嗜盐菌紫膜的研究论文

嗜盐菌紫膜的研究论文

嗜盐菌紫膜的光合作用是迄今为止所发现的最简单的光合磷酸化反应嗜盐菌的菌视紫素和光介导 (Light-mediated)ATP 合成系统：在厌氧光照条件下培养嗜盐菌时,产生一种菌视紫素嵌入细胞质膜中,成为紫膜,使菌体呈现红紫色.紫膜的膜片约占全膜的50%,由 25%的脂类和75%的蛋白质组成.这种蛋白质与动物视觉器官的感光细胞中的视紫红质（rhodopsin）相似,也含有视紫素,被称为菌视紫素.嗜盐菌的菌视紫素可强烈吸收570nm处的绿色光谱区.菌视紫素的视觉色基(发色团)通常以一种全-反式(all trans)结构存在于膜内侧,它可被激发并随着光吸收暂时转换成顺式(cis form)状态.这种转型作用的结果使H+质子转移到膜的外面,随着菌视紫素分子的松弛和黑暗时吸收细胞质中的质子,顺式状态又转换成更为稳定的全-反式异构体.再次的光吸收又被激发,转移H+.如此循环,形成质膜上的H+质子梯度差,产生电化势.菌体利用这种电化势在ATP酶的催化下,进行ATP的合成,为菌体贮备生命活动所需要的能量.这种由菌视紫素参与的光介导ATP的合成,显然与光合细菌叶绿素的能量产生有本质的区别.盐杆菌的这种光介导的H+质子泵还具有通过Na+/K+反向转运(antiport)向细胞外排出Na+的功能,并且驱动为保持细胞渗透压平衡所需要的K+和各种营养物的吸收.对于氨基酸的吸收也被证明是间接地通过光来驱动,一种氨基酸Na+泵运输系统被用于运载氨基酸的吸收.紫膜是极端嗜盐古生菌细胞结构的一大特征,除具有光合作用外,还具有光能转换特性,如将太阳能转换为电能.紫膜的分子结构在光作用下的变构现象,也有可能作为生物计算机的光开关、存储器等.

紫膜，就是紫色的膜，是生长在极端嗜盐菌原生质膜上的一种物质，含有与视觉中的视紫红质相类似的蛋白质，在国际市场上的价格相当于黄金的1万倍。紫膜在嗜盐菌原生质膜上以碎片形式存在，直径大约为微米，厚度5纳米(相当于10-9米)，它与原生质膜上其余部分红膜共面。碎片中的唯一蛋白质细菌视紫红质以三体形式二维六角形晶格排列在天然紫膜中，蛋白占紫膜干重的75%，其余25%为类脂。晶格尺寸为14纳米，两个蛋白质中心距离约纳米，每个碎片有10万个细菌视紫红质分子。每个细菌视紫红质分子由248个氨基酸残基的肽链组成，其分子量为26000。该肽链在空间卷曲折叠形成7条跨膜螺旋柱，N端在细胞膜外侧，C端在细胞膜内侧，螺旋柱基本垂直于细胞膜。每个细菌视紫红质结合一个生色团视黄醛，位于216位的赖氨酸上，处于靠近肽链C端细胞膜内侧。目前，世界上有大批研究人员从事于紫膜的研究工作，一旦有所突破，将会带来革命性的变化。

水培紫薯茎的耐盐性研究论文

长江以南可以栽培紫薯，长江以北不能栽培，即使温室大棚栽培也只是长薯秧，不会结紫薯的。光照跟温度都达不到结紫薯的条件。至于水栽培紫薯，在中国北方冬季，紫薯是不结果的，只会生长茂盛的薯秧。不过薯秧可以吃的，可以清炒，也可以做渣豆腐。下图是土壤栽培紫薯。

副猪嗜血杆菌防控毕业论文

猪群的健康管理 养猪业市场行情的轮回波动，总是让养猪人几多欢喜几多愁。但这是正常规律，是市场调节的结果，以后也将循环往复下去。生产水平低下、猪病接连不断，才是养猪业的真止灾难，才是让养猪人承受痛苦的根本原因!就拿每头母猪每年提供的肥育猪数来说，全国平均不到千头，可见有相当数量的猪场是赚不到钱的! 市场行情的跌宕起伏，固然影响着养猪效益;把猪养好实现每头猪的效益最大化，才是养猪人最应该关注的焦点。采取综合措施，加强猪群的健康管理，才能实现猪群的健康、高产、高效。1加强人员管理和培训 猪群的健康管理是山人来执行的，员工素质的高低将直接影响执行的结果。 首先，要对猪有一颗爱心。要热爱养猪事业，应该以轻松卞俞决的心情投入养猪工作。“要我干”与“我要干”，所得到的结果将是大相径庭的!要设身处地为猪群着想，要无微不至地关心照顾猪群。对小猪，要给予孩子般的呵护;对怀孕母猪，要给予孕妇般的呵护;对哺乳母猪，要给予产妇般的呵护;对公猪，要给予贵宾般的呵护。只有这样，猪群才能源源不断地为我们创造则富。如果仅仅把猪当成畜生来对待，漠不关心，甚至野蛮粗暴，猪群在没有适宜的环境、得不到良好的饮食、凄苦恐惧的状态下，连最起码的生存都谈不上，更何祝为我们创造则富了! 其次，员工队伍要有坚强的执行力。通俗地讲，执行力就是将一各种思想观念、规章制度和操作规程执行到位、落到实处的能力。有很多猪场在专家或者专业技术人员指导下，制定了一系列切实可行的猪场管理方案，但最终的结果还是问题不断。这在很大程度上与执行有关。“目标十执行=结果”，缺乏执行力，即使有再好的方案、再止确的目标，也不可能得出好的结果。拿消毒这个环节来讲，假设规定3天消毒1次，在实际施行过程中就可能出现多个问题:消毒没消毒?用的什么消毒药?刺激性多大?浓度多大?舍温及水温多高?一天当中的什么时间消毒的?是否和疫茁接种相冲突?猪舍或猪群的卫生状祝如何?猪群反应如何?.••…能否得到强有力的、止确的执行，将在很大程度上影响消毒效果。 第三，在确保猪场生物安全的基础上，想方设法，给员工创造一个相对宽松白山的环境。猪场享有“文明监狱”的“美誉”，这似乎是降低职业风险的需要，但也成了很多养猪人的无奈。一天24小时蹲在猪场里，一年难得回家儿次，环境极脏，伙食极差，整天机械式地重复着枯燥乏味的生活和劳作。在这种“监狱”似的环境中，员工的情绪往往是低落和烦躁的;在这样的环境中，员工很难表现出旺盛的工作热情，很难发挥出攻无不克的战斗力。于是，很多猪场都出现了“用工难”的尴尬局面:畜牧兽医技术人员难找，像样的饲养员也难找，跳槽现象频频发生。员工队伍不仅素质低，‘非常不稳定。在这种局面下，要确保猪群的健康、要达到较高的生产水平，儿乎是不可能的!因此，要不断改善员工的饮食和居住条件，以缓解员工被压抑的感觉;要改变过于严苛的管理模式，lfu代之以人性化的管理模式;采用“请进来、派出去”的方式，定期进行技术和管理培训，使员工有一种成长的白豪感;不断采用先进的生产设备和技术，从降低员工的劳动强度和工作难度;营造积极、乐观、团结、向上的企业文化氛围，增强员工对企业的认同感和归属感。2在种猪选育工作中，要坚持把“健康、高产”当作}几要目标，lfu不是一味地追求漂亮的体形健康，即没有特定病原体、适应性强、抗病力强;高产，即繁殖性能好、生长速度快、产肉性能好。平均一头母猪一年提供的断奶仔猪或者肥育猪的头数，是决定一个猪场盈利与否的重要指标。平均一年提供育肥猪不足14头，盈利的可能性不大;超过18头，则，损的可能性不大。如果没有健康、高产的猪群，则猪场的经营状祝是不可能达到盈5平衡线以上的! 在实际养猪生产中，却有相当多的猪场热衷于引进类似于健美运动员体形的种猪，有的甚至声称“非双肌臀”不要!为了迎合市场需求，很多种猪场也不得不调整选育方向，把培育外观漂亮的猪当成首要目标。这样一来，猪的体形的确越来越漂亮了，随之带来的弊端也越来越让养猪人头痛:抗应激能力差、发病率高，母猪发情不明显、配种准胎率低、产活仔数低、难产的比例大幅度提升。 必须明确:养猪的目的是为了赚钱不是为了好看;要养赚钱的猪，lfu不是养好看的猪。具备和谐健康体形、能多产仔、生长快、饲料一效率高、生产更多优质猪肉的种猪，应该是育种学家、种猪场、商品猪场、屠宰)‘共同追求的目标，不应片面追求某项体形目标，走向极端，那将会产生很大的负面影响。3调整疾病防制观念，彻底摒弃“病来乱求医”的治疗方式，树立“养重于防、防重于治”的观念 侧重于“治”的猪场，往往是漏洞百出、危机四伏的猪场，员工充当了“消防队员”的角色，为了“火火”lfu忙得焦头烂额;侧重于“防”的猪场，一般是管理水平和生产水平较高的猪场，员工能够有条不紊地从事防疫和保健工作，很少出现大的疫情;1fO侧重于“养”的猪场，则是进入了“出神入化、游刃有余”境界的猪场:员工轻松快乐，猪群悠哉游哉! 这里的“养”是广义的养，包括良好的环境控制、良好的营养供给和良好的饲养管理。 良好的环境控制。合格的养猪人必须具备很强的环境意识:没有好的环境，就不可能有好的猪群;要想养好猪，首先要创造良好的环境。猪场大的环境应力求绿树成荫、花草遍地、没有异味、极少蚊蝇。栋舍之间应适当拉大距离，以利于通风、采光和防疫。进入办公区，应感觉不是进了猪场，lfi!是进了修身养性的庄园。猪舍小的环境应力争达到“干、净、暖、通风”4项标准。“干”指干燥，潮湿的环境不利于任何猪的生长、发育和繁殖;“净”指清洁卫生、及时清除污染物;“暖”指舍内温度适宜，冬天不寒冷、夏天不炎热;“通风”指换气良好、空气新鲜，空气中有害气体、灰尘、病原微生物浓度大幅降低。 良好的营养供给。饲料一成本是应该考虑的，但不可一味追求饲料一成本的降低，因为低的营养水平往往导致低的养殖水平。除了蛋白质、能量等应满足猪的营养需要外，更要确保足够的、比例均衡的多种维生素、微量元素和氨基酸等营养物质的供给。好的饲料一所起的作用，远远超过任何“灵月一妙药”。近年来大面积流行的所谓“高热病”，在一定程度上与养猪场、户过分追求降低饲养成本有关，用便宜饲料一、便宜药物和疫茁，包括在员工使用上也优先选择月薪要求低的员工，从lfu导致猪群健康状祝差、生产水平低。 良好的饲养管理。关键是对猪要有一颗“爱心”，这点在前面已述及。善待猪群者，猪会给以丰厚的回报:产得多、活得多、长得快;lfu虐待猪群者，猪只能给以微薄的回报:产得少、活得少、长得慢，这种回报可能连成本都不够。要尽可能减少诸如转群、换料一、注射、环境突变等对猪群造成的应激，使猪群充分发挥其遗传潜能。4对关键性的疾病进行净化，可使疾病控制难度大大降低 近儿年困扰养猪业的严峻疫情当中，病原是复杂多变的。有病毒:猪瘟病毒、蓝耳病病毒、伪狂犬病病毒、圆环病毒2型、流感病毒;有细菌:副猪嗜血杆菌、链球菌、巴氏杆菌、大肠杆菌、放线杆菌;还有支原体、弓形虫、附红细胞体等等。想把所有病原体都消火掉是困难的，也是不现实的。在全国一各地众多的疫情当中，猪瘟、蓝耳病和伪狂犬病都扮演了重要角色。对猪瘟和伪狂犬病进行净化，实践证明是切实可行的，也是行之有效的。 从2004年起，在中国兽医药品监察所丘惠深研究员指导下，山东省济宁原种猪场在山东省率先开展了全群猪瘟净化工作，每年两次对公猪、母猪和后备猪进行全群采样检测，至今已有5年多的时间。从2008年下半年起，济宁原种猪场又开始了猪群伪狂犬病的净化工作。尽管在这方面还存在一些争议，比如有无净化的必要、采用何种方法净化、能否达到顶期目的等等，但从全场生产水平的不断提高和引种客户的良好反映来看，疾病净化工作已经取得了巨大成效，我们将坚持不懈地做下去。 猪瘟净化方法:逐头活体采集扁桃体，到有条件的研究机构用荧光抗体法检测，凡抗原阳性者即为带毒猪，应坚决淘汰。净化的难度不在于技术难关，也不在于检测费用，lfi!在于巨大的淘汰成本，但这对本场和客户的长期利益都是值得的。5不要把“救死扶伤”当成养猪人的职责，应执行严酷的淘汰制度 在人医方面提倡“救死扶伤，发扬革命的人道}几义精神”，这是I}所当然的。lfi!在养猪生产实践中，如果一味追求“救死扶伤”，必将造成猪病的进一步泛滥。养猪的目的是为了赚钱，lfu不是研究疾病。对疾病的研究，应该是高等院校、利一研院所的专家和教授们的工作。 热衷于研究、治疗一各种疑难杂症的猪场，不可能是高效益的猪场，反倒有可能成为一各种病毒、细菌、支原体等病原微生物的乐园!吴增坚教授提出的“五不治”原则，具有很现实的指导意义:无法治疗的病猪不治，治疗费用高的病猪不治，费时费工的病猪不治，愈后经济价值不高的病猪不治，传染性强的病猪不治。经过一段时期的严酷淘汰，病净化将发挥积极的作用，猪群的健康状祝和生产性能会明显提高。6高度重视霉菌毒素对猪群的危害 2003年前后，霉菌毒素的危害开始引起养猪业的重视。回首过去匕八年的时间，霉菌毒素对养猪业造成的危害，已经远远超过单独的某一种疾病。近儿年闹得沸沸扬扬的所谓“高热病”中，霉菌毒素“功不可没”。 饲料一的作用胜过一切灵月一妙药，但如果饲料一原料一发生霉变，霉菌毒素就会对猪产生一定的毒害作用，甚至引起猪群发病死亡。玉米、豆粕、鼓皮、鱼粉等原料一都有可能受到霉菌毒素污染。在我国危害养殖业最}几要的是镰刀菌毒素，有玉米赤霉烯酮、伏马菌素和去氧瓜萎镰菌醇(呕叶毒素)，还有黄曲霉毒素、储曲霉毒素等，可引起猪群采食量下降、生长不良、泌乳力下降、发情不止常、流产、死胎等现象。霉菌毒素的免疫抑制作用，是尤其令养猪人头痛的问题!可以导致免疫效果降低甚至免疫失败，还可以造成用药无效。接种了猪瘟疫茁还照发猪瘟，接种了伪狂犬病疫茁还照发伪狂犬病，不一定是疫茁不好，也不一定是程序有问题，很可能是出现了免疫抑制。在实验室中证明很敏感的药物，应用到猪群中防治某些细菌性疾病，也有可能毫无效果。 2003年，很多玉米受到霉菌毒素污染，该年度猪群发病率明显升高;2006年，全国很多地区发生了猪的“高热病”，养猪业损失更为惨重，这在很大程度上与2005年收获的玉米受霉菌毒素污染有关。2009年9月，北方很多地区阴雨天气比较多，尤其应该警惕霉菌毒素可能造成的危害。 减轻霉菌毒素造成的危害，关键是要严把原料-采购关，宁可每斤多花儿分钱进好货，也不可贪图便宜进劣质原料一。有条件的可使用种子精选机对玉米等原料一进行精选，筛除小的霉粒及杂质。根抓霉菌毒素的污染情祝，在饲料一里面加入一定量的高效霉菌毒素处理剂，可以在一定程度上降低霉菌毒素的危害。7制定切实可行的防疫保健程序 要因地制宜、因场制宜、因时制宜，制定利一学的防疫保健程序，并确保落到实处。这里说的防疫保健程序，包括疫茁接种，也包括通过注射给药、饮水投药、饲料一投药等形式进行的药物保健。这些措施非常重要，直接关系到猪场的生存和发展。应该强调的是，任何专家推荐的任何防疫保健程序，都不可能是“放之四海lfu皆准”的真理，必须具体情祝具体分析。在某些问题上，一直是有不同观点的，不同的专家教授之间甚至争论不休，比如:哪些疫茁应列入防疫程序、猪瘟可否做超前免疫、蓝耳病疫茁有无接种的必要、若接种蓝耳病疫茁则应选火活茁还是弱毒茁、口蹄疫的防疫效果为何常常不理想等等。 专家教授的观点要虚心学习，其他先进猪场的成功经验也要积极借鉴，这样可以使白己少走弯路。但不加分析地对防疫保健程序进行照搬照抄，将是很危险的!必须经过小群试验，经过一段时间的对比、分析和总结，才可以确定适合白己的程序。对猪场lfi!言，稳定才是硬道理，合适的才是最好的

猪副嗜血杆菌病是由猪副嗜血杆菌引起的以仔猪多发性浆膜炎、关节炎、脑膜炎为特征的传染性疾病。病原有15个血清型，我国流行的主要血清型有4、5、12、13和14型。

副猪嗜血杆菌通常只感染猪，主要在断奶后和保育阶段发病，常见于5～8周龄的猪，发病率一般在10%～15%，严重时病死率可达50%。主要临床症状为发热、食欲不振和厌食，可见到呼吸困难，关节肿胀、跛行、不愿活动以及死亡。

防治本病主要包括抗生素治疗和免疫接种，还要配合优良的管理措施，实行统一日龄断奶以及严格的全进全出制，不要将不同日龄的猪或不同来源的猪混群饲养，实行早期断奶。

猪副嗜血杆菌病的有效防制，如同猪场其它任何一种疾病的防治一样，是一项系统工程，需要我们加强主要病毒性疾病的免疫、选择有效的药物组合对猪群进行常规的预防保健、改善猪群饲养管理、重新思考我们的猪舍设计，只有这样，我们才能有一个猪群稳定的生产。目前，猪副嗜血杆菌病发生呈递增趋势，且以多发性浆膜炎和关节炎及高发病率和高死亡率为特征，影响猪生产的各个阶段，给养猪业带来了严重的损失，因此，应对本病引起高度重视 。副猪嗜血杆菌控制关键在预防保健，产房后期仔猪、断奶保育猪死亡解剖发现肺脏水肿炎症、心包积液或绒毛心，关节液增多或化脓，有的急性死亡多数消瘦死亡送检发病活体检出副嗜血杆菌、链球菌等，发病猪即使使用药敏试验药物治疗无效。副猪嗜血杆菌是蓝耳病、圆环病毒的影子。

副猪嗜血杆菌病，又称革拉泽氏病，可以影响从2周龄到4月龄的青年猪，主要在断奶前后和保育阶段发病，通常见于5～8周龄的猪，发病率一般在10%～15％，严重时死亡率高达到50％。 首先我们来了解什么是副猪嗜血杆菌病 副猪嗜血杆菌病是由副猪嗜血杆菌引起的猪多发性浆膜炎、关节炎和脑膜炎的一种新传染性疾病。该病在换料、转群、变温、免疫、去势等应激条件下容易发生，此病流行很广，主要养猪国都有该病原的存在。近几年来，由于大量频繁的从国外引种，已将此病带入我国，并在个别地区开始发生，应高度警惕。 副猪嗜血杆菌病症状： 以咳嗽、呼吸困难、消瘦和被毛粗乱为特征。主要表现为发热、食欲不振、厌食、呼吸困难、关节肿胀、跛行、颤抖、反应迟钝、共济失调、可视黏膜发绀、耳尖腹部青紫；断奶仔猪的急性病例，皮下和肺发生水肿，在应激或神经症状出现后很快死亡；母猪急性感染，可出现流产；公猪发生跛行症状。 副猪嗜血杆菌病剖检： 为多发性的浆液性和化脓性纤维蛋白渗出，多发部位在腹膜、心胞膜和胸膜，有时也可发生在脑膜、关节表面，尤其是在腕关节、跗关节；肾表面偶尔可见出血点。 副猪嗜血杆菌病防治： 用副猪嗜血杆菌灭活疫苗进行免疫，可有效预防本病。一旦发病用青霉素类或头孢类药物治疗效果好，对于群体，一头发病除个别重点治疗外，要全群投药可有效控制此病的流行。

细胞膜的研究论文

论细胞生物学的发展 悠悠300余年，关于细胞的研究硕果累累；近50年来更进入了分子水平，老树又绽新花。许多研究成果已经或将要走进我们的生活：植物细胞在培养瓶中悄然长成幼苗；动物体细胞核移植诞生了克隆动物；不同生物细胞间DNA的转移创造出新的生物类型及其产品；病危的生命期盼着干细胞移植的救助…… 现在，生物学在人类的生产生活中的使用愈加广泛。美国细胞生物学家威尔逊曾经说过：“每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中。”这句话明显说明了细胞生物学对整个生物科学的研究有着怎样的重要性。细胞生物学的发展，越来越受到人们的重视。 谈起细胞生物学，不得不提的是建立于19世纪的《细胞学说》。《细胞学说》的建立可谓是自然科学史上的一座丰碑。《细胞学说》的两位建立者——德国科学家施莱登和施旺。经过长时间不断的探索和研究，分别从结构、功能和分裂三个方面对细胞进行了探究，并从中提炼出了三个要点，构成了《细胞学说》的主体。《细胞学说》的建立，不仅为达尔文的《进化论》奠定了基础，更为后人对细胞生物学的研究，做出了巨大贡献。 在细胞学说创立的100年间，人们对细胞的研究基本停留在简单观察和形态描述的水平，细胞在生物学家的眼中多多少少还像一团胶状物，里面杂乱地散布着一些含混不清的东西。此时出现了一名科学家——美国的细胞生物学科学家克劳德，他决心把细胞内部的组分分离开，探索细胞内组分的结构和功能。当时分离细胞器所遇到的困难是今天的人们难以想象的。许多人对他冷嘲热讽，认为把好好的细胞弄碎是毫无意义的。但是克劳德坚信，要深入了解细胞的秘密，就必须将细胞内的组分分离出来。经过艰苦的努力，他终于摸索出采用不同的转速对破碎的细胞进行离心的方法，将细胞内的不同组分分开。这就是一直沿用至今的“转速离心法”。 如果说《细胞学说》是通往细胞生物学的一扇门，那么我认为克劳德的“转速离心法”便是这扇门的钥匙。这种方法的发现，使人类对细胞内部的进一步探究，有着非常重要的意义。 随着对细胞内更深入的探究，人类发现了细胞中一个新的世界。细胞中每个组分如此精巧，一个个小小的细胞器，在细胞中都起到了非常关键的作用。霍中和院士在《细胞生物学》中写到：“我确信哪怕最简单的一个细胞，也比迄今为止设计出的任何只能电脑更精巧。”人类也曾经试图组装出一个细胞。1990年，科学家发现人体生殖道支原体可能是最小、最简单的细胞。1995年，美国科学见文特尔领导的研究小组，对这种支原体的基因组进行了测序，发现它仅有480个基因。如果在480个基因中辨认出对细胞生活必不可少的“基本基因”，那么就有希望人工合成这些基因——一段不很长的DNA分子。 文特尔的方法是破坏一个又一个的基因，看那些基因是绝对不可或缺的，终于筛选出了300个对生命活动必不可少的基因，但其中100个基因的重要性尚不清楚。 文特尔以及其他一些科学家认为，如果能人工合成这300个基因的DNA分子，再用一个细胞膜把它和环境分隔开，在培养基中培养，让他能够生存、生长和繁殖，组装细胞就成功了。科学家现在已经能够合成长度为5000个碱基因对的DNA片段，文特尔估计生殖道支原体的DNA的碱基对比这要多100倍，因此，DNA的人工合成还需要方法上的创新。怎样给DNA分子包上细胞膜也是一个难题。他们的设想是，把生殖道支原体细胞的DNA破坏掉，再把人工合成的基因组“注入”支原体细胞。 有关实验还在进行中，不过可以确信的是，人类对细胞生物学的研究愈加深入，对人类今后的发展就愈加有利。通过不断的科学探究和深入研究，我相信在不久的将来，细胞生物学将成为一个重要的科学领域，会吸引更多的人去探索、研究。它也会绽放出他耀眼的光辉，来迎接着这崭新的时代！

这是锻炼自己的时候。 最好靠自己、

细胞生物是指所有具有细胞结构的生物。这是我为大家整理的关于细胞生物学术论文，仅供参考!

细胞因子的生物学活性

关键字： 细胞因子

细胞因子具有非常广泛的生物学活性，包括促进靶细胞的增殖和分化，增强抗感染和细胞杀伤效应，促进或抑制其它细胞因子和膜表面分子的表达，促进炎症过程，影响细胞代谢等。

一、免疫细胞的调节剂

免疫细胞之间存在错综复杂的调节关系，细胞因子是传递这种调节信号必不可少的信息分子。例如在T-B细胞之间，T细胞产生IL-2、4、5、6、10、13，干扰素γ等细胞因子刺激B细胞的分化、增殖和抗体产生;而B细胞又可产生IL-12调节TH1细胞活性和TC细胞活性。在单核巨噬细胞与淋巴细胞之间，前者产生IL-1、6、8、10，干扰素α，TNF-α等细胞因子促进或抑制T、B、NK细胞功能;而淋巴细胞又产生IL-2、6、10，干扰素γ，GM-CSF，巨噬细胞移动抑制因子(MIF)等细胞因子调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节作用。例如T细胞产生的IL-2可刺激T细胞的IL-2受体表达和进一步的IL-2分泌，TH1细胞通过产生干扰素γ抑TH2细胞的细胞因子产生。而TH2细胞又通过IL-10、IL-4和IL-13抑制TH1细胞的细胞因子产生。通过研究细胞因子的免疫 网络调节，可以更好地理解完整的免疫系统调节机制，并且有助于指导细胞因子做为生物应答调节剂(biologicalresponsemodifier’BRM)应用于临床 治疗免疫性疾病。图4-1 细胞因子与TH1、TH2的相互关系(略)

二、免疫效应分子

在免疫细胞针对抗原(特别是细胞性抗原)行使免疫效应功能时，细胞因子是其中重要效应分子之一。例如TNFα和TNFβ可直接造成肿瘤细胞的凋零(apoptosis)’使瘤细胞DNA断裂’细胞萎缩死亡;干扰素α、β、γ可干扰各种病毒在细胞内的复制，从而防止病毒扩散;LIF可直接作用于某些髓性白血病细胞，使其分化为单核细胞，丧失恶性增殖特性。另有一些细胞因子通过激活效应细胞而发挥其功能，如IL-2和IL-12刺激NK细胞与TC细胞的杀肿瘤细胞活性。与抗体和补体等其它免疫效应分子相比，细胞因子的免疫效应功能，因而在抗肿瘤、抗细胞内寄生感染、移植排斥等功能中起重要作用。

三、造血细胞刺激剂

从多能造血干细胞到成熟免疫细胞的分化发育漫长道路中，几乎每一阶段都需要有细胞因子的参与。最初研究造血干细胞是从软琼脂的半固体培养基开始的，在这种培养基中，造血干细胞分化增殖产生的大量子代细胞由于不能扩散而形成细胞簇，称之为集落，而一些刺激造血干细胞的细胞因子可明显刺激这些集落的数量和大小因而命名为集落刺激因子(CSF)。根据它们刺激的造血细胞种类不同有不同的命名，如GM-CSF、G-CSF、M-CSF、multi-CSF(IL-3)等。目前的研究表明，CSF和IL-3是作用于粒细胞系造血细胞，M-CSF作用于单核系造血细胞，此外Epo作用于红系造血细胞，IL-7作用于淋巴系造血细胞，IL-6、IL-11作用于巨核造血细胞等等。由此构成了细胞因子对造血系统的庞大控制 网络。某种细胞因子缺陷就可能导致相应细胞的缺陷，如肾性贫血病人的发病就是肾产生Epo的缺陷所致，正因如此，应用Epo 治疗这一疾病收到非常好的效果。目前多种刺激造血的细胞因子已成功地用于临床血液病，有非常好的 发展前景。

四、炎症反应的促进剂

炎症是机体对外来刺激产生的一种病理反应过程，症状表现为局部的红肿热痛，病理检查可发现有大量炎症细胞如粒细胞、巨噬细胞的局部浸润和组织坏死，在这一过程中，一些细胞因子起到重要的促进作用，如IL-1、IL-6、IL-8、TNFα等可促进炎症细胞的聚集、活化和炎症介质的释放’可直接刺激发热中枢引起全身发烧’IL-8同时还可趋化中性粒细胞到炎症部位’加重炎症症状.在许多炎症性疾病中都可检测到上述细胞因子的水平升高.用某些细胞因子给动物注射’可直接诱导某些炎症现象’这些实验充分证明细胞因子在炎症过程中的重要作用.基于上述理论研究结果’目前已开始利用细胞因子抑制剂治疗炎症性疾病’例如利用IL-1的受体拮抗剂(IL-1receptor antagonist’IL-lra)和抗TNFα抗体治疗败血性休克、类风湿关节炎等，已收到初步疗效。

五、其它

许多细胞因子除参与免疫系统的调节效应功能外，还参与非免疫系统的一些功能。例如IL-8具有促进新生血管形成的作用;M-CSF可降低血胆固醇IL-1刺激破骨细胞、软骨细胞的生长;IL-6促进肝细胞产生急性期蛋白等。这些作用为免疫系统与其它系统之间的相互调节提供了新的证据。

细胞衰老的分子生物学机制

摘要：细胞衰老(cellular aging)是细胞在其生命过程中发育到成熟后，随着时间的增加所发生的在形态结果和功能方面出现的一系列慢性进行性、退化性的变化。细胞衰老是基因与环境共同作用的结果，是细胞生命活动过程的客观规律。为研究细胞衰老分子生物学机制，本文就此展开研究。

关键词：细胞衰老;分子生物学;机制研究

细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡是两个不同的概念，个体的衰老并不等于所有细胞的衰老，但是细胞的衰老又是同个体的衰老紧密相关的。细胞衰老是个体衰老的基础，个体衰老是细胞普遍衰老的过程和结果。

细胞衰老是正常环境条件下发生的功能减退，逐渐趋向死亡的现象。衰老是生界的普遍规律，细胞作为生物有机体的基本单位，也在不断地新生和衰老死亡。生物体内的绝大多数细胞，都要经过增殖、分化、衰老、死亡等几个阶段。可见细胞的衰老和死亡也是一种正常的生命现象。我们知道，生物体内每时每刻都有细胞在衰老、死亡，同时又有新增殖的细胞来代替它们。

衰老是一个过程，这一过程的长短即细胞的寿命，它随组织种类而不同，同时也受环境条件的影响。高等动物体细胞都有最大增殖能力(分裂)次数，细胞分裂一旦达到这一次数就要死亡。各种动物的细胞最大裂次数各不相同，人体细胞为50～60次。一般说来，细胞最大分裂次数与动物的平均寿命成正比。通过细胞衰老的研究可了解衰老的某些规律，对认识衰老和最终找到延缓或推迟衰老的方法都有重要意义。细胞衰老问题不仅是一个重大的生物学问题，而且是一个重大的社会问题。随着科学发展而不断阐明衰老过程，人类的平均寿命也将不断延长。但也会出现相应的社会老龄化问题以及呼吸系统疾病、心血管系统疾病、脑血管病、癌症、关节炎等老年性疾病发病率上升的问题。因此衰老问题的研究是今后生命科学研究中的一个重要课题。

1 细胞衰老的特征

科学研究表明，衰老细胞的细胞核、细胞质和细胞膜等均有明显的变化：①细胞内水分减少，体积变小，新陈代谢速度减慢;②细胞内酶的活性降低;③细胞内的色素会积累;④细胞内呼吸速度减慢，细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，颜色加深。线粒体数量减少，体积增大;⑤细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能降低。形态变化总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化。

衰老细胞的形态变化表现有：①核：增大、染色深、核内有包含物;②染色质：凝聚、固缩、碎裂、溶解;③质膜：粘度增加、流动性降低;④细胞质：色素积聚、空泡形成;⑤线粒体：数目减少、体积增大;⑥高尔基体：碎裂;⑦尼氏体：消失;⑧包含物：糖原减少、脂肪积聚;⑨核膜：内陷。

2 分子水平的变化

①从总体上DNA复制与转录在细胞衰老时均受抑制，但也有个别基因会异常激活，端粒DNA丢失，线粒体DNA特异性缺失，DNA氧化、断裂、缺失和交联，甲基化程度降低;②mRNA和tRNA含量降低;③蛋白质含成下降，细胞内蛋白质发生糖基化、氨甲酰化、脱氨基等修饰反应，导致蛋白质稳定性、抗原性，可消化性下降，自由基使蛋白质肽断裂，交联而变性。氨基酸由左旋变为右旋;④酶分子活性中心被氧化，金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丢失，酶分子的二级结构，溶解度，等电点发生改变，总的效应是酶失活;⑤不饱和脂肪酸被氧化，引起膜脂之间或与脂蛋白之间交联，膜的流动性降低。

3 细胞衰老原因

迄今为止，细胞衰老的本质尚未完全阐明，难以给明确的定义，只能根据现有的认识，从不同的角度概括细胞衰老的内涵。细胞衰老是各种细胞成分在受到内外环境的损伤作用后，因缺乏完善的修复，使“差错”积累，导致细胞衰老。根据对导致“差错”的主要因子和主导因子的认识不同，可分为不同的学说，这些学说各有其理论基础和实验证据[1]。

差错学派 有以下七种学说，有代谢废物积累学说、大分子交联学说、自由基学说、体细胞突变学说、DNA损伤修复学说、端粒学说、生物分子自然交联说等。其中最主要的自由基学说和端粒学说。

自由基学说 自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团，普遍存在于生物系统。其种类多、数量大，是活性极高的过渡态中间产物。正常细胞内存在清除自由基的防御系统，包括酶系统和非酶系统。前者如：超氧化物歧化酶(SOD)，过氧化氢酶(CAT)，谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)，非酶系统有维生素E，醌类物质等电子受体。机体通过生物氧化反应为组织细胞生命活动提供能量，同时在此过程中也会产生大量活性自由基。自由基的化学性质活泼，可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂类等大分子物质，造成损伤，如DNA的断裂、交联、碱基羟基化。实验表明DNA中OH8dG(8-羟基-2‘-脱氧鸟苷)随着年龄的增加而增加。OH8dG完全失去碱基配对特异性，不仅OH8dG被错读，与之相邻的胞嘧啶也被错误复制。大量实验证明实，超氧化物岐化酶与抗氧化酶的活性升高能延缓机体的衰老。Sohal等(1994、1995)，将超氧化物岐化酶与过氧化氢酶基因导入果蝇，使转基因株比野生型这两种酶基因多一个拷贝，结果转基因株中酶活性显著升高，平均年龄和最高寿限有所延长。

英国学者提出的自由基理论认为自由基攻击生命大分子造成组织细胞损伤，是引起机体衰老的根本原因，也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因。自由基就是一些具有不配对电子的氧分子，它们在机体内漫游，损伤任何于其接触的细胞和组织，直到遇到如维生素C、维生素E、β-胡萝卜素、OPC(原花青素)之类的生物黄酮等抗氧化剂将其中和掉或被机体产生的一些酶(如SOD)将其捕获。自由基可破坏胶原蛋白及其它结缔组织，干扰重要的生理过程，引起细胞的DNA突变。此外还可引起器官组织细胞的破坏与减少[2]。例如神经元细胞数量的明显减少，是引起老年人感觉与记忆力下降、动作迟钝及智力障碍的又一重要原因。器官组织细胞破坏或减少主要是由于自由基因突变改变了遗传信息的传递，导致蛋白质与酶的合成错误以及酶活性的降低。这些的积累，造成了器官组织细胞的老化与死亡。

生物膜上的不饱和脂肪酸易受自由基的侵袭发生过氧化反应，氧化作用对衰老有重要的影响，自由基通过对脂质的侵袭加速了细胞的衰老进程[3]。 自由基作用于免疫系统，或作用于淋巴细胞使其受损，引起老年人细胞免疫与体液免疫功能减弱，并使免疫识别力下降出现自身免疫性疾病。

端粒学说 染色体两端有端粒，细胞分裂次数多，端粒向内延伸，正常DNA受损。

遗传学派 认为衰老是遗传决定的自然演进过程，一切细胞均有内在的预定程序决定其寿命，而细胞寿命又决定种属寿命的差异，而外部因素只能使细胞寿命在限定范围内变动。

参考文献：

[1]郭齐，李玉森，陈强，等.脱氧核苷酸钠抗人肾脏细胞衰老的分子机制[J].中国老年学杂志，2013，33(15)：3688-3690.

[2]胡玉萍，吴建平.细胞衰老与相关基因的关系[J].中外健康文摘，2012，09(14)：35-37.

[3]孔德松，魏东华，张峰，等.肝纤维化进程中细胞衰老的作用及相关机制的研究进展[J].中国药理学与毒理学杂志，2012，26(05)：688-691.

膜蛋白的研究论文

约30％的编码基因编码的膜蛋白（MPs）在众多生理过程中起着至关重要的作用。膜蛋白是超过FDA批准药物一半的靶标药物。需要在近乎生理条件下对功能性膜蛋白进行高分辨率的结构研究，以提供深入的机理理解并促进药物发现。随着单粒子冷冻显微镜（cryo-EM）的分辨率革命，分离的膜蛋白的结构阐明已取得了快速进展。下一个挑战是保留电化学梯度和膜曲率，以便对膜蛋白进行全面的结构阐明，而膜蛋白的生物学功能依赖于这些化学和物理特性。2020年7月17日，颜宁团队在PNAS 在线发表题为“Cryo-EM analysis of a membrane protein embedded in the liposome”的研究论文，该研究以特征明确的AcrB为原型，提出了一种方便的工作流程，用于对嵌入脂质体中的膜蛋白进行冷冻-EM结构分析。结合优化的蛋白脂质体分离，冷冻样品制备和有效的颗粒选择策略，以的分辨率获得了嵌入脂质体中的AcrB的三维（3D）重建。该研究方法可广泛应用于具有独特可溶域的膜蛋白的冷冻EM分析，为功能受跨膜电化学梯度或膜曲率影响的整体或外围膜蛋白的冷冻EM分析奠定了基础。生物膜包围着拓扑隔离的隔室，包括细胞和细胞器，并为各种完整的和外围的膜蛋白（MP）提供了栖息地。这些物理屏障使生命必需的电化学梯度得以生成和维持，这是由于离子和化学物质在整个不可渗透膜上的不对称分布所致。各种生理过程都取决于这些梯度，例如由质子梯度（质子动力）驱动的三磷酸腺苷（ATP）合成和依赖跨膜电场存在的动作电位。因此，许多膜蛋白，例如电压门控离子通道（VGIC）以及一级和二级活性转运蛋白，都依赖于跨膜电化学梯度来执行其生物学功能。除了驻留在膜的内部或表面之外，膜蛋白与膜之间的相互作用也对细胞寿命产生了深远的影响。例如，许多外周膜蛋白定义了细胞器形成的膜轮廓。FoF1 ATP合酶的二聚化在塑造线粒体cristate中起着重要作用。机械敏感通道通过部分由膜变形施加的机械力控制。当X射线晶体学是确定结构的主要方法时，解析膜蛋白的结构曾经极具挑战性。必须从破裂的膜中纯化出高度均质的膜蛋白，并用精心选择的去污剂取代以结晶。自2013年以来，冷冻电子显微镜（cryo-EM）单颗粒分析（SPA）已成为膜蛋白高分辨率结构解析的主流手段。已应用多种试剂将膜蛋白溶解为单个颗粒以进行分析。除了去污剂微团外，两亲，纳米圆盘和苯乙烯-马来酸脂质颗粒（SMALP）封闭的带有天然膜的纳米圆盘也已用于成功的膜蛋白冷冻-EM结构分析 。尽管取得了这些进步，但所有上述膜蛋白分离方法都破坏了膜的拓扑结构，即使在SMALP环绕的带有天然膜片的纳米盘的情况下，也消除了任何现有的电化学梯度和膜曲率。为了保留这些重要特性，使用电子冷冻断层扫描（cryo-ET）的原位结构分析可能是最终的解决方案。然而，当前的技术障碍阻止了使用cryo-ET的高分辨率原位结构测定。另一种替代策略是研究嵌入脂质体中膜蛋白的结构，该结构已广泛用于膜蛋白的功能分析。尽管使用蛋白脂质体进行了广泛的功能表征，但仅有有限的尝试将这种系统用于膜蛋白的结构阐明。在过去的十年中，已经开发了诸如随机球形约束（RSC）之类的方法来研究具有改进SPA策略的蛋白脂质体系统。但是，要在两个报告中执行精确的角度分配或信号减法，目标蛋白脂质体必须是接近完美的球体，这是很难获得的前提条件。两种方法都还需要对原始图像进行额外的预处理步骤。为了将cryo-EM用于嵌入或附着在脂质体上的膜蛋白的结构分析，有必要为膜蛋白掺入，冷冻样品制备和cryo-EM数据处理开发高度可重复且方便的工作流程。为此，研究人员选择了来自大肠杆菌的经过充分研究的耐多药转运蛋白AcrB作为方法开发的原型。质子梯度驱动的AcrB是一种三聚体，分子量约为350 kDa。它是即使在低纯度和低浓度下也最易于结晶的膜蛋白之一。因此，AcrB的结构是在早期确定的。到目前为止，在蛋白质数据库（PDB）中使用X射线晶体学和单颗粒冷冻EM方法测定的AcrB结构超过100种，为结构验证提供了极好的参考。在这项研究中，报告了一种工作流程，该流程具有优化的脂质体分离，低温样品制备，深层二维（2D）分类，用于数据处理。使用该研究的简化方法，获得了分辨率的蛋白脂质体中AcrB的重建。该工作流程可轻松推广到蛋白脂质体中膜蛋白的结构测定中，并为使用蛋白脂质体系统在受控的电化学势或膜曲率存在下膜蛋白的结构分析奠定基础。

分子生物学(molecular biology) 在分子水平上研究生命现象的科学。研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结 构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。 从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来，分子生物学是生物学的前沿与生长点，其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系 (中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系（即生物膜）。 生物大分子，特别是蛋白质和核酸结构功能的研究，是分子生物学的基础。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究，从而出现了近30年来分子生物学的蓬勃发展。分子生物学和生物化学及生物物理学关系十分密切，它们之间的主要区别在于：①生物化学和生物物理学是用化学的和物理学的方法研究在分子水平，细胞水平，整体水平乃至群体水平等不同层次上的生物学问题。而分子生物学则着重在分子（包括多分子体系）水平上研究生命活动的普遍规律；②在分子水平上，分子生物学着重研究的是大分子，主要是蛋白质，核酸，脂质体系以及部分多糖及其复合体系。而一些小分子物质在生物体内的转化则属生物化学的范围；③分子生物学研究的主要目的是在分子水平上阐明整个生物界所共同具有的基本特征，即生命现象的本质；而研究某一特定生物体或某一种生物体内的某一特定器官的物理、化学现象或变化，则属于生物物理学或生物化学的范畴。 发展简史 结构分析和遗传物质的研究在分子生物学的发展中作出了重要的贡献。结构分析的中心内容是通过阐明生物分子的三维结构来解释细胞的生理功能。1912年英国 .布喇格和.布喇格建立了X射线晶体学，成功地测定了一些相当复杂的分子以及蛋白质的结构。以后布喇格的学生.阿斯特伯里和.贝尔纳又分别对毛发、肌肉等纤维蛋白以及胃蛋白酶、烟草花叶病毒等进行了初步的结构分析。他们的工作为后来生物大分子结晶学的形成和发展奠定了基础。50年代是分子生物学作为一门独立的分支学科脱颖而出并迅速发展的年代。首先是在蛋白质结构分析方面，1951年.波林等提出了 α-螺旋结构，描述了蛋白质分子中肽链的一种构象。1955年F.桑格完成了胰岛素的氨基酸序列的测定。接着 .肯德鲁和.佩鲁茨在X射线分析中应用重原子同晶置换技术和计算机技术分别于1957和1959年阐明了鲸肌红蛋白和马血红蛋白的立体结构。1965年中国科学家合成了有生物活性的胰岛素，首先实现了蛋白质的人工合成。 另一方面，M.德尔布吕克小组从1938年起选择噬菌体为对象开始探索基因之谜。噬菌体感染寄主后半小时内就复制出几百个同样的子代噬菌体颗粒，因此是研究生物体自我复制的理想材料。1940年.比德尔和.塔特姆提出了“一个基因，一个酶”的假设，即基因的功能在于决定酶的结构，且一个基因仅决定一个酶的结构。但在当时基因的本质并不清楚。1944年.埃弗里等研究细菌中的转化现象，证明了DNA是遗传物质。1953年.沃森和.克里克提出了DNA的双螺旋结构，开创了分子生物学的新纪元。在此基础上提出的中心法则，描述了遗传信息从基因到蛋白质结构的流动。遗传密码的阐明则揭示了生物体内遗传信息的贮存方式。1961年F.雅各布和J.莫诺提出了操纵子的概念，解释了原核基因表达的调控。到20世纪60年代中期，关于DNA自我复制和转录生成RNA的一般性质已基本清楚，基因的奥秘也随之而开始解开了。 仅仅30年左右的时间，分子生物学经历了从大胆的科学假说，到经过大量的实验研究，从而建立了本学科的理论基础。进入70年代，由于重组DNA研究的突破，基因工程已经在实际应用中开花结果，根据人的意愿改造蛋白质结构的蛋白质工程也已经成为现实。 基本内容 蛋白质体系 蛋白质的结构单位是α-氨基酸。常见的氨基酸共20种。它们以不同的顺序排列可以为生命世界提供天文数字的各种各样的蛋白质。 蛋白质分子结构的组织形式可分为 4个主要的层次。一级结构，也叫化学结构，是分子中氨基酸的排列顺序。首尾相连的氨基酸通过氨基与羧基的缩合形成链状结构，称为肽链。肽链主链原子的局部空间排列为二级结构。二级结构在空间的各种盘绕和卷曲为三级结构。有些蛋白质分子是由相同的或不同的亚单位组装成的，亚单位间的相互关系叫四级结构。 蛋白质的特殊性质和生理功能与其分子的特定结构有着密切的关系，这是形形色色的蛋白质所以能表现出丰富多彩的生命活动的分子基础。研究蛋白质的结构与功能的关系是分子生物学研究的一个重要内容。 随着结构分析技术的发展，现在已有几千个蛋白质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得到了阐明。70年代末以来，采用测定互补DNA顺序反推蛋白质化学结构的方法，不仅提高了分析效率，而且使一些氨基酸序列分析条件不易得到满足的蛋白质化学结构分析得以实现。 发现和鉴定具有新功能的蛋白质，仍是蛋白质研究的内容。例如与基因调控和高级神经活动有关的蛋白质的研究现在很受重视。 蛋白质－核酸体系 生物体的遗传特征主要由核酸决定。绝大多数生物的基因都由 DNA构成。简单的病毒，如λ噬菌体的基因组是由 46000个核苷酸按一定顺序组成的一条双股DNA（由于是双股DNA，通常以碱基对计算其长度）。细菌，如大肠杆菌的基因组，含4×106碱基对。人体细胞染色体上所含DNA为3×109碱基对。 遗传信息要在子代的生命活动中表现出来，需要通过复制、转录和转译。复制是以亲代 DNA为模板合成子代 DNA分子。转录是根据DNA的核苷酸序列决定一类RNA分子中的核苷酸序列；后者又进一步决定蛋白质分子中氨基酸的序列，就是转译。因为这一类RNA起着信息传递作用，故称信使核糖核酸(mRNA)。由于构成RNA的核苷酸是4种，而蛋白质中却有20种氨基酸，它们的对应关系是由mRNA分子中以一定顺序相连的 3个核苷酸来决定一种氨基酸，这就是三联体遗传密码。 基因在表达其性状的过程中贯串着核酸与核酸、核酸与蛋白质的相互作用。DNA复制时，双股螺旋在解旋酶的作用下被拆开，然后DNA聚合酶以亲代DNA链为模板，复制出子代 DNA链。转录是在 RNA聚合酶的催化下完成的。转译的场所核糖核蛋白体是核酸和蛋白质的复合体，根据mRNA的编码，在酶的催化下，把氨基酸连接成完整的肽链。基因表达的调节控制也是通过生物大分子的相互作用而实现的。如大肠杆菌乳糖操纵子上的操纵基因通过与阻遏蛋白的相互作用控制基因的开关。真核细胞染色质所含的非组蛋白在转录的调控中具有特殊作用。正常情况下，真核细胞中仅2～15％基因被表达。这种选择性的转录与转译是细胞分化的基础。 蛋白质－脂质体系 生物体内普遍存在的膜结构，统称为生物膜。它包括细胞外周膜和细胞内具有各种特定功能的细胞器膜。从化学组成看，生物膜是由脂质和蛋白质通过非共价键构成的体系。很多膜还含少量糖类，以糖蛋白或糖脂形式存在。 1972年提出的流动镶嵌模型概括了生物膜的基本特征：其基本骨架是脂双层结构。膜蛋白分为表在蛋白质和嵌入蛋白质。膜脂和膜蛋白均处于不停的运动状态。 生物膜在结构与功能上都具有两侧不对称性。以物质传送为例，某些物质能以很高速度通过膜，另一些则不能。象海带能从海水中把碘浓缩 3万倍。生物膜的选择性通透使细胞内pH和离子组成相对稳定，保持了产生神经、肌肉兴奋所必需的离子梯度，保证了细胞浓缩营养物和排除废物的功能。 生物体的能量转换主要在膜上进行。生物体取得能量的方式，或是像植物那样利用太阳能在叶绿体膜上进行光合磷酸化反应；或是像动物那样利用食物在线粒体膜上进行氧化磷酸化反应。这二者能量来源虽不同，但基本过程非常相似，最后都合成腺苷三磷酸。对于这两种能量转换的机制，P.米切尔提出的化学渗透学说得到了越来越多的证据。生物体利用食物氧化所释放能量的效率可达70％左右，而从煤或石油的燃烧获取能量的效率通常为20～40％，所以生物力能学的研究很受重视。对生物膜能量转换的深入了解和模拟将会对人类更有效地利用能量作出贡献。 生物膜的另一重要功能是细胞间或细胞膜内外的信息传递。在细胞表面，广泛地存在着一类称为受体的蛋白质。激素和药物的作用都需通过与受体分子的特异性结合而实现。癌变细胞表面受体物质的分布有明显变化。细胞膜的表面性质还对细胞分裂繁殖有重要的调节作用。 对细胞表面性质的研究带动了糖类的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子结构与功能的研究越来越受到重视。从发展趋势看，寡糖与蛋白质或脂质形成的体系将成为分子生物学研究的一个新的重要的领域。 理论意义和应用 分子生物学的成就说明：生命活动的根本规律在形形色色的生物体中都是统一的。例如，不论在何种生物体中，都由同样的氨基酸和核苷酸分别组成其蛋白质和核酸。遗传物质，除某些病毒外，都是DNA，并且在所有的细胞中都以同样的生化机制进行复制。分子遗传学的中心法则和遗传密码，除个别例外，在绝大多数情况下也都是通用的。 物理学的成就证明，一切物质的原子都由为数不多的基本粒子根据相同的规律所组成，说明了物质世界结构上的高度一致，揭示了物质世界的本质，从而带动了整个物理学科的发展。分子生物学则在分子水平上揭示了生命世界的基本结构和生命活动的根本规律的高度一致，揭示了生命现象的本质。和过去基本粒子的研究带动物理学的发展一样，分子生物学的概念和观点也已经渗入到基础和应用生物学的每一个分支领域，带动了整个生物学的发展，使之提高到一个崭新的水平。 过去生物进化的研究，主要依靠对不同种属间形态和解剖方面的比较来决定亲缘关系。随着蛋白质和核酸结构测定方法的进展，比较不同种属的蛋白质或核酸的化学结构，即可根据差异的程度，来断定它们的亲缘关系。由此得出的系统进化树，与用经典方法得到的是基本符合的。采用分子生物学的方法研究分类与进化有特别的优越性。首先，构成生物体的基本生物大分子的结构反映了生命活动中更为本质的方面。其次，根据结构上的差异程度可以对亲缘关系给出一个定量的，因而也是更准确的概念。第三，对于形态结构非常简单的微生物的进化，则只有用这种方法才能得到可靠结果。 高等动物的高级神经活动是极其复杂的生命现象，过去多是在细胞乃至整体水平上研究，近年来深入到分子水平研究的结果充分说明高级神经活动也同样是以生物大分子的活动为基础的。例如，在高等动物学习与记忆的过程中，大脑中RNA和蛋白质的组成发生明显的变化，并且一些影响生物体合成蛋白质的药物也显著地影响学习与记忆的能力。又如，“生物钟”是一种熟知的生物现象。用鸡进行的实验发现，有一种重要的神经传递介质（5-羟色胺）和一种激素（褪黑激素）以及控制它们变化的一种酶，在鸡脑中的含量呈24小时的周期性变化。正是这种变化构成了鸡的“生物钟”的物质基础。 在应用方面，生物膜能量转换原理的阐明，将有助于解决全球性的能源问题。了解酶的催化原理就能更有针对性地进行酶的人工模拟，设计出化学工业上广泛使用的新催化剂，从而给化学工业带来一场革命。 分子生物学在生物工程技术中也起了巨大的作用，1973年重组DNA技术的成功，为基因工程的发展铺平了道路。80年代以来，已经采用基因工程技术，把高等动物的一些基因引入单细胞生物，用发酵方法生产干扰素、多种多肽激素和疫苗等。基因工程的进一步发展将为定向培育动、植物和微生物良种以及有效地控制和治疗一些人类遗传性疾病提供根本性的解决途径。 从基因调控的角度研究细胞癌变也已经取得不少进展。分子生物学将为人类最终征服癌症做出重要的贡献。[编辑本段]分子生物学的应用 1，亲子鉴定 近几年来，人类基因组研究的进展日新月异，而分子生物学技术也不断完善，随着基因组研究向各学科的不断渗透，这些学科的进展达到了前所未有的高度。在法医学上，STR位点和单核苷酸（SNP）位点检测分别是第二代、第三代DNA分析技术的核心，是继RFLPs（限制性片段长度多态性）VNTRs（可变数量串联重复序列多态性）研究而发展起来的检测技术。作为最前沿的刑事生物技术，DNA分析为法医物证检验提供了科学、可靠和快捷的手段，使物证鉴定从个体排除过渡到了可以作同一认定的水平，DNA检验能直接认定犯罪、为凶杀案、强奸杀人案、碎尸案、强奸致孕案等重大疑难案件的侦破提供准确可靠的依据。随着DNA技术的发展和应用，DNA标志系统的检测将成为破案的重要手段和途径。此方法作为亲子鉴定已经是非常成熟的，也是国际上公认的最好的一种方法。

膜蛋白质在基础生理过程（如分子转运、信号转导、能量利用以及细胞和组织结构的维护）具 有及其重要的作用.基因组序列中大约有30％的基因编码的是膜蛋白质,其中50％是目前已知 药物的靶点.然而目前我们对膜蛋白质的结构和功能在分子水平上的了解还远不及可溶性蛋白 质.目前PDB数据库中膜蛋白质的三维结构数量仅仅占所有结构的1％.而目前市场上超过50％的药物是通过膜蛋白质发挥作用的. 膜蛋白质在天然生物体中的数量是非常低的.因此一般的天然生物体不太适合作为制备膜蛋白质的原材料. 由于表达的目标蛋白质缺乏足够的插膜及折叠过程,或者缺少翻译后修饰,异原过表达的膜蛋白质经常表达量较低或者无活性.此外,过表达的膜蛋白对细胞还有毒害作用.因此,对膜蛋白质的表达、纯化和分析遇到了极大的挑战.出人意料的是,迄今为止大量的膜蛋白质,尤其是细菌来源的膜蛋白质,已经被成功的过表达、分离纯化并在分子水平上加以鉴定.而且,科学家们对几个来源于不同组织的膜蛋白质组的鉴定工作也已经完成.目前世界上有许多膜蛋白质实验室正在辛勤的劳动,对膜蛋白质进行遗传操作也已经开始出现.这些策略对于进行膜蛋白质研究是非常有用的.