生物物理讲座 第六讲 生物大分子中的相互作用

核酸、蛋白质等生物大分子是构成生命的主要物质基础.研究它们的结构与功能是现阶段认识生命现象的中心环节.生物大分子的一个重要特点,就是其三维结构对其功能有极大的影响.所谓三维结构,是指分子在三度空间中的立体结构,亦即组成分子的所有原子的特征空间排布.三维结构也常称为空间结构.现在,越来越多的研究结果使人们认识到,没有特征的三维结构就没有复杂的核酸和蛋白质的功能.蛋白质是生命现象的功能分子.为了适应各种各样的生物功能,不同的蛋白质需要有不同的立体结构.在一定意义上,可以说是一个蛋白质分子对应一种立体结构.核酸是信息…     

有机发光射二极管发光效率的提高

英国索斯安普敦的点源 (ＰｏｉｎｔＳｏｕｒｃｅ)研究机构报道了将新型的激光纤维光学传递系统用于微重力蛋白质晶体生长的基础研究 ,其目标是生长高质量的蛋白质晶体 ,以有助于确定人体中蛋白质的三维结构和功能 .伯明翰Ａｌａｂａｍａ大学大分子结晶学中心 (ＣＭＣ)正在利用低重力环境生长用于药物设计的蛋白质晶体 .实验之所以要在空间进行 ,是因为在微重力条件下才能生长出在这些实验中所用的蛋白质分子 .ＣＭＣ首创了可以控制蛋白质晶体生长的技术 ,以研究在地球环境和微重力环境下的蛋白质晶体生长 .蛋白质晶体生长的过程是 ,在过饱和…     

蛋白质分子三维结构能量优化途径的选择

NMR方法是研究溶液中蛋白质的三维结构的重要手段,本文以BUSH ⅡA为例,对用度量矩阵距离几何法获得的初始三维结构进行了能量优化,主要探讨了蛋白质分子三维结构能量优化途径的选择问题.本文把优化过程分为三个阶段,分别采用不同的优化方式,使分子结构得到优化,对于分子量在8000左右的蛋白质而言,本方法能够获得较好符合核磁实验约束条件的分子低能构象.     

残留偶极耦合及其在蛋白质结构研究中的应用

近年来溶液中残留偶极耦合常数被用来获取生物大分子化学键之间相对取向等长程构象约束条件,用于计算或优化蛋白质及其复合物的三维空间结构. 介绍了用异核多维NMR技术测量残留偶极耦合常数的方法,及其在蛋白质结构计算中的一些应用：优化蛋白质溶液结构,评价蛋白质结构质量,确定蛋白质结构域取向,获取有关配体的构象和取向的信息,在缺乏NOE数据时构建蛋白质结构等.      

新一代X射线激光器可用于观察分子构造

英国《新科学家》杂志日前刊载文章称，新一代X射线激光器能用于研究蛋白质和其他生物分子的构造和行为。新一代X射线激光器的能量将是现有设备的100亿倍，能使科学家观察到最微小最精妙的分子构造。利用这种技术可以破解复杂的蛋白质和完整的病毒结构，甚至可能获得DNA的三维图像。X射线激光器被称作自由电子激光器。与传统激光器不同，自由电子激光器并不是通过光照或电流刺激某种物质发射光子，而是使用粒子加速器让极小的电子云穿过磁铁组，这些磁铁把电子推来推去，直到电子释放出光脉冲。传统激光器的激光波长是由发射光子的物质本…     

蛋白质“液-液相分离”的理论和计算方法进展

蛋白质分子的"液-液相分离"是近几年生物物理学领域迅速发展起来的研究热点.蛋白质相分离在一系列生物学过程中发挥着重要的作用.蛋白质分子序列和构象的多样性和复杂性,给蛋白质分子的理论研究、计算机模拟和实验研究都带来了巨大的挑战.当前,多尺度理论模型和多分辨率计算方法被广泛地用于蛋白质分子的"液-液相分离"的研究中.本文将对蛋白质分子"液-液相分离"的理论基础和计算机模拟方法进行简要的综述,并对这些理论和方法未来的发展趋势进行了初步的探讨和展望.期望为进一步研究蛋白质"液-液相分离"的物理化学机制和过程提供理论基础和方法借鉴.     

超高压对蛋白质的影响

在现有的超高压对蛋白质影响研究的基础上,详细地总结了超高压对蛋白质的分子体积、非共价键和分子结构的影响。在超高压作用下,蛋白质的分子体积被压缩变小;压力通过改变蛋白质分子的氢键、离子键、水合作用和疏水相互作用来影响蛋白质结构;低于800MPa的压力会造成蛋白质分子的二级、三级和四级结构的改变,其中四级结构对压力最敏感,三级结构次之,二级结构的改变较小;高于8GPa的压力会影响蛋白质分子的一级结构。     

多肽和蛋白质NMR预饱和实验中饱和转移效应的研究

通过改变预饱和照射时间研究了一些多肽和蛋白质分子在水溶液中的饱和转移效应.定量分析了在照射60s之后大分子中绝大多数酰胺质子仍不受影响的原因.结果表明:具有稳定的三维溶液结构的蛋白质(如溶菌酶)中,活泼氢的信号基本上不受饱和转移影响;对于溶液结构比较稳定的多肽和蛋白质(如胰岛素),只有少部分酰胺质子信号强度受到影响;小分子六肽因为溶液中不存在稳定的构象,饱和转移效应十分显著.因此对于溶液中多肽与蛋白质构象的NMR研究,预饱和仍不失为一种简便而有效的溶剂峰压制技术.     

激光与蛋白质孤子的非线性相互作用研究

在蛋白质分子一维分子链模型的基础上,引入了激光与蛋白质的相互作用项.讨论了激光对蛋白质分子孤立子的作用.表明在弱激光作用下蛋白质分子的集体振荡可能进入浑沌状态.     

核磁共振研究中蛋白质样品的同位素标记策略

在运用核磁共振技术研究蛋白质溶液三维结构和动态特性中,蛋白质的同位素标记表达是研究的关键. 至今已发展的同位素标记技术和蛋白质表达系统已获得了广泛的应用,对蛋白质的核磁共振研究起到了巨大的推动作用. 但是随着蛋白质研究的深入发展,原有的一些常规标记表达技术已不能完全适应核磁共振研究的需要. 近年来,陆续出现的一系列同位素标记新技术和蛋白质表达新系统可以满足不同物种来源的蛋白质及更高分子量的蛋白质的核磁共振研究的需要. 本文旨在对这些蛋白质标记表达新技术的方法及应用予以逐一介绍.     

二维和三维氢分子中原子间的电子关联的比较

讨论了非正交基（类氢原子的１ｓ态）和正交基下，二维和三维氢分子的基态波函数中，反映原子间电子关联大小的离子键成分与共价键成分的权重之比η随核间距Ｒ的变化情况，分析了两种基下存在差别的原因，认为正交基下反映的情况更为客观，并得出二维氢分子中原子间的电子关联明显强于三维氢分子中原子间的电子关联这一重要结论。     

电磁多极场的分析和计算

多极系统是由几个对称地放置在方位角方向上、并具有一定电(磁)位的电(磁)极所组成的系统。它们所产生的非旋转对称场称为多极场。多极场是一种广泛类型的电磁场。例如包括了各种偏转场,四极、六极、八极透镜场等。它们在电子束器件、电子光学仪器和高能加速器中得到广泛应用。本文采用傅里叶展开法将求解空间(三维)的电磁多极场问题化为求解一系列的二维谐波电(磁)位的问题。这些谐波电(磁)位满足一定的二阶偏微分方程,在一定的边界条件下,可以采用逐次张弛方法进行求解。然后将谐波电(磁)位迭加,便得到所要求的多极场的电(磁)位分布。编制了计算电磁多极场的通用程序。对于几种典型的多极场模型(单个和二单元的四极透镜,以及圆柱环形偏转线圈等)进行了计算与检验。计算实践表明,这种傅里叶展开法适用于计算电子束器件和各种电子光学仪器中的多极场,并可算出其边缘效应(弥散场),因此具有一定的意义。 关键词：     

利用STM进行纳米加工过程中的阈值现象研究

我们发现利用ＳＴＭ在石墨表面制备的纳米结构的特征与隧道结静态电阻有较为明确的关联性，很可能分别对应于隧道结在高场强下的场电子发射现象和电击穿现象，此外，纳米结构的几何特征与材料表面局域的电子输运特性亦有密切联系。     

A study of the relationship between molecular biomarkers of joint degeneration and the magnetic resonance-measured characteristics of cartilage in 16 symptomatic knees

We used quantitative magnetic resonance (MR) imaging to determine if relationships exist between proposed molecular biomarkers for degenerative joint disease (DJD) and structural characteristics of articular cartilage. Subjects were eight male and eight female volunteers diagnosed with osteoarthritis. Magnetic resonance images of the symptomatic knee were taken and blood samples were drawn. Concentrations of serum cartilage oligomeric matrix protein (COMP) and cleaved collagen neoepitope were compared to cartilage volume and cartilage T2, respectively, in four compartments of the tibiofemoral joint. A significant, negative correlation was found between serum COMP and medial tibia volume in the male subject group (rho=-.738, P=.037). A significant, positive correlation (rho=.881, P=.0039) was found between serum COMP and lateral femur volume in the female subject group. In both groups, positive correlations were found between serum C2C and cartilage T2, which were significant in two compartments of the male group (rho=.714, P=.047; rho=.738, P=.037) and similarly strong, but not statistically significant (rho=.750, P=.052), in one compartment of the female group. We identify strong and biologically relevant correlations between two proposed molecular biomarkers for DJD and MR measures of symptomatic knees of a small number of arthritic patients. Our findings support the hypothesis that cartilage molecular biomarkers reflect the molecular processes of cartilage degeneration and loss.     

关于1+1对转涡轮中热痕现象的研究

热痕现象深刻影响涡轮叶片的热负荷,关于该现象的研究成果将对提高涡轮前温度、优化发动机燃烧室与涡轮叶排周向相对位置等起到促进作用。本文采用无粘时间精确解对热痕现象在所设计１＋１对转涡轮中的作用做了初步研究。     

SDKZ模型及其解的稳定性研究

根据强混合型河口海域的水流条件及边界条件特点,针对温排水污染源,从物理机制上提出了三维-多层二维平面扩散综合模型,并对实际河口海域流速场和温度场进行了模拟计算。     

超导体与磁体间的三维磁力及磁场测试装置研制

本文研制的三维磁力测试夹具和三维霍耳探头，可以实现：1）直接测量出磁体与磁体、磁体与超导体等之间的三维磁力随两者之间相对位置的变化规律；2）直接测量出任何磁体或组合磁体在空间的三维磁场分布；3）通过将三个三维霍尔探头或九个单独的霍尔探头分别按研究内容的需要固定在所要研究的空间区域，再改变磁体与磁体之间、或磁体与超导体等之间的相对位置，从而在测量出它们之间的相互作用力的同时，测量出由于它们之间因相对位置改变而引起的动态磁场分布变化；还可以得到磁体接近超导体时磁场进入超导体的动态变化规律等．该套测试装置，将工作效率提高到原来的300％以上．这对研究磁性材料的宏观磁性质具有非常重要的意义．     

反常散射效应在处理Patterson法双解中的应用

本文介绍一种方法,将二维的反常散射数据用于鉴别三维Patterson分析中所得原子坐标的双解。这个方法曾用于解决一个中等复杂的未知的晶体结构,证明它简便易行,效果良好。 关键词：     

双光路照明拍摄重影全息图的实验研究

本介绍了增加照明光路,只需一次曝光而拍摄到多个三维物体像全息图的方法。对全息实验教学和实际应用很有意义。     

S2激光器的发展

本文回顾硫双原子分子激光器的发展历史,通过借鉴已有激光器件在设计上积累的成功经验和存在的不足之处,提出一种新型可拆卸式横向脉冲快放电Ｓ２激光管的设计方案并给出此激光管设计的截面图和立体图。