试论生物信息流与激光生物效应的相关性--激光生物效应分子机理研究

为了探索激光生物学效应的分子机理,以便更好的掌控和利用激光生物效应,用XeCl（308 nm）准分子紫外激光以相同变化的激光参量直接辐照有生物活性的生物大分子BTG DNA、BSA（v）蛋白质和糖Mannan.实验结果分析告知：电镜法观察到受辐照的三类生物大分子的表观结构、构象（含结构信息）和光谱法（IR、Vis-UV、FR、CD）分析指出生物大分子的内在结构部件的相关的特征峰的峰位、峰值都受影响,其变迁都与激光参量的变化相呼应;与三类生物大分子中分子内、分子间沟通与信息传递相关的氢键、糖苷键等的形成与否的类似或相同的结构部件（如-C-H、-N-H、-CH-OH、-C-O、-C =O等）其特征峰的变迁都更敏感于激光参量的改变.激光辐照生物体时,激光似生物信号分子通过它的能量以粒子性、电磁波相干性影响生物大分子的分子结构、构象（含结构信息）的稳定性、增加分子内、分子间相互沟通、信息传递,亦增加了结构部件的被修饰的可能性.进而影响着生物信息流的流量与流向和细胞信号转导的协同与整体表达,产生相应的生物效应.掌握获得功能生物大分子结构构象信息与使用适宜的激光参量的相关的关系值（阈值）是重要的关键.     

XeCl准分子紫外激光辐照生物大分子BSA(V)对其蛋白质结构的影响

XeCl(308 nm)准分子紫外激光(单脉冲输出能量25 mJ,33.3 mJ~34.4 mJ,脉冲频率每秒两次,光斑15 mm×7 mm或4.5 mm×0.5 mm,透镜焦距300 mm),辐照小牛血清白蛋白[bovine serum albumin fraction V,BSA(V)]固体或溶液样品的时间分别为15 s、30 s、45 s或60 s;样品距激光光源的距离分别为:150 mm、250mm、290 mm、340 mm。改变激光参量辐照BSA(V)样品和其对照,用光谱法测试其FT-IR(IR)、Vis-UV(UV)、FR光谱,并比较分析。受辐照后的BSA(V)与主链构象相关的酰胺平面的特征FT-IR谱线,特别是与蛋白质二级结构敏感的酰胺面Ⅰ,1 652 cm-1;与α-螺旋结构相关的FT-IR 1 140 cm-1~500 cm-1;及与蛋白质侧链氨基酸残基Tyr、Phe、Trp相关的特征峰UV277.6 nm、UV216 nm和FR 340 nm、FR 680 nm的峰强度(T%或OD%或Q%)和它们的峰位(cm-1或nm)均受激光辐照的影响,其影响程度与使用的XeCl激光参量的改变有一定的敏感性和相关性。实验结果与讨论对认识激光生物学效应的分子机理、探索建立激光-生物学效应的关系参数,以便进一步发现新的有效的激光生物学效应,发现和认识潜在(后继)的正、负面的激光生物学效应,进而加以调控有一定的理论与实用参考价值。     

激光在研究生物大分子结构与功能中的应用——酵母甘露聚糖波谱性质和形成分子载体的初步研究

为了进一步了解酵母甘露聚糖的精细结构信息,以便研究其功能,我们采用本实验室“拟规模化制备酵母甘露聚糖新工艺”,从废啤酒酵母（工厂下脚料）和市售鲜酵母细胞壁中制取了纯化的酵母甘露聚糖（ｍａｎｎａｎ）。气相色谱法测定它们的糖组分和其相对含量,并且测定和比较分析酵母甘露聚糖与其组份糖的游离形式（甘露糖和葡萄糖）和酸解后的单体糖的可见—紫外吸收光谱和荧光发射光谱,和以Ｈｅ—Ｎｅ激光为激发光源的红外光谱。从中获得了：组份单糖聚合成甘露聚糖和多聚糖再分解成组份糖单体的光谱特征峰;和这些相关样品的光谱特征峰在聚合和分解过程中的变化与相应糖的细微结构变化的相关光谱信息。这些糖结构光谱特征相关信息为我们制备新型分子载体——甘露聚糖的聚合物（ｐｏｌｙｍａｎｎａｎ）和其功能研究提供了研究基础。     

CO_2激光辐照拟微绿球藻的当代生物学效应研究

采用CO_2激光(波长10.6μm,功率10 w,光束长74 cm)辐照拟微绿球藻(Nannochloropsis sp.YW0980),辐照时间为30 s、60 s、90 s,通过测定藻色素、多糖、蛋白质及油脂含量,研究CO_2激光对藻的生物学效应。结果表明:30 s、60 s、90 s辐照条件下,对拟微绿球藻细胞生长及代谢产物均有一定的促进作用,其中CO_2激光60 s处理组有利于拟微绿球藻的生长及色素的积累,但30 s剂量下更有利于多糖、蛋白质及油脂含量的积累,分别比对照组提高了51.05%(胞外多糖),289.45%(总多糖)、37.05%、172.16%。     

XeCl 准分子激光辐照生物大分子对其结构影响初步研究-Ⅰ308 nm紫外激光辐照小牛胸腺DNA的电镜观察与分析

XeCl 308 nm紫外激光(单脉冲输出能量33.4 mJ,脉冲频率 2次/秒,辐照时间45秒,光斑6×3 mm,透镜焦距300 mm)辐照330 mm处小牛胸腺DNA(固体).用扫描电子显微镜和透射电子显微镜可以观察到DNA受照射后有断裂、分叉、扭曲、聚集和交联等现象,影响生物大分子的初级结构和高级结构的变化.在我们的实验条件下是以影响DNA构象变化为主.     

AFM单分子力谱技术及其在活体细胞和菌体表面生物大分子研究中的最新进展

生命活动过程与生物分子内或生物分子间机械力的作用密不可分.原子力显微镜具有极高的力学分辨率,可以在近生理条件下对生物样品进行力学测量,是研究生物体系力学相互作用的理想工具.基于原子力显微镜的单分子力谱(AFM-SMFS)技术可以在单分子、单细胞水平测量生物分子内或生物分子间的相互作用.本文首先扼要介绍了AFM-SMFS技术,包括AFM-SMFS的基本原理、力谱测量及分析方法(蠕虫链模型、自由连接链模型和自由旋转链模型)以及探针的化学修饰方法(硅/氮化硅探针和镀金探针的修饰);重点介绍了利用AFM-SMFS技术对活体细胞表面蛋白(转化生长因子β1、CD20、热休克蛋白以及蛋白酪氨酸激酶)和糖类分子(葡萄糖和甘露糖)的近期研究进展;随后介绍了利用AFM-SMFS技术对活菌体表面蛋白(肝素结合血凝黏附素和Als5p黏附蛋白)和糖类分子(半乳糖、甘露糖、B族碳水化合物、荚膜多糖、α-甘露聚糖、β-甘露聚糖、β-葡聚糖以及几丁质)的近期研究进展;最后对AFM-SMFS技术的缺点和发展前景进行了总结和展望.     

Ar+激光、Nd:YAG激光辐照亚心形扁藻生物学效应初探

采用Ar^＋激光（488 nm,照射时间分别为10 min、20 min、30 min）、Nd：YAG（1064 nm,照射时间为1 min、2 min、3 min）辐照扁藻,通过细胞计数以及扫描色素的吸收光谱研究激光辐照扁藻的生物效应.研究结果表明：非色素吸收峰的激光可以产生激光生物效应;不同波长,不同剂量的激光辐照扁藻可以表现出相类似的生物效应;Ar＋辐照20 min、Nd：YAG辐照2 min可以刺激扁藻生长,明显提高色素吸收光密度值,促进光合作用的进行.文中对不同激光辐照扁藻所产生的生物效应进行了比较和探讨.     

CO2激光辐照拟微绿球藻的当代生物学效应研究

采用CO₂激光（波长10.6μm,功率10 w,光束长74 cm）辐照拟微绿球藻（Nannochloropsis sp.YW0980）,辐照时间为30 s、60 s、90 s,通过测定藻色素、多糖、蛋白质及油脂含量,研究CO₂激光对藻的生物学效应。结果表明:30 s、60 s、90 s辐照条件下,对拟微绿球藻细胞生长及代谢产物均有一定的促进作用,其中CO₂激光60 s处理组有利于拟微绿球藻的生长及色素的积累,但30 s剂量下更有利于多糖、蛋白质及油脂含量的积累,分别比对照组提高了51.05%（胞外多糖）,289.45%（总多糖）、37.05%、172.16%。     

激光生物效应的生化分析与机理研究：——激光对大豆作用的生化…

比较分析研究红宝石、Ｎ２、ＣＯ２激光对大（青）豆单独或复合辐照的作用,观察到激光效应对生物大分子的含量和生物活性的影响因激光种类和剂量不同而异,特别是不同激光效应对大（青）豆系列种子蛋白中的组份氨基酸含量的影响各具类型。尤以Ｇｌｕ,Ｍｅｔ含量变化而显著而特异。     

He—Ne激光对UV—B辐射小麦幼苗糖代谢的影响

分别采用5 mW·mm-2 He-Ne激光辐照、10.08 kJ·m-2·d-1 增强UV-B辐射及二者组合对"晋麦8号"小麦幼苗进行处理,测定各处理幼苗叶片可溶性糖、还原性糖、蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS) 以及α,β-淀粉酶的变化.研究分析He-Ne激光对增强UV-B辐射引起小麦损伤的修复效应.结果表明:He-Ne激光辐照可使UV-B辐射后小麦幼苗可溶性糖含量升高,还原性糖含量降低,SS,SPS活力降低,α,β-淀粉酶活力升高.该结果同时表明可溶性糖、还原性糖、SS、SPS、α,β-淀粉酶的变化同小麦幼苗损伤修复的能力相关,一定剂量的He-Ne激光辐照可部分修复增强UV-B对小麦幼苗糖代谢的辐射损伤.