生物三维电子显微学进入全新高速发展时期

生物三维电子显微学主要由三个部分组成——电子晶体学、单颗粒技术和电子断层成像术,其结构解析对象的尺度范围介于x射线晶体学与光学显微镜之间,适合从蛋白质分子结构到细胞和组织结构的解析。以冷冻电镜技术与三维重构技术为基础的低温电子显微学代表了生物电子显微学的前沿。低温单颗粒技术对于高度对称的病毒颗粒的解析最近已达到3．8A分辨率,正在成为解析分子量很大的蛋白质复合体高分辨结构的有效技术手段。低温电子断层成像技术目前对于真核细胞样品的结构解析已达到约40A的分辨率,在今后5年有望达到20A。这样,把x射线晶体学、NMR以及电镜三维重构获得的蛋白质分子及复合体的高分辨率的结构,锚定到较低分辨率的电子断层成像图像中,从而在细胞水平上获得高精确的蛋白质空间定位和原子分辨率的蛋白质相互作用的结构信息。这将成为把分子水平的结构研究与细胞水平的生命活动衔接起来的可行途径。     

细胞粘连及其生物学意义

细胞粘连是细胞表面的一个重要性质,在多细胞生物的发育、生理和病理上有着重要的意义。现已知道细胞粘连是通过细胞表面的特殊成份起作用的。这些表面分子的化学结构或构型的不同,使细胞显出不同的粘连特性。本文主要讨论高等动物细胞粘连的分子基础及其在胚胎发育和形态建造等方面的可能作用。     

蛋白质的化学改性及其应用

蛋白质是生命活动的重要物质之一。蛋白质种类繁多,各具有自己的特殊的生物功能,如催化、传递系统,调节代谢过程和参与结构成分等等。蛋白质功能的多样性是与其化学结构以及由化学结构所决定的空间结构的多样性分不开的。从分子水平上来说,许多蛋白质作用的对象是小分子,如酶与底物或抑制剂间的作用,抗体与抗原尤其是半抗原间的作用。这些底物或     

迎接微生态学细胞通讯新时代的到来

微生态学,作为一门新的生命科学分支,已经由个体水平发展到细胞水平和分子水平。微生态学是研究微生物与其宿主相互依赖和相互作用的客观规律的学科。在过去十年内,科学研究的进步已经把这方面的知识推向了更高的阶段。这些新知识指出,微生物与其宿主在物理、化学和生物学环境中保持密切的通讯联系。在这些联系中,细胞通讯是核心环节。     

细菌遗传学——细菌细胞的遗传结构与调控

细菌细胞的遗传结构与调控细菌细胞的全部特性 ,包括具有重要医学意义的特性如毒力、致病性以及抗生素抗性等 ,最终都是由包含在细菌细胞基因组中的遗传信息决定的。这种信息通常由构成细胞脱氧核糖核酸 (ＤＮＡ)的核苷酸碱基的特异性序列编码。ＤＮＡ中有四种常见的核苷酸碱基 :腺嘌呤、鸟嘌呤、胞密啶和胸腺密啶 ;正是排列这些碱基的线性序列决定着细胞的特性。实际上 ,在迄今所研究的所有细菌中 ,细胞所需要的大多数遗传信息均排列成单一的环状双链染色体的形式。在大肠杆菌 (Ｅｓ ｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ)中 ,染色体长约 13 0 0 μ…     

电子圆二色谱技术在微生物次级代谢产物结构研究中的应用研究进展

微生物次级代谢产物的化学结构十分复杂,对其绝对构型的确定十分困难。近年来,电子圆二色谱(electronic circular dichroism,ECD)由于其用量少、精度高等优点,在测定绝对构型方面的应用越来越多,已经成为研究微生物次级代谢产物结构的重要方法。本文就电子圆二色谱在微生物次级代谢产物结构研究中的应用进行综述,以期为今后的研究奠定基础。     

植物基因转译产物的定位与加工

植物基因转译产物的定位与加工朱祯（中国科学院遗传研究所）目前,在真核细胞中至少已发现了三十多种细胞器（Ｏｒｇａｎｅｌｌｅｓ）或亚细胞结构,它们通常是由脂质膜分隔开来的小室（Ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔｓ）所组成。细胞中每一种细胞器都含有一组特定的蛋白质分子。这些蛋白质分子在很大程度上决定了细胞器的结构和功能。细胞通过这种分室作用（Ｃｏｍｐａｒｔｍｅｔａｔｉｏｎ）对其自身的生理及生化过程进行有效地调节,使上述过程有一定的时空范围内有序地进行。     

应用于生物科学研究的一门新技术——中子散射分析技术

近十年来,中子散射分析技术已经发展成为研究物质结构的重要方法,最近又把这个方法应用到生物科学研究中去。研究生物的细微结构,一般采用电子显微镜和X射线衍射技术。应用电子显微镜,来检查细胞、细胞的组成部分。用X射线衍射技术来研究蛋白质等生物大分子内的原子空间排列。可是在这两个范畴之间,尚有一个空隙:细胞的某些部分,用电子显微镜检测嫌小,用X射线衍射研究原子细节嫌大。而这个中间水平的结构资料,却又往往非常重要。象核糖体就是一个例子。核糖体是一切细胞里都有的、非常重要的细胞器,它由55个蛋白质分子和三个RNA分子所组成。如果不首先了解这些蛋白质、RNA分子是如何进行装配的,我们几乎无法了解核糖体在蛋白质合成中如何执行其任务。可是核糖体在电子显微镜图象中,只能是一个轮廓,从这些图象中获取的结构资料是     

纳米生物学与纳米酶学：新兴交叉科学

纳米科学技术是20世纪80年代末期诞生并蓬勃发展的新兴科学技术,以多学科交叉融合为特色,为物理、化学、材料和生命科学等提供新的技术手段和研究视角.纳米材料的结构及表面物理化学性质直接决定了其与生物分子、细胞、组织、器官及个体的相互作用方式,并由此产生独特的生物效应——纳米生物效应.纳米生物学是从个体、细胞及分子水平深入研究纳米生物效应、阐明其精确机制的交叉科学,现已成为极具挑战性的热点前沿领域.中国科学家在纳米生物学领域已取得一系列令国际同行瞩目的重要进展,其中纳米酶(nanozyme)的开发及应用研究是极具代表性的原创发现之一.     

抗体分子结构改造与基因工程抗体

近十年来,由于免疫学技术的发展并与分子生物学、生物物理学、基因工程及电子计算机等知识技术的渗透和融合,使科学家能从分子水平对抗体分子(Ab)——即免疫球蛋白(Ig)分子的蛋白结构、空间构型、编码基因及各功能区的结构与功能特点等进行较深入的研究,从而开始了按人们的要求对Ab分子作结构的改造,设计研制具有特定反应性及功能性的Ab—Ig分子的研究领域,形成了规代免疫学与蛋白质工程结合的高技术研究——抗体基因工程。这样把70年代中期以单克隆抗体——杂交瘤技术为重要标志的现代免疫学变革继续深入进行,为免疫学的基础研究及抗体的应用研究开拓了新的方向。     

光合细菌原初反应的理论研究

选择光合细菌的原初电子供体P₈₇₀为理论研究对象 ,通过理论计算发现 :( 1 )原初电子供体的双分子结构在能量上比单分子结构更有利 ;( 2 )电荷分离之后 ,原初电子供体的原有空间构型不再是稳定的构型 ,其构型会向能量和化学活性都更低的构型转变 .在光合细菌的P₈₇₀ 中 ,这种转变通过C₃ 位的乙酰基旋转使其氧原子与另 1个细菌叶绿素a分子的镁原子相互作用 ,导致P^+.₈₇₀的总能量和化学活性都明显降低 .认为原初电子供体的构型在原初反应过程中的这种转变对于防止原初反应过程中的电荷重组、维持光能的高效转化有重要意义 .提出了原初反应的新模型 ,并利用这一新机理对最近的动力学和定点突变研究结果给予了较合理的解释 .     

霍乱弧菌VPIФ/CTXФ/TCP体系:噬菌体-噬菌体-细菌多元作用

霍乱由霍乱弧菌(Vibrio cholerae)菌株感染人体所引起,可导致重度脱水性腹泻,死亡率高.霍乱弧菌存在于水生环境中,人类因食用被污染的水或食物而受到感染,暴发流行.VPIФ/CTXФ/TCP体系是决定该菌侵染力和毒力的关键,它集中体现了有关噬菌体——噬菌体——宿主细菌多元作用,阐释其分子机制是目前十分活跃的研究领域[1,2].作为典型示例,这个体系突出了噬菌体介导的病原细菌毒力溶源转变、毒力基因水平转移和进化等同题[3],开创了在分子水平上研究流行病学、预防医学的新领域[4-6].     

创刊词

随着科学技术的迅速发展,组织化学与细胞化学和其他学科一样已有很大的进展,多种新技术应用于这个领域的研究,其内容不仅使形态结构的观察方面,普遍深入更微细的水平,而且与生物化学、生理学、药理学、病理学、病理生理学、免疫学等学科日益密切地相互渗透。当今组织化学与细胞化学,正在逐步发展成为一门独立的学科。组织化学与细胞化学的理论与技术,在我国医学和生物学领域的应用逐渐广泛,它在基     

细胞信号网络能灵敏地反映小鼠胚胎干细胞的早期分化

通常认为,动物个体中不同的细胞类型由转录因子的不同组合确定,并且常常通过一些特异表达的分子标记而被确认.这些概念在干细胞研究中常常面临挑战.在这里,我们通过一个小鼠胚胎干细胞体外分化的模型表明,在干细胞的分化过程中,干细胞的分子标记,如Oct4,Sox2,Nanog等不能反映细胞的早期分化.另一方面,由蛋白质磷酸化所表征的细胞信号传导网络对外加因子刺激所产生的反应有显著变化.本研究还表明,细胞信号传导网络的不可逆改变要先于转录因子表达水平的变化.这也与信号传导调节细胞分化的概念是相符合的.因此提议,通过检测细胞信号传导网络的变化,能够更精确地反映细胞的状态,以及揭示细胞分化早期的关键调控步骤.希望提醒注意到用少数分子标记来表征细胞状态所面临的问题,而且提出了一种新的方法来解决这个问题.     

混合配位体络合物的结构稳定性及其生物学意义(下)

混配络合物在生物体系中的重要性随着现代生物学进入分子水平的研究——分子生物学的发展,人们对于生物大分子的组成、结构、功能以及生物反应过程的化学本质有了更深入的认识,混配络合物在生命过程中所扮演的重要角色愈益清楚。最近,北大西洋组织的高级研究机构发表了一系列名为“配位化学与金属酶“的综合性研究报告,着重阐述了配位化学在金属酶化学中的中心位置。1983年6月第一届国际生物无机化学大会上的348篇论文中,很大一部分论述金属蛋白。这些都     

《细胞学讲座》(Ⅵ)五、细胞的化学组成

细胞具有复杂的形态结构和精细的化学结构。所有的细胞中都包含许多种无机分子和有机分子,以及由它们组成的许多生物超分子体系,它们在细胞内不断地进行新陈代谢,行使各种各样的功能,它们是构成细胞结构的物质基础,也是生命活动的物质基础。 细胞是由氢、碳、氮、氧、磷、硫等16种主要元素和硼、铝等微量元素和由这些元素构成的许多小分子以及这些小分子化合物的聚合物构成的。细胞的化学成分可以分为无机成分和有机成分。前者主要是水和各种无机离子,如钠离子,钾离子、镁离子等。后者主要是蛋白质、糖、核酸和脂类等。在一般情况下,植物或动物细胞的原生质含75—85％的水,10—20％蛋     

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。     

中华眼镜蛇细胞毒素溶液构象的激光拉曼光谱研究

由中华眼镜蛇细胞毒素CTⅡ、CTⅢ和CTⅣ水和重水溶液的拉曼光谱,按照Lippert的方法计算了它们的二级结构含量.β折叠含量为33-35%,无规卷曲为59%.后者包括大量β回折结构.根据S-S伸缩振动频率,C-C-S-S-C-C构型都属于扭曲—扭曲—扭曲式.它们的三个酪氨酸残基有两个埋藏在分子内部,一个暴露在分子表面.联系已知结构的神经毒素erabutoxin b对上述结果进行了论讨.     

科研快讯

《自然-化学》:新技术可精确分析蛋白分子折叠形状来自美国俄亥俄州立大学、国立卫生研究所(NIH)信息技术中心的研究人员研发了一种新型的蛋白质结构分析技术,该技术可帮助研究人员精确分析生物分子的折叠形状,从而可以更好地了解这些分子在健康细胞中的关键功能及参与致病的机理。相关研究成果公布在《自然-化学》(Nature chemistry)杂志上。     

冷冻电镜技术在分子植物学研究中的应用

植物体的各项生理活动依赖于分子水平上多种植物蛋白质/蛋白质复合体的相互作用和动态变化,了解这些蛋白质/蛋白质复合体的结构和功能对于研究相关植物生理活动的分子机理至关重要.得益于最近的技术进步——包括直接电子探测器的发展和先进的图像处理算法,冷冻电镜技术已经逐步发展成为研究蛋白质/蛋白质复合体的重要技术手段,这也为深入理...