第一篇：組織工程用生物材料及細(xì)胞支架研究進(jìn)展

組織工程用生物材料及細(xì)胞支架研究進(jìn)展

組織工程作為一門新學(xué)科是20世紀(jì)80年代末才在國際上得到確認(rèn)的，然而考古發(fā)現(xiàn)，我們的祖先遠(yuǎn)在數(shù)千年前就已 開始應(yīng)用組織工程概念。例如：在公元前4 000年人類就已有了縫合和閉合創(chuàng)口的方法，公元前2 000年已開始使用金屬來修補(bǔ)骨頭，本世紀(jì)初人們就開始使用天然組織(羊膜和胎盤)來修復(fù)皮膚，只是由于當(dāng)時(shí)沒有免疫反應(yīng)的知識而未能成功，也由此放棄了 使用天然組織的努力而改為致力于使用合成材料作為醫(yī)用植入物。金屬學(xué)的進(jìn)展又促進(jìn)了把金屬作為骨重建和牙的修補(bǔ)材料，第一次世界大戰(zhàn)的嚴(yán)重傷亡，確立了用 不銹鋼和其它金屬作為矯形植入材料的地位；第二次世界大戰(zhàn)后高分子工業(yè)的大發(fā)展，開發(fā)了大量具有優(yōu)良性能的新材料。但基于當(dāng)時(shí)的認(rèn)識是“作為生物材料的高 分子應(yīng)穩(wěn)定性越高越好”，因此當(dāng)時(shí)主要著眼于如滌綸、氟綸和硅橡膠等類生物惰性高分子；直到80年代，在認(rèn)識到當(dāng)植入物和周圍組織間存在相互作用可更有利 于創(chuàng)口修復(fù)后，才修正了對生物材料必須是生物惰性物質(zhì)的不正確認(rèn)識，并從而轉(zhuǎn)向?qū)⒉牧峡茖W(xué)同免疫學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的知識相結(jié)合，并設(shè)計(jì)和制備降解性高分子，開展了將此用于制備人體器官及組織代用物的組織工程研究，并取得了良好的效果［1］。

組織工程的三大要素是：種子細(xì)胞、生物材料及組織和器官的形成和再生，其中生物材料具有不可替代的主要作用。因此，根據(jù)組織工程的發(fā)展歷史也可以說：組織工程的發(fā)展與材料科學(xué)的發(fā)展有密不可分的關(guān)系。組織工程用生物材料的基本要求

作為組織工程細(xì)胞支架的生物材料，一般必須具有以下的性能：生物可降解性、良好的生物相容性和細(xì)胞親和性、一定的力學(xué)性能、可加工性及可消毒性［2］。

由于組織工程中細(xì)胞支架的作用是為細(xì)胞增殖營造環(huán)境，且應(yīng)隨著細(xì)胞的繁殖而逐漸降解、消失，將空間讓位于細(xì)胞，使所形成的組織和器官具有細(xì)胞支架相似的 幾何形狀。因此作為細(xì)胞支架的高分子材料必須具有生物降解性，即在生理或體內(nèi)環(huán)境下，組成材料的高分子鏈能自動(dòng)斷裂，并由此形成的小分子能逐漸被機(jī)體代謝 或吸收。此外，還要求材料的降解速度與細(xì)胞的增殖速度相匹配，以及由降解所形成的小分子不對細(xì)胞繁殖產(chǎn)生不利的影響。因此組織工程的細(xì)胞支架材料必須具有 生物降解性和一定的降解速度、良好的生物相容性及細(xì)胞親和性。

此外，組織工程的細(xì)胞支架，不僅應(yīng)有在細(xì)胞培養(yǎng)操作中保持形狀、不會破碎的力學(xué)強(qiáng)度外，從臨床應(yīng)用出發(fā)，細(xì)胞支架還必須具有一定的柔韌性，能與機(jī)體縫合、并能與機(jī)體貼合，也不會對機(jī)體組織形成機(jī)械損傷的力學(xué)性能。生物降解高分子

目前在組織工程中用作細(xì)胞支架的生物材料主要是一些天然高分 子、天然無機(jī)物和合成高分子。天然高分子有甲殼素、殼聚糖、海藻酸鹽、膠原蛋白、葡聚糖、透明質(zhì)酸、明膠、瓊脂等；天然無機(jī)物有羥基磷灰石、珊瑚礁等；合 成高分子有脂肪族聚酯、聚酸酐、聚膦腈、聚原酸酯、聚醚等［3］。

天然高分子及天然無機(jī)物一般都無毒、親水、生物相容 性及細(xì)胞親和性好，但缺點(diǎn)是質(zhì)量受產(chǎn)地、原料來源等影響，因而重復(fù)性差。此外，有些天然高分子強(qiáng)度和加工性能都較差，有的價(jià)格極高，使之難以直接作為細(xì)胞 支架使用。此外天然無機(jī)物的力學(xué)性能差、降解速度快、加工性能差。

合成高分子的生物相容性及細(xì)胞親和性一般不如天然高分子，但合成高分子在生 物降解速度、力學(xué)性能、加工性能和價(jià)格等方面都比天然高分子為優(yōu)，可調(diào)性也大。目前應(yīng)用較多的合成高分子是脂肪族聚酯類生物降解高分子，主要有聚乙交酯(PGA)、聚丙交酯(PLA)、和共聚(乙交酯-丙交酯)(PLGA)。這些材料都已獲了美國FDA的批準(zhǔn)，此外降解速度也較快。然而，由于PGA的高 度結(jié)晶性，使其溶解性極差，以致PGA含量高的PLGA也難以溶解，因此往往難以加工成型和應(yīng)用。此外，PGA的力學(xué)性能也不能令人滿意。

由 于不同的組織工程對象對細(xì)胞支架有不同降解速度、親水性和力學(xué)性能的要求，因此基于PGA的高降解速度、PLA的高強(qiáng)度及PCL的低降解速度和高藥物透過 性，可以在高分子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上合成一系列具有不同降解速度及力學(xué)性能的脂肪族共聚內(nèi)酯，通過對材料組分、組成比、分子量、分子量分布等的控制，可以調(diào)節(jié)材 料的生物降解速度在幾周至幾年間變化。如今已合成的不同脂肪族聚內(nèi)酯有：聚乙交酯(PGA)、聚-D，L-丙交酯(PDLLA)、聚-L-丙交酯(PLLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚(乙交酯/丙交酯)二元共聚物(PLGA)［4］、聚(乙交脂/己內(nèi)脂二元共聚物(PGC)、聚(丙交脂/己

［5］內(nèi)脂)二元共聚物(PLC)和聚(乙交酯/丙交酯/己內(nèi)酯)三元共聚物(PGLC)等。此外，聚醚類高分子如聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)以及環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷的共聚物(Pluronic)等，由于具有優(yōu)良的生物相容性及可注射成型性，也成為頗受關(guān)注的細(xì)胞支架材料［6］。細(xì)胞支架材料的細(xì)胞親和性

細(xì)胞親和性是指材料能讓細(xì)胞在其表面粘附及生長的能力。一般認(rèn)為這是由于細(xì)胞與材料之間存在著一種以蛋白質(zhì)為介導(dǎo)的粘附機(jī)理、粘附特性的差異，故影響細(xì)胞的增殖、分化等功能［3］。由于細(xì)胞真正接觸的是材料的表面，因此材料的表面性質(zhì)對材料的細(xì)胞親和性有主要影響。

影響細(xì)胞粘附的因素主要有生物學(xué)和材料因素兩個(gè)方面［7］。生物學(xué)因素是指同細(xì)胞膜的組成和性能有關(guān)的細(xì)胞膜的荷電性質(zhì)、細(xì)胞的代謝狀態(tài)、細(xì)胞與材料的接觸時(shí)間、細(xì)胞的親疏水性、細(xì)胞的表面電荷、細(xì)胞膜分子的運(yùn)動(dòng) 方向、細(xì)胞膜的柔韌性等因素。材料因素主要是指材料表面的親疏水性、表面自由能、材料表面的荷電特性、材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及材料的形態(tài)結(jié)構(gòu)等因素。一般規(guī)律 為親水性的表面有利于細(xì)胞粘附生長，高表面能的材料表面有利于細(xì)胞的粘附與鋪展［9］。材料表面的電荷性質(zhì)與電荷密度對細(xì)胞生長有 重要影響，帶正電荷的材料表面與帶負(fù)電荷的細(xì)胞之間的靜電作用有利于細(xì)胞的粘附。此外，細(xì)胞的親和性還要求生物材料必須既能支持細(xì)胞的粘附，又能使粘附細(xì) 胞在材料上很好地生長，材料本身及其降解產(chǎn)物必須對細(xì)胞無毒性；材料表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)也有重要影響：引入胺基、酰胺基、羥基、羧基、磺酸基等基團(tuán)有利于細(xì)胞 的粘附和生長。合適的材料表面能有選擇性地吸附環(huán)境中的粘附蛋白，克服對環(huán)境中蛋白質(zhì)吸附的無選擇性，有利于增強(qiáng)對細(xì)胞的粘附性。此外，粗糙表面有利于細(xì) 胞的粘附，而且有利于生物膜的迅速再生長［8］，多孔結(jié)構(gòu)因有利于營養(yǎng)物質(zhì)的滲透和細(xì)胞的正常代謝而有利于細(xì)胞粘附與生長，且孔結(jié)構(gòu)的大小對于細(xì)胞的生長也有影響，因此，作為組織工程的細(xì)胞支架必須具有一定的三維結(jié)構(gòu)。

為改進(jìn)材料的細(xì)胞親和性常采用化學(xué)改性法、等離子體法、表面修飾法、雜化改性法等方法［9］?；瘜W(xué)改性法是通過共聚、接枝等方法來改變材料的組成，從而獲得具有良好細(xì)胞親和性的表面。低溫等離子體改性法，是利用等離子技術(shù)使材料表面引入不同基團(tuán)，從而使材料具有細(xì)胞識別位。表面修飾法是指通過在材料表面固定一些貼壁因子、生長因子而提高材料的生物相容性。此外，由于有時(shí)僅靠單一的材料品種難以滿足 要求，因此，采用雜化支架材料，即將不同性質(zhì)的材料通過雜化而獲得具有新性能的生物支架材料。細(xì)胞支架材料三維結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑

不同組織和器官的細(xì)胞，不但在形狀和大小上不同，而且在細(xì)胞生 長時(shí)的取向及結(jié)構(gòu)密度上也不甚相同。對于單種細(xì)胞的組織工程，為了細(xì)胞能進(jìn)入支架，要求支架具有多孔結(jié)構(gòu)，且具有呈一定大小的孔徑和孔強(qiáng)度的開放型結(jié)構(gòu)，而且不同方向的孔徑要相同。然而，對于多種細(xì)胞的組織工程細(xì)胞支架，如作為皮膚組織工程的支架，由于內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的大小不同，要求支架呈具有兩種 不同孔徑的雙層結(jié)構(gòu)。除此之外，為了保證肌腱細(xì)胞能按單一方向增殖生長，細(xì)胞支架的孔隙也需呈一定方向性的排列。

由于不同的組織工程對象對細(xì)胞支架的幾何尺寸、大小、厚度、形狀等有不同的要求，因此纖維狀的材料或可塑性材料，對構(gòu)筑復(fù)雜構(gòu)型的細(xì)胞支架具有一定的優(yōu)越性。

現(xiàn)今文獻(xiàn)報(bào)道的細(xì)胞支架有各種各樣的孔結(jié)構(gòu)，我們已基本掌握了控制支架孔結(jié)構(gòu)的技術(shù)，能制備孔徑從幾微米到幾百微米材質(zhì)不同、孔隙度不同的海綿狀多孔結(jié) 構(gòu)的細(xì)胞支架，可制成單一孔徑結(jié)構(gòu)或不同孔徑結(jié)構(gòu)，形狀上也有纖維狀、棒狀、板狀、膜狀、管狀等不同形狀，厚度從不足1 mm到超過1 cm，面積達(dá)到20 cm×20 cm的細(xì)胞支架，從而可提供不同組織工程細(xì)胞培養(yǎng)的需要。然而，由于目前的支架制備還處于手工操作階段，在加工質(zhì)量及質(zhì)量的重復(fù)性上還存在一定的差距，在 纖維狀細(xì)胞支架制備方面，在纖維的細(xì)度及均度方面，均與國際先進(jìn)水平差距甚遠(yuǎn)，對PGA纖維及可塑性細(xì)胞支架的研究，在我國基本上也處于空白階段。生長因子的活性保護(hù)及控制釋放

生長因子(Growth Factor, 簡稱GF)是具有誘導(dǎo)和刺激細(xì)胞增殖、維持細(xì)胞存活等生物效應(yīng)的蛋白類物質(zhì)，其對促進(jìn)細(xì)胞增殖、組織或器官的修復(fù)、再生都具有重要的促進(jìn)作用，是組織工程 的重要影響因素之一。生長因子的作用具有專一性，對于不同的細(xì)胞和組織、器官需選用不同的生長因子。如今被研究及使用的生長因子有：上皮生長因子(EGF)、血小板生長因子(PDGF)、成纖維生長因子(FGF)、神經(jīng)生長因子(NGF)、內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(ECGF)、轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)和骨衍生性生長因子(BDGF)等。

由于生長因子一般在有水存在及室溫環(huán)境下很容易失去生物活性，因此直接使用生長因子時(shí)常會由于體內(nèi)的環(huán)境而失活，達(dá)不到所期望的生物效應(yīng)。因此，如何在身體環(huán)境下保持并盡可能延長生長因子的生物活性，是使生長因子能真正在臨床發(fā)揮作用的關(guān)鍵。

我們根據(jù)高分子的特性和藥物控制釋放的原理，采用生物降解高分子對生長因子進(jìn)行基體包埋和微包囊，利用疏水性高分子防止生長因子與水接觸，可以達(dá)到保護(hù) 生長因子在有水環(huán)境下仍保持活性的目的。此外，利用高分子對藥物的選擇透過性，可使生長因子以一定的速度在高分子保護(hù)層內(nèi)溶解、擴(kuò)散，然后進(jìn)入機(jī)體以發(fā)揮 其生物作用，因此可使生長因子的生物作用維持相當(dāng)長的時(shí)間。利用不同的高分子對藥物的不同選擇透過性，以及通過對高分子材料成分的選擇，對高分子保護(hù)層的 分子量、分子量分布，以及對保護(hù)層結(jié)構(gòu)、厚度等的調(diào)節(jié)和控制，可以達(dá)到控制生長因子擴(kuò)散和溶解速度的目的，從而實(shí)現(xiàn)對生長因子的控制釋放。組織工程的研究實(shí)例及改進(jìn)方向

有關(guān)骨、軟骨、肌腱、氣管、皮膚、肝、心瓣、血管、角膜、胰及 神經(jīng)的組織工程研究正在國內(nèi)外蓬勃地開展著；基于我們在合成的生物降解高分子材料以及在細(xì)胞支架研制和生長因子控制釋放技術(shù)方面的研究，已通過用含有生長 因子且具有雙層孔結(jié)構(gòu)的神經(jīng)誘導(dǎo)管取得大鼠坐骨神經(jīng)20 mm斷缺修復(fù)的成功，且開展了對羊70 mm坐骨神經(jīng)斷缺的修復(fù)試驗(yàn)，以及組織工程化神經(jīng)導(dǎo)管的神經(jīng)修復(fù)試驗(yàn)。

此外，我們在軟骨、氣管、心瓣、皮膚等的組織工程研究方面也取得了一些 初步的結(jié)果，表明我們研制的細(xì)胞支架在生物降解性、血管化反應(yīng)及縫合性能上能基本符合要求，然而也反映出還存在一般細(xì)胞支架所存在的共同問題，即有時(shí)還有 較明顯的炎癥反應(yīng)，對細(xì)胞的親和性不是太高，此外，對于一些復(fù)雜構(gòu)型的組織和器官的組織工程所需的纖維狀支架材料及可塑性支架材料還是空白，有待于進(jìn)一步 研究改進(jìn)。

本課題受國家重點(diǎn)基礎(chǔ)發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目資助(973計(jì)劃G1999054305和G1999054306)作者單位：王身國（100080 北京，中國科學(xué)院化學(xué)研究所分子科學(xué)中心）楊?。?00080 北京，中國科學(xué)院化學(xué)研究所分子科學(xué)中心）蔡晴（100080 北京，中國科學(xué)院化學(xué)研究所分子科學(xué)中心）石桂欣（100080 北京，中國科學(xué)院化學(xué)研究所分子科學(xué)中心）貝建中（100080 北京，中國科學(xué)院化學(xué)研究所分子科學(xué)中心）

參考文獻(xiàn)

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第二篇：細(xì)胞生物物理總結(jié)

1.舉例說明蛋白質(zhì)有哪些重要的生物學(xué)功能？蛋白質(zhì)元素組成有何特點(diǎn)？ 2.蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)形成的基本原理是什么？二級結(jié)構(gòu)主要有哪幾種形式？這些二級結(jié)構(gòu)是如何維持的？

3.什么是蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域？

4.進(jìn)行蛋白質(zhì)分子三維結(jié)構(gòu)研究的方法主要有哪些，請介紹其中兩種的基本原理。

5.舉例說明蛋白質(zhì)的變構(gòu)效應(yīng)。

6.蛋白質(zhì)是如何形成的？蛋白質(zhì)折疊指什么？

7.什么是分子伴侶？簡述分子伴侶的主要功能和作用模型。8.舉例說明蛋白質(zhì)構(gòu)象病（如朊病毒?。┎㈥U述疾病發(fā)病機(jī)理。9.舉例說明生物分子內(nèi)與分子間的各種相互作用力。

1.舉例說明蛋白質(zhì)有哪些重要的生物學(xué)功能？蛋白質(zhì)元素組成有何特點(diǎn)？

（一）（1）催化功能，如細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)離不開酶的催化，參與生物體各種生命活動(dòng)的絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)。

（2）運(yùn)輸功能，如紅細(xì)胞中的血紅蛋白是運(yùn)輸氧的蛋白質(zhì)。

（3）營養(yǎng)和儲存功能，如酪蛋白廣泛分布在天然乳類中。酪蛋白分子量大，是攜帶礦物質(zhì)的載體，如酪蛋白磷酸肽就是其水解產(chǎn)物，能促進(jìn)鈣等礦物質(zhì)吸收利用。

（4）收縮和運(yùn)動(dòng)功能，如肌球蛋白組成的粗肌絲和由肌動(dòng)蛋白組成的細(xì)肌絲相互穿插排列，并且依靠粗肌絲頭端的橫橋使二者緊密接觸在一起。肌肉的收縮是粗肌絲和細(xì)肌絲發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，這個(gè)過程受Ca的調(diào)節(jié)，并需要水解ATP來提供能量。

（5）結(jié)構(gòu)功能，如人和動(dòng)物的肌肉主要是蛋白質(zhì)，它們是構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì)。

（6）防御功能，如動(dòng)物和人體內(nèi)的抗體能消除外來蛋白質(zhì)對身體的生理功能的干擾,起到免疫作用。

（7）調(diào)控功能，如胰島素和生長激素都是蛋白質(zhì)，能夠調(diào)節(jié)人體的新陳代謝和生長發(fā)育。

（二）蛋白質(zhì)主要由元素 C、H、O、N組成，有些還有P、S等；所有的蛋白質(zhì)都含有碳(50-60%)、氫(6-8%)、氧(19-24%)、氮(13-19%)；大多數(shù)蛋白質(zhì)含有硫(4%以下)；有些蛋白質(zhì)含有磷；少數(shù)蛋白質(zhì)含有金屬元素(如鐵、銅、鋅、錳等)；個(gè)別蛋白質(zhì)含有碘.2.蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)形成的基本原理是什么？二級結(jié)構(gòu)主要有哪幾種形式？這些二級結(jié)構(gòu)是如何維持的？

（1）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是多肽鏈借助氫鍵沿一維方向排列呈具有周期性的結(jié)構(gòu)的構(gòu)象，它是多肽鏈骨架的排列規(guī)則，而不涉及側(cè)鏈的類型與構(gòu)象。（2）2α-螺旋；β-折疊；β-轉(zhuǎn)角； 無規(guī)卷曲

（3）蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)主要由肽鏈骨架內(nèi)的氫鍵來維持。

3.什么是蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域？

（1）相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元組合在一起，彼此相互作用，排列成規(guī)則的、在空間結(jié)構(gòu)上能夠辨認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體，并充當(dāng)三級結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，稱為超二級結(jié)構(gòu)。（2）結(jié)構(gòu)域介于超二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)之間，多肽鏈在超二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步盤繞折疊，形成緊密的近乎于球狀的獨(dú)立結(jié)構(gòu)，稱為結(jié)構(gòu)域。

4.進(jìn)行蛋白質(zhì)分子三級結(jié)構(gòu)研究的方法主要有哪些，請介紹其中兩種的基本原理。

（1）X-ray 晶體衍射；多維核磁共振 NMR；三維電子顯微鏡 EM；掃描探針顯微鏡STM。

（2）X-ray 晶體衍射——用布拉格方程描述X射線衍射條件：2dsinθ=nλ 式中d為相鄰兩個(gè)晶面之間的距離；θ為入射線或反射線與晶面的交角；λ為X射線波長；n 為正整數(shù)。①晶體不動(dòng)，改變波長λ，即采用白色X射線；②波長不變，即用單色X射線，讓晶體繞某晶軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣可在某些特定的晶體方位得到衍射圖。由于X射線是一種波長比可見光短得多的電磁波，使X射線通過晶體，會發(fā)生衍射現(xiàn)象，能提供晶體內(nèi)原子排布的信息。根據(jù)衍射的方向可以測定晶格參數(shù)或晶胞的大小和形狀。根據(jù)衍射線強(qiáng)度分布能夠測定原子在晶胞中的坐標(biāo)，因此X射線衍射法也是測定蛋白質(zhì)分子三級結(jié)構(gòu)的主要方法。

核磁共振——是指原子核在外加恒定磁場作用下產(chǎn)生能級分裂，從而對特定頻率的電磁波發(fā)生共振吸收的現(xiàn)象。原子核都在不斷做自旋運(yùn)動(dòng)，正電的原子核在自旋時(shí)可以產(chǎn)生磁場，就像一個(gè)小型的磁鐵，從而可以在磁場中受力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。不同取向的自旋核所具有的能量不同產(chǎn)生分裂，當(dāng)入射電磁波能量等于能級間能量差即引起原子核兩個(gè)能級間的躍遷，這時(shí)就發(fā)生了核磁共振。

5.舉例說明蛋白質(zhì)的變構(gòu)效應(yīng)。

變構(gòu)效應(yīng)，是寡聚蛋白與配基結(jié)合改變蛋白質(zhì)的構(gòu)象，導(dǎo)致蛋白質(zhì)生物活性改變的現(xiàn)象。變構(gòu)效應(yīng)在生命活動(dòng)調(diào)節(jié)中起很重要作用。如阻遏蛋白受小分子物質(zhì)的影響發(fā)生構(gòu)象變化，改變了它與DNA結(jié)合的牢固程度，從而對遺傳信息的表達(dá)進(jìn)行調(diào)控。另如激素受體，神經(jīng)遞質(zhì)受體等都是通過生物分子的影響發(fā)生構(gòu)象變化而傳遞信息的?？梢哉f變構(gòu)效應(yīng)是生物分子“通訊”地基。

6.蛋白質(zhì)是如何形成的？蛋白質(zhì)折疊指什么？

（1）DNA轉(zhuǎn)錄成mRNA,mRNA進(jìn)入核糖體,tRNA運(yùn)輸氨基酸,在核糖體中翻譯,形成多肽,經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的修飾折疊,形成成熟的蛋白質(zhì),再運(yùn)輸出細(xì)胞。（2）蛋白質(zhì)折疊是多肽鏈憑借相互作用在細(xì)胞環(huán)境（特定的酸堿度、溫度等）下自己組裝自己，從無規(guī)卷曲（去折疊態(tài)）折疊到三維功能結(jié)構(gòu)（天然態(tài)）的物理過程。

7.什么是分子伴侶？簡述分子伴侶的主要功能和作用模型。

（1）分子伴侶是細(xì)胞內(nèi)的一類保守蛋白質(zhì)，在序列上沒有相關(guān)性但有共同功能，它們在細(xì)胞內(nèi)可識別肽鏈的非天然構(gòu)象，幫助其完成正確的組裝，而且在組裝完畢后與之分離，不構(gòu)成這些蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)執(zhí)行功能時(shí)的組份。

（2）在動(dòng)物、植物、細(xì)菌內(nèi)廣泛分布和存在，其功能是介導(dǎo)其它蛋白質(zhì)的折疊和裝配，而本身卻不是最終功能蛋白質(zhì)分子的組成部分。

（3）例如Bip蛋白可識別并結(jié)合折疊錯(cuò)誤的多肽及尚未完成裝配的蛋白質(zhì)亞單位，使其滯留并促使其重新折疊與裝配，發(fā)揮糾錯(cuò)功能。又如鈣網(wǎng)素、葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白94等。

8.舉例說明蛋白質(zhì)構(gòu)象?。ㄈ珉貌《静。┎㈥U述疾病發(fā)病機(jī)理。

蛋白質(zhì)分子的氨基酸序列沒有改變，即一級結(jié)構(gòu)正常，只是其二級結(jié)構(gòu)、乃至立體結(jié)構(gòu)（構(gòu)象）異常而導(dǎo)致的疾病稱為構(gòu)象病。朊病毒蛋白分子本身不能致病，而必須發(fā)生空間結(jié)構(gòu)上的變化轉(zhuǎn)化為朊病毒才會損害神經(jīng)元。一個(gè)致病分子先與一個(gè)正常分子結(jié)合，在致病分子的作用下，正常分子轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏》肿?，然后這兩個(gè)致病分子分別與兩個(gè)正常分子結(jié)合，再使后者轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏》肿?。病變蛋白只要通過接觸其他正常蛋白就可以把它們也帶壞。周而復(fù)始，通過多米諾效應(yīng)倍增致病。

9.舉例說明生物分子內(nèi)與分子間的各種相互作用力。（1）強(qiáng)相互作用：例如共價(jià)鍵、離子鍵、配位鍵這種能夠維持原子結(jié)合，形成一級結(jié)構(gòu)的相互作用力。

（2）弱相互作用：例如氫鍵、范德化力以及蛋白質(zhì)形成中主要的三種非共價(jià)作用，能夠維持大分子的空間結(jié)構(gòu)的相互作用力。

（3）水結(jié)構(gòu)與水化作用：水化作用是物質(zhì)與水發(fā)生化合的反應(yīng)，一般指分子或離子的水合作用。其中當(dāng)鹽類溶于水中生成電解質(zhì)溶液時(shí)，離子的靜電力破壞了原來的水結(jié)構(gòu)，在其周圍形成一定的水分子層，稱為水化。10.簡述酵母雙雜交技術(shù)的原理。

酵母雙雜交的目的是檢測兩種蛋白的是否有相互作用?；驹?/p>

酵母雙雜交系統(tǒng)由Fields和Song等首先在研究真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中建立 i。典型的真核生長轉(zhuǎn)錄因子，如GAL4、GCN4、等都含有二個(gè)不同的結(jié)構(gòu)域: DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(DNA-binding domain)和轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域(transcription-activating domain)。前者可識別DNA上的特異序列，并使轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域定位于所調(diào)節(jié)的基因的上游，轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域可同轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的其他成分作用，啟動(dòng)它所調(diào)節(jié)的基因的轉(zhuǎn)錄。二個(gè)結(jié)構(gòu)域不但可在其連接區(qū)適當(dāng)部位打開，仍具有各自的功能。而且不同兩結(jié)構(gòu)域可重建發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活作用。酵母雙雜交系統(tǒng)利用雜交基因通過激活報(bào)道基因的表達(dá)探測蛋白－蛋白的相互作用。

11.闡述熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)的原理。

熒光共振能量轉(zhuǎn)移是指兩個(gè)熒光發(fā)色基團(tuán)在足夠靠近時(shí)，當(dāng)供體分子吸收一定頻率的光子后被激發(fā)到更高的電子能態(tài)，在該電子回到基態(tài)前，通過偶極子相互作用，實(shí)現(xiàn)了能量向鄰近的受體分子轉(zhuǎn)移（即發(fā)生能量共振轉(zhuǎn)移）。

12.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的主要特點(diǎn)是什么？該模型的建立有什么生物學(xué)意義？維持DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的力是什么？

1）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：有兩條DNA單鏈，反向平行，一段由3’端開始，一段由5‘端開始，螺旋成雙鏈結(jié)構(gòu)。外部是磷酸和脫氧核糖交替構(gòu)成的，內(nèi)部堿基遵循堿基互補(bǔ)配對原則（A-T,C-G），堿基之間是由氫鍵連接，脫氧核苷酸之間由磷酸二脂鍵鏈接。

2）雙螺旋模型的意義：雙螺旋模型的意義，不僅意味著探明了DNA分子的結(jié)構(gòu)，更重要的是它還提示了DNA的復(fù)制機(jī)制：由于腺膘呤(A)總是與胸腺嘧啶(T)配對、鳥膘呤(G)總是與胞嘧啶(C)配對，這說明兩條鏈的堿基順序是彼此互補(bǔ)的，只要確定了其中一條鏈的堿基順序，另一條鏈的堿基順序也就確定了。因此，只需以其中的一條鏈為模版，即可合成復(fù)制出另一條鏈。

3）維持DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素主要是上下層堿基對之間堆砌力和鏈間互補(bǔ)堿基之間的氫鍵.13.簡述基因工程的定義和基因工程的主要研究內(nèi)容。

1）所謂的基因工程是指在體外將核酸分子插入病毒、質(zhì)?；蚱渌d體分子，構(gòu)成遺傳物質(zhì)的新組合，并使之插入到原先沒有這類分子的寄主細(xì)胞內(nèi)，而能持續(xù)穩(wěn)定地繁殖。2）

1、目的基因的分離

2、DNA的體外重組（載體、受體系統(tǒng)等）

3、重組DNA分子轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞及其篩選

4、基因在受體細(xì)胞內(nèi)的擴(kuò)增、表達(dá)、檢測及其分析。

14.作為基因工程載體，其應(yīng)具備哪些條件？載體的類型主要有哪些？在基因工程操作中如何選擇載體？

具有針對受體細(xì)胞的親緣性或親和性（可轉(zhuǎn)移性）； 具有合適的篩選標(biāo)記；

具有較高的外源DNA的載裝能力； 具有多克隆位點(diǎn)（MCS）；

具有與特定受體細(xì)胞相適應(yīng)的復(fù)制位點(diǎn)或整合位點(diǎn)。

15.重組體分子的選擇方法主要有哪些？并簡單闡述其原理。

從總體上看，重組體分子的選擇與鑒定方法基本上可以分為如下幾個(gè)類型：（1）基于載體遺傳標(biāo)記檢測法

在構(gòu)建基因工程載體系統(tǒng)時(shí)，載體DNA分子上通常攜帶了一定的選擇性遺傳標(biāo)記基因，轉(zhuǎn)

化或轉(zhuǎn)染宿主細(xì)胞后可以使后者呈現(xiàn)出特殊的表型或遺傳學(xué)特性，據(jù)此可進(jìn)行轉(zhuǎn)化子或重組

子的初步篩選。（2）基于克隆DNA序列檢測法

Southern印跡雜交：根據(jù)毛細(xì)管作用的原理，使在電泳凝膠中分離的DNA片段轉(zhuǎn)移并結(jié)合

在適當(dāng)?shù)臑V膜上，然后通過與已標(biāo)記的單鏈DNA探針的雜交作用以檢測這些被轉(zhuǎn)移的DNA 片段。

（3）基于外源基因產(chǎn)物檢測法

如果目的基因產(chǎn)物能降解某些藥物使菌株呈現(xiàn)出抗性標(biāo)記，或者基因產(chǎn)物與某些藥物作用是

顯顏色反應(yīng)，則可根據(jù)抗性或顏色直接篩選含目的基因的克隆子。

16.試述PCR的原理和主要反應(yīng)過程，并分析影響PCR擴(kuò)增的影響因素。PCR原理：變性溫度下，DNA雙鏈變性雙螺旋解開成單鏈DNA，在退火溫度中人工合成 的特異引物根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則與單鏈DNA特異結(jié)合，然后在DNA聚合酶的作用下，在延伸溫度下不同的脫氧核苷酸按照堿基互補(bǔ)配對原則在引物的引導(dǎo)下合成與模板DNA互

補(bǔ)的新鏈，實(shí)現(xiàn)DNA的擴(kuò)增。影響PCR擴(kuò)增的影響因素：(1)Taq酶：常用1U/25μL 濃度低，擴(kuò)增產(chǎn)物不夠； 濃度高，非特異性擴(kuò)增增加； 酶的活性；

(2)dNTP的濃度：常用100-200μmol/L，不能低于20μmol/L，特異性、保真性；

(3)模板：主要考慮純度及使用量，對純度要求不高，但含有酚、氯仿等雜質(zhì)則難以成功。

使用量從幾個(gè)ng到100ng.(4)引物濃度：0.1-0.5μmol/L之間，過多則非特異擴(kuò)增增加，形成引物二聚體；

(5)Mg2+濃度：常用 0.5-2.5mmol/L； 影響：酶的活性、引物-模板退火、特異性

(6)PCR反應(yīng)程序設(shè)定：變性溫度和時(shí)間、引物退火溫度Tm與時(shí)間、引物延伸溫度與時(shí)間和循環(huán)數(shù)

17.分子雜交的類型主要有哪些？探針的標(biāo)記方法和標(biāo)記類型有哪些？常用的雙鏈DNA的標(biāo)記方法是哪兩種，簡述其標(biāo)記過程？

探針的標(biāo)記方法：切口平移法、隨機(jī)引物合成法，末端標(biāo)記法，PCR標(biāo)記法，體外轉(zhuǎn)錄標(biāo)記法。

探針按核酸分子分：DNA探針和RNA探針；

按標(biāo)記物的不同：放射性標(biāo)記探針和非放射性標(biāo)記探針。標(biāo)記類型：按核酸分子的不同：可分為DNA探針和RNA探針 根據(jù)標(biāo)記物的不同：可分放射性標(biāo)記探針和非放射性標(biāo)記探針； 雙鏈DNA探針標(biāo)記主要方法：切口平移法、隨機(jī)引物合成法；

18.簡述Southern雜交一般過程及影響雜交的因素。

Southern雜交操作步驟:(1)用限制性內(nèi)切酶酶切DNA, 經(jīng)凝膠電泳分離各酶切片段；(2)轉(zhuǎn)膜：將DNA片段轉(zhuǎn)移到硝酸纖維素濾膜或尼龍膜上；(3)預(yù)雜交：封阻濾膜上非特異性位點(diǎn)；(4)雜交：讓探針與同源DNA片段特異性結(jié)合；(5)洗脫：去除非特異性結(jié)合的探針；(6)自顯影檢查目的DNA所在的位置。Southern雜交影響因子

1）、目的DNA在總DNA中所占的比例 2）、探針的大小和標(biāo)記效率 3）、轉(zhuǎn)移到濾膜上的DNA量 4）、探針與靶DNA的同源性

第三篇：生物細(xì)胞凋亡總結(jié)

課程報(bào)告

都在說二十一世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，很榮幸能夠進(jìn)入生物科學(xué)這個(gè)行業(yè)。

關(guān)于對自己所學(xué)專業(yè)，可能最初是興趣讓我來到這個(gè)專業(yè)，不是太清楚為什么會對這個(gè)專業(yè)有這么大的熱情，但真的很喜歡它。生物技術(shù)，最官方的定義是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)科學(xué)的科學(xué)原理，采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。生物技術(shù)是人們利用微生物、動(dòng)植物體對物質(zhì)原料進(jìn)行加工，以提供產(chǎn)品來為社會服務(wù)的技術(shù)。它主要包括發(fā)酵技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)綜合基因工程、分子生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、胚胎學(xué)、免疫學(xué)、有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、物理學(xué)、信息學(xué)及計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科技術(shù)，可用于研究生命活動(dòng)的規(guī)律和提供產(chǎn)品為社會服務(wù)等。

再我自己看來生物技術(shù)其實(shí)是一個(gè)既可以看做一個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科也可以看做是一個(gè)很新興的，綜合性的學(xué)科。其實(shí)生物技術(shù)這是一個(gè)很綜合性的學(xué)科，現(xiàn)在和很多領(lǐng)域接軌，對我們而言這是機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

對我自己而言，我想在生物技術(shù)這方面有所建樹，最主要的還是在科研方面能攻克一些難題，雖然可能現(xiàn)在想法不是太成熟但是我相信經(jīng)過幾年的磨練與努力我能夠攻破這些難題。希望能夠在大一下就能夠進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，學(xué)一些基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)技能為以后自己做項(xiàng)目打下基礎(chǔ)。

然后關(guān)于自己的專業(yè)，現(xiàn)在我們所學(xué)的知識其實(shí)普遍落后，教科書的編排更新不及時(shí)，可能我們學(xué)到的東西可能學(xué)校外面已經(jīng)開始產(chǎn)業(yè)化了，測序技術(shù)已經(jīng)開始第四代了，而我們可能畢業(yè)前一年才開始學(xué)習(xí)切片制作，學(xué)習(xí)的東西很古老，再就是我們這個(gè)專業(yè)，并沒有像其他幾大理科領(lǐng)域一樣有清晰的邏輯和量化，這導(dǎo)致了很多小領(lǐng)域只有開頭和結(jié)果而沒有一個(gè)可復(fù)制的過程，而沒有可復(fù)制的過程就代表著無法帶領(lǐng)這個(gè)行業(yè)產(chǎn)業(yè)化，因此，這個(gè)行業(yè)在沒有開源的情況下就無法支撐這個(gè)領(lǐng)域下的大多數(shù)學(xué)生的溫飽，就只能節(jié)流，這樣就導(dǎo)致了本專業(yè)的人才無法繼續(xù)從事與本專業(yè)有關(guān)行業(yè)，轉(zhuǎn)而從事其他行業(yè)，從而導(dǎo)致人才流失，最終專業(yè)發(fā)展緩慢。而談到生物技術(shù)不得不說到它和其他行業(yè)接軌這一問題，的確，和其他領(lǐng)域接軌形成交叉學(xué)科是一個(gè)理想的出路，如合成生物學(xué)，生物信息學(xué)，的確給生物注入了一股生機(jī)。但是我們都知道越巨大的事物邁步子很大也很緩慢，何況在人才流失的情況下。

說到這里，可能真的學(xué)習(xí)這個(gè)專業(yè)我們更多的是在學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)課程后，自己學(xué)習(xí)最新更新的知識，在老師的指導(dǎo)下自己收集資料自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，再完成項(xiàng)目。

很多人對生物技術(shù)這個(gè)專業(yè)有很多的誤解，我們在完成自己研究項(xiàng)目的同時(shí)也有義務(wù)科普大眾。畢竟這也是吸引人才的重要途徑，同時(shí)也是解決本專業(yè)人才流失的好方法。

我自己有一個(gè)不成熟的想法，很久之前曾了解到俄羅斯的“永生計(jì)劃”它的設(shè)計(jì)活體意識轉(zhuǎn)移到機(jī)器人身上，對此幾乎大多數(shù)人是不看好，不支持的。而對于這個(gè)“永生計(jì)劃” 我有一個(gè)想法，癌細(xì)胞是無限增殖，如果我們能夠完全弄清楚癌細(xì)胞的增殖過程及機(jī)理，并能夠運(yùn)用到人體衰老細(xì)胞中，對衰老細(xì)胞進(jìn)行基因修飾添加經(jīng)過改良的癌細(xì)胞中能夠無限增殖的基因，或許“永生”并非不可能。同樣的癌細(xì)胞的無限增殖基因或許也能在器官移植這一領(lǐng)域有所貢獻(xiàn)，也是利用無限增殖，讓器官細(xì)胞增殖，成長成完整的細(xì)胞?；蛟S研究出癌細(xì)胞無限增殖的機(jī)理并提取其這個(gè)基因?qū)θ祟悤泻艽筘暙I(xiàn)。

至于疑惑這個(gè)方面就是在教材更新?lián)Q代不及時(shí)的情況下，我們是否只能通過課外閱讀這些方式來擴(kuò)展自己的知識面，還有就是技術(shù)的更新我們是否能夠跟的上，倘若有同學(xué)本科畢業(yè)便想進(jìn)入行業(yè)工作，最新的技術(shù)他們又要從何學(xué)習(xí)。最后關(guān)于實(shí)驗(yàn)室，畢竟如果想要真的從事生物研究該如何合理利用現(xiàn)有資源來完成自己的項(xiàng)目。

最后我個(gè)人的話最想獲得的是關(guān)于癌細(xì)胞無限增殖機(jī)理方面的指導(dǎo)，和我不成熟構(gòu)想的可實(shí)施率。

以上是我個(gè)人對本專業(yè)的認(rèn)識及理解，以及對未來設(shè)想。

謝謝老師閱讀，有不正確的地方請老師批評指正。

第四篇：關(guān)于用挖空細(xì)胞造句

1、其中挖空細(xì)胞是HPVI最典型的表現(xiàn)。

2、鏡下見上皮棘細(xì)胞層肥厚，可見挖空細(xì)胞。

3、尋常疣：挖空細(xì)胞灶狀分布，核較小、深染。

4、棘層上部和顆粒層內(nèi)見灶狀空泡化細(xì)胞（挖空細(xì)胞）。

5、診斷性挖空細(xì)胞是指細(xì)胞核出現(xiàn)異型性改變的挖空細(xì)胞。

6、尖銳濕疣：挖空細(xì)胞胞體和胞核均較大，核深染，呈貓眼狀。

7、尖銳濕疣在上表皮可見明顯的挖空細(xì)胞，無泡沫細(xì)胞的聚集。

8、病毒主要集中在顆粒層中的細(xì)胞核內(nèi)，在表皮的顆粒層出現(xiàn)挖空細(xì)胞。

9、癌前病變、真菌、挖空細(xì)胞等）易于識別，明顯提高了診斷率，降低漏診率。

110、病理切片活檢：將疑似組織取一片，進(jìn)行染色處理，在高倍下查找挖空細(xì)胞。

11、深部掌跖疣：挖空細(xì)胞灶狀分布，表皮細(xì)胞的胞質(zhì)中含有大量嗜酸性透明角質(zhì)顆粒。

12、1981年該作者又指出挖空細(xì)胞是濕疣和不典型增生的主要鑒別點(diǎn)，并詳細(xì)描述挖空細(xì)胞的組織學(xué)表現(xiàn)。

13、鏡下見角化過度伴角化不全，表皮呈不規(guī)則增生或假性上皮瘤樣增生，棘層肥厚，挖空細(xì)胞呈灶性、散在及片狀分布，HPV6、11陽性。

14、可見到挖空細(xì)胞，表現(xiàn)為中層細(xì)胞核大，有時(shí)可見到雙核，核深染，核周有大空泡，雖然挖空細(xì)胞的特異性較高，但挖空細(xì)胞的檢出率較低。

15、疣狀表皮發(fā)育不良：挖空細(xì)胞彌漫或灶狀分布，細(xì)胞質(zhì)空泡化或泡沫化，細(xì)胞核固縮、核染色質(zhì)邊緣分布、核內(nèi)空泡，細(xì)胞大小不一，呈“發(fā)育不良”外觀。

16、挖空細(xì)胞是由鱗狀細(xì)胞的“底層細(xì)胞”（幼稚細(xì)胞或儲備細(xì)胞）在受到HPV所致的損害后，加速受損細(xì)胞的成熟化而形成的表層鱗狀細(xì)胞：其受損主要為非典型增生、非典型角化和挖空細(xì)胞，是細(xì)胞學(xué)診斷低度病變（CIN2或輕度非典型增生）的重要指標(biāo)。

第五篇：生物基環(huán)氧樹脂研究進(jìn)展

國內(nèi)生物基環(huán)氧樹脂研究獲新進(jìn)展，各項(xiàng)性能達(dá)到或優(yōu)于石油基產(chǎn)品。研究人員將阻燃性好、又能與碳碳雙鍵反應(yīng)的9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（DOPO）引入到了衣康酸環(huán)氧結(jié)構(gòu)中，得到了含磷衣康酸基環(huán)氧樹脂(EADI)。其固化物性能與雙酚A環(huán)氧相當(dāng)，并表現(xiàn)出優(yōu)異的自阻燃性。用EADI改性的雙酚A環(huán)氧也具有非常好的阻燃效果。研究人員將衣康酸基環(huán)氧樹脂的雙鍵變成環(huán)氧基團(tuán)的環(huán)氧單體，合成了高環(huán)氧值(1.16)、低黏度、高固化活性的環(huán)氧樹脂，并在某些領(lǐng)域表現(xiàn)出比雙酚A環(huán)氧更加優(yōu)異的加工性能。衣康酸又名亞甲基丁二酸，是一種重要的生物基原料，可由生物發(fā)酵技術(shù)制備得到.由于具有廣闊的應(yīng)用前景和較低的價(jià)格，衣康酸已被美國能源部評選為最具發(fā)展?jié)摿Φ?2種生物基平臺化合物之一。占全球環(huán)氧樹脂市場90%左右的雙酚A環(huán)氧，其原料雙酚A被證明具有很強(qiáng)的生理毒性，目前已被多個(gè)國家禁用于人體接觸的領(lǐng)域。衣康酸在替代雙酚A合成環(huán)氧樹脂方面具有巨大的潛力和發(fā)展空間。