生理节律及其应用

生理节律(Biorhm program)也叫生理节奏。普遍存在于生物界的各生命过程中,是生物体内存在的一种基本生理现象。不论是单细胞还是多细胞的有机体、动物、植物、人体组织、器官和整体的生理功能,均有周期性节律活动,这种生物体内存在的节律也称“生物钟”。人类     

基因表达与转录因子

单细胞生物经历漫长的过程进化为多细胞生物,胚胎的发育与分化则为此过程的缩影。由一个多向性的单细胞发育成一个具有复杂的、各种不同功能的多细胞个体,这就是分化。从进化和分化的角度而言,为节省能源又不失去必要的功能,细胞间出现了分工合作,每个细胞利用有限的...     

薄层细胞培养在细胞分化研究中的应用

在薄层培养中,不同的器官(如花芽、营养芽、根以及单细胞毛)可以从外植体上直接(不经过愈伤组织)分化出来。在烟草的薄层培养中,所有器官都起源于亚表皮细胞。器官的分化受控于植物激素、糖、多胺、寡聚糖等化学物质以及母体植株的生理状态。环境因素(如光)和生化因素(如核酸、酶)对器官分化影响的研究,都还处于探索性研究阶段。     

单细胞转录组高通量测序分析新进展

细胞异质性是生物组织的普遍特征。常规转录组测序(RNA-Seq)技术需要上万个细胞,所测结果实际上是一群细胞基因表达的平均值,所以难以鉴别细胞之间基因表达的异质性。单细胞RNA-Seq技术的分辨率精确至单个细胞,为辨别异质性群体中各种细胞类型的转录组特征提供了有力的工具。近年来单细胞RNA-Seq技术发展迅速,在方法学上包括cDNA扩增方法的多样化、对灵敏度和技术噪声的定量分析、浅覆盖高通量单细胞RNA-Seq方法和原位RNA-Seq技术等;在技术应用方面应用范围从早期胚胎发育扩大到组织器官发育、免疫和肿瘤等多个领域。文章对单细胞RNA-Seq在方法学和技术应用两方面的研究进展进行了详细阐述。     

植物学“绪论”讲课实录

生物界概观我们生活的地球,最初是没有生命的,后来地球运转了10亿年,在原始海洋里才出现了小小的生命。这些小生物从无到有,从少到多、从小到大,从简单到复杂,经过35亿年的变化,竟出现一个芸芸众生的生物界。时至今日,这个生物界包括40多万种植物和150多万种动物,它们和非生物界共同组成了自然界。植物不仅是大好山河的点缀者,也是动物的哺育者,有了植物才有动物,才有生机勃勃的大千世界。植物的分布比动物更广泛,凡是有动物的地方都有植物,从冰天雪地的两极,到烈     

生物钟的分子机制研究进展

RecentDevelopmentsinMolecularMechanismsofBiologicalClockHouBingkai(DepartmentofBiology,ShandongUniversity,Jinan250100)YuHuimin(DepartmentofBiochemistry,ShandongEducationCollege,Jinan250013)生物的昼夜节奏表现,从单细胞生物到多细胞生物,从原校生物到真核生物都曾被描述过。由于这种现象在生物界广泛存在,关于它的特征、意义和机理的研究日益受到人们重视。其中最重要和最吸引人的方面是它的测时系统—一生物钟（biologicalclock）,也称生物振荡器（oscillators）。近年来,人们从分子水平对生物钟的研究比较活…     

植物的分化及其影响因素

植物界中 ,不论是低等的藻类还是高等的被子植物 ,都是由 1个细胞发育而来的 ,或者是低等藻类的孢子 ,或者是高等植物的合子——受精卵。从 1个细胞发育成具有多种组织结构的植物体 ,在这一过程中离不开分化。1　分化的概念狭义的分化是指细胞分化 ,即产生出不同类型的细胞。广义的分化则包括了组织分化与器官分化 ,即形成不同的组织和器官 ,主要侧重于从细胞或分子角度研究构成植物体的各部分如何发生差异。分化与生长是不同的 ,生长是植物体积的增大 ,而分化是不同组织或器官的形成 ,如果 1个细胞分裂成两个完全相同的细胞则是生长。如果…     

丝状真菌糖生物学

蛋白质的糖基化修饰是一种保守的真核生物蛋白质翻译后修饰,存在于从酵母到人的所有真核生物中,赋予了蛋白质功能的多样性。目前对蛋白质糖基化修饰的了解主要来源于对酵母和哺乳动物细胞的研究,但单细胞真核生物或动物细胞水平的研究,很难反映糖基化修饰在多细胞真核生物的发育分化过程中的复杂功能。由于丝状真菌是多细胞真核生物,有相对简单的发育分化过程,因而是研究多细胞真核生物糖基化功能的理想模型之一,在过去10年中,丝状真菌的糖生物学研究开始受到重视,目前的研究结果表明糖基化修饰与丝状真菌的生长、发育密切相关。     

单细胞测序技术在干细胞领域的研究进展

细胞异质性是生物体内普遍存在的一种特性,这种特性容易受外界因素的影响,甚至是单一类型的细胞在生长环境发生改变时,其基因表达也可能出现变化并产生差异。干细胞是一类具有无限自我更新和分化潜能的特殊类型的细胞,在胚胎组织发育和成体组织的动态平衡中发挥了重要作用。单细胞测序为分析包括干细胞在内的细胞异质性提供了强有力的工具,这种技术可通过更加准确的方式剖析细胞异质性。该文综述了近年来发展起来的单细胞测序技术,包括单细胞分离、基因组扩增和测序分析,并讨论了它们在干细胞(包括多能干细胞、肿瘤干细胞和组织特异性干细胞)研究中的应用。     

细胞社会学简介

高等生物是由许许多多的细胞组成的,但它们不是细胞简单的集合,而是一个由各种分化细胞、组织和器官等结构层次形成的、有高度组织结构的复杂系统,可视为一个高度分工和整合的细胞社会。从系统论的观点看来,生命是生命系统整体的属性。生命活动是通过系统内部,各部分(子系统)之间,以及组成这些子系统的细胞之间的信息交流和相互作用来实现的,并且各部分的活动还受到整体的调控。     

组织器官损伤修复和再生研究进展

组织器官损伤修复和再生是生命科学领域最为复杂和重要的科学问题之一,任何组织器官都能快速响应损伤,通过内源性基因转录调控改变多种细胞命运属性实现创伤的修复与再生。绝大部分人体组织器官都不具备完美再生能力,然而,进化早期的许多动物以及绝大部分植物具有强大修复和再生能力。经年来,通过对这些模式生物的研究,随着单细胞测序技术的发展,通过遗传示踪、活体显微实时成像,对组织器官再生的关键细胞及其发生调控过程的认识有了显著的进步。该综述将针对损伤修复和再生关键细胞来源、损伤后基因转录调控以及快速损伤应激能力进行简单总结。由于篇幅有限,非常抱歉不能涵盖损伤修复和再生领域的所有研究。     

基因差异转录表达验证方法研究进展

基因的差异表达与组织、细胞的生物学性状和功能密切相关,随着对组织、器官分化及细胞、生物个体生长发育等的深入研究,大量差异转录基因的验证分析变得越来越重要。为此,该领域基于核酸互补配对和PCR原理建立了Northern blot和荧光定量PCR等一系列基因差异转录分析技术,利用这些方法对不同处理、不同组织器官、不同发育时段的基因差异转录进行了验证分析,为后续的基因功能分析奠定了坚实基础,并且通过检测分析,使基因差异表达分析方法由定性到定量、由繁琐复杂到简单快速、由以大量RNA为前提到对少量RNA样品的检测,甚至建立了单细胞荧光定量PCR方法,基因差异转录验证方法正在向更高效、精准方向发展,并使成本逐步降低。但是,到目前为止,生殖细胞等样品取样较为困难、精子等RNA含量较少样品的基因差异表达验证挑战性还仍然很大。从验证方法发展历程的角度,对基因差异转录验证方法进行了总结,希望为取样难度较大、RNA含量较低样品的基因差异表达分析提供有价值的参考。     

单细胞转录组测序技术在细胞分类中的应用

多细胞有机体的细胞类型多且复杂,细胞间普遍存在异质性。目前,单细胞转录组测序(single-cell RNA sequencing,scRNA-seq)技术是一项新兴的研究单个细胞转录水平的技术,其从数千个平行的细胞中生成转录谱,揭示个体细胞基因组的差异性表达,反映细胞间的异质性,从而鉴定出不同细胞类型,形成组织或器官的细胞图谱,在生物和临床医学等领域发挥重要作用。该文在对scRNA-seq测序平台进行阐述和比较的基础上,着重介绍其在神经系统和免疫系统细胞类型探索中的应用,并且总结scRNA-seq与空间转录组技术相结合的研究成果。     

面向重要实质器官的生物制造技术

在体外制造可修复人体受损组织与器官功能的活性替代物一直是人类的梦想.制造、材料与生命科学的交叉与融合发展,为生物组织与器官的体外制造提供了必要的技术、材料与生物学基础,从而实现了皮肤、骨、膀胱等简单活性组织的临床应用,但人体重要实质器官如肝脏、肺等的再造研究至今未取得突破性进展.重要实质器官内部复杂的微观结构系统及多细胞体系的构建是实现其体外制造的关键,也是当前生物组织与器官制造技术所面临的巨大挑战.从生物制造的角度,综述国内外在重要实质器官复杂微结构制造领域的主要技术方法及最新研究进展,通过分析与评价,对未来重要实质器官的生物制造技术发展进行展望.     

动物的振动感受器

从单细胞生物到多细胞机体,从无脊椎动物到灵长类,都能对一定的机械刺激起反应。特别是对于振动的刺激,不同种类动物还具有一些高度分化的感觉器官,接受这类信息,将机械能转换为电能,再由传入神经纤维传输到中枢     

关于“减数分裂”的几个问题

遗传基本规律是以减数分裂为其细胞学基础的。在教学中,我采用比较的:方法尽量讲清关于“减数分裂”的以下几个问题: 1.性细胞与体细胞共源于同一合子行有性繁殖的多细胞生物个体发育的起点是合子(即受精卵)。单细胞的合子以有丝分裂方式经过卵裂、形态发生、组织分化等发育阶     

单细胞转录组测序技术发展及应用

生物组织由多种异质性细胞组成,单个细胞之间的差异可能会对多细胞生物的功能产生深远影响。近年来开发的单细胞RNA-seq技术可以对单个细胞进行无偏、可重复、高分辨率和高通量的转录分析。相对于传统的群体细胞的转录组分析,单细胞RNA-seq技术从另外一个维度了解转录组信息,揭示生物组织的细胞构成、转录组动力学以及基因间的调节关系。随着细胞捕获、分子生物学和生物信息学等关键技术的发展和完善,其在生物学和医学领域的应用将会越来越广泛。该文对单细胞RNA-seq技术的发展历史和应用进行了阐述。     

活细胞的呼吸作用和能量转化

一.生物的能源生物体——无论是人或者是单细胞的原生动物——要生存就必须下断地补充能量。细胞的生长和分裂过程、新陈代谢过程中的物貭转移和细胞结构的经常更新,生物体需要的各种化合物的合成等等,都需要能量。没有能量的消耗,动物的任何器官便不能工作。不仅肌肉和心脏工作需要能量,而且控制器官(神经系统)和排泄器官(肾脏)的活动同样需要能量;能量对于维持温血动物正常体温也是必需的。一个成年人一昼     

生物制造领域的机遇与挑战：发展类器官构建及培养的新技术

类器官构建及培养技术是近年来新兴的前沿性科学技术，该技术已经被广泛用到组织器官发育、疾病发病机制、药物开发和再生医学等领域的研究之中。干细胞及组织器官发育分化调控的研究成果为类器官构建及培养技术的建立提供了重要的信息。体外借助细胞外基质成分及细胞因子等构建出适宜于干细胞增殖、分化的三维微环境是类器官构建及培养技术的核心。在适宜的微环境中，干细胞及其分化的多种类型细胞可通过自组织形成与体内相应组织结构和功能相似的类器官。当前，多种类型的类器官构建及培养技术虽然得到广泛应用，但其技术体系仍具有操作的复杂性、产量的不确定性及获得的类器官结构和功能与体内组织存在较大差异性等难题。生物制造领域先进技术的引入推动了类器官技术的发展。本文将综述基质成分与细胞因子构建的三维微环境的研究进展，并讨论生物制造领域的先进技术在类器官构建与培养技术中的应用，例如微孔限定的培养技术可以控制类器官的生长发育，能用于制备大小均一及生物学特性相似的类器官；图案化技术使细胞按图案特征响应性地增殖与分化，可以精准控制类器官的生成；三维生物打印技术可以精确组装各类细胞，有助于构建具有复杂结构和区域特异性的类器官。类器官构建...     

单细胞真核生物的miRNA系统及其进化意义

miRNA 系统在高等多细胞真核生物中得到了广泛深入的研究。近年来,人们在单细胞真核生物上的miRNA研究也取得了重要进展。这不仅丰富了人们对miRNA在整个生物界中的认识,更重要的是对于揭示miRNA这一表达调节系统是如何在生物界中起源进化的问题具有重要意义。该文结合作者在最低等单细胞真核生物——贾第虫上的研究结果,对该领域的研究进展作一概述,并对有关miRNA这一系统的起源进化问题进行了探讨。