"物质进出细胞的方式"教学的组织

"物质进出细胞的方式"是高中生物学新课标教材必修1"分子与细胞"模块中"细胞代谢"单元的重要内容.细胞膜对物质的选择透过性,是细胞正常代谢的前提和保证.学生区分物质进出细胞的几种方式并不难,但这些方式与细胞膜的结构存在什么样的关系是学生理解的难点.     

以更有营养的玉米为目标的基因工程

培养玉米细胞的能力是进行遗传选择的基础。选择遗传变异体的方法参照了微生物学家研究细菌所常用的方法,尽管在细节上是不一样的。 格林与他的同事发现,在培养中加入赖氨酸与苏氨酸,就会抑制玉米细胞的生长。加入某些部分代谢小径是共同的其它氨基酸(如蛋氨酸),或它们的代谢前体就可以解     

脑能量代谢：星形胶质细胞-神经元耦合

脑是能量需求旺盛器官,能量底物的传递保证了神经元正常活化。星形胶质细胞在脑能量的产生、传递、利用和储存中具有重要功能。星形胶质细胞和神经元相互作用是脑能量代谢的核心,也是神经能量学研究的重点。本文简要综述星形胶质细胞和神经元各自的代谢特点及两者之间的代谢耦合和代谢机制。     

细胞工厂中的代谢传质与过程强化

细胞工厂是生物制造的重要技术平台,为生物质资源的开发和利用奠定了基础.代谢传质是细胞新陈代谢必不可少的部分,也是提高代谢产物合成的关键因素之一.胞内传质的方式和对象多样、效率不一,低效率的代谢传质严重影响了细胞工厂的生产能力.跨膜传质和无膜传质是代谢传质的两种主要形式,通过对这两种传质途径的改造和优化,可以提高细胞工厂生产初级代谢产物、次级代谢产物和生物大分子的能力.运用合成生物学和代谢工程手段,从多个角度对细胞的传质途径进行改造或从头设计、构建,可以有效提高代谢传质的效率、降低中间代谢物的损耗、提高目标产物的产量.本文从不同类型的代谢传质出发,总结了近年来利用强化代谢传质提高细胞工厂合成能力的研究,为更加深入、系统地研究代谢传质,拓宽其在细胞工厂生产中的应用提供了参考和策略.     

验证主动运输的实验活动

主动运输普遍存在于动植物和微生物中,保证了生物可以按照生命活动所需主动选择吸收营养物质,排出代谢废物。利用主动运输逆浓度梯度及耗能的特点,以磷酸盐的跨膜运输为例来验证主动运输。     

细胞色素P450介导抗性的进化可塑性

细胞色素P450是超基因家族,由其介导的杀虫剂代谢解毒的增强是昆虫产生抗药性的普遍而主要的机制。近年的研究表明,细胞色素P450介导的代谢抗性表现出一定程度的进化可塑性:即使是同种昆虫的不同种群在相同种类杀虫剂的胁迫下,进化选择出的抗性相关的细胞色素P450也有所不同,抗性的产生也可以是几种不同细胞色素P450协同作用或控制P450表达的调控因子的不同。     

基于质谱技术的细胞代谢组学研究进展

细胞代谢组学作为一个新兴领域,能解决基本的生物学问题,还能观察细胞内的代谢情况。细胞代谢物浓度可以近似地反映一个组织、器官或细胞的表型。随着代谢组学的发展,以质谱分析为基础的代谢组学技术研究细胞的代谢物,其灵敏度高、分辨率好,能进行多组分的检测,并能获取分子的结构信息,这有利于细胞生物学的研究。该文结合目前代谢组学的技术,对细胞代谢物研究的意义及基于质谱技术的细胞代谢组学的应用进行了综述。     

间充质干细胞通过分解代谢糖酵解促进肺癌细胞生长（英文）

存在于骨髓中的间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs,也称为间充质基质细胞)可以被募集到肿瘤部位并构成肿瘤微环境。细胞代谢在癌症进展中起重要作用。在癌症微环境中间充质细胞和肿瘤细胞发生代谢方式的转变。然而,尚不清楚肿瘤细胞和BMSCs细胞的相互作用如何影响细胞代谢和肿瘤进展。在本研究中,通过将BMSCs和小鼠肺癌细胞LLC细胞共同注射到C57BL/6小鼠,构建了皮下瘤模型;随后在原位瘤分离BMSCs和LLC细胞,进行RNA测序,以获得肿瘤微环境下BMSCs和LLC细胞的转录组。结果显示BMSCs中上调的基因富集于代谢途径。进一步根据差异表达的分子构建相互作用网路,发现BMSCs网络中的核心预测途径是代谢途径、MAPK信号通路和HIF-1信号通路。然而,在肿瘤微环境中LLC细胞的代谢途径受到抑制。体内动物实验证实抑制糖酵解可以减少荷瘤小鼠肿瘤的生长。以上结果提示,BMSCs增加了糖酵解,通过反式Warburg效应促进癌细胞的生长,在肿瘤微环境下BMSCs的代谢重编程影响肿瘤细胞的转归。     

病毒感染影响宿主细胞代谢研究进展

作为专性的细胞内寄生物,病毒没有独立代谢的能力,因此完全依赖于宿主细胞的代谢机制。病毒利用宿主细胞代谢网络提供的能量和生物合成前体物质来驱动其复制、装配和释放。因此,病毒挟持宿主细胞代谢以实现自身的复制和增殖。此外,病毒还可以通过编码辅助代谢基因(auxiliary metabolic genes,AMGs)调控宿主的细胞代谢,影响碳、氮、磷、硫循环,参与微生物驱动的生物地球化学循环。本文主要从细胞葡萄糖代谢、谷氨酰胺代谢、脂肪酸代谢、病毒AMGs调控宿主代谢影响生物地球化学循环4个方面总结病毒感染对宿主核心代谢途径影响的研究,以期为深入理解病毒-宿主相互作用提供参考,也将为通过代谢干预治疗病毒性疾病提供一定的理论依据。     

干酪乳杆菌12A碳源代谢的比较基因组学分析

【目的】在基因组学水平上,对干酪乳杆菌的碳源代谢特性及调控机制进行研究。【方法】基于BioCyc和MetaCyc数据库,利用Pathway Tools对菌株12A及7株已公布全基因序列的干酪乳杆菌进行全基因组水平的碳源代谢比较分析。【结果】全基因组比较分析结果显示,干酪乳杆菌12A可以将9种糖转运到细胞内代谢利用;可以将多种寡糖和多糖在细胞外水解成半乳糖和葡萄糖;干酪乳杆菌12A可经异型乳酸发酵或混合酸发酵途径生成乙醇及其副产物。【结论】干酪乳杆菌12A可以代谢多种类型碳源,底物选择范围宽泛,而且可以作为工业乙醇发酵的特定菌株;利用比较基因组学方法建立基因结构与细菌代谢能力的联系是可靠的。     

甲基苄基亚硝胺对与人、大鼠和鸡肝脏或食管上皮细胞混合培养的V_(79)细胞的致突变作用

用人,雄性Wistar大鼠和雄性莱亨鸡的肝细胞,或食管上皮细胞与V_(79)细胞混合培养,观察甲基苄基亚硝胺(MBN)经肝细胞或食管上皮细胞代谢后,能否产生活性代谢产物,从而诱导V_(79)细胞突变及其它有关的生物学反应。研究结果初步表明,大鼠和鸡肝细胞可以明显代谢MBN产生活性代谢产物,诱导混合培养的V_(79)细胞SCE和微核增高以及6-TG抗性突变。人胎儿肝细胞也可以代谢这种亚硝胺并诱导V_(79)细胞6-TG抗性突变,但对SCE和微核诱导明显偏低。说明这三种肝细胞代谢MBN在性质上是比较近似,可能在代谢激活程度上有一定差异。在食管上皮细胞和V_(79)细胞混合培养的实验中,大鼠食管上皮可以明显代谢MBN诱导V_(79)细胞SCE和微核的增高及6-TG抗性突变。鸡食管上皮细胞未见有明显的代谢MBN引起V_(79)细胞突变的作用。26只雄性莱亨鸡喂以MBN实验最长者达975天,总剂量为1674毫克,结果未见一例鸡发生食管癌。结果表明鸡的食管上皮可能对某些挥发性亚硝胺的致癌作用是不敏感的,目前没有证据支持在林县高发区中所发现的鸡咽食管癌是由于已找到的挥发性亚硝胺引起的。人食管上皮细胞具有一定的代谢MBN产生有致突变作用的代谢产物的能力,然而人与人之间有明显的个体差异。和大鼠相比,人食管代谢MBN诱导V_(79)细胞突变的能力明显较低,有关亚硝胺在高发区人食管癌发生中的作用还有待进一步深入研究。     

代谢生物钟研究进展

生物时钟大致以24 h为一个周期,参与调节一系列代谢和生理功能。流行病学和遗传学的相关证据显示,生物时钟的紊乱直接导致许多病理状况,包括睡眠失调、抑郁、代谢综合征和癌症。在分子水平上,生物时钟系统的组成元件与细胞代谢的调控因子之间存在功能性的相互作用:一方面,生物时钟可以调控多种代谢途径;另一方面,代谢物的供给和进食行为也可以反过来作用于生物时钟。进一步理解生物时钟节律和细胞代谢的相互调节作用,将为代谢性疾病的干预治疗提供新的理论基础。     

亚硒酸钠对HepG2细胞脂质和葡萄糖代谢相关基因表达的影响

硒是人和动物必需的微量元素,不同浓度的硒可以调节猪、羔羊、小鼠、人和酵母中与脂质和葡萄糖代谢相关基因的表达水平,但是目前尚不清楚低剂量硒对HepG2细胞脂质和葡萄糖代谢相关基因的影响.因此,我们通过实时荧光定量PCR和基因组学分析,研究了亚硒酸钠对HepG2细胞中脂质和葡萄糖代谢相关基因表达水平的影响.结果表明,脂质代谢相关基因FAR1,DGKD和HILPDA在24h和36 h时表达增加,葡萄糖代谢相关基因UGDH,IRS-2和PEPCK在24 h和36 h时表达增加.与对照组相比,0.1 μmol/L亚硒酸钠处理HepG2细胞24 h可以增加TRAP1,HILPDA 和 PEPCK的表达水平,它们在肿瘤发生发展中起着重要的作用.此外,转录组学分析表明,亚硒酸钠可以改变代谢调控网络,包括萜类骨架的生物合成、胰岛素抵抗、磷酸肌醇代谢和细胞周期途径等.以上结果表明,0.1 μmol/L亚硒酸钠可能会影响HepG2细胞的脂质和葡萄糖代谢,影响肿瘤的发生发展.     

一碳代谢路径通路在癌症发生中作用研究进展

我国癌症发病群体不断年轻化,发病率不断增加。最近科学研究表明,细胞代谢相关调控基因已成为新的癌症诊断标记和治疗靶点。一碳代谢对于细胞代谢必不可少,一碳代谢需要叶酸、丝氨酸和蛋氨酸等细胞必需的生物代谢物质参与,同时也产生嘌呤、腺苷和胸苷酸等生物代谢物质。一碳代谢包括三类关键反应:叶酸循环、蛋氨酸循环、反硫化途径。在叶酸循环中,叶酸及叶酸循环中间产物可以通过产生嘌呤和胸苷酸调控癌症细胞的生长和增殖。在蛋氨酸循环中产生的多胺和甲基等中间产物也能调控癌症细胞的生长和增值。反硫化途径是谷胱甘肽合成的重要途径,谷胱甘肽能够生成与肿瘤细胞密切相关的活性氧。该研究将简要综述一碳代谢在癌症发生中的作用,概况了近年来一碳代谢通路重要因子及中间产物作为靶点对癌症治疗的意义。     

基于多尺度参数相关分析的细胞培养过程优化与放大

细胞大规模培养过程是活体细胞代谢的过程,因此存在着基因、细胞、反应器多尺度相关关系。通过对生物反应过程中生理代谢特性参数检测,并分析参数的理化相关和生物相关,可以实现多尺度观察与调控。主要介绍了在生物过程优化与放大研究中,整合分析与细胞生理代谢特性相关的参数变化信息以及反应器流场特性参数变化信息,从而实现微观与宏观相结合的过程优化方法以及细胞生理和反应器流场特性相结合的过程放大策略。     

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。     

应用最大熵原理通过酶控制通量预测突变体的通量分布

在代谢工程和系统生物学领域, 计算机模拟比以往更为有效的应用于生物过程的分析和优化。胞内代谢通量可以用代谢通量分析和基元模式分析来估算。由于测定数据的不足和误差, 以及基元途径的冗余, 经常很难得到准确的代谢通量分布数据。本研究提出一种基于最大熵原理的算法来计算基元模式系数。欠定和不确定条件下, 通过胞外代谢通量数据估算胞内代谢通量分布。为了检验算法的可行性, 对杂交瘤细胞、枯草芽孢杆菌和大肠杆菌的胞内代谢通量分布做了估算。本研究提出的基于最大熵原理的优化算法避免了对细胞状态的生理学假设。与其他目标函数相比, 可以更为可靠和可行的估算胞内代谢通量分布。     

生物表面活性剂对微生物生长和代谢的影响

综述了生物表面活性剂在微生物生长和代谢过程中的影响。根据其分子结构特征 ,系统分析了生物表面活性剂通过与难溶底物和微生物细胞之间的相互作用促进烷烃摄取的机理 ,利用该机理可以合理解释生理现象。生物表面活性剂还在参与细胞代谢活动的过程中发挥特殊功能。     

肿瘤代谢异质性的研究进展

肿瘤的发生、发展过程伴随着明显的代谢变化。肿瘤是一个异质性的、多细胞相互作用的整体,这决定了肿瘤的代谢模式是具有高度异质性并与微环境相互作用的,而非单一且孤立的。近来的研究表明,肿瘤及微环境中细胞的代谢改变为肿瘤的生长及恶性进展创造了有利条件。肿瘤多样的能量来源、灵活的代谢调控,保证了肿瘤细胞在增殖、转移过程中不受血运等因素的限制。肿瘤内不同群体间通过代谢偶联相互调控,促进炎症环境形成,抑制免疫系统活性,为肿瘤创造了一个有利的生长环境。该综述将讨论肿瘤灵活异质的、多细胞互作的代谢模式对提高肿瘤的生存能力及其对临床疗效的影响。     

代谢物生物传感器:微生物细胞工厂构建中的合成生物学工具

代谢物生物传感器作为重要的合成生物学工具,能够感应细胞内代谢物浓度的变化,转化为特定信号输出,在微生物细胞工厂的构建中显现出巨大的应用潜力。其主要组成部分通常包括生物识别元件和信号输出元件,前者来源于自然界中丰富的调控元件,如转录因子、核糖开关等,有着不同的响应机理,后者可以为荧光信号、生长优势、特定代谢通路的开闭等,取决于应用所需。着重介绍了近年来代谢物生物传感器在微生物细胞工厂构建中的应用实例,主要包括目标化合物菌株的高通量筛选、选择、胞内代谢动态调控和非遗传异质性选择,同时也着重讨论了代谢物生物传感器的性能对于应用的影响和在实际应用中可能面临的机遇与挑战。