浅谈离子的越膜运动

《植物生理学通讯》工986年第工期刊载的“生物膜渗透特性的理论分析”j一文(以下简称“生”文),较详细地论述和推导了溶质对理想与非理想半透膜的渗透问题。但“生”文中所讨论的只是不带电的中性物质的运动,由于作为非理想半透膜的生物膜是荷电膜,存在大量带电离子的越膜运动,因此,需要考虑膜电位对电解质的作用,而根据不可逆过程热力学的观点,还需要考虑各种“力”与通量之间的耦联作用。根据热力学理论,化学势差是判断物质转运及     

人造光合膜的钙离子主动转运

对于一些生物过程来说钙离子逆热力学梯度的跨膜转运是必不可少的。这些生物过程包括肌肉收缩、三羧酸循环、糖代谢、神经递质释放、视觉、生物信号转导以及免疫应答等。目前转运金属离子跨过脂质或水质膜的系统已经广为人知 ,并且有时用光来促进转运。其经典过程是 :一个位于对称膜上的载体分子可将离子从一侧的水溶液中捕获并在另一侧释放。这两种水溶液间的离子浓度差可产生热力学动力 ,耦联这种梯度的是一种辅助介质 ,并通过光子不对称流动来对载体进行光调节。本文介绍一种方法 :不是由浓度梯度来促进主动转运 ,而是通过光诱导活化分子…     

高粱幼根细胞膜对于水和电解质的透性

在不同浓度的高渗溶液作用下,两个高粱品种的幼根细胞失水过程的动力模型与实验结果较为符合,相关指数在0.801～0.898之间。水分在这一运输过程中的越膜速度较高,高梁幼根与外界高渗溶液的水分交换在15min(20～22℃)后即接近平衡。另一方面,在相同时时间内,细胞电解质外渗量随着细胞的失水大幅度增加,并与高渗溶液的浓度呈正相关,这与非平衡态热力学理论的结论是一致的。     

微生物生长稳定性超熵产生判据

运用非平衡热力学超熵产生理论和微生物生长动力学理论,以细胞、营养物和产物为参量,求得了微生物生长的超熵产生及稳定性判据,理论分析与实验计算结果基本一致．     

非平衡系统的概率模型及Master方程的建立(简报)

(一)近年来,I.Prigogine及其合作者所提出的远离平衡态的耗散结构理论受到人们的注意。目前的发展是:除了反应扩散方程的分支点分析以外,开始提出了某些模型的非线性及多元线性Master方程;并且开始应用它对非平衡系统进行研究,提出了一些应用于化学及生物过程的想法。本文在分析他们工作的基础上,提出了非平衡系统的概率假定,从而明确了这种系统的一般概率模型及各个物理参量的概率意义;根据这些假定,应用概率论的方法建立了一般的非线性Master方程及多元线性Master方程;讨论了它们与宏观动力学方程的一致性,从而看出作为模型来说,讨论多元线性     

易位子辅助膜蛋白插入热力学

易位子辅助膜蛋白插入内质网膜是膜蛋白质生物生成的关键过程。了解不同类分子插入生物膜的机制是预测溶质分子透膜速度的先决条件,这也是药物设计和药理学领域的关键因素。根据插入机制,可以设计插膜肽直接用于疾病治疗,或者作为载体有选择性地将药物靶向特定细胞。自从2004年第1个易位子通道蛋白（Sec）的晶体结构被解析后,近十几年来大量的实验和理论研究,都在致力于揭示Sec辅助膜蛋白插入过程的分子机制。本文总结了过去该领域的实验和分子动力学模拟研究进展,从热力学方面重点分析了造成膜蛋白插入自由能分子动力学模拟计算值,以及实验值间偏差的原因。其中,根据研究条件精确设置模拟参数、插入造成的膜变形对自由能计算有很大的影响;核糖体为新生肽插入到Sec通道过程提供了能量,核糖体与Sec的结合影响Sec侧门的开放程度和Sec通道的结构,从而降低膜插入自由能。Sec辅助膜蛋白插入是一个极其复杂的过程,但整个过程仍然符合热力学和动力学的基本原理,尽管疏水性是Sec辅助膜蛋白质插入的关键性因素,但也不能忽略动力学因素的影响。     

遗传负荷理论的一种普适框架

遗传负荷表示种群由于遗传变异能力的存在而在平均适宜度上的损失,定量讨论各种遗传负荷,对研究现实发生水平上的物种进化具有重要意义,以往的遗传负荷理论从种群平衡出发,探讨现实发生水平上的物种进化,可是,进化是种群平衡的位移;这便构成了理论与现实之间的矛盾,为拓展以往的遗传负荷理论,给出了一个描述各种遗传负荷的普适理论框架,利用这个理论框架既能探讨平衡种群的遗传负荷,又能模写非平衡种群的遗传负荷及其变化,从而克服了以往的遗传负荷理论不能描述非平衡种群和不时与生物进化现实相悖的不足之处,为研究物种的进化提供了一种可靠的模拟方法。     

熵与生命和肿瘤的关系

热力学是研究能量转换规律的科学 ,本文针对热力学第二定律即熵与生命的关系提出一些见解和分析 ,来作以下讨论。1.熵与生命代谢的关系在克劳修斯的热力学第二定律中指出 :一个孤立系统不管其初始状态如何 ,最终将演化为最无序 ,最混乱的状态。而且满足热力学平衡的状态 ,简言之就是一个孤立系统的熵随时间增高 ,熵增加原理告诉我们自发过程是由比较有序向比较无序的方向进行的 ,自发过程总是伴随着熵的增加 ,或者说熵增加过程是自发过程。根据原理 ,熵的改变值 (△Ｓ)只由始态和终态确定 ,而与过程和途径无关。以人体为例 ,就生命的新陈代…     

平衡与非平衡生态学在锡林河流域典型草原放牧系统中的应用

为认识放牧系统的复杂性和稳定性 ,产生了放牧系统的平衡生态学和非平衡生态学原理。放牧系统的平衡生态学原理假定 :一旦干扰在系统中发生 ,系统将偏离平衡态 ;而当干扰解除后 ,系统将自动返回原来的状态或在新的领域实现平衡。在对内蒙古锡林河流域典型草原放牧系统动态的研究中 ,来自平衡生态学的 Clem ents- Duksterhuis演替理论提供了一个基本的研究框架。尽管已经证实对退化不太严重的典型草原放牧系统 ,平衡生态学原理是适用的 ,但是对于这一地区严重退化的放牧系统的动态 ,它显然并不能给予合理的解释。事实上许多放牧系统动态遵循非平衡生态学原理。在非平衡放牧系统中 ,稳定的状态是不会实现的 ,因为在这样的系统中 ,非生物变量对于植被的动态似乎起着决定性的影响 ,从而也决定着草食动物的种群动态。状态与过渡模型基于非平衡生态学原理 ,它能够解释过度放牧下典型草原生态系统的崩溃或灌丛化 ,因此它适于该地区严重退化的典型草原放牧系统的动态。鉴于内蒙古锡林河流域典型草原放牧系统普遍严重退化的现实 ,未来该地退化放牧系统的研究应更多地应用非平衡生态学原理 ,并且严重退化的草原生态系统的恢复试验 ,特别是灌丛化草原的重建也应置于它的指导之下     

Na~+/HCO_3~-共转运体的电生理学原理

离子通道或离子转运体介导的离子跨膜运输是细胞中两种重要的离子跨膜运输方式。与离子通道介导的被动运输不同,离子转运体介导的离子跨膜转运是一种主动运输方式,具有多种独特的生物学特性。本文以Na~+/HCO_3~-共转运体(Na~+/HCO_3~-cotransporter,NBC)为例,对离子转运体的物理化学和电生理学基本原理及其特性进行分析与介绍。从本质上说,离子转运体是一种酶,本文首先从酶促反应的角度,对NBC介导的离子跨膜运输过程进行分析,介绍了离子转运体的化学计量比、表征离子转运效率的转换数及与此相关的离子转运体的运输通量等。本文进一步从热力学的角度对NBC介导Na~+和HCO_3~-跨膜运输的电生理学原理进行了较为详细的分析。通过热力学分析,本文阐释了NBC依据化学计量比决定其离子转运方向的原理。最后,本文对NBC化学计量比的实验测定和化学计量比的生理学意义,即NBC不同工作模式与其在特定组织中的具体生理学过程的关系,进行了讨论。     

Na^+/HCO_3^-共转运体的电生理学原理北大核心CSCD

离子通道或离子转运体介导的离子跨膜运输是细胞中两种重要的离子跨膜运输方式。与离子通道介导的被动运输不同,离子转运体介导的离子跨膜转运是一种主动运输方式,具有多种独特的生物学特性。本文以Na^+/HCO_3^-共转运体(Na^+/HCO_3^-cotransporter,NBC)为例,对离子转运体的物理化学和电生理学基本原理及其特性进行分析与介绍。从本质上说,离子转运体是一种酶,本文首先从酶促反应的角度,对NBC介导的离子跨膜运输过程进行分析,介绍了离子转运体的化学计量比、表征离子转运效率的转换数及与此相关的离子转运体的运输通量等。本文进一步从热力学的角度对NBC介导Na^+和HCO_3^-跨膜运输的电生理学原理进行了较为详细的分析。通过热力学分析,本文阐释了NBC依据化学计量比决定其离子转运方向的原理。最后,本文对NBC化学计量比的实验测定和化学计量比的生理学意义,即NBC不同工作模式与其在特定组织中的具体生理学过程的关系,进行了讨论。     

肌球蛋白工作循环的一个新模型

分析总结关于分子马达肌球蛋白的最新研究结果,给出一个新的肌球蛋白工作循环的机械化学偶联模型.从新模型出发,用一组化学动力学方程描述肌肉中大量肌球蛋白的集体工作行为.利用动力学方程的非平衡定态解,并结合Pate和Cooke的实验结果得到了力作为变量的肌肉态方程.理论结果同热力学原理一致,与传统的肌肉收缩理论有一定区别.根据肌肉的特殊结构,对肌肉态方程做了进一步讨论.     

蛋白质折叠的不可逆热力学理论与能级相图理论

蛋白质折叠指没有任何固定结构形式的蛋白质多肽链经过复杂作用,转化成活性蛋白质结构的物理学过程。蛋白质折叠的理论研究是理论生物学的基本内容。它对蛋白质工程、蛋白质结构的预测、蛋白质结构与功能的关系、生物疾病的发生机理等有重大的科学指导意义。蛋白质折叠的传统理论是Anfinsen提出的。目前有两种不同的热力学理论:蛋白质折叠的不可逆热力学理论与能级相图理论。本文重点分析、讨论了蛋白质折叠的不可逆热力学(irreversible thermodynamics)理论和能级相图(energy landscape)理论的共同点与分歧。     

生物化学反馈反应的研究 Ⅲ.随机模型

在我们前两篇论文中分别从化学动力学及热力学的角度讨论了生物化学反馈反应的一些特性。本文继续用随机过程理论来探讨这个问题。我们所以要用随机过程论来研究,乃是基于以下的一些理由:一个真实的生物化学反应并不在匀一系统内进行。生物     

基于COMSTAT软件对微生物被膜进行定量分析的方法与意义

目的:微生物被膜是一种具有协调性、功能性和高度结构性的膜状复合物,它可以为微生物提供良好的生存环境,免受外界因素的干扰。研究发现,具有产生微生物被膜能力的细菌治病性明显增强,而现今缺乏一种分析微生物被膜的有效手段。本文探讨利用COMSTAT软件对微生物被膜进行定量分析的方法和意义,为对微生物被膜定性定量分析提供支持手段,从而为研究微生物被膜致病性提供方法理论基础。方法:以葡萄球菌为研究模型,利用激光扫描共聚焦显微镜成像技术,结合COMSTAT微生物被膜分析软件对微生物被膜的单位面积生物量、基质覆盖率、平均厚度、粗糙系数等方面进行定量分析,研究了该葡萄球菌的生物被膜生长变化过程,并考察了抗生素对其生物被膜的抑制作用。结果:在葡萄球菌生物被膜生长过程中,生物量、平均厚度以及平均扩散距离等结构指标数值都有明显增加,而粗糙度和表面积与生物量比值呈现降低趋势,表明了微生物被膜由发生向成熟的转化过程。与此同时,经10μg/mL和100μg/mL的卡那霉素处理得到的葡萄球菌微生物被膜生长受到明显抑制,且随着卡那霉素的浓度增加,抑制效果随之增加。结论:本文运用COMSTAT软件的分析方法首次从生物量、平均厚度等结构指标数值的角度描述了葡萄球菌生物被膜,从而有效评价微生物被膜发生、发展、成熟以及崩解的生长过程。该技术在研究微生物被膜形成的理论机制方面存在潜在价值,可以为研究微生物被膜治病性提供理论基础,具有理论指导意义。     

植物细胞-水分关系中的吸水势

前言植物细胞的吸水,归纳起来有两种方式。一是被动吸水,这是水分顺热力学梯度的移动,包括渗透作用和吸涨作用。二是主动吸水,这是水分逆热力学梯度的传输,依赖细胞中的产能代谢过程。渗透作用是植物细胞吸水的基本机理。尽管对细胞渗透吸水研究较多,但是长期以来对这个问题存在着争     

流行病学研究中的嵌套病例对照研究

自从1975年由Thomas提出以来，嵌套病例对照研究（nested case-control study）方法在流行病学和生存分析的研究中应用日益广泛，近几年来，随机点过程理论的发展促进了这一方法中的理论问题的解决，从而为这一方法的进一步研究奠定了理论基础，本文综述近年来嵌套病例对照研究方法的新进展，指出目前仍待研究的一些问题，并就一种特殊情况给出了Mantel-Haenszel型推断方法。     

肺水通道蛋白1,5与肺损伤的研究进展

正水通道蛋白(AQPs)是一种可快速完成水分子细胞内外跨膜转运的跨膜蛋白家族,对维持细胞内外水平衡有重要作用。肺损伤是临床上常见危重病症,死亡率高。有大量研究证实,水通道蛋白(AQPs)与肺水清除密切相关,其中AQP1,5在肺水转运中尤为重要,这对近年来国内外关于肺内液体跨膜转运及细胞内外环境平衡调节机制的研究及临床肺损伤的认识和治疗具有重要临床意义。作者就肺水通     

豌豆根瘤细菌周膜在发育中的变化

细菌周膜随发育不同而异。侵入线中的细菌没有细菌周膜,刚从侵入线释放到寄主细胞质中的细菌虽有这一特殊结构,但一般较小,表面光滑。然后随着发育而不断变大,有的表面甚至出现凹凸不平。在这些细菌周膜附近,常有一些高尔基体和内质网,有的还有一些纤维状物质和泡状结构位于它所包围的电子透明区域中。当细菌周膜继续向外扩展时,常与相邻细菌周膜相互嵌合,进而彼此融合。这种融合是一种不对称性融合,只出现在即将或已成熟的被侵染的细胞中。细菌周膜融合可能与共生体系的固氮和物质交换有关。     

卡拉胶中检出非脱羧勒克菌

非脱羧勒克菌是一种较为少见的微生物,在常规检验中一般无法检出。是一种人类的条件致病菌。作者在对一份卡拉胶样品实施沙门氏项目检验的过程中分离到一可疑菌株,经染色镜检、血清学试验及自动生化鉴定和附加实验确认为非脱羧勒克菌。本研究描述了检验、分离和鉴定的过程,并对食品中非脱羧勒克菌检测的研究进行了探讨。