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chunping1988
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自己参考这些!微生物(microorganism简称microbe)是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体,它个体微小,却与人类生活密切相关。微生物在自然界中可谓“无处不在,无处不有”,涵盖了有益有害的众多种类,广泛涉及健康、医药、工农业、环保等诸多领域。一般地,在中国大陆地区的教科书中,均将微生物划分为以下8大类:细菌、病毒、真菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体。能引起人和动物致病的微生物叫病源微生物有八大类:1.真菌:引起皮肤病。深部组织上感染。2放线菌:皮肤,伤口感染。3螺旋体:皮肤病,血液感染 如梅毒,钩端螺旋体病。4细菌:皮肤病化脓,上呼吸道感染 ,泌尿道感染,食物中毒,败血压症,急性传染病等。5立克次氏体:斑疹伤寒等。6衣原体:沙眼,泌尿生殖道感染。7病毒:肝炎,乙型脑炎,麻疹,艾滋病等。8支原体:肺炎,尿路感染。生物界的微生物达几万种,大多数对人类有益,只有一少部份能致病。有些微生物通常不致病,在特定环境下能引起感染称条件致病菌。 能引起食品变质,腐败,正因为它们分解自然界的物体,才能完成大自然的物质循环。有些人误将真菌当作细菌,是一种比较普遍的误解。尤其以80年代以前未受过系统生物学教育者。微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50%是由病毒引起。世界卫生组织公布资料显示:传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。微生物导致人类疾病的历史,也就是人类与之不断斗争的历史。在疾病的预防和治疗方面,人类取得了长足的进展,但是新现和再现的微生物感染还是不断发生,像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。一些疾病的致病机制并不清楚。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力,使许多菌株发生变异,导致耐药性的产生,人类健康受到新的威胁。一些分节段的病毒之间可以通过重组或重配发生变异,最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都与前次导致感染的株型发生了变异,这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。而耐药性结核杆菌的出现使原本已近控制住的结核感染又在世界范围内猖獗起来。微生物千姿百态,有些是腐败性的,即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的,它们可用来生产如奶酪,面包,泡菜,啤酒和葡萄酒。微生物非常小,必须通过显微镜放大约1000 倍才能看到。比如中等大小的细菌,1000个叠加在一起只有句号那么大。想像一下一滴牛奶,每毫升腐败的牛奶中约有5千万个细菌,或者讲每夸脱牛奶中细菌总数约为50亿。也就是一滴牛奶中可有含有50 亿个细菌。微生物能够致病,能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂,但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素,这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业发酵,生产乙醇、食品及各种酶制剂等;一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等,并且可再生资源的潜力极大,称为环保微生物;还有一些能在极端环境中生存的微生物,例如:高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境,依然存在着一部分微生物等等。看上去,我们发现的微生物已经很多,但实际上由于培养方式等技术手段的限制,人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。微生物间的相互作用机制也相当奥秘。例如健康人肠道中即有大量细菌存在,称正常菌群,其中包含的细菌种类高达上百种。在肠道环境中这些细菌相互依存,互惠共生。食物、有毒物质甚至药物的分解与吸收,菌群在这些过程中发挥的作用,以及细菌之间的相互作用机制还不明了。一旦菌群失调,就会引起腹泻。随着医学研究进入分子水平,人们对基因、遗传物质等专业术语也日渐熟悉。人们认识到,是遗传信息决定了生物体具有的生命特征,包括外部形态以及从事的生命活动等等,而生物体的基因组正是这些遗传信息的携带者。因此阐明生物体基因组携带的遗传信息,将大大有助于揭示生命的起源和奥秘。在分子水平上研究微生物病原体的变异规律、毒力和致病性,对于传统微生物学来说是一场革命。以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个生命科学研究的前沿,而微生物基因组研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志《科学》曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制,发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗,开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物,将对有效地控制新老传染病的流行,促进医疗健康事业的迅速发展和壮大!从分子水平上对微生物进行基因组研究为探索微生物个体以及群体间作用的奥秘提供了新的线索和思路。为了充分开发微生物(特别是细菌)资源,1994年美国发起了微生物基因组研究计划(MGP)。通过研究完整的基因组信息开发和利用微生物重要的功能基因,不仅能够加深对微生物的致病机制、重要代谢和调控机制的认识,更能在此基础上发展一系列与我们的生活密切相关的基因工程产品,包括:接种用的疫苗、治疗用的新药、诊断试剂和应用于工农业生产的各种酶制剂等等。通过基因工程方法的改造,促进新型菌株的构建和传统菌株的改造,全面促进微生物工业时代的来临。工业微生物涉及食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革、轻化工等多种行业。通过微生物发酵途径生产抗生素、丁醇、维生素C以及一些风味食品的制备等;某些特殊微生物酶参与皮革脱毛、冶金、采油采矿等生产过程,甚至直接作为洗衣粉等的添加剂;另外还有一些微生物的代谢产物可以作为天然的微生物杀虫剂广泛应用于农业生产。通过对枯草芽孢杆菌的基因组研究,发现了一系列与抗生素及重要工业用酶的产生相关的基因。乳酸杆菌作为一种重要的微生态调节剂参与食品发酵过程,对其进行的基因组学研究将有利于找到关键的功能基因,然后对菌株加以改造,使其更适于工业化的生产过程。国内维生素C两步发酵法生产过程中的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究,将在基因组测序完成的前提下找到与维生素C生产相关的重要代谢功能基因,经基因工程改造,实现新的工程菌株的构建,简化生产步骤,降低生产成本,继而实现经济效益的大幅度提升。对工业微生物开展的基因组研究,不断发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成相关的功能基因,并将其应用于生产以及传统工业、工艺的改造,同时推动现代生物技术的迅速发展。农业微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策据资料统计,全球每年因病害导致的农作物减产可高达20%,其中植物的细菌性病害最为严重。除了培植在遗传上对病害有抗性的品种以及加强园艺管理外,似乎没有更好的病害防治策略。因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究,认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物,例如:胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也刚刚测定完成。借鉴已经较为成熟的从人类病原微生物的基因组学信息筛选治疗性药物的方案,可以尝试性地应用到植物病原体上。特别像柑橘的致病菌这种需要昆虫媒介才能完成生活周期的种类,除了杀虫剂能阻断其生活周期以外,只能通过遗传学研究找到毒力相关因子,寻找抗性靶位以发展更有效的控制对策。固氮菌全部遗传信息的解析对于开发利用其固氮关键基因提高农作物的产量和质量也具有重要的意义。环境保护微生物基因组研究找到关键基因降解不同污染物在全面推进经济发展的同时,滥用资源、破坏环境的现象也日益严重。面对全球环境的一再恶化,提倡环保成为全世界人民的共同呼声。而生物除污在环境污染治理中潜力巨大,微生物参与治理则是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有机物;还能处理工业废水中的磷酸盐、含硫废气以及土壤的改良等。微生物能够分解纤维素等物质,并促进资源的再生利用。对这些微生物开展的基因组研究,在深入了解特殊代谢过程的遗传背景的前提下,有选择性的加以利用,例如找到不同污染物降解的关键基因,将其在某一菌株中组合,构建高效能的基因工程菌株,一菌多用,可同时降解不同的环境污染物质,极大发挥其改善环境、排除污染的潜力。美国基因组研究所结合生物芯片方法对微生物进行了特殊条件下的表达谱的研究,以期找到其降解有机物的关键基因,为开发及利用确定目标。极端环境微生物基因组研究深入认识生命本质应用潜力极大在极端环境下能够生长的微生物称为极端微生物,又称嗜极菌。嗜极菌对极端环境具有很强的适应性,极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性,加深对生命本质的认识。有一种嗜极菌,它能够暴露于数千倍强度的辐射下仍能存活,而人类一个剂量强度就会死亡。该细菌的染色体在接受几百万拉德a射线后粉碎为数百个片段,但能在一天内将其恢复。研究其DNA修复机制对于发展在辐射污染区进行环境的生物治理非常有意义。开发利用嗜极菌的极限特性可以突破当前生物技术领域中的一些局限,建立新的技术手段,使环境、能源、农业、健康、轻化工等领域的生物技术能力发生革命。来自极端微生物的极端酶,可在极端环境下行使功能,将极大地拓展酶的应用空间,是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础,例如PCR技术中的TagDNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酶等都具有代表意义。极端微生物的研究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径,其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大。妈妈曾给我出过这样一个谜语:“南阳诸葛亮,稳坐中军帐。排下八卦阵,单捉飞来将。”这则迷语告诉我们:蜘蛛专吃活的东西,难道它不吃死的东西吗?这引起了我的兴趣,我做了实验。我从墙角处捉来一只小蜘蛛,把它放进一个盒子里(四周扎有小洞,上面盖有玻璃,便于观察)。没等蜘蛛织网,我又捡来一只死的小虫、一只死苍蝇,放在蜘蛛的前面,蜘蛛置之不理,随即用手碰撞盒子,蜘蛛就向其他方向爬去了。为了彻底弄懂蜘蛛吃不吃死苍蝇,第二天,我又来到盒子前观察,看到死昆虫、死苍蝇还在原来的地方,可盒子角处多了一个网,蜘蛛在网上安静地趴着。这时,我想:昨天死苍蝇、死昆虫没被吃掉是不是因为没有网呢?于是,我又将死苍蝇拿起来轻轻地放在网上,可蜘蛛还是一动不动,紧接着,我又用笔轻轻地触动了一下网的边缘,咦,蜘蛛好像有了反应,开始向颤动的方向爬去,我把笔收回,网停止了颤动,信号断了,它就停了下来,不一会儿,蜘蛛又向网中心爬去。我又用笔尖触动网上死苍蝇的身体,网开始颤动,蜘蛛就开始向这边爬来,我又把笔尖收回,蜘蛛就停了,像上次那样,过了一会儿,蜘蛛又向网中心爬去。噢!我终于明白了:原来蜘蛛是靠网的颤动来产生感觉的,靠织网而捕食的。于是,我把实验结果记录下来。为了证实蜘蛛靠网的颤动产生感觉,我又做了实验。将笔尖放在网上死苍蝇的身上,长时间的颤动,网的震动越来越大,蜘蛛产生的感觉好像也越来越强烈,蜘蛛便匆匆地赶过来,等蜘蛛碰到苍蝇,我将笔尖收回,只见蜘蛛尾部很快喷出黏乎乎的丝将苍蝇捆住,接着又看着蜘蛛的背一动一动的,好像在吸食苍蝇,不一会儿,网上就剩下一个完整的空壳了。这个实验证明蜘蛛吃动的昆虫。我们探密小组又到图书馆、书店查阅了大量有关蜘蛛的书籍。其中《普通动物学》一书中写道:蜘蛛为食肉性动物,其食物大多数为昆虫或其他节肢动物。但口无上颚,不直接吞食固体食物,而是慢慢地吸食。当昆虫等动物触网时,会用力在网上挣扎,使网丝颤动而使蜘蛛很快发觉,蜘蛛便顺着纵向丝向猎物爬去,用蛛丝包裹猎物,固定于网上,先用螯肢内的毒腺分泌毒液注入捕获猎物体内,将其杀死,再由中肠分泌的消化酶灌注在被螯肢撕碎的捕获物的组织中,很快将其分解为液汁,然后吸进消化道内,最后吃剩下的体壳,就被完整的弃留在蛛网上了。这些充分证明:飞来的昆虫使蜘蛛网颤动,网颤动会使产生感觉,蜘蛛产生感觉就会将猎物捕获,因此,证实了蜘蛛只吃活动物,而不吃死的昆虫。怎样写科学小论文一、什么是科学小论文科学小论文实际上是同学们在课内外学科学活动中进行科学观察、实验或考察后一种成果的书面总结。它的表现形式是多种多样的:可以是对某一事物进行细致观察和深入思考后得出结论;可以是动手实验后分析得出的结论;也可以是对某地进行考察后的总结;还可以靠逻辑推理得出结论……二、科学小论文的质量标准1、科学性。科学性是科学小论文有别于其他各类体裁文章的重要特点之一,是科学小论文的生命。它要求选题科学,研究的方法正确,论据确凿,论证合理且符合逻辑,文字简洁准确。2、创造性。小论文的选题、主要观点要有自己新的发现、独特的见解,而且对人们的生产生活等有一定的实际意义,同样的小论文没有参加过各级科学讨论会,也没有在各级报刊上发表过。3、实践性。论文选题必须是作者本人在科学探索活动中发现的;支持主要观点的论据必须是作者通过观察、考察、实验等研究手段亲自获得的,有实践依据;论文必须是作者本人撰写的。不能有凭空捏造、猜测、成人包办代替的迹象。三、科学小论文的类型(一)科学观察小论文科学观察小论文,是指青少年对某事物或自然现象通过周密细致的观察,并对取得的材料和数据进行认真的分析、综合研究后得出结论,作出科学的解释和描述。需要注意的是,科学观察小论文中研究的对象是客观存在的自然事物或现象,所观察的对象、过程和它产生的条件、各种现象,不能附加人为的任何条件或个人偏见。另外,观察是一项长期的、系统的、反复进行的活动,需要作者耐心、细致、锲而不舍的精神。(二)科学实验小论文科学实验小论文,有时也称实验报告,是青少年对研究的对象创设特定的条件,经过反复实验,对获取的材料和数据进行分析、综合得出结论而写出的文章。它着眼于对实验过程的客观叙述以及实验现象的科学解释。(三)科学考察小论文你想研究某一与人们生活息息相关的水域污染程度、某地的空气污染源,弄清某奇石奇山的演化过程、某范围动植物资源及分布情况等,你就得实地考察。通过调查、访问、实地勘探等考察方式为主要研究手段写出的小论文称为科学考察小论文。有时也称为科学考察报告、科学调查报告。(四)科学说明小论文科学说明小论文是指作者通过利用翔实可靠的资料对某一自然现象或自然事物进行解释和说明的一类小论文。一般来说,它并不直接采用观察、实验、考察等研究手段,而主要是从书刊资料、师长等地方获取丰富的第二手材料,并经过自己的综合分析、逻辑推理,用自己所理解的语言阐明某一观点。特别提醒的是,写科学说明小论文是,千万不要提出一个问题后就赶忙查资料,再不加分析地原本照抄、作出解释,这样没有新意,没有新的见解的文章只能算是一般性科普文章,不能称为科学小论文,更不能培养自己研究问题的能力。四、小论文的取材与分析(一)取材1、直接观察。就是用眼睛仔细去看,它是人们对自然现象在自然发生条件下进行考察的一种方法。观察时要认真仔细,不放过任何细微末节。同时,观察时要做好详细记载,否则就不可能得到真实的第一手材料了。2、动手实验。实验方法是人为地干预、控制所研究的对象,它比观察更利于发挥同学们的能动性去揭示隐藏的自然奥秘。3、实地考察。包括调查、访问、实地勘探等方式。考察前,必须明确考察目的,准备好必需的工具、仪器、药品、生活用具等。考察过程中,一定要把时间、地点、过程及考察的结果随时随地详细地记录清楚,有时还要采回必要的标本、样品,将比较重要的现象拍照,这些都是很有用的第一手材料。4、查阅资料。有些材料由于时间、空间或客观条件的限制,不可能亲自去观察、实验、考察,这就得查阅书刊或请教老师、家长等,这种间接地获取的材料叫第二手材料。有些问题是你的知识水平、能力和条件所不能解决的,而这个问题又是你的选题中必须解决的问题,你就得去查资料,把它弄清楚。(二)分析取得材料后,就要进行分析研究,从中选出可以作为论据的材料,还要根据论点进行去粗去精,去伪存真,按照科学的态度进行整理分析,并得出自己的论点和看法。首先,应审核各种材料的真伪虚实,有些查阅到的材料是早已过时的观点,有些解释只适合某范围内,有些材料没有普遍性,有些材料在记录时有错误或本身就是自己虚构的,这样的材料应坚决不用。其次,要注意材料的典型性,也就是选择的材料要能说明问题,不要多,而要精,与论点无关或关系不大的材料应舍弃。第三,将选择的材料进行归类,研究他们之间的共同点与不同点,以及相互联系,然后概括得出结论即论点。论文论点是从对材料的分析、研究中产生的,不能先定论点,后找适合证明论点的材料.五、科学小论文的撰写对材料的整理分析完成后,就可以开始撰写了。写作虽没有固定的格式,但一般应按提出问题、作出假设、研究分析、得出结论的步骤进行。一般来说,科学小论文应包括以下几个部分。标题标题是小论文的眼睛,好的标题确切简明,富有吸引力,能给读者以新鲜的感受和深刻的印象,起画龙点睛的作用。开头的方式多种多样,依研究内容、自己喜欢的写作风格而定,但一般应开门见山地提出你讨论的问题,你是怎样想到要研究这个问题的。正文:即分析问题、解决问题部分。它包括对提出问题作出假设、观察、实验、考察过程、发现的现象、判断、推理得出结论等,这是小论文的核心部分。应注意的是:研究步骤要写得详略得当,实验过程、数据的来历、现象要写清楚,叙述时应有一定的顺序。数据材料要准确,可设计成能说明问题的表格、图解,必要时可附上拍摄的照片、采集的标本等,以增强说服力。获得的结论要有自己独特的见解,并且和论据保持一致性,论据要有严密的逻辑性。文字要简洁生动,层次清晰,条理分明。结尾:小论文的结尾应写你得出的结论和对某一问题的建议。以得出结论做为结尾,同开头提出问题相呼应,收到良好效果。小论文的初稿完成后,还要反复修改。看段落是否衔接自然,语言是否通顺准确等。改好后再让同学和老师帮助修改,逐步完善。最后参加各级小论文竞赛。科学小论文范文鱼会说话吗?您相信鱼会说话吗?这是一个耐人寻味的事,我想知道鱼是否会说话?我家买了两条小金鱼,一条是全黑的,黑的叫乐乐,因为它很快乐。一条红白相间的名字叫欣欣,因为它懂得欣赏,很好玩吧!他俩生活在鱼缸里,这个鱼缸可“非比寻常”。里面有山、花、树、贝壳、彩色石头……。很美吧!让我们一起来观察它!9月23日凌晨五点左右,我正要去喂食,我看见这么一个现象,我把鱼食撒到鱼缸里,乐乐吃了一点就不吃了。9月23 日傍晚5 点15分,我看见鱼缸里的贝壳反过来了,小欣欣看见了,好像以为它——这个小贝壳要死了,连忙游过去,用它的头去抵,抵了近三、四分钟,它就不抵了,它游到乐乐旁边,用自己的尾巴扫了扫乐乐,然后互相碰了一下头,乐乐和欣欣一起游过去,把那块贝壳一起弄回原样了,这一点证明了“团结力量大”。通过两次的观察,让我知道了人类有人类的表达方式和交流语言,动物也有自己王国的表达方式和交流,这也告诉了我们,如果你不团结,那么你将一无所有,朋友之间的友谊真伟大。同时,我们也要多观察,多发现,但是不能因为你在动物身上作试验,就伤害小动物,因为动物是人类的朋友。蚂蚁为什么不会迷路?蚂蚁,相信大家都很熟悉。那又有谁能真正地了解蚂蚁呢?蚂蚁为什么不会迷路呢?带着这个问题,我查阅了一些书籍。书上说,蚂蚁从蚁穴出发到达目的地后,沿途会留下一些气味,返回蚁穴。用触角相互碰一下,通知其他的蚂蚁。科学家曾经就这个问题作了一个试验。科学家先确定一只蚂蚁,将他沿途到达目的地的地方用力擦干净。当这只蚂蚁返回时,在被擦去气味的地方突然间停了下来。原地边转圈边寻找着什么。从而得到蚂蚁是靠气味来辨别方向的。我为了证实这个结论,我做了个试验。我首先准备了一个十厘米左右的细小树枝,在树枝的一头放上一个诱饵——小糖果。我把这个装置放在一个蚁穴附近。不一会儿,有一只蚂蚁出来探路了。我把他引上木棍后,他到达了糖果的地方,仿佛在闻一闻、嗅一嗅。我趁此机会将木棍的中断部分截下一厘米的木棍。当这只蚂蚁返回的时候,就在被截去的地方左转右转,就是找不到回家的路。过了一会儿,我又重复了上面的试验,蚂蚁仍然没有找到回家的路。通过这两次实验,我终于知道蚂蚁为什么不会迷路的秘密了。原来蚂蚁是根据气味来辨别方向的。知道了蚂蚁的这一秘密后,我在想:是否我们可以制作一种蚂蚁报警器呢?当蚂蚁走到报警器附近时,报警器就能“闻”出蚂蚁的气味,然后发出鸣叫声,让我们知道蚂蚁跑到橱柜里了或其他地方“同学们,蛋壳都带来了吗?”老师问。“带来了!”我们异口同声地回答。为了今天的科学课,老师让我们带蛋壳来。带蛋壳做什么呢?是做不倒翁吗?我们都很好奇。“今天,我们要用这两个半截蛋壳做一个小实验。做之前,请大家先猜猜,我用这枝铅笔朝着蛋壳垂直往下刺,是口朝上的蛋壳先破呢,还是口朝下的蛋壳先破?”“当然是口朝下的先破!”大多数同学都抢着回答。“口朝上的先破!”同桌偏要和大家作对。老师微笑着说:“那好,下面我们就来做做实验,看谁的答案才是正确的。”老师叫了一名同学上讲台,让他用铅笔对准自己手上口朝上的蛋壳。老师一声令下,同学手一放,铅笔刺到了蛋壳上,蛋壳没有破。老师又让他试了几次,铅笔第三次刺下的时候,终于刺破了蛋壳。接着,老师又让他用铅笔刺口朝下的蛋壳。“一下、两下、三下……”我们一起数着;但那半个蛋壳就像穿了盔甲一样,被刺了十几下还是不破。“耶!我猜对了!”同桌高兴得手舞足蹈。虽然我们都不服气,但经过多次试验,我们发现,同样的两个半边蛋壳,用铅笔垂直去刺,的确是口朝上的比较容易破。老师告诉我们,这是因为口朝上的蛋壳受力比较集中,而口朝下的蛋壳受力分散,所以就比较坚固。难怪建筑工地里的工人叔叔们都戴着口朝下的安全帽,原来就是这个道理啊!

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eugenewoo1986

无机化学是化学、材料、医药、化工、检验等许多专业必修的一门重要基础课程,下面我给大家分享无机化学学术论文,大家快来跟我一起欣赏吧。

生物无机化学研究进展

摘 要:本文主要叙述了生物无机化学的研究进展。主要从对含有微量元素的蛋白的突变、结构及性质的研究;酶的模拟;无机药物化学;金属元素中毒的研究等四个方面来介绍现在生物无机化学的进展。

关键词:生物无机化学;蛋白质;螯合剂;酶;无机药物化学

中图分类号:O62 文献标识码:A

文章编号:1009-0118(2012)07-0207-02

生物无机化学是无机化学和生物化学交叉的领域。它的任务是研究金属与生物配体之间的相互作用,它有赖于无机化学和生物化学两门学科水平的发展。由于研究方法的进展,使得揭示生命过程中的生物无机化学成为可能。生物无机化学主要分为两部分:一是研究生物体本身微量元素的作用,二是研究外界微量元素对机体的影响。

一、研究生物体本身微量元素的作用

(一)含有微量元素的蛋白的研究

含有微量元素的蛋白是生物无机化学中偏向生物领域的研究对象,做此项研究主要依靠生物化学技术。含有微量元素的蛋白是微量元素与蛋白质形成的配合物,与酶的区别在于含有微量元素的蛋白并不表现催化活性,但却有其他的重要功能。现在的研究在于发现新的蛋白,确定其结构、性质。

现在热门的蛋白有硒蛋白,因为硒蛋白是硒在体内存在和发挥生物功能的主要形式。硒的作用,主要在癌症、神经退行性疾病和病毒等方面,但结论不统一。现在主要在探索新的硒蛋白作为预防药物开发、癌症治疗和药物筛选靶标。如杜明等通过硫酸铵沉淀等方法,从富硒灵芝中获得了一种新的含硒蛋白,并研究了它的抗氧化活性与其硒含量间的关系。研究发现该蛋白的抗氧化活性与其硒含量具有相关性。

另外,也有对细胞色素进行研究。如官墨蓝等对细胞色素b5的突变体做了研究。为了深入了解细胞色素b5的64位氨基酸对血红素辅基微环境及蛋白性质的影响,对细胞色素b5第64位氨基酸残基进行保守性和非保守性突变。研究表明,细胞色素b5第64位氨基酸残基对稳定血红素辅基和维持蛋白的结构有重要的作用,在64位引入其他氨基酸残基使蛋白结构不太稳定。

(二)酶的模拟

酶的模拟就是从酶中挑选出起主导作用的因素来设计合成一些能表现生物功能的、比天然酶简单得多的非蛋白分子,通过研究它们来模拟酶的催化过程,找到控制生化过程的因素,从而得到更好的催化剂。

如硒酶的研究。通过对硒酶结构与功能的模拟,人们不仅可以了解硒酶结构与功能的关系,还可以进一步开发与硒酶相关的药物。对于硒酶的合成主要有三种方法,一是对硒酶进行化学模拟,二是对硒酶进行化学修饰,三是用基因工程方法生产含硒酶。对硒酶化学模拟主要集中在硒酶活性中心催化三联体Se-N的相互作用的模拟中。在这个方面主要有合成含有Se-N键的硒酶模拟物和在硒原子的附近引入氮原子,用分子内的螯合作用间接形成分子内螯合物,达到Se-N键的作用。对硒酶化学修饰主要方面有:1、将天然酶改造为含硒酶;2、设计含硒生物印迹酶;3、设计含硒抗体酶。硒蛋白模拟物在理解硒酶的生化作用中起着非常重要的作用。硒蛋白模拟物在抗氧化、抗癌及抗滤过性病原体等范围具有治疗潜能。

又如刘海洋等对核酸酶的化学模拟。核酸酶的化学模拟对于生物技术和分子生物学研究具有重要意义,Corrole是具有共轭电子结构的大环化合物,其结构上导致其配位化学行为易与金属形成配合物,其形成的配合物在许多反应中均有催化活性。该科研组研究了单羟基Corrole锰配合物对DNA的催化氧化断裂作用。结果表明,锰Corrole配合物可催化DNA的氧化断裂,而且断裂程度随着反应时间的增加而增加。宋玉民等研究了全反式维甲酸合钇配合物对DNA的切割和键合作用。实验表明,该配合物在生理条件下比配体和金属离子能更有效地切割质粒DNA。岳蕾等研究了铬配合物切割DNA的活性。研究表明,在H2O2存在条件下,Cr的配合物[Cr(bzimpy)2]+具有氧化切割DNA的活性,但被切割的DNA可被大肠杆菌修复。

对于固氮酶模拟的报道比较多。模拟固氮酶的目的主要是在温和的条件下将空气中的氮分子转化成有机化合物,从而加以利用。对固氮酶的活性中心模拟主要是钼铁硫原子簇,另外还有钼-硫醇等等的研究报道。

二、研究外界微量元素对机体的影响

(一)无机药物化学

无机药物的发展在生物无机领域中有很重要的地位。顺铂的抗肿瘤作用的发现开辟了无机药物化学的新领域。在抗癌药物应用中,顺铂药物目前仍在临床上使用,主要有四种铂配合物:顺铂、卡铂、顺糖氨铂、奥沙利铂。从1980年发现二烃基锡衍生物具有抗癌活性以来,人们先后合成了具有顺铂结构的二烃基二卤化锡配合物,与卡铂结构类似的有机锡化合物,以及有机锡羧酸衍生物等等。在锗化合物方面,从发现1971年合成的β-羧基乙基锗倍半氧化物具有抗癌活性以来,人们先后合成了许多有机的锗化合物。此外还有茂钛衍生物和稀土配合物。因为癌症是人类健康寿命最主要的杀手,所以在抗癌药物的研究开发方面将有很大的发展前景。除了合成新的药物外,在原有的药物基础上对原有的药物进行改良也是未来的科研方向,因为原有的药物具有较高的毒副作用,且抗癌范围较小。所以在无机抗癌药物这一方面,合成具有广谱高效抗癌活性且有较低的毒副作用和较长的持续时候的抗癌药物是主要发展方向;另外,对于无机金属药物的抗癌机理尚没有统一的理论,因此研究无机抗癌药物的作用机理也是主要研究方向。

无机药物在其他方面也有重要的应用。如金配合物在抗类风湿方面的应用,应用治疗类风湿关节炎有金Au的硫醇盐。在治疗胃病的过程中,铝盐也是主要依赖的药物,含铋的化合物是治疗胃溃疡的的主要药物。在无机药物的研究中,尚不清楚各种药物对机体疾病的治疗机理,所以研究无机药物的作用机理具有较大的前景。

放射照影药物的发展也是无机药物的发展方向。由于放射示踪、核磁共振在医学上的应用,使得各种造影剂的成为医生临床应用不可或缺的一个方面,如钡的造影剂。

(二)金属元素中毒的治疗

在外界的金属元素超过机体所需的浓度后,该元素就会对机体产生负面效应,引起疾病。元素的毒性主要因为它与机体基团的强配合性。对金属元素中毒的治疗主要是研究具有更强螯合能力的的螯合剂,使其跟有毒的金属离子结合形成更加稳定配合物,然后排出体外。理想的螯合剂须满足以下的条件:1、水溶性,且在生理的pH条件下有足够的螯合能力;2、分子大小和结构必须合适;3、必须专一迅速结合金属元素;4、很容易从体内排出;5、没有明显的毒性。如用EDTA来排出多余的离子,EDTA螯合性虽然很强,却选择性不强,在排出有害的金属离子的同时,同时也会损失一些有益的离子。如用去铁草胺B去除多余的铁,但是它不能去除血红素或运铁蛋白中的铁。现在的医用螯合物的研究方向主要是研究新的药剂,因为现在的螯合剂无论是在种类还是排出金属中毒的效率都不能满足医学的需要。

三、生物无机化学的发展趋势

生物无机化学以后的发展趋势是生命科学与技术进行有机紧密的融合。

对蛋白质分子进行研究,研究其具有生物功能的原理。人类的基因仅有几万个,而蛋白质却有十几万种,这说明生命的复杂性需要从蛋白质上去解释。而目前已知的蛋白和酶约有1/3需要金属离子作为辅助因子才能发挥作用,所以阐明这些生物大分子的结构和生物功能非常重要。对核酸的研究。研究金属元素对核酸的序列、构型、区域的选择性识别调控是生物无机化学的一个主要热点。如现在发现许多锌脂蛋白对DNA或RNA有调控作用。对这方面的研究将对以后的无机药物产生重要的影响。

既然21世纪生命科学会是研究热点之一,那么与生命科学紧密联系的生物无机化学也必将因此得到极大的发展,因此也将为人类作出更大的贡献。

参考文献:

[1]洪茂椿,陈荣,梁文平.21世纪的无机化学[M].北京:科学出版社,2005.

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糖糖和胖秘

闫科列教授,出身于中医世家,自幼随祖父民间行医,曾目睹疾病给广大患者带来的巨大痛苦,尤其是皮肤病患者,病在外表,却痛在心里。那时,还是少年的闫科列就立志要攻克皮肤顽癣,因此,他随祖父外出诊病、抄方抓药、上山采药、回家炮制等都特别用心,为他以后的临床研究奠定了良好的中医学基础。一九六三年,闫科列在新疆参军时被分配在天山脚下的部队医院,他用祖传良方配制的金兰洁肤净膏,金兰健肤膏医好了无数战士和地方老百姓各种疑难皮肤病症,多次受到部队首长的嘉奖,在他的带领下,部队医院成立了皮肤病科研小组,天山得天独厚的中药材资源,使科研小组攻克了一个又一个医学难题。文革开始后,闫科列带着他的科研课题回到了地方医院,继续从事皮肤病方面的研究工作。这十多年,永不停息的研究使闫科列教授对中医治疗牛皮癣的思路更加清晰,他不断地向这一科学领域的最高峰迈进!改革开放后,闫科列成立了陕西金兰皮肤病研究所,历任所长,开始了更艰苦的研究工作。各种草药的生化及合理配伍,是一项极其复杂而又科学的工作,30年来,闫科列教授经过了上千次临床试验,尝过不少中草药,翻阅了大量的医学文献,他锲而不舍,攻坚不止,在通往医学的高峰道路上进行着艰难跋涉。一九九八年,闫科列多年的科研成果——一种治疗牛皮癣的纯中药制剂“丹青胶囊”经过国家权威专家认证,正式申报国家临床,由中国中医研究院广安门医院、成都医科大学第二附属医院、山东医科大学附属医院、陕西省医药研究院、西安交通大学附属医院长达八年的临床应用,2006年取得国家新药证书,并获得国家发明专利,2008年底获得国家批准,正式投放市场。 闫科列教授以其精湛的医术和祖传秘方救治了成千上万的皮肤病患者,锦旗、牌匾、感谢信纷至沓来。他曾荣获卫生部中国医促会信誉度调查委员会全国“德艺双磬”医护工作者称号,第七届中国科学家论坛特邀嘉宾,多次随国际医药学术研讨会中国代表团赴东南亚进行交流合作。 闫科列教授为人谦和,热爱中医学专业,很重视临床实践,兼好佛典,他研制的金兰系列产品及丹青胶囊尤以治疗牛皮癣最为见效,是中医药治疗牛皮癣最为灿烂的瑰宝之一,它填补了了国内外治疗各种皮肤顽癣良药的空白。金兰系列产品1999年荣获“中国星火优秀项目奖”、“中国十年专利成就金奖”、“陕西省第四届科技技术金奖”、“黄河九省区科技金奖”、“西北第五届科技产品金奖”、“中国首届杨陵科技金奖”等奖项。论文《攻克皮肤顽癣》、《牛皮癣的论症与防治》、《皮肤病顽癣的病因症治》,曾入注1995年疑难杂症一书和“世界优秀论文选要大全”,并获优秀论文奖 和优秀论文二等奖。业绩载入《中国名医大典》、《世界名医专家人才》大典 、《中国名人》、《中国科技功臣》、《中国当代医药名人》等典籍。他一生遵循“仁药仁为本,济世世乃盛”的高尚医德和精神情操,无不激励着金兰人立志研究中医,弘扬博大精深的中医药文化,捍卫我中华独特而又珍贵的中医药遗产,造福皮肤病患者。这正是:仙草良药除顽疾,厚德仁慈照丹青! 良谊组合是金兰皮肤病研究所科技人员在闫闫科列教授祖传秘方的基础上研发的子母良药。其子药为外用药,由金兰健肤膏和金兰洁肤净膏组成,母药为内服药丹青胶囊,国药准字号,获得国家发明专利金奖。我所根据患者病情的轻重程度和患病种类,通过专家的诊断进行科学配药,内服外用,达到治疗疾病的目地。金兰系列产品自问世以来,在社会上反响强烈,以其高效、无毒、快速、彻底的特点受到医药界及社会各界的普遍关注。慕名而来的患者络绎不绝,邮寄不计其数。产品行销全国各地。多年来,我所在治疗牛皮癣方面,采用内服和外敷相结合的治疗方法.改善皮表症状,疏通毛孔,增强表皮细胞的活力,促进皮肤正常的新陈代谢,从而使皮损部位的新生表皮在病变基底部能够再生形成,并且由于体内及皮表的环境得到了彻底的净化.治疗过程高效而温和,新生表皮不会再遭到破坏。患者通过口服“丹青胶囊”,该药具有凉血解毒,清热除湿,祛风润燥,活血化瘀之功效,提高人体的抗病能力,把人体的致病菌排出体外。外用药“洁肤净膏”,“金兰健肤膏”可杀灭表皮的致癣菌,该药由三十多种中药配制而成,具有拔毒生肌,消炎止痒,散结止痛,退屑愈合伤口之功效,经药理实践表明,对致发各种皮肤顽癣的微生物真菌,癣菌确有快速杀灭作用,对皮肤无刺激过敏伤害现象。治愈的皮肤病患者上万人,疗效确切无复发。获得患者高度赞誉。山东寿光的王广春患者不远千里来我所治疗,病好后感谢不已,这样写道:“金兰杀菌真神奇、多年顽疾得根治、除癣灭痒感谢你、无愧国家授专利。” 中国专家咨询中心传统医疗研究会授予“中国皮肤病专家”荣誉卫生部中国医促会信誉度调查委员会全国“德艺双磬”医护工作者称号陕西国际医学促进会授予“陕西名医”荣誉第七届中国科学家论坛特邀嘉宾中国西部特色医疗名医论坛授予“西部特色名医”荣誉

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