小角X射线散射实验中蛋白质溶液的辐照损伤及防护方法

随着同步辐射光源（尤其是目前快速发展的第四代同步辐射光源）技术的进步,可用于实验的辐射通量越来越高,实验样品（特别是蛋白质等生物大分子样品）受到的辐照损伤也越来越严重。在全球现有的同步辐射装置上,蛋白质等生物大分子溶液专用小角X射线散射（SAXS）实验站的光子通量基本上都在1013cps量级。在如此高的通量下,蛋白质等生物大分子溶液样品在实验测量中受到的辐照损伤极其严重。如果没有有效的辐照防护措施,蛋白质溶液样品在毫秒级辐照时间内便会辐照损伤,导致不能获取有效的实验数据。辐照损伤严重制约了SAXS实验技术在蛋白质溶液样品方面的应用。因而,认识蛋白质溶液样品辐照损伤的产生机理、影响因素、判断标准,以及有效降低辐照损伤程度、延缓辐照损伤产生时间的方法,对于蛋白质等生物大分子溶液的散射实验具有重要的指导意义。本文在简要概述生物大分子溶液样品辐照损伤产生机理、影响因素、辐照剂量等基本概念的基础上,重点综述了同步辐射SAXS实验中辐照损伤的判断标准和防护措施。此外,本文还对比了各种防护措施的优缺点,讨论了在建HEPS新光源中SAXS束线可用的散射数据采集时间,指出辐照损伤防护剂是有价值的研究方向...     

植物细胞软X射线显微成像研究

利用同步辐射为光源,以抗蚀剂ＰＭＭＡ为Ｘ光探测器,在波长为３２ｎｍ的单色Ｘ光条件下,对厚度约５μｍ的贝母子房切片进行了接触显微成像研究。与普通光学显微镜显微图相比,软Ｘ射线接触显微成像（ＳＸＣＭ）显微图则可见细胞核内细微结构,从而显示了ＳＸＣＭ在研究生物样品时的优势。     

水生生物粒径谱/生物量谱研究进展

介绍了水生生物粒径谱概念,粒径谱理论的提出背景及其发展历程。综述了浮游生物、底栖生物、微型生物和鱼类粒径谱的研究现状;并以粒径谱理论在鱼类潜在产量估算方面的应用为重点,介绍了粒径谱理论的应用。回顾了国内生物粒径谱研究现状;结合新陈代谢理论、宏生态学与粒径谱理论的联系,新的粒径测量手段的应用,传统分类方法与粒径方法的关系,以及粒径谱模型研究的特点,展望未来粒径谱研究的前景。认为粒径谱研究已经历了半个多世纪的发展和多个领域的应用,给人们以区别于传统物种分类的崭新视角,成为生态学研究,尤其是水生生态学研究的热点。目前水生生物包括浮游生物、底栖生物、微型生物和鱼类粒径谱/生物量谱的分析方法、模型和理论研究已取得了一些进展,但由于各类生物个体形态、结构呈现多样化,数据获取的难度以及其他各种因素影响,使得研究工作发展缓慢,海洋生物粒径谱研究尤其困难。随着海洋生物资源评估、利用与渔业生态系统管理的需要,应重视加强粒径谱/生物量谱的研究,包括不同类型生物的粒径分布曲线、捕食与被捕食之间的关系、新陈代谢特征、时空尺度变异、粒径谱模型的假设条件和新模型的建立,以及先进测量技术应用等,这将是今后粒径谱/生物量谱研究需要引起关注的重点内容。     

XeCl（308nm）准分子紫外激光对生物大分子酵母甘露聚糖分子结构的辐照效应

激光在农业和医疗等方面已有广泛应用,并且取得增产和一定疗效,但也有费介现象(暂称后继效应或潜在效应).激光辐照生物体虽然是局部的有限时间,但对由多种生物大分子组成的牛物体的影响可能是综合的.为了探索激光生物学效应的分子机理,以便进一步认识和掌握激光的生物学效应,对激光直接辐照有生物活性的生物大分子一酵母甘露聚糖产生的效应进行电镜扫描观察和紫外及红外光谱法分析研究.实验结果表明:308 nm 激光(单脉冲25 mJ,33.3 ml-34.4 ml,脉冲频率2次/s)无论是固定辐照时间(45 s)变化样晶所置距离,或反之固定样品所置距离(290 mm)改变辐照时广开J为15 s、30 s、45 s或60 s,都能引起受照样品的结构(构象)变化,特别足糖分子结构中富含的-OH、-CH-OH、-C-O-c-、-N-C=0、-C=0等结构部件处的IR谱线对激光能最变化影响敏感.它们既是糖分子内或分子间形成氧键和糖苷键的结构基础部件,又是甘露聚糖(Man-nan)糖基化其他生物大分子进而影响它们在生物信息流中作用的重要结构部件.结果显示糖在激光牛物效应中起了不可忽视的作用,这为综合探索激光生物效应分子机理和糖在生物信息传递中的作用提供了重要线索,为选择甘露聚糖作为生物导弹载体提供了参考依据.     

脱水导致种子和花粉细胞膜变化的生物热力学研究进展

膜系统是引起脱水敏感细胞的损伤和死亡的原初位点之一,该文综述了近年来对以下各问题以及它们之间的关系的研究进展:(1)膜相变;(2)膜系统和生物大分子受到的压力;(3)玻璃态的形成及其部位;(4)造成玻璃态形成的溶质分子的大小对膜相变的影响;(5)两性物质在细胞质水相和膜脂脂相间的再分配.旨在为如何有效地监控种子和花粉寿命和最大程度地减少种子和花粉细胞的衰老损伤,预测种质保存的最佳贮藏条件和种质寿命,以便及时更换保存样本等方面的研究提供新的思路.     

黄河三角洲地区人类活动对景观结构的影响分析──以山东省东营市为例

景观生态学是研究由不同生态系统所组成的景观的空间结构、相互作用、功能及动态变化。研究人类活动的区域差异对景观结构的影响,探讨人类活动的强弱对生物生境和资源分布格局的干扰,成为景观生态学研究的一个重要方面。本文以我国黄河三角洲地区东营市为研究区域,通过选取景观多样性、优势度、景观破碎度和景观分离度作为评价指标,分析了该区人类活动和景观结构之间的关系。研究表明,人类活动对景观结构具有显著的影响,主要表现在：１）人类活动对景观多样性有较为明显的影响,随着人类活动的加强,景观多样性降低。２）人类活动的强度与景观的破碎度成正比关系,随着人类活动的加强,景观越破碎,其破碎度的值越大,人类活动越弱,景观破碎度的值越小。３）景观分离度与人类活动的关系较为复杂,表现为两个方面,与人类活动密切相关的景观类型,如耕地和居民点及工矿用地,景观的分离度与人类活动强度成反比关系,对于那些受人类影响遗留下的自然或半自然景观类型,如：草地、水域、盐碱地及荒地,景观的分离度和人类活动成正比关系。     

胶原、壳聚糖包覆的小单层脂质体的体外稳定性评价

为了提高小单层脂质体（ＳｍａｌＵｎｉｌａｍｅｌａｒＶｅｓｉｃｌｅｓ,ＳＵＶ）的体外稳定性,以５（６）－羧基荧光素（５（６）－ＣＦ）为荧光探针,研究了脂质体被胶原蛋白和壳聚糖这两种天然生物大分子包覆后的通透性。发现,胶原蛋白、壳聚糖和磷脂酰胆碱（ＰＣ）的重量比分别为２：１和８：１时,已能明显降低脂质体的通透性。并以一种分子内电荷转移化合物３－甲氧基－４＇－Ｎ,Ｎ－二甲氨基黄酮（ＤＭＭＦ）为探针,用荧光偏振法研究了胶原蛋白、壳聚糖和ＰＣ在上述比例下,对脂质体膜流动性的影响,发现脂质体在被包覆前后,其膜的流动性没有明显的改变。可见,胶原蛋白、壳聚糖包覆脂质体能够在基本不干扰脂质体膜流动性的情况下,明显地提高其体外的稳定性     

绿色木霉菌合成金纳米颗粒的可能性及影响因素

【背景】金纳米颗粒(AuNPs)凭借其稳定性、抗氧化性能和生物相容性在许多领域有广泛应用。目前关于微生物合成金纳米颗粒的研究较少。【目的】对微生物合成金纳米颗粒的可能性以及影响因素进行探究,有利于揭示具体的合成机制,发现AuNPs的特性以及合成位置与菌丝和影响因素的关系。【方法】以绿色木霉菌(Trichoderma viride)菌株(GIM3.141)为菌种资源,通过目视检测法、紫外可见分光光度计、X射线衍射和透射电镜等手段分析合成AuNPs的特征。探讨细胞内生物合成金纳米颗粒(AuNPs)的可能性,研究生物量、初始金离子浓度、溶液pH等因素对细胞内合成AuNPs的影响。【结果】X射线衍射分析表明AuNPs以金纳米晶体形态存在。透射电镜分析表明AuNPs主要位于细胞壁膜间隙,一小部分附着在细胞壁上。紫外可见分光光度计分析表明,金纳米颗粒粒径随着生物量添加量和溶液pH的升高而变小,随着初始金离子浓度的升高而变大。【结论】非致病性真菌绿色木霉菌可以在细胞内合成AuNPs,其中包括伪球形、三角形、四边形和六边形等多种形状,粒径范围从几纳米到三百纳米,为大规模、低成本、无污染地生物合成纳米颗粒工艺提供了菌种资源。     

光照条件、植株冠层结构和枝条寿命的关系——以桂花和水杉为例

根据衰老理论的代谢率假说,生物寿命与其代谢率有关,个体大小相同的生物体,在质量较好的微生境中通常比较差生境中具有更高的代谢速率。因此,生物体在资源供给较差的生境中通常比资源供给较充足的生境中具有更长的寿命。枝条是木本植物植冠构建的基本单元之一,如果枝条遵循代谢率假说,则可推测在光照较好环境下的植物枝条或小枝将比其在遮荫环境下具有更短的寿命,即枝条寿命与光照条件成反比。以常绿物种桂花(Osmanthus fragrans)和落叶物种水杉(Metasequoiaglyptostroboides)为研究对象,通过测量不同光照环境下,植株大小(株高和胸径)、冠层深度、冠层轮廓(冠层深度/冠层宽度)、相对冠层宽度(冠层宽度/植株高度)以及植株凋落枝条寿命等性状,探讨了光照条件对成年植株冠层形态结构和植株枝条寿命的影响。调查发现:1)枝条的寿命在遮荫条件下显著高于全光照条件下,与理论预测吻合;2)随遮荫程度增加,植株冠层深度和冠层轮廓增加,相对冠层宽度减小;3)枝条的平均寿命与植株冠层深度和冠层轮廓成正比,与植株相对冠层宽度成反比。这表明光照条件可能通过改变植株冠层结构来影响枝条寿命。未来需要进一步研究枝条生物量分配、叶片光合能力和呼吸速率在不同生活型物种之间的差异,以便更全面的理解枝条寿命与生境质量之间的关系。     

表面活性剂CTAC和STAB对四尾栅藻的毒性效应

采用室内培养法考察了十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)和十八烷基三甲基溴化铵(STAB)对四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)的生长状况、蛋白质含量、叶绿素含量、脂质过氧化丙二醛(MDA)含量以及超氧化歧化酶(SOD)活性的影响,分析了CTAC和STAB对四尾栅藻的毒性机理。结果表明:CTAC和STAB对四尾栅藻的生长抑制效应受浓度和时间的影响显著,STAB对四尾栅藻的毒性大于CTAC,且CTAC和STAB作用4d内,藻种蛋白质、叶绿素含量以及SOD酶活性均先上升后下降,MDA含量下降。根据5种指标变化与CTAC(或STAB)之间呈现的浓度-效应关系和时间-效应关系推测,表面活性剂对藻细胞的最初攻击点是通过改变其细胞膜膜脂分子的水溶性,破坏四尾栅藻的细胞膜;表面活性剂通过刺激细胞产生活性氧自由基引起脂质及其他生物大分子的氧化损伤可能是其对四尾栅藻产生毒害效应的主要机制。     

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。     

DNA碱基质子化学位移受所在序列的五联体性质影响

根据生物大分子核磁共振数据库(BMRB)内16条单链DNA序列中的碱基特征质子的化学位移信息,分析结果表明,五联体(pentaplet)是到目前为止可以由实验数据证明的、决定中部碱基质子化学位移水平的基本单位,即DNA碱基质子的NMR化学位移受所在五联体序列的控制。以五联体中部是T碱基为例,来自化学位移的证据符合来自量子力学计算所得“5'嘧啶-嘌呤比5'嘌呤-嘧啶的顺序更稳定”的论断,表现为5'嘧啶-嘌呤侧翼顺序导致的中部T碱基质子化学位移,比5'嘌呤-嘧啶顺序δ值小0.089。对于中部碱基质子化学位移,5'侧翼二联体效应与3'侧翼二联体效应明显不同。5'侧翼序列对五联体中部碱基质子化学位移的影响从大到小,与5'序列的色散力排列顺序更相关。氢谱上A H8、A H2、G H8、T H6、C H6的位移分布顺序,与从头计算(ab initio)和δ HMON二种伴氢碳原子净电荷计算结果最为接近,相关性好。与ab initio法得到的氢原子净电荷相关性不好。二翼碱基可以对五联体中心碱基的非交换质子在8.5!的距离上产生影响,这是对NMR偶极作用距离极限的突破。DNA的质子次级化学位移不是像蛋白质那样由氢键起主导作用。以上分析为建立双链DNA碱基质子化学位移理论预测公式提供了依据。     

中国大型人口密集型流域(淮河流域)浮游植物群落的分布格局

近年来, 淮河流域(流域面积为 2.7×105km2)水体污染严重并导致水质的恶化。为了分析淮河流域浮游植物群落的分布格局及其与环境因子之间的关系, 于2013 年5 月对淮河流域217 个样点进行浮游植物样品的采集, 并测定水体的环境指标。结果显示, 淮河流域浮游植物群落主要由甲藻(占总生物量的26.1%)、硅藻(23.4%)和隐藻(19.5%)组成。聚类分析显示, 浮游植物群落可以分为四组: 组1 主要以腰鞭毛飞燕角甲藻(Ceratium hirundinella)为优势种, 组2 主要以硅藻门的梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)为主。组1 和组2 的采样点大多位于林地区域。组3 主要以隐藻类(Cryptomonas erosa)为主, 采样点位于人为干扰较大的区域, 如农业污染、采砂和农业养殖区。组4 主要以金藻门的色金藻(Chromulina sp.)为主。浮游植物的群落结构主要受自然条件(如海拔和河流的级别)和人类活动(如总悬浮固体物和总氮)的影响。我们的结果显示, 浮游植物可以作为大型流域生物评价中的指示类群, 同时在水质监测中也应该考虑自然条件的变化。