用粗粒化分子动力学方法研究蜂毒素与磷脂双分子层的相互作用

为了了解蜂毒素的生物活性机理,采用粗粒化分子动力学模拟方法研究了蜂毒素在水环境中的性质以及与多种磷脂双分子层膜的相互作用.结果表明:无论是在水环境还是在磷脂双分子层中,蜂毒素都能形成聚集体.在每个聚集体中,蜂毒素分子之间的相对位置不断变化,会在蜂毒素分子之间形成无特定形状的空隙,从而在膜内产生暂时的孔洞或者跨膜通道.蜂毒素分子的N端和C端带正电荷的残基与磷脂膜带负电荷的磷脂头之间的静电相互作用是蜂毒素发挥功能的关键因素.

人工磷脂双分子层模型的原子力显微镜研究

目的:通过原子力显微镜从纳米水平成像人工磷脂双分子层的结构细节。方法:采用囊泡融合法形成了单组份和多组份人工磷脂双分子层模型,通过原子力显微镜进行观察。结果:通过原子力显微镜在纳米水平观察到了人工磷脂双分子层和其流动性;同时进行磷脂双分子层高度测量。结论:原子力显微镜是进行人工磷脂双分子层模型研究的良好方法。为细胞膜的进一步研究打下基础。

磷脂双分子层辅助的疏水氨基酸的缩聚研究

目的:研究磷脂双分子层对疏水氨基酸色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸缩聚反应的影响。方法:活化氨基酸的聚合反应在囊泡体系和对照缓冲溶液中进行,反应产物用高效液相色谱-质谱联用仪进行分离检测。结果:两种体系中都有氨基酸的缩聚产物-寡肽的生成。结论:对磷脂双分子膜亲合力较强的氨基酸,磷脂双分子层对其缩聚反应显示了明显的辅助作用。

叠加法在磷脂双分子层教学中的应用

本文以细胞膜的流动镶嵌模型为例,论述叠加法在磷脂双分子层教学中的应用及注意事项,提出教学高中生物微观知识原理时应从简单知识层面入手,通过叠加法逐层叠加展示,帮助学生梳理各内容的联系、理解记忆各项目的功能及结构特点,形成从局部到整体、从结构到功能的意识,从而提高学习效果。

钙离子和镁离子浓度变化对磷脂酰乙醇胺-磷脂酰甘油双分子层膜的影响（英文）

钙离子和镁离子是生物细胞中重要的二价阳离子,对生物膜结构保持和功能行使发挥重要作用。但至今,对两种阳离子在不同浓度下与大肠杆菌内膜相互作用的认识仍存在局限。本文采用动态光散射(DLS)、zeta电势实验、全原子分子动力学模拟(AA-MD),定量研究了不同浓度的钙离子和镁离子对混合磷脂双分子层膜(1-棕榈酰基-2-油酰基-sn-丙三基-3-磷酸乙醇胺(POPE):1-棕榈酰基-2-油酰基-sn-丙三基-3-磷酸甘油(POPG)的摩尔比为3:1)模拟的大肠杆菌内膜的影响。DLS结果表明,在0和1 mmol·L-1钙离子或镁离子溶液中,POPE/POPG脂质体为均匀的单分散体系。当两种离子浓度分别提高到5–100 mmol·L-1范围时,单室脂质体间发生脂分子聚集或脂质体融合事件。Zeta电势数据表明,钙离子或镁离子对电负性的POPE/POPG脂质体均有电荷反转效果。AA-MD模拟计算结果表明,当模拟时间超过100 ns时,各浓度的钙离子稳定地吸附在磷脂双分子层膜上,而镁离子动态地吸附/解吸附于磷脂膜,这些结果与DLS和zeta电势实验基本吻合。同时,通过计算径向分布函数,分析了0、5、100 mmol·L-1浓度溶液中POPE和POPG的磷酸、羰基和羟基基团氧原子的第一配位壳层中的钙离子或镁离子的平均配位数目,结果表明两种离子主要结合在POPE和POPG电负性的磷酸基团上,因此可以解释DLS实验中钙离子或镁离子对POPE/POPG脂质体的电荷反转现象。另外,随着离子浓度的增高,钙离子减小了磷脂双分子层膜的单个磷脂面积,同时使膜的厚度增大,而镁离子对膜的两种参数影响较小。同时,相同浓度条件下两种离子对膜中磷脂分子的取向影响不同。这些模拟结果可在原子水平上解释DLS和zeta电势实验中钙离子和镁离子对POPE/POPG脂质体的不同影响。本文的实验和分子动力学模拟结果可以解释一些与二价阳离子调控相关的生物学过程,例如,膜融合。

C_(60)衍生物修饰的固体支撑双分子层磷脂膜(s-BLM)分子器件的电化学和拉曼光谱研究

本文配合拉曼光谱技术比较了以不同的C6 0 衍生物修饰的固体支撑双分子层磷脂膜 (s BLM)分子器件体系对I- 的检测灵敏度。结果表明 ,一些衍生物可使s BLM体系对I- 的检测灵敏度进一步提高 ,显示了C6 0 衍生物在BLM分子器件中良好的应用前景。

高考的新考点——超分子

超分子是鲁科版化学选择性必修二第三章第三节新增加的知识点.教材以冠醚、DNA、磷脂双分子层、分子钳以及叶绿素等为例介绍了超分子.在近几年的高考中,超分子作为新的考点经常出现.本文例谈超分子的考查形式,希望能帮助学生熟悉考点,提高得分率。

关于细胞“吃”糖的分子机理

看了专家报告的主题,我意识到,其他三位专家给大家带来的是科技的盛宴,我给大家提供的是一点“甜点”,把我自己的科研给大家讲讲,响应源潮主席的号召,把科研第一线的工作尽量用科普的方式讲出来。我在2013年做了一分钟科普,其实是为了向大家解释我自己的工作,就是结构生物学,

分子动力学模拟在药物与膜相互作用研究中的应用

药物与细胞膜的相互作用是决定药物在体内吸收、分布、代谢与排泄的关键因素之一,最终影响临床上的药效与毒副作用.对药物透膜过程的分子动力学模拟可在原子层面上提供药物与膜相互作用的丰富信息,从而指导药物分子的设计与优化以及载药体系如脂质粒的优化.从磷脂双分子层模型、全原子/联合原子模型方法及粗粒化模型方法、膜性质关键参数分析等方面展开介绍,并对系列药物分子与膜的相互作用分子动力学模拟应用实例进行了综述.

乳铁蛋白与纳米脂质体的相互作用及对磷脂膜结构的影响

为探明纳米脂质体(N-lip)与食品蛋白的相互作用,采用薄膜分散法制备N-lip。以乳铁蛋白(Lf)为模型蛋白,评价不同蛋白浓度和滴加方式下形成的纳米脂质体/乳铁蛋白(N-lip/Lf)复合物的粒径、Zeta-电位和多分散系数,并用隐形率(Fs)来估计N-lip与Lf的结合程度。利用透射电子显微镜比较乳铁蛋白作用前、后的形貌变化,采用光谱法和X射线衍射分析Lf与N-lip的相互作用。结果表明:在磷脂质量浓度为10.0 mg/mL、磷脂与胆固醇质量比为10∶1、磷脂与Tween-80的质量比为4∶1、蛋白质量浓度为0.1 mg/mL时,形成的N-lip/Lf复合物平均粒径为(100.80±0.141)nm,电位为(-54.9±2.276)mV,具有较好的分散度。透射电子显微镜观察可见,Lf在N-lip边缘形成浅色包裹层。Lf与N-lip的相互作用促进了Lf中色氨酸和酪氨酸残基所处环境的疏水性增强,Lf的α-螺旋结构含量增加;Lf可以通过氢键、范德华力和疏水作用与N-lip磷脂双分子层膜发生相互作用,吸附到磷脂膜表面。研究结果可为脂质体与食品蛋白的互作及脂质体在食品工业中的潜在应用提供理论依据。

细胞膜力学敏感受体介导细胞功能调控的力学生物学机制

细胞膜是细胞与外部环境进行物质与能量交换的桥梁,是调节细胞正常生命活动的重要结构基础。研究表明,细胞膜上的多种微结构,如离子通道、磷脂双分子层和力敏感受体(如整合素、钙黏素)等可通过力学作用方式参与并影响细胞膜的物质输运、信号转导等功能。因此,细胞膜力学生物学研究成为探索细胞通过细胞膜上的多种微结构响应外界复杂力学刺激的力学生物学机制的关键。

肥皂草素和膜脂相互作用的研究

利用外源荧光探针研究了肥皂草素（Saporin－S6，SO－6）和膜脂相互作用后膜物理状态变化的特征．SO－6与磷脂双分子层作用后，可以引起双分子层内含物的释放，使磷脂双分子层发生搅动；SO－6可以降低磷脂双分子层膜的流动性．根据以上结果，提出了肥皂草素与模拟膜作用的初步机制．

例谈钠钾泵有关问题

钠钾泵是多种物质运输、神经膜电位维持等生理功能的物质基础。钠钾泵结构规则,相关情境易于设计,常受到命题者青睐,被用于考查学生的学科思维。笔者结合近年高考真题,对钠钾泵相关的知识进行梳理,以供师生在教学中参考。1钠钾泵钠钾泵也称为“钠泵”,是镶嵌在细胞膜磷脂双分子层中具有三磷酸腺苷酶活性的一种特异蛋白质。

生物非选择题的“两句话”

高考备考工作如火如荼的进行着,对于考纲中理解能力要求近几年一直并没有大的改变,其中'能用文字、图表以及数学形式等多种表达形式,准确描述生物学方面的内容'.对考生来讲非常重要,笔者认为,在备考中注重深入理解教材核心概念是根本,增强分析和表达的能力是关键.本文就从平时教学中遇到的一些问题,并用'两句话'表示出来入手,详细分析简答题的得分妙计.在近几年的新课标高考全国卷中。

我国科学家开发新型抗癌mRNA纳米疫苗

信使RNA(mRNA)疫苗可实现安全高效的免疫,是一种新型癌症免疫疗法,但受到多重递送障碍的限制,如mRNA被快速清除、细胞膜和核内体的磷脂双分子层限制其胞内递送、依赖佐剂诱导强烈的免疫反应等。纳米颗粒有望保护mRNA免受降解,并通过淋巴管将mRNA传递到淋巴结。然而,大多数纳米颗粒经细胞内吞到核内体中,导致mRNA降解和编码抗原表达不足。近年来迅速发展的机器学习技术则为高效设计纳米载体提供了便利,利用现有的纳米载体数据库,机器学习可以为高效递送的纳米疫苗智能设计提供见解。

我国科学家开发新型抗癌mRNA纳米疫苗

信使RNA(mRNA)疫苗可实现安全高效的免疫,是一种新型癌症免疫疗法,但受到多重递送障碍的限制,如mRNA被快速清除、细胞膜和核内体的磷脂双分子层限制其胞内递送、依赖佐剂诱导强烈的免疫反应等。纳米颗粒有望保护mRNA免受降解,并通过淋巴管将mRNA传递到淋巴结。然而,大多数纳米颗粒经细胞内吞到核内体中,导致mRNA降解和编码抗原表达不足。

2016年高考题中的“物质进出细胞的方式”

2016年全国乙卷第31题中有如下叙述'免疫细胞行使免疫功能时,会涉及胞吞和胞吐这两种物质跨膜运输方式',引起教师质疑,一是教辅中关于胞吞和胞吐认定其为非跨膜运输,且不属于主动运输;二是全国卷及各地考题对物质进出细胞的方式考查过多,在全国乙卷中涉及两题,另外全国甲卷中也有胞吞胞吐的考题。

细胞外囊泡在急性呼吸窘迫综合征中的研究进展

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是指由各种肺内和肺外致病因素所导致的急性弥漫性肺损伤和进而发展的急性呼吸衰竭。常见的致病原因有细菌或病毒性肺炎、非肺源性脓毒血症和胰腺炎等^([1]),病死率为26%~44%,其发病机制尚不十分明确。细胞外囊泡(EVs)是一类由细胞释放的具有磷脂双分子层结构的小泡^([2])。EVs中包含多种生物活性质物质,与心血管疾病、2型糖尿病、自身免疫性疾病、神经系统疾病、肿瘤等疾病的发生发展过程相关^([3])。

“中年地球”的磷循环与生物泵:再谈“沉寂的十亿年”

海洋初级生产力受到主量营养元素磷(P)和氮(N)的共同约束.其中P在基础的生物化学反应中起到不可替代的作用[1],包括组成遗传物质(DNA)、参与能量传输(adenosine triphosphate,ATP)、形成结构支撑(磷脂双分子层与磷酸盐骨骼)等;而N则是蛋白质氨基酸的主要成分.海洋中生物可利用的N(氨和硝酸根)主要来自生物的固氮作用;而P的供给主要依靠陆源输入,即大陆风化作用产生的磷酸根通过河流过程输入.因此,P被认为是地质历史时期海洋初级生产力的主要限制因素[2].