2021年“代谢生物学”专题征稿

代谢是生物体内所发生的用于维持生命活动的一系列有序化学反应的总称,是一切生命活动的核心和基础。从生物体利用的营养物质的不同可将代谢分为糖、脂以及氨基酸的代谢。从代谢通路的特点可分为合成简单小分子或将小分子继续合成生物大分子的合成代谢、将各类生物分子降解以产生能量的分解代谢以及清除生物体产生的有毒废物的清除代谢。不同营养物质以及代谢通路互相关联,构成了复杂的代谢网络。为报道代谢生物学领域取得的最新研究成果及发展动态,《生物技术通报》编辑部将组织出版“代谢生物学”专题,欢迎相关领域的专家学者为本刊撰稿,展示代谢生物学研究的最新发展趋势。     

生化研究的策略与技术发展

生物化学是研究活细胞及有机体内各种分子及其相互间化学反应的科学,即研究生命的分子基础。细胞是生物体的基本结构和功能单位,机体的众多化学反应都在细胞内进行,所以生物化学又被定义为研究活细胞的化学组成及相互反应和进程的科学,即“生命的化学”,其实它涉及了细胞生物学、分子生物学和分子遗传学等几个大的学科领域。所以,生化研究的策略和技术发展对生命科学研究特别重要。由于有关生物医学科学的相互渗透以及生化与分子生物学技术的飞速进展,近两个世纪内（1780－1970年）生物化学的发展历经了从叙述生化进入功能或分子生化的阶段。在不久的将来,许多生命科学的关键问题将在分子机制和基因水平的基础上获得解决。     

生命起源的历程始于何处?--从化学进化到生物进化的探索

生命起源开始于从化学进化进入生物进化．然而,在原始细胞出现之前,已存在一个有蛋白质、核酸等生命要素的过渡期．那么,生命起源的历程究竞从何处开始?对这个未解之迹,进行了讨论．首先,从化学进化到生物进化要实现3个相变,即：从随机的有机化学反应相变为定向代谢途径;从消旋体环境相变为生物手性环境：从化学混沌状态相变为生命耗散结构．通过比较分析发现,由于前生命化学时期出现了丙酮酸．它的独特性质导致了这3种相变同步发生,其中起驱动作用的是定向代谢途径．它起源于以丙酮酸为基质的逆向糖酵解(糖生成途径)．     

用经济的眼光看细胞

<正>细胞与经济,似乎风马牛毫不相关,怎么说得到一起去了?其实不然,细菌细胞的生命活动类似于社会经济活动,细菌细胞因自主代谢而保持并发展自身的种种现象,正在成为微生物细胞进行经济运行的有力证据。事实证明,在物竞天择的基础上形成的微生物代谢体系是保障微生物生存和发展的经济体系。生物体和经济实体都是有机体生物以生物体的方式存在于     

“细胞代谢的条件”的教学组织

细胞代谢是活细胞内发生的全部生物化学反应的总和。凡是化学反应都会有物质和能量的变化．酶与能量是细胞代谢的重要条件。本文主要阐述高中生物学课程中有关酶和ATP化学知识的教学组织。     

代谢组学在疾病诊断中的应用

代谢组学（metabolomics）的出现是生命科学研究的必然。在20世纪90年代中期发展起来的代谢组学,是对某一生物或细胞中相对分子量小于1,000的小分子代谢产物进行定性和定量分析的一门新学科。代谢组作为系统生物学的重要组成部分,在临床医学领域具有广泛的应用前景。     

用经济的眼光看细胞

细胞与经济,似乎风马牛毫不相关,怎么说得到一起去了？其实不然,细菌细胞的生命活动类似于社会经济活动,细菌细胞因自主代谢而保持并发展自身的种种现象,正在成为微生物细胞进行经济运行的有力证据。事实证明,在物竞天择的基础上形成的微生物代谢体系是保障微生物生存和发展的经济体系。     

微生物细胞工厂的代谢调控

代谢调控是构建微生物细胞工厂的重要技术手段.随着合成生物学技术的不断突破,挖掘和人工设计的高质量调控元件大幅度提升了对细胞代谢网络的改造能力;代谢调控研究也已从单基因的静态调控发展到系统水平上的智能精确动态调控.文中简要综述了近30年来代谢途径表达调控技术在代谢工程领域的研究进展.     

合成生物学与代谢工程

随着DNA重组技术的日趋成熟,代谢工程的理论和应用已经得到了迅速发展。合成生物学是近年来蓬勃发展的一门新兴学科,在许多领域都具有重要的应用。以下从改造细胞代谢的关键因子、代谢途径的调节和宿主细胞与代谢途径构建的关系等方面详细讨论了合成生物学的最新进展和合成生物学在代谢工程领域的应用。     

单细胞组学技术及其在植物保卫细胞研究中的应用

单细胞组学技术在动物研究中已经得到广泛应用,但在植物学领域尤其是保卫细胞研究中还处于起步阶段。由保卫细胞构成的气孔承担着植物生命过程中水分散发及气体交换大门的作用。将单细胞组学技术应用到保卫细胞功能解析中将有助于了解保卫细胞参与的基本生理过程。该文综述了植物单细胞组学技术的发展、保卫细胞研究现状及单细胞组学技术在植物保卫细胞研究中的初步应用,为借助该技术解决植物生物学中保卫细胞发育、代谢及对环境胁迫响应等基本问题提供研究思路和方法。     

普利昂蛋白质

目前生物——医学界对感染性微生物分类学是根据其形态、组成成分及生理特性进行认识的;最小的是介于生命与非生命之间的病毒。病毒虽然由核酸组成,但由于缺乏酶,故本身不能代谢;只能在进入活细胞后,引起宿主的代谢途径的改变才能导致病毒核酸和病毒蛋白的生成。细胞被病毒控制而以产生病毒成分来代替产生细胞成分,并在此过程中提供复制病毒的材料和能源,核酸则是关键所在。因此,有人说“核酸是生命俱乐部的创始人”。     

代谢科学:解密自然代谢,谋划生物“智”造

正代谢是生物体内所发生的用于维持生命活动的一系列有序化学反应的总称,是一切生命活动的核心和基础.代谢的话题几乎随着生命科学的诞生而同时出现,它的科学内容和本质则随着生命科学和生物技术的持续发展而升华,不断地丰富着生命科学的内涵.21世纪以来,"基因组计划"从宏观和群体水平揭示着生命的遗传基础;"蛋白质科学计划"从微观和个体水平展示出众多生物大分子的相互和调控作用,推动着对生命过程的     

结缔组织的生化及其有关的病变

结缔组织是一种布满全身的连续性的组织。一切器官及组织的实质细胞和毛细血管系统均浴浸在并且生活在这种组织中。一方面,血液中的各种养料必须通过结缔组织才能被各种实质细胞所摄取;另一方面,细胞中的代谢产物也必须通过结缔组织才能进入血液从而排出体外。并且,这种通过不是单纯机械的,而是借助于物理化学性的交换乃至化学反应。由此可见,结缔组织是实质细胞与毛细血管系统间相互联系的媒介,是它们间的     

植物次生代谢生态学

植物次生代谢 ( Plantsecondary metabolism)的概念最早是由 Kossel于 1 891年明确提出的。次生代谢是相对于初生代谢或称基本代谢 ( Primarymetabolism)而言的。与维持细胞生命活动所必需的初生代谢产物 ( Primary metabolites)不同 ,次生代谢产物 ( Secondary metabolites,也称次生产物、次生物质 )是指植物中一大类对于细胞生命活动或植物生长发育正常进行并非必需的小分子有机化合物 ,这些在植物体内含量不等的化合物均有自己独特的代谢途径 ,通常由初生代谢派生而来 (陈晓亚等 ,1 998)。植物的次生代谢是植物在长期进化中与环境(生物…     

浅谈人体与化学间的关系

化学为自然科学,由化学元素组成化学物质,不同的化学物质之间可以发生化学反应,产生新的化学物质,它和生物界的人体之间却有着千丝万缕的关系。生物界分动物和植物,人是最高等的动物,是由化学元素组成的,她由化学元素组成最小的细胞,由细胞形成组织,不同的组织形成器官,不同的器官按一定的顺序形成系统,由系统进一步组成人体。在人的生命活动中,人体内始终发生着许许多多的变化,既有物理的,也有化学的,人体与化学反应有着密切的关系,没有化学反应,就没有生命,更谈不上人类,本文从几个方面浅谈人体与化学间的密切关系。     

细胞代谢复杂网络研究进展

复杂网络理论为细胞代谢网络研究提供了新的工具,基于复杂网络理论的细胞代谢网络研究可称细胞代谢复杂网络研究．先简要介绍了细胞代谢复杂网络的研究背景;随后详细总结和论述了细胞代谢复杂网络在建模、分析和控制三个方面的研究现状;再进一步指出了细胞代谢复杂网络在建模、分析和控制这三个方面研究中所存在的一些问题．为细胞代谢复杂网络领域的研究指出了一些有意义的方向,具有一定的参考价值。     

蛋白水解物制备工艺及其在生物技术领域中的应用研究进展

蛋白水解物是蛋白质经酶、酸、碱和发酵等方法水解得到的混合物,由于其含有丰富的氨基酸和多肽,并为细胞生长提供多种营养成分、贴壁因子及生长因子类似物等,从而在生物技术领域中得到了广泛的应用。本文综述了蛋白水解物制备工艺、在生物技术领域中的应用及其在细胞培养中对细胞增殖、代谢的影响,以期为蛋白水解物的开发和应用提供参考。     

某些糖蛋白的结构与功能的关系

蛋白质在细胞的生命里起着重大的作用。它们参与细胞结构;它们是细胞内进行的各种化学反应的催化工具;它们通过各种机制来控制酶促反应的速度。蛋白质的肽键水解时,释放出氨基酸,这些氨基酸既可进行氧化也可进行糖、脂肪酸,卟啉及其他细胞成分的合成。它们是生物毒素的物质基础,它们也以抗体的形式来保卫脊椎动物抵抗外来侵袭,其他天然物质没有一个能象蛋白质这样完成如此大量而广泛的功能的。     

代谢物感受与信号传递

代谢物感受及信号传递是最基本的生命活动之一。细胞在生物进化过程中产生了多种多样的机制感受内外环境中的代谢物波动,以协调细胞代谢本身以及代谢与其他生物学过程。虽然经过几十年的研究,细胞代谢网络已被清楚地解析和绘制,但人们对细胞感受代谢物波动的机制及其生理功能仍缺乏足够认识。除了经典的感受能量和氨基酸营养状态的AMPK和mTOR通路外,对于新的代谢物感受器分子以及代谢物感受机制了解甚少。根据目前对代谢物感受的认识,代谢物感受通路由感受器、信号转导蛋白和效应蛋白构成。代谢物的浓度变化可通过代谢物感受器、代谢物感受模块或代谢物分子对靶蛋白的化学修饰三种不同方式被细胞感受,并调控相应生理活动。细胞采取多种机制感受糖类、脂类、氨基酸、代谢中间体等代谢物的变化,整合细胞的营养和代谢状态,作出相应决策,协调生命活动的正常进行。代谢物感受异常是肿瘤代谢重塑的重要组成部分,因此代谢物感受也成为极具潜力的肿瘤代谢靶点。     

生物正交化学在活体标记及药物传递中的研究进展

生物正交化学反应是一类可以在生理条件下发生的化学反应,具有简单、高效、高特异性的特点,在生物医学的研究中被广泛应用.基于生物体天然生命过程的代谢工程,可对生物分子进行无损、高效的生物代谢修饰,是一种理想的生物修饰技术.通过生物代谢途径可有效地将各种化学报告基团引入靶标物的生物分子中,有利于携带配对基团的标记物与其发生生物正交反应,从而在活体系统中实现生物分子的标记示踪和药物递送.这种基于代谢工程与生物正交化学的标记策略因为具有两者之间的优势,在生物医学工程中的标记、成像示踪、诊断等领域展现出巨大的研究价值与应用潜力.本文介绍了生物正交和代谢工程的原理与生物医学研究进展,阐述了生物正交化学在分子成像和药物传递等方面的研究与应用.