子荧光检测研究的若干典型实例,以此展示这项技术的特点、优势及其可能的应用。它们涉及从简单的生化反应到复杂的蛋白表达调控等重要的生物过程。     

水稻生长模拟模型的组建与验证

在模型L1D和TIL的基础上,利用田间试验和文献资料,组建了水稻生长过程的动态模拟模型．验证结果显示,模型运行后生育期的模拟值与实测值吻合良好,干物重、叶面积系数和分蘖数的模拟值与实测值也基本一致,表明该模型能较好地模拟水稻生长过程的动态变化．     

生物物理学报作者须知

1编辑方针《生物物理学报》是中国生物物理学会主办的学术期刊,发表有关生物物理学、分子生物学和细胞生物学领域基础研究和应用研究方面具有原创性的高水平研究论文、快报和综述文章。本刊将把重点放在分子与细胞水平的研究工作。特别欢迎以下方面的投稿:蛋白质组学,生物大分子的结构与功能,生物膜的结构与功能,生物信息学,细胞的信号转导,脑和认知功能的分子和细胞生物学基础,环境(光、声、电磁场、力和辐射)对生物作用的分子与细胞生物学机制,生命运动中各种分子、细胞和系统过程的理论模拟,以及生物物理、分子生物学与细胞生物学研究的…     

典型岩溶山区土地石漠化过程——以粤北岩溶山区为例

中国南方岩溶区是土地石漠化广为发生发展的脆弱生态区域。运用面上调查、定位观测和模拟试验相结合的方法,以粤北岩溶山区为例,从地表生态过程的角度对土地石漠化过程进行解析、研究。在轻度石漠化向极重度石漠化发展的过程中,仅2-3 a,植被就从灌草混合群落退化为草本群落,物种减少76%,植被盖度降低87.2%;土壤侵蚀量逐渐加大,土壤物质不断流失和丢失,土层变薄,侵蚀模数呈10多倍、数10倍增加。岩溶坡面特殊的水文过程和水循环模式,使石漠化土地上"四水"转化迅速。随着石漠化程度加重,地表水和壤中水流失量加大,石灰岩脉动式"生长"速度加快,使基岩裸露率由30%—50%增至90%以上,最终导致土壤粗化,养分减少,生物生产量减少89%甚至更多。这表明,土地石漠化过程是由植被退化丧失过程、土壤侵蚀过程、地表水流失过程、碳酸盐岩溶蚀侵蚀过程和土地生物生产力退化过程相互联系、组合而成的土地退化过程,也是岩溶山区土地生态系统演变为石质荒漠系统的地表生态过程。     

细胞代谢过程中的酶促糖基化及其功能

细胞代谢过程中多样的生化修饰反应能够精细调控细胞的活力与功能。其中,酶促糖基化是细胞代谢调控过程中普遍存在的一种分子修饰,对维持和调节细胞功能具有重要影响。糖基转移酶通过将糖基供体的糖基转移至相应的受体分子来实现糖基化修饰。受体分子经过糖基化修饰会改变其在细胞内的稳定性、溶解性和区域定位等特性,并在调节细胞周期、信号转导、蛋白质表达调控、应答反应和清除细胞异物等诸多生物过程中起着重要作用。简要介绍了细胞代谢过程中糖基转移酶超家族的分类、命名和催化机制。重点阐述细胞中蛋白质类生物大分子和小分子化合物的糖基化反应及其在细胞代谢过程中的功能。展望了细胞中糖基化反应及糖基转移酶在人类健康、医药产品、工业催化、食品和农业等领域的应用前景。     

超快过程激光生物学的内容,方法和意义：Ⅰ.超快过程激光生物学的理论基？

用量子力学观点阐明了生物的颜色和发光，讨论了生物在各种光化学的物理过程。这包括环境对发光的影响，分子内部的质子转移和异构化；血红蛋白的变构效应，激发态电荷转移的合成物，分子间的能量转移和电子转移；光分解和复合等，讨论了超快过程激光生物学的研究方法，这包括激光拉曼光谱法，荧光光谱法，吸收光谱法及偏振光谱法。     

香草酸与多酚氧化酶相互作用机制研究及新型指纹谱构建

生物大分子与小分子之间的相互作用机制研究是当今各个学科领域的前沿和热点,不仅有利于进一步认识大分子的结构和功能,还能进一步获得检测生物大分子或小分子的新途径．本研究将中药材特征指纹图谱应用于植物多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)与植物体内活性成分香草酸(vanillic acid, VA)的具体相互作用机制的研究,采用光谱实验法结合分子模拟技术,分析VA与PPO的相互作用机制,并构建其三维相互作用指纹谱．光谱实验结果显示,VA增强了PPO的荧光强度. 维持VA-PPO体系的相互作用力主要为疏水作用,VA与PPO的结合距离r值为2.48 nm,发生了非辐射能量转移．由光谱实验数据构建的λ-UV-F新型指纹图谱,系统地反映了活性分子VA与PPO之间相互作用特征．分子模拟结果精确显示了VA与PPO的结合位域与结合作用力,表明维持VA与PPO的相互作用力主要为疏水作用和氢键(位于氨基酸残基 Met258, His88, His109, His240, His244和His274位)．计算机模拟与光谱学实验结果一致,并成功构建了VA-PPO相互作用特征关系的新型指纹图谱．