前言

纳米科学的原始概念诞生于著名理论物理学家费因曼（R·Feynman）1959年12月29日在美国物理学会西岸年会的演讲“There抯Plenty of Room at the Bottom”。“纳米技术（Nanotechnology）”一词首次由日本东京理科大学教授（Norio Taniguch）提出,而纳米科学与技术能在全世界迅速流行则归功于美国未来科学研究所创立者K．Eric Drexler在20世纪80年代的系列演讲与著作。     

用扫描隧道显微镜观察一些生物分子的结构

扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscopy,简称STM)是八十年代初发展起来的研究物质表面结构的新型显微镜和表面分析仪器。它不仅使我们的视野延伸到了原子的尺度,同时也打开了许多广阔的研究与应用领域。它是由IBM苏黎世实验室的G. Binnig和H. Rohrer等人发明的。1981年他们研制成第一代STM,1983年用它首次得到了实空间的Si(111)7×7重构表面的原子分辨图像,从而轰动了科学界。G. Binnig和H. Rohrer也因做出的巨大贡献而荣获了1986年度诺贝尔物理奖。此后,STM在实验和理论方面都有很迅速的发展,目前STM已派生出多种扫描显微镜,例如     

观察大脑的秘密

功能磁共振成像(fMRI)是近些年来最受神经科学家宠爱的研究工具。这种技术的历史最早可以追溯到20世纪40年代。当时,科学家首次发现了核磁共振现象(NMRI)——把某些原子的原子核放入磁场     

含氟核苷在生物大分子结构机理研究中的应用进展

氟原子半径小、电负性强、具有与(-OH)官能团类似的氢键形成能力,是"超级卤素"。生物大分子核酸中引入氟原子,会使得氟原子附近的原子电子云密度、碱性及酸性发生明显变化,从而导致整个核酸分子构象由于偶极相互作用发生变化。本文主要综述最近几年含氟核苷在蛋白质与核酸的相互作用及其动力学机制、DNA和RNA的二级结构等生物大分子结构机理研究中的应用,同时,进一步阐述了利用含氟核苷,结合19F-NMR核磁共振波谱技术,研究核酸与蛋白质之间特异性识别的结构与动态机制及核酸二级结构的研究进展,以期氟化学在我国化学和生物学领域得到更为广泛的应用。     

江苏省植物细胞遗传学研究回顾与展望

20世纪初"遗传的染色体学说"的提出和证明标志着细胞遗传学交叉学科建立,伴随相关学科的发展,20世纪60年代末期细胞遗传学又与分子遗传学相结合,建立发展了分子细胞遗传学交叉学科.分子细胞遗传学以DNA分子原位杂交技术为核心,不断拓展应用领域,为生命科学研究提供了直观、高效的技术手段.原位杂交技术与基因组、细胞生物学等技...     

全基因组蛋白质的标签细胞和小鼠资源库建设

小鼠是最广泛使用的模式生物,构建基因改造的小鼠模型是研究基因功能和疾病发生机制的重要手段.从20世纪80年代发展至今,小鼠基因改造技术更新迭代,主要包括胚胎干细胞介导的同源重组策略、配子介导的转基因策略、以及最新基于CRISPR/Cas9技术的遗传改造策略等.由我国科学家自主研发的全新小鼠基因改造技术——"人造精子细胞...     

生物技术与绿色环境

１生物技术与绿色科技１１绿色科技理想的绿色技术是采用无毒、无害的原料、催化剂和溶剂,高选择性的反应,极少副产品,甚至达到‘原子经济’１００％选择性,实现零排放;同时绿色反应也要求有一定转化率,达到技术上经济合理。我国把绿色技术列为中国２１世纪科技发...     

原子力显微镜及其在肿瘤研究中的应用

原子力显微术是一种利用原子、分子间的相互作用力来观察物体表面超微结构的新型实验技术.介绍了原子力显微镜作为一种显微探测和操纵工具的主要特点及其在肿瘤研究中的优势,评述了国内外有关原子力显微镜在肿瘤的诊断、治疗、抗肿瘤药物开发等研究中的应用情况,展望了原子力显微镜应用于肿瘤单细胞研究的前景.     

开发未可培养微生物技术的研究进展

细菌的"活的非可培养状态"(VBNC, viable but nonculturable)发现于20世纪80年代,处于此状态的细菌不但丧失了在培养基上生长繁殖的能力,而且具有与原菌相似的致病性,成为可以逃避检测的"隐性"传染源,对周围的环境及人类安全构成潜在威胁.作为公认的未可培养微生物,它一直是预防医学、流行病学、微生物生态学以及公共卫生检验检疫方面研究的热点问题之一.现代分子生物学技术和基因组学的深入研究,为开发环境中的未可培养微生物提供了新的研究方法和机遇.其中遗传指纹图谱技术、宏基因组技术显示出一定的优势,同时,随着各种细菌的非可培养状态的实验室模型已日臻成熟,这为开发和利用未可培养微生物资源提供了新的研究思路.     

推进神经影像数据共享与开放式脑科学

20世纪80年代末,神经科学与信息科学的融合催生了神经信息学,其核心研究内容之一是对复杂的脑结构与脑功能实现信息化,建设脑数据库,对脑信息处理系统进行数学建模.神经信息学发展的30年来,活体脑成像技术飞速发展,人们得以无创地观测和记录人脑——这一复杂信息系统——的高精度时空特性.进入21世纪,堪比上世纪"阿波罗登月计划...     

RNA病毒反向遗传操作技术研究进展

近年来,在分子病毒学研究领域兴起一门新型技术,即病毒的全长感染性cDNA克隆技术,是一种反向遗传操作技术(reverse genetics),通常被称为"病毒拯救(the rescue of virus)",它解决了对RNA病毒基因组难以操作这一困扰研究者多年的难题.从cDNA克隆拯救出负链RNA全病毒是20世纪90年代分子病毒学研究领域最振奋人心的突破之一,它开启了人们对病毒基因组进行人工操作和详细了解病毒基因及其产物功能的大门.该技术发展迅速,倍受国内外研究者关注[1-5].     

光镊技术在生物学中的应用新进展

对流体中的微纳米材料、细胞、生物分子等进行高精度、高灵活性、无损伤操控的技术在生物医学、生物化学、纳米科学等领域的发展中有着重要的作用。作为捕获和操控的核心技术,光镊的发展和应用也越来越广泛。本文系统地描述了各类光镊的工作原理和独特功能,阐述了不同光镊技术在生物学上的应用,讨论了它们在生命科学的发展前景。     

主编导读北大核心CSCD

本期主编导读主题:纳米生物技术、基因工程制药、肿瘤基因治疗、中药现代化与生物工程、基因修饰猪、密码子偏倚和病毒易感基因等技术与方法。纳米科学与技术在生物工程领域中得到广泛应用。近期广为称道并取得巨大成功的新冠病毒mRNA疫苗,其中一项核心技术就是利用脂质纳米颗粒包封并送递mRNA进入细胞。如果这项技术不过关或者不过硬,mRNA疫苗不可能成功。     

核磁共振成像——2003年诺贝尔生理学或医学奖介绍及研究进展

现代物质理论的基本前提是物质由原子组成,原子由原子核和围绕其运动的核外电子组成,而原子核又是由质子和中子构成.原子是极小的粒子,其半径以(10-10m)表示.如此之小的原子,以前是无法直接观察的.     

生命的化学

世界是由物质构成的,化学就是专门研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学。化学的研究起源于人类的生产活动,19世纪以来化学取得了一系列重要进展,提出了原子分子学说、分子结构学说、元素周期律、化学热力学和化学动力学理论,奠定了现代化学的理论基础。     

上海设施核磁系统用户在HIV-1病毒包膜刺突蛋白质的跨膜区结构研究取得进展

正2016年6月24日,Science在线发表了中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所国家蛋白质科学中心(上海)周界文研究组与哈佛医学院Bing Chen博士研究团队的合作研究论文"Structural Basis for Membrane Anchoring of HIV-1Envelope Spike"。该研究采用液体核磁共振技术首次揭示了HIV病毒包膜刺突(HIV-1 Envelope Spike)跨膜区域的精细三维结构,首次在原子水平上展示了跨膜结构区域是如何锚定、稳定和调控HIV病毒包膜刺突三聚体的分子机理,为针对艾滋     

法国旧石器技术研究概述

作为史前学和人类学的一个分支,史前石器技术研究从20世纪40年代开始在法国奠基,迄今形成以操作链为基础的比较完善的理论体系和研究方法。纵观60多年来法国代表性学者的理论与实践,以操作链概念为基础,到用剥坯和修型概念对前者加以完善,再到"操作型板"概念与技术-功能研究方法,法国旧石器技术研究经历了从初创、发展到深入三个研究阶段。结合中国旧石器时代考古学研究的历史与现状,本文对如何运用旧石器技术研究理论和方法也给予了简要探讨。     

生物实验室系列

21世纪是生命科学的世纪。在生命科学的发展过程中,尤其是实验生物学出现以后,研究方法和实验技术一直起着非常重要的促进作用,如PCR技术的出现甚至使生命科学产生了飞跃性的发展。可以说,没有研究方法和实验技术的不断进步,也就没有生命科学今天的巨大发展,同时,生命科学发展的需要又对研究方法和实验技术提出了更高的要求,进一步刺激了后者的不断进步。     

冷冻电镜技术在表观遗传学研究中的应用

染色质装配、修饰和重塑复合体,以及它们和核小体、染色质等一起形成的超大分子复合体的精细结构解析,对于在原子水平揭示表观遗传信息建立、维持和调控的分子机制至关重要.近年来,迅速发展的冷冻电镜三维重构技术对于解析这些多亚基、大分子质量、柔性超大分子复合体的结构带来了很好的机遇.本文综述了冷冻电镜三维重构技术在表观遗传学相关的结构研究领域中的一些应用和进展.     

什么是可持续性科学?

可持续发展是我们时代的主题,也是人类面临的最大挑战.自20世纪70年代,尤其是近20年来,可持续发展的概念日益频繁地出现在学术文章、政府文件以及公益宣传和商业广告之中.然而,为可持续发展提供理论基础和实践指导的科学——可持续性科学——是在21世纪初才开始形成的.该科学在短短的十几年中迅速开拓、不断发展,正在形成其科学概念框架和研究体系.中国是世界大国,是可持续性科学的哲学思想——"天人合一"——的故乡,有必要承担起时代之重任,在追求"中国梦"的同时促进全球可持续发展,并积极参与进而引领可持续性科学的研究和实践.为了帮助实现这一宏伟而远大目标,本文拟对可持续性科学的基本概念、研究论题和发展前景作一概述.可持续性科学是研究人与环境之间动态关系——特别是耦合系统的脆弱性、抗扰性、弹性和稳定性——的整合型科学.它穿越自然科学和人文与社会科学,以环境、经济和社会的相互关系为核心,将基础性研究和应用研究融为一体.可持续发展的核心内容往往因时、因地、因人而异.因此,可持续性科学必须注重多尺度研究,同时应特别关注50到100年的时间尺度和景观以及区域的空间尺度.景观和区域不但是最可操作的空间尺度,同时也是上通全球、下达局地的枢纽尺度.可持续性科学需要聚焦于生态系统服务和人类福祉的相互关系,进而探讨生物多样性和生态系统过程,以及气候变化、土地利用变化和其他社会经济驱动过程对这一关系的影响.我们认为,景观和可持续性是可持续性科学的核心研究内容,也将是可持续性科学在以后几十年的研究热点.