★加工转化★
焦炭结构的研究进展
马名杰 张胜局 闫 燕 王永刚
(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京市海淀区学院路,100083)
摘 要 焦炭结构是决定焦炭质量主要的影响因素之一。综述了焦炭气孔结构、光学组织结构和微晶结构的研究现状及研究的主要内容和方法,并说明了研究焦炭结构的意义及其发展前景。
关键词 焦炭 结构 研究进展
焦炭结构是决定焦炭质量主要的影响因素之一,有些结构参数(如气孔率)被直接作为焦炭的质量指标。对焦炭气孔结构和光学组织结构的结构类型和结构参数判定的准确性,反映了对焦炭质量检验的技术水平。气孔结构参数有些可以采用检测技术直接测出,而光学组织结构是要在使用仪器设备的基础上通过对结构类型进行辨别、评定。焦炭的结构分析不仅能判别焦炭的质量,而且还能够解释煤的成焦机理,从而可以指导炼焦生产。因此,焦炭结构研究具有重要的现实意义。
1 焦炭的气孔结构
人们对焦炭气孔结构研究由来已久,并且也得到了很多关于焦炭气孔结构与焦炭性质之间的成熟规律。傅永宁将高炉焦炭气孔孔径进行了划分,即:大孔直径在10μm以上,细孔在011～10μm之间微孔在100nm以下。
111 气孔结构参数及其传统的测定方法
焦炭气孔结构的结构参数包括焦炭的真、假密度,气孔率,气孔容积,比表面积,气孔平均直径,气孔壁平均厚度,孔径分布等,这些参数都可以通过检测手段直接或间接测出。焦炭的真、假密度可以用密度瓶测量,气孔容积可依据真、假密度值求出,气孔率便可一并算出,比表面积一般采用低温物理吸附法,采用氮气为吸附质在液氮温度下进行。孔径分布通常采用压汞仪测量。而气孔平均直径,气孔壁平均厚度则要借助图像分析处理后得到。传统的测量方法技术成熟,有些已成为国家或行业标准,但人们在长期的测量实践中,也发现了一些传统测量方法的不足和缺陷。以采用压汞仪测量孔径分布为例,李跃等就提出了改善压汞法测量孔径分布准确性的几点措施,即:保持研究对象的相似性、一致性;修正水银的接触角;由于压汞仪是通过测量注入水银的压力和体积来计算孔隙大小的,因此仪器测量孔隙的能力在很大程度上取决于设备所能提供的压力值。在试验初期抽真空注汞阶段,要注意压力的施加及高压极限的设定。张志勇等在多年的生产实践中分析了压汞仪数据处理中水银封闭间隙体积现象产生的各种原因,总结出消除封闭间隙的定性、定量方法,实际应用表明,效果明显。112 焦炭气孔结构的图像法研究进展
近几年,由于图像处理技术的发展,使得气孔结构参数的测定技术有了实质性进展。目前,世界各国大多使用英国昆蒂门特(Quantiment)系列和德国的I BAS系列图像分析仪进行自动分析,但因其价格昂贵,操作复杂,因此,国内研究机构自行开发和利用廉价的图形软件来完成图像处理和显微组织定量分析工作。钱湛芬等人特别针对焦炭开发了707焦炭气孔结构定量分析系统,根据焦炭气孔结构特点,结合传统算法,开发了新的算法程序,成为国内用于分析多孔材料结构参数的软件雏形。近年来,随着计算机硬件和软件的迅速发展,各种图形处理软件不断涌现,处理能力大大提高。
图像分析用于焦炭气孔参数测定时,采用灰度阈值对焦片灰度图像进行分割和识别,就可分辨出气孔与气孔壁。气孔率的测定采用气孔面积与气孔
壁、气孔面积之和的比值来计算,方法科学,测定结果精确;气孔直径和气孔壁厚的测定采用双向扫描,测定的结果比单向扫描更具有代表性和准确性。整个测定过程和数据处理可实现全自动化,具有快速、准确、操作简单等特点,同时还能根据用户的不同要求测定不同的项目,如最大(小)气孔直径、最大(小)气孔壁厚、气孔总数、气孔周长、气孔不圆度等。与传统方法相比,图像分析法具有准确性更高、数据代表性更好等优点。
113 焦炭气孔结构与炼焦煤变质程度规律性研究在炼焦生产实践中,人们经常要对不同变质程度炼焦煤形成焦炭的气孔结构进行预测,焦炭气孔结构与焦炭强度等质量指标有着极其重要的关联。汪美蔷运用图象分析法研究了焦炭的气孔结构,并将气孔结构分为2类,由气煤和肥煤制备的焦炭多为S型气孔,生成的气孔尺寸大,但气孔个数较少;瘦煤焦则呈A型气孔,多为煤粒之间生成的孔隙,孔壁厚度小;焦煤焦呈混合态,但总体孔壁较厚,孔隙率较低。康西栋等运用I BAS-2000型自动图像分析仪对焦炭的气孔结构进行统计分析后发现,不同变质程度煤炼出的焦炭,其气孔结构有一定规律性变化。而陈亚飞利用工业分析结果并以C/H(质量比)为参数,在计算烟煤及年轻无烟煤、年老褐煤的真相对密度TRD d时,采用多元回归分析方法,推导出了TRD d=21089-01000632A d-01000194V daf -010291Q gr,d+0101315C/H。不同焦炭气孔结构差别较大,气煤焦炭和瘦煤焦炭开气孔率大,气孔率大,气孔也大;肥煤焦炭的气孔率和开气孔最小,焦煤焦介于其间。
114 煤、半焦、焦炭之间气孔结构的差别和规律目前,对焦炭气孔结构的检测已较全面,包括使用自动图像分析仪研究焦炭气孔结构,对这些结构在焦炭形成过程中的变化,以及同一煤种中各组分间的对应关系也得到了较为一致的结论。煤、半焦、焦炭之间的气孔结构的差别是很显著的和有规律的,气孔结构参数往往综合影响焦炭的质量。段钰锋等用氮气等温吸附方法测量了原煤及其加压、常压部分气化后半焦的B E T比表面积,并通过B J H法计算了孔比表面积、孔容积、孔径和孔分布。结果表明,原煤在转化为半焦的过程中,孔隙结构变得发达,比表面积、孔比表面积和孔容积明显增大。实验发现半焦的孔比表面积和孔容积分布曲线存在2个明显的峰值,第1个尖峰对应的孔径稍小于2nm,说明微孔的比表面积大大增加;第2个尖峰对应的孔径在318nm左右,说明中孔的比表面积增加很快,以至于出现了中孔的扩展。加压气化后的半焦孔隙结构更加发达,加压气化比常压气化更能促进半焦孔隙的生成和发展。不同配煤所得焦炭的各种气孔参数差别不大,捣固焦的气孔率比散装煤焦炭低。
115 焦炭的气孔结构与焦炭强度的关系
对焦炉炭化室中焦饼而言,气孔率自炉墙向中心增大,裂纹率自炉墙向中心降低。一般气孔率越低,标志强度指标越高,焦炭属脆性材料,其机械强度很大程度取决于气孔结构,这与大气孔、裂缝和缺陷的存在有关。帕特里克曾对焦炭的气孔结构与抗拉强度之间的关系进行了研究,发现焦炭的抗拉强度与某些气孔参数的相关性很好。陈启厚研究了单独气孔特征参数与抗拉强度之间的关系,结果发现,它们之间除了气孔率外,相关性都比较差。
2 焦炭光学组织结构
焦炭显微结构的研究对象是指焦炭的基质部分,即:去除焦炭孔隙结构剩下的部分。基质部分构成了焦炭最主要的化学性质,在我国冶金部1996年实施的焦炭光学组织测定方法标准Y B/T077-1995中,对焦炭的显微结构作出详细划分。焦炭的显微结构是由大量取向相近的微晶聚集在一起形成的,许传智借助扫描电子显微镜(SEM)观察了焦炭的显微结构,对于各向同性结构,表面光滑,在放大2400倍时,焦炭多为不定型球状集合而成,各方位无明显结构状态。而镶嵌结构,各向异性呈大小不等粒状体,在2150倍镜下观察,结晶体多为完整晶体聚集体,且聚集体的各晶粒堆积方位不一致,导致集合体之间有一定空隙。纤维状结构呈流动态,各向异性,在1360倍镜下观察到,其由一定结晶性粉末体推移聚合而成,外表具有一定的棱角。焦炭的各向同性显微结晶的微晶随机取向,远程有序的程度低。镶嵌型显微结构则由许多趋向相近的微晶构成,远程有序程度高,但各单元的定向不同,因而呈镶嵌状。纤维状显微结构中许多取向相近的微晶排列在一起,构成一维的纤维状结构;片状显微结构的单元更多的是由微晶平面排列而成,呈现很强的二维有序。
211 焦炭的光学组织结构与煤变质程度的关系煤变质程度是决定焦炭形成不同显微结构的主
要因素。而镜质组在炼焦煤中的数量总是占优势,因此,焦炭中由镜质组转变的显微结构组成也占多数,故焦炭显微结构同镜质组关系最为密切。徐绿平的研究结果如图1。戴中蜀研究的结论是随煤的变质程度增加,焦炭中各向同性的含量减少,各向异性含量增多,尤其以镶嵌状结构增加幅度最大。陈爱国等将煤岩组分和相应的焦炭显微组分进行了对比,得出结论:高温焦炭中的丝质破片组分主要来自煤中的惰性组分。随着反射率的增大,对应的焦炭各向同性组分减少,各向异性组分增加,液晶
的大颗粒也增加。
图1 煤镜质组反射率与焦炭显微组分的关系
212 焦炭的光学组织结构与反应性的关系
付利俊等通过单种煤焦炭反应性试验前光学组织的特征分析,以及反应性试验后光学组织的变化研究,认为焦炭的反应性受各向同性组织、丝炭和碎片组织影响较大,随着各向同性组织,丝炭和破片组织含量增加,焦炭的反应性变高;另外,各向异性组织对焦炭的反应性有抑制作用,随着各向异性效应增强,焦炭反应性降低。梁尚国等对焦炭质量的评价既要求灰分、硫分、转鼓指数M40和M10等常规指标,更要求焦炭在高炉内有碱金属存在条件下的高温性能CRI 和CSR 及焦炭显微结构中的∑ISO 等指标。
213 焦炭的光学组织结构与焦炭强度的关系
焦炭强度是焦炭质量的最重要参数,而焦炭质量的好坏直接影响到炼焦生产单位经济效益的高低。焦炭强度的影响因素很多,焦炭结构构造便是其中之一,因此一些专家学者加强了对焦炭结构构造的研究。与此同时,人们也在试图建立焦炭结构构造与焦炭强度之间的关系模型,以便为生产单位提供更直接的理论指导。为了探讨焦炭结构构造与焦炭质量之间的关系,康西栋等采用显微图象分析与宏观图象分析相结合的方法,对北京焦化厂17个矿点原料煤的小焦炉焦炭和生产焦炭的结构构造进行了研究,并对其强度作了测试。单因素和多因素回归分析结果均表明,气孔壁厚度和气孔壁的光学组织结构组成是影响焦炭强度的主要因素,而气孔的大小及其分布状况却对焦炭强度的影响较小。最后建立了焦炭强度预测模型。研究中采用显微图象分析与宏观图象分析相结合的方法,较全面地反映了
0101
μm 以上各级别的气孔特征;运用I BAS -2000型图象仪以及自动分析软件,测定孔面积、最大直径、最小直径、周长、孔壁厚度及孔壁结构等参数。3 焦炭的微晶结构研究
焦炭的微晶结构是焦炭显微结构更深层次的细分,由于焦炭微晶的排列、聚集方式的不同,才使得焦炭的显微结构多种多样。对微晶的研究一般采用X 射线衍射,高分辨透射电镜和X 射线光电子能谱技术。兰壮克林(R 1E 1Franklin )的“乱层结构”模型就是基于X 射线衍射研究提出的。
吴晓英采用X 衍射方法研究了各种烟煤焦炭在1500℃下的微晶结构特点并计算了结构参数。结果表明,低变质程度烟煤焦炭的微晶化程度差,C 含量低,活性好;中高变质程度烟煤焦炭的微晶化程度好,C 含量高,活性差。赵根祥等用X 射线衍射技术对固相炭化过的PI (聚酞亚胺)膜的石墨化碳微晶的结构特征进行了考察,结果表明,该薄膜的石墨化始于热处理温度2100℃左右;在2825℃及其以上温度热处理过的薄膜样品的微晶碳层具有很好的取向,并呈现出明显的多相石墨化现象,获得了该试样的镶嵌结构信息;对于3160℃热处理过的薄
膜样品来说,其层间距和镶嵌度分别为0133545μm 和514°。同时,就其石墨化度稍有不同的2种结晶
相的来源进行了一些推理性讨论,这对更全面地了解该类石墨化产物的结构提供了新的科学知识。4 焦炭结构研究的意义和发展趋势
过去对焦炭宏观结构的研究已较全面,包括使用自动图像分析仪研究焦炭气孔结构,在光学显微镜下观察焦炭光学组织结构,且出台了划分详细的国家标准;对这些结构在焦炭形成过程中的变化,以及同煤中各组分间的对应关系也得到了较为一致的结论,近2年来也未见有关这方面的更新报导。而对于焦炭的微观结构特征,虽然已采用红外光谱和X 射线衍射等显微检测手段进行了研究,但相对于宏观结构而言,对其包含的大量(下转第60页)
图5 粘土类添加剂对型煤热稳定性的影响
5 结论
(1)优化添加剂配方是提高型煤热稳定性的有效途径。
(2)各因素影响型煤热稳定性的主次顺序是:配煤、煤种、调和液、粘土、有机质。通过配入粘结性烟煤的方法可极大改善型煤的热稳定性,原料煤及粘结剂对型煤的热稳定性有很大影响。
(3)粘土类及有机质类添加剂对型煤的热稳定性影响不显著,在型煤的加上生产中,在保证型煤其它质量指标的基础上应尽量减少其用量。
该研究为解决困扰造气型煤进入市场的技术瓶颈提供了理论基础和技术路线。研究成果的应用将促进工业造气型煤技术的商业化,并可带来可观的经济效益和环境效益,有利于我国环保、节能型社会的建设。
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(上接第56页) 结构信息以及与性能之间的关系没有能够形成一个清晰和完整的概念,导致在实际的生产和应用(如配煤炼焦)中在很大程度上还依赖于经验。近年来,随着分析仪器的不断更新与改进,新的计算机处理软件功能愈来愈强大,为从纳米尺度上深入研究焦炭显微结构提供了可靠和有效的手段;另一方面,人们对焦炭微观结构的认识也需要有所突破,建立一些新的概念和新的理论,以使焦炭的宏观性质能够从微观结构上得到解释,而最终用于指导实际的生产中。
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(责任编辑 康淑云)
蛋白质的结构具有多种结构层次，包括一级结构和空间结构，空间结构又称为构象。空间结构包括二级结构、三级结构和四级结构。在二级与三级之间还存在超二级结构和结蛋白质的二级结构 构型：指一个不对称的化合物中不对称中心上的几个原子或基团的空间排布方式。如单糖的α-、β-构型，氨基酸的D-、L-构型。当从一种构型转换成另一种构型的时候，会牵涉及共价键的形成或破坏。 构象：指一个分子结构中的一切原子绕共价单键旋转时产生的不同空间排列方式。一种构象变成另一种构象不涉及共价键的形成或破坏。 蛋白质的二级结构 蛋白质的二级(Secondary)结构是指多肽链的主链本身在空间的排列、或规则的几何走向、旋转及折叠。它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。氢键是稳定二级结构的主要作用力。 主要有α-螺旋、β-折叠、β-转角、自由回转。 二面角的概念 蛋白质中非键合原子之间的最小接触距离(A) 1.3 蛋白质的结构 （1）肽链空间构象的基本结构单位为肽平面或肽单位。 肽平面是指肽链中从一个Cα原子到另一个Cα原子之间的结构，共包含6个原子（Cα、C、O、N、H、 Cα），它们在空间共处于同一个平面。 （2）肽键上的原子呈反式构型 C=O与N-H p204 （3）肽键C-N键长0.132nm,比一般的C-N单键(0.147nm)短，比C=N双键(0.128nm)要长，具有部分双键的性质，不能旋转。 （二）蛋白质的构象 蛋白质多肽链空间折叠的限制因素：Pauling和Corey在利用X-射线衍射技术研究多肽链结构时发现： 1.肽键具有部分双键性质： 2.肽键不能自由旋转 3.组成肽键的四个原子和与之相连的两个α碳原子（Cα）都处于同一个平面内，此刚性结构的平 面叫肽平面（peptide plane）或酰胺平面（amide plane）。 4.二面角所决定的构象能否存在，主要取决于两个相邻肽单位中，非键合原子之间的接近有无阻碍。 1.α-螺旋及结构特点p207 螺旋的结构通常用“S N”来表示，S表示螺旋每旋转一圈所含的残基数，N表示形成氢键的C=O与H-N原子之间在主链上包含的原子数。又称为3.613螺旋，Φ= -57。，Ψ= -47。结构要点： 1.多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为0.54nm,含 3.6个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离为0.15nm; 2.肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，每个氨基酸残基的C=O氧与其后第四个氨基酸残基的N-H氢 形成氢键。 3.蛋白质中的α-螺旋几乎都是右手螺旋。 无规卷曲或自由回转（nonregular coil） p212 了解 指无一定规律的松散盘曲的肽链结构。 酶的功能部位常包含此构象，灵活易变。 纤维状蛋白 (了解) 纤维状蛋白质(fibrous protein)广泛地分布于脊椎和无脊椎动物体内，它是动物体的基本支架和外表保护成分，占脊椎动物体内蛋白质总量的一半或一半以上。 这类蛋白质外形呈纤维状或细棒状，分子轴比(长轴／短轴)大于10(小于10的为球状蛋白质)。分子是有规则的线型结构，这与其多肽链的有规则二级结构有关，而有规则的线型二级结构是它们的氨基酸顺序的规则性反映。 纤维状蛋白质的类型(了解) 纤维状蛋白质可分为不溶性(硬蛋白)和可溶性两类，前者有角蛋白、胶原蛋白和弹性蛋白等； 后者有肌球蛋白和纤维蛋白原等，但不包括微管(microtubule)和肌动蛋白细丝(actin filament)，它们是球状蛋白质的长向聚集体(aggregate)。 角蛋白 Keratin(了解) 角蛋白广泛存在于动物的皮肤及皮肤的衍生物，如毛发、甲、角、鳞和羽等，属于结构蛋白。角蛋白中主要的是α-角蛋白。 α-角蛋白主要由α-螺旋构象的多肽链组成。一般是由三条右手α-螺旋肽链形成一个原纤维（向左缠绕），原纤维的肽链之间有二硫键交联以维持其稳定性 例如毛的纤维是由多个原纤维平行排列，并由氢键和二硫键作为交联键将它们聚集成不溶性的蛋白质。 α-角蛋白的伸缩性能很好，当α-角蛋白被过度拉伸时，则氢键被破坏而不能复原。此时α-角蛋白转变成β-折叠结构，称为β-角蛋白。 毛发的结构(了解)
Southern杂交: 是体外分析特异DNA序列的方法，操作时先用限制性内切酶将核DNA或线粒体DNA切成DNA片段，经凝胶电泳分离后，转移到醋酸纤维薄膜上，再用探针杂交，通过放射自显影，即可辨认出与探针互补的特殊核苷序列。 将RNA转移到薄膜上，用探针杂交，则称为Northern杂交。 RNAi技术: 是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA（double-stranded RNA，dsRNA）诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。由于使用RNAi技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达，所以该技术已被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的基因治疗领域。可以利用siRNA或siRNA表达载体快速、经济、简便的以序列特异方式剔除目的基因表达，所以现在已经成为探索基因功能的重要研究手段。 Southern杂交一般利用琼脂糖凝胶电泳分离经限制性内切酶消化的DNA片段，将胶上的DNA变性并在原位将单链DNA片段转移至尼龙膜或其他固相支持物上，经干烤或者紫外线照射固定，再与相对应结构的标记探针进行杂交，用放射自显影或酶反应显色，从而检测特定DNA分子的含量]。 扫描电镜技术：是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与样品表面结构有关，次级电子由探测器收集，信号经放大用来调制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。 细胞显微分光光度计：用来描述薄膜、涂层厚度超过1微米的物件的光学性能的显微技术。 免疫荧光技术：将免疫学方法(抗原抗体特异结合)与荧光标记技术结合起来研究特异蛋白抗原在细胞内分布的方法。由于荧光素所发的荧光可在荧光显微镜下检出，从而可对抗原进行细胞定位。 电镜超薄切片技术：超薄切片是为电镜观察提供极薄的切片样品的专门技术。用当代较好的超薄切片机，大多数生物材料，如果固定、包埋处理得合适，可以切成50-100微米的超薄切片。 Northern印迹杂交（Northern blot）。这是一种将RNA从琼脂糖凝胶中转印到硝酸纤维素膜上的方法。 放射自显影技术：放射自显影技术是利用放射性同位素的电离辐射对乳胶（含AgBr或AgCl）的感光作用，对细胞内生物大分子进行定性、定位与半定量研究的一种细胞化学技术。放射自显影技术（radioautography；autoradiography）用于研究标记化合物在机体、组织和细胞中的分布、定位、排出以及合成、更新、作用机理、作用部位等等。其原理是将放射性同位素（如14C和3H）标记的化合物导入生物体内，经过一段时间后，将标本制成切片或涂片，涂上卤化银乳胶，经一定时间的放射性曝光，组织中的放射性即可使乳胶感光。 核磁共振技术：可以直接研究溶液和活细胞中相对分子质量较小(20，000 道尔顿以下)的蛋白质、核酸以及其它分子的结构，而不损伤细胞。 DNA序列分析：在获得一个基因序列后，需要对其进行生物信息学分析，从中尽量发掘信
发育生物学 发育生物学（developmentalbiology）是生物科学重要的基础分支学科之一，研究内容是和许多其他学科内容相互渗透、错综联系，特别是和遗传学、细胞生物学、分子生物学的关系最为紧密。其应用现代科学技术和方法，从分子水平、亚显微水平和细胞水平来研究分析生物体从精子和卵的发生、受精、发育、生长直至衰老死亡的过程及其机理。 简介 发育生物学（developmentalbiology）是一门研究生物体从精子和卵子发生、受精、发育、生长到衰老、死亡规律的科学。是生物科学重要的基础分支学科之一，研究内容是和许多其他学科内容相互渗透、错综联系，特别是和遗传学、细胞生物学、分子生物学的关系最为紧密。其应用现代科学技术和方法，从分子水平、亚显微水平和细胞水平来研究分析生物体的过程及其机理。用分子生物学、细胞生物学的方法研究个体发育机制的学科。是由实验胚胎学发展起来的。实验胚胎学是研究发育中的胚胎各部分间的相互关系及其性质，如何相互影响，发育生物学则是追究这种相互关系的实质是什么，是什么物质（或哪些物质）在起作用，起作用的物质怎样使胚胎细胞向一定方向分化，分化中的细胞如何构成组织或器官，以保证组织和器官的发育，正常发育的胚胎怎样生长、成熟、成为成长的个体，后者在发育到一定阶段后为什么逐步走向衰老，如何在规定的时间和空间的顺序下完成个体的全部发育。 范围 从学科范围讲，发育生物学比实验胚胎学大，后者基本上是研究卵子的受精和受精后的发育，虽然也包括 正在发育的生命 再生及变态等问题，但主要是胚胎期的发育。发育生物学研究的则是有机体的全部生命过程。从雌雄性生殖细胞的发生、形成、直到个体的衰老。它是生物学领域中最具挑战性的学科之一。从上个世纪八九十年代迄今，生物学领域的重大进展都与发育生物学有着密切的关系，或者就是发育生物学的进展。发育生物学成为了近年来世界上生命科学最活跃和最激动人心的研究领域。发育生物学又是一门应用前景非常广泛的学科，有关生殖细胞发生、受精等过程的研究是动、植物人工繁殖、遗传育种、动物胚胎与生殖工程等生产应用技术发展的理论基础。有关细胞分化机理、基因表达调控与形态模式形成及生物功能的关系研究，是解决人类面临的许多医学难题（如癌症的防治）以及器官与组织培养等新兴的医学产业工程发展的基础，也是基因工程发展为成熟的实用技术的基础。 研究对象
蛋白质结构分析原理及工具 （南京农业大学生命科学学院生命基地111班） 摘要：本文主要从相似性检测、一级结构、二级结构、三维结构、跨膜域等方面从原理到方法再到工具，系统地介绍了蛋白质结构分析的常用方法。文章侧重于工具的列举，并没有对原理和方法做详细的介绍。文章还列举了蛋白质分析中常用的数据库。 关键词：蛋白质；结构预测；跨膜域；保守结构域 1 蛋白质相似性检测 蛋白质数据库。由一个物种分化而来的不同序列倾向于有相似的结构和功能。物种分化后形成的同源序列称直系同源，它们通常具有相似的功能；由基因复制而来的序列称为旁系同源，它们通常有不同的功能[1]。因此，推测全新蛋白质功能的第一步是将它的序列与进化上相关的已知结构和功能的蛋白质序列比较。表一列出了常用的蛋白质序列数据库和它们的特点。 表一常用蛋白质数据库 网址可能有更新 氨基酸替代模型。进化过程中，一种氨基酸残基会有向另一种氨基酸残基变化的倾向。氨基酸替代模型可用来估计氨基酸替换的速率。目前常用的替代模型有Point Accepted Mutation (PAM)矩阵、BLOck SUbstitution Matrix (BLOSUM)矩阵[2]、JTT模型[3]。 序列相似性搜索工具。序列相似性搜索又分为成对序列相似性搜索和多序列相似性搜索。成对序列相似性搜索通过搜索序列数据库从而找到与查询序列相似的序列。分为局部联配和全局联配。常用的局部联配工具有BLAST和SSEARCH，它们使用了Smith-Waterman 算法。全局联配工具有FASTA和GGSEARCH，基于Needleman-Wunsch算法。多序列相似性搜索常用于构建系统发育树，这里不阐述。表二列举了常用的成对序列相似性比对搜索工具
1简介 发育生物学（developmentalbiology）是一门研究生物体从精子和卵子发生、受精、发育、生长到衰老、死亡规律的科学。 发育生物学是生物科学重要的基础分支学科之一，研究内容和许多学科内容相互渗透、相互联系，特别是和遗传学、细胞生物学、分子生物学的关系最为紧密。其应用现代科学技术和方法，从分子水平、亚显微水平和细胞水平来研究分析生物体的过程及其机理。 用分子生物学、细胞生物学的方法研究个体发育机制的学科。是由实验胚胎学发展起来的。实验胚胎学是研究发育中的胚胎各部分间的相互关系及其性质，如何相互影响，发育生物学则是追究这种相互关系的实质是什么，是什么物质（或哪些物质）在起作用，起作用的物质怎样使胚胎细胞向一定方向分化，分化中的细胞如何构成组织或器官，以保证组织和器官的发育，正常发育的胚胎怎样生长、成熟、成为成长的个体，后者在发育到一定阶段后为什么逐步走向衰老，如何在规定的时间和空间的顺序下完成个体的全部发育。 2研究范围 从学科范围讲，发育生物学比实验胚胎学大，后者基本上是研究卵子的受精和受精后的发育，虽然也包括 正在发育的生命 再生及变态等问题，但主要是胚胎期的发育。发育生物学研究的则是有机体的全部生命过程。从雌雄性生殖细胞的发生、形成、直到个体的衰老。
它是生物学领域中最具挑战性的学科之一。从上个世纪八九十年代迄今，生物学领域的重大进展都与发育生物学有着密切的关系，或者就是发育生物学的进展。发育生物学成为了近年来世界上生命科学最活跃和最激动人心的研究领域。 发育生物学又是一门应用前景非常广泛的学科，有关生殖细胞发生、受精等过程的研究是动、植物人工繁殖、遗传育种、动物胚胎与生殖工程等生产应用技术发展的理论基础。有关细胞分化机理、基因表达调控与形态模式形成及生物功能的关系研究，是解决人类面临的许多医学难题（如癌症的防治）以及器官与组织培养等新兴的医学产业工程发展的基础，也是基因工程发展为成熟的实用技术的基础。 3研究对象 从研究对象看，实验胚胎学一般专指动物实验胚胎学。由于历史的原因，尤其是材料的不同，像动物实验胚胎学那样的植物实验胚胎学未曾发展起来。但动植物的发育原理，尤其是从分子生物学的角度考虑，有许多共同之处，所以发育生物学既研究动物的也研究植物的个体发育。 4研究内容 从胚胎学的角度，个体发育从受精开始，因为卵子受精之后才能发育，但发育生物学则应把个体发育追溯 宝宝感官的发育
浅析澳洲苷蔗蟾蜍入侵及其启示 课程名称：生物学进展 姓名：戚德涛 学号： 2201150219 班级：临床医学（五年制）二班
浅析澳洲苷蔗蟾蜍入侵及其启示 临床医学五年制二班 2201150219 戚德涛 摘要:随着人类社会的发展，各个大陆、国家之间的交流日益丰富，然而伴随着人们的各种生活、生产活动，很多“多动”的动植物也都搭上了顺风车，进行了漫长而又辉煌的“迁徙之旅”，这就是生物入侵。人们后来才意识到自己将为自己的行为付出代价，经济损失、环境破坏，对抗还是接纳生物入侵这一事件也许还未可知。 1、生物入侵的方式 1.1有意引入 福寿螺、克氏原螯虾、牛蛙或水葫芦等是人们出于观赏、养殖有意引入的，在野外放养或弃养后任其自生自灭，最后在野外形成自然种群对动物区系中的土著种造成一定危害，并对当地农业经济造成一定影响[1]。 1.2无意引入 像植物还可能由邻近地域借助河流、风力等方式自然扩散或随交通工具传播进入、随植物引种进入、国际上商品交易或压舱水由于检查不严格随商品带入并发展为野生等方式，动物则多是依附于植物而进入外地。 1.3甘蔗蟾蜍入侵起始 1935年澳大利亚价值不菲的糖类作物，即将被贪婪的蔗糖甲虫破坏殆尽，政府想尽办法，希望能阻止这场由本土蔗糖甲虫引发的噩梦。科学家们不负众望，很快就找到了答案——那就是中美洲的苷蔗蟾蜍。苷蔗蟾蜍在原产地就以甲虫为食。这个由外来物种抑制本土害虫的办法听上去既廉价又有效，获得了人们的一致赞同。同一年科学界们引进了102只苷蔗蟾蜍，进行大范围试验。一开始，澳大利亚人像欢迎救世主一样欢迎这些蟾蜍，不幸的是，这些蟾蜍却另有打算，它们放过那些极难捕捉的蔗糖甲虫，却开始大肆捕食田野中数量庞大的其他昆虫，试验结果错得可怕。失望透顶的科学家们，只得使用杀虫剂来解决甲虫问题。终于获得成功的他们，彻底忘记了失败的蟾蜍试验。然而这些被遗忘的外来物种是不会自行离开的。于是，一场新的噩梦开始了。苷蔗蟾蜍的繁殖能力远远超出了科学家们的想象。甘蔗蟾蜍的繁殖是爆发式的，远远超过了他们在中美洲的繁殖速度，几年时间。原先的102只蟾蜍，十分轻易地变成了数百万只。一场新的战争，开始了... 2、生物入侵的危害 2.1对动植物健康的危害 生物入侵还对人类健康甚至生命产生严重危害并影响国际贸易。一些重大人畜疾(疫)病，给人类健康和社会稳定带来威胁与恐慌，成为影响国际贸易的技术壁垒之一。时下，“疯牛病”、“口蹄疫”、“西尼罗河脑炎”、“猪霍乱”、“鸡流感”等动物疾病的传播均称为“生物入侵”，其特点是不受时间和国界限制可以传播到世界各地，传染给其它生物。大多数传染性的疾病本身在其主要分布区域里都是人类传播的生物入侵者，如天花。另外引入种亦可作为疾病的载体，
举例说明蛋白质结构和功能的关系 答： 1.蛋白质的一级结构与功能的关系 蛋白质的一级机构指：肽链中氨基酸残基（包括二硫键的位置）的排列顺序。一级结构是蛋白质空间机构的基础，包含分子所有的信息，且决定蛋白质高级结构与功能。 ①一级结构的变异与分子病 蛋白质一级结构是空间结构的基础，与蛋白质的功能密切相关，一级机构的改变，往往引起蛋白质功能的改变。 例如：镰刀形细胞贫血病 镰刀形细胞贫血病的血红蛋白（HbS）与正常人的血红蛋白（HbA）相比，发现，两种血红蛋白的差异仅仅来源于一个肽段的位置发生了变化，这个差异肽段是位于β链N端的一个八肽。在这个八肽中，β链N端第6位氨基酸发生了置换，HbA中的带电荷的谷氨酸残基在HbS中被置换成了非极性缬氨酸残基，即蛋白质的一级机构发生了变化。 ②序列的同源性 不同生物中执行相同或相似功能的蛋白质称为同源蛋白质，同源蛋白质的一级机构具有相似性，称为序列的同源性。最为典型的例子， 例如：细胞色素C（Cyt c） Cyt c是古老的蛋白质，是线粒体电子传递链中的组分，存在于从细菌到人的所有需氧生物中。通过比较Cyt c的序列可以反映不同种属生物的进化关系。亲缘越近的物种，Cyt c中氨基酸残基的差异越小。如人与黑猩猩的Cyt c完全一致，人与绵羊的Cyt c有10个残基不同，与植物之间相差更多。蛋白质的进化反映了生物的进化。 2.蛋白质空间结构与功能的关系 天然状态下，蛋白质的多肽链紧密折叠形成蛋白质特定的空间结构，称为蛋白质的天然构象或三维构象。三维构象与蛋白质的功能密切相关。 ①一级结构与高级结构的关系： 一级结构决定高级机构，当特定构象存在时，蛋白质表现出生物功能；当特定构象被破坏时，即使一级构象没有发生改变，蛋白质的生物学活性丧失。例如：牛胰核糖核苷酸酶A（RNase A）的变性与复性 当RNase A处于天然构象是，具有催化活性； 当RNase A处于去折叠状态时，二硫键被还原不具有催化活性；当RNase A恢复天然构象时，二硫键重新形成，活性恢复。 ②变构效应 变构效应：是寡聚蛋白质分子中亚基之间存在相互作用，这种相互作用通过亚基构象的改变来实现。蛋白质在执行功能是时，构象发生一定变化。 例如：肌红蛋白、血红蛋白与氧的结合 两种蛋白质有很多相同之处，结构相似表现出相似功能。这两钟蛋白质都含有血红素 辅基，都能与氧进行可逆结合，因此存在着氧合与脱氧的两种结构形式。但是肌红蛋白几乎在任何氧分压情况下都保持对氧分子的高亲和性。血红蛋白则不同，在氧分压较高时，血红蛋白几乎被氧完全饱和；而在氧分压较低时，血红蛋白与氧的亲和力降低，释放出携带的氧并转移给肌红蛋白。
分子生物学主要研究内容 1. 核酸的分子生物学。 核酸的分子生物学研究 核酸的结构及其功能。由于 核酸的主要作用是携带和传 递遗传信息，因此分子遗传 学是其主要组成部分。由于 50年代以来的迅速发展，该 领域已形成了比较完整的理 论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。遗传信息传递的中心法则是其理论体系的核心。 2. 蛋白质的分子生物学。 蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子──蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。 3.细胞信号转导的分子生物学。 细胞信号转导的分子生物学研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。构成生物体的每一个细胞的分裂与分化及其它各种功能的完成均依赖于外界环境所赋予的各种指示信号。在这些外源信号的刺激下，细胞可以将这些信号转变为一系列的生物化学变化，例如蛋白质构象的转变、蛋白质分子的磷酸化以及蛋白与蛋白相互作用的变化等，从而使其增殖、分化及分泌状态等发生改变以适应内外环境的需要。信号转导研究的目标是阐明这些变化的分子机理，明确每一种信号转导与传递的途径及参与该途径的所有分子的作用和调节方式以及认识各种途径间的网络控制系统。信号转导机理的研究在理论和技术方面与上述核酸及蛋白质分子有着紧密的联系，是当前分子生物学发展最迅速的领域之一。 4.癌基因与抑癌基因、肽类生长因子、细胞周期及其调控的分子机理等。 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。
第２０卷第６期２００８年６月 化 学进展 ＰＲＯＧＲＥＳＳＩＮＣＨＥＭＩＳＴＲＹ Ｖ０１．２０Ｎｏ．６Ｊｕｎｅ，２００８ 蛋白质中二硫键的定位及其质谱分析＊ 仇晓燕１’２ 崔 勐１ （１．中国科学院长春应用化学研究所长春质谱中心 刘志强１ 刘淑莹Ｈ‘ 长春１３００２２；２．中国科学院研究生院 北京１０００３９） 摘 要 二硫键是一种常见的蛋白质翻译后修饰，对稳定蛋白质的空间结构，保持及调节其生物活性有
着非常重要的作用。因此，确定二硫键在蛋白质中的位置是全面了解含二硫键蛋白化学结构的重要方面。在众多实验方法中，现代质谱技术因其操作简单、快速、灵敏等优点而成为分析二硫键的重要手段。本文介绍了目前主要的定位二硫键的方法以及质谱在二硫键定位分析中的应用与进展。 关键词 二硫键定位质谱串联质谱三羧乙基膦稳定同位素标记 中图分类号：０６５７．６３；Ｑ５１ 文献标识码：Ａ文章编号：１００５．２８１Ｘ（２００８）０６．０９７５—０９ ＰｒｏｔｅｉｎＤｉｓｕｌｆｉｄｅＢｏｎｄＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄＩｔｓＡｎａｌｙｓｉｓｂｙＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ Ｑｉｕ Ｘｉａｏｙａｎｌ＇２ ＣｕｉＭｅｎ９１Ｌｉｕ劢ｉｑｉａｎ９１ＬｉｕＳｈｕ乒ｎ９１‘‘ （１．ＣｈａｎｇｃｈｕｎＣｅｎｔｅｒｏｆＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ， Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，Ｃｈｉｎａ） ＡｂｓｔｒａｃｔＤｉｓｕｌｆｉｄｅｂｏｎｄｓ
现代生物学进展资料 近代生物学发展的三个阶段： 一)、描述性生物学阶段： 19世纪30年代，德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出细胞学说，指出细胞是一切动植物结构的基本单位，为研究生物的结构、生理、生殖和发育等奠定了基础。1859年，英国生物学家达尔文，出版了《物种起源》一书,科学地阐述了以自然选择学说为中心的生物进化理论,这是人类对生物界认识的伟大成就，给神创论和物种不变论以沉重的打击，在推动现代生物学的发展方面起了巨大作用。 二）、实验生物学阶段。 19世纪中后期，自然科学在物理学的带动下取得了较大的成就。物理和化学的实验方法和研究成果也逐渐引进到生物科学的研究领域。到1900年，随着孟德尔发现的遗传定律被重新提出，生物学迈进到第二阶段—实验生物学阶段。在这个阶段中，生物学家更多地用实验手段和理化技术来考察生命过程，由于生物化学、细胞遗传学等分支学科不断涌现，使生物科学研究逐渐集中到分析生命活动的基本规律上来。 三）、分子生物学阶段： 20世纪30年代以来，生物科学研究的主要目标是生物大分子——蛋白质和核酸上。 1944年，美国生物学家艾弗里用细菌作实验，第一次证明了DNA是遗传物质。 1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA分子双螺旋结构模型，这是20世纪生物科学最伟大的成就，标志着生物科学的发展进入了一个新阶段——-分子生物学阶段。 21世纪生命科学的研究进展和发展趋势 20世纪后半叶生命科学各领域所取得的巨大进展，特别是分子生物学的突破性成就，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。很多科学家认为，在未来的自然科学中，生命科学将要成为带头学科，甚至预言21世纪是生物学世纪，虽然目前对这些论断还有不同看法，但勿庸置疑，在21世纪生命科学将继续蓬勃发展，生命科学对自然科学所起的巨大推动作用，决不亚于19世纪与20世纪上半叶的物理学。假如过去生命科学曾得益于引入物理学、化学和数学等学科的概念、方法与技术而得到长足的发展，那么，未来生命科学将以特有的方式向自然科学的其他学科进行积极的反馈与回报。当21世纪来临的时候，一些有远见的科学家、思想家与政治家将日益严重的诸多人类社会问题，如人口、地球
第三章 细胞生物学研究方法 第一节 细胞形态结构的观察方法 分辨率： 肉眼0.2mm 光镜0.2μm 电镜0.2nm 一、光学显微镜技术 （light microscopy ） （一）普通复式光学显微镜技术 a ． 光学放大系统：目镜和物镜 光镜 照明系统：光源、折光镜和聚光镜，有时另加各种滤光片 组成 机械和支架系统 b ．分辨率D ：分开两个质点间的最小距离。 0．61 λ 其中： λ为光源波长 D ＝ α为物镜镜口张角 N ·sin α/2 N 为介质折射率 c.普通光镜样品制备： 固定（如甲醛）、包埋（如石蜡）、切片（约5μm ）、染色 （二）荧光显微镜技术（fluorescence microscopy 光镜水平对特异蛋白定性定位） 1． FM 包括免疫荧光技术和荧光素直接标记技术 2． 不同荧光素的激发光波长范围不同，所以同一样品可以同时用两种以上荧光 素标记。荧光显微镜中只有激发荧光可以成像。 （三）激光共焦点扫描显微镜技术（laser scanning confocal microscopy ） 1．特点：瞬间只用很小一部分光照明，保证只有来自焦平面的光成像，成像清晰 分辨率比普通荧光显微镜提高1.4－1.7倍。 通过改变焦平面位置可以观察较厚样品的内部构造，进行三维重构。 2． 共焦点是指物镜和聚光镜同时聚焦到同一小点。 （四）相差和微分干涉显微镜技术 1．相差显微镜（phase-contrast microscopy ） 光线通过不同密度物质产生相位差，相差显微镜将其变成振幅差。它与普通光镜的不同是其物镜后有一块“相差板”，夸大了不同密度造成的相位差。 2．微分干涉显微镜（differential －interference microscopy ）——用的是平面偏振光 光经棱镜折射成两束，通过样品相邻部位，再经棱镜汇合，使样品厚度上的微小 差别转化为明暗区别，使样品产生很强的立体感。 二、电子显微镜技术（electron microscope ） （一） 电子显微镜基本知识 1．与光镜的基本区别：电子束作光源、电磁透镜聚焦、镜筒高真空、荧光屏等成像 2．分辨本领与有效放大倍数： 分辨率0.2nm ，比肉眼放大 分辨本领指电镜处于最佳状态下的分辨率。 实际情况中，分辨率受样品限制。 3．电子显微镜 电子束照明系统：电子枪、聚光镜 基本构造 成像系统：物镜、中间镜、投影镜等 真空系统：用两级真空泵不断抽气 记录系统：荧光屏或感光胶片成像 （二） 主要电镜制样技术介绍 制样要求：①要求样品很薄（数十纳米） ②要求保持精细结构 1．超薄切片技术 ①固定：保持样品形态结构，甚至超微和分子水平上结构。 固定剂：常用饿酸（OsO 4）和戊二醛等，另外有物理方法如高频微波。
蛋白质结构与功能 一级要求单选题 1 组成蛋白质的氨基酸基本上有多少种 A 300 B 30 C 20 D 10 E 5 C 2 蛋白质元素组成的特点是含有的16%相对恒定量的是什么元素 A C B N C H D O E S B 3 组成蛋白质的氨基酸之间分子结构的不同在于其 A Cα B Cα-H C Cα-COOH D Cα-R E Cα-NH2 D 4 氨基酸的平均分子量是 A 1000 B 500 C 110 D 100 E 80 C 5 组成蛋白质的酸性氨基酸有几种 A 2 B 3 C 5 D 10 E 20 A 6 组成蛋白质的碱性氨基酸有几种 A 2 B 3 C 5 D 10 E 20 B 7 组成蛋白质中的含巯基氨基酸是 A 酪氨酸 B 缬氨酸 C 谷氨酸 D 胱氨酸 E 半胱氨酸 E 8 蛋白质分子中属于亚氨基酸的是 A 脯氨酸 B 甘氨酸 C 丙氨酸 D 组氨酸 E 天冬氨酸 A 9 组成蛋白质的氨基酸在自然界存在什么差异 A 种族差异 B 个体差异 C 组织差异 D 器官差异 E 无差异 E 10 体内蛋白质分子中的胱氨酸是由什么氨基酸转变生成 A 谷氨酸 B 精氨酸 C 组氨酸 D 半胱氨酸 E 丙氨酸 D 11 精氨酸与赖氨酸属于哪一类氨基酸 A 酸性 B 碱性 C 中性极性 D 中性非极性 E 芳香族 B 12 下列那种氨基酸无遗传密码子编码 A 谷氨酰氨 B 天冬酰胺 C 对羟苯丙氨酸 D 异亮氨酸 E 羟脯氨酸 E 13 氨基酸间脱水的产物首先产生小分子化合物为 A 蛋白质 B 肽 C 核酸 D 多糖 E 脂肪 B 14 人体内的肽大多是 A 开链 B 环状 C 分支 D 多末端 E 单末端链,余为环状 A 15 谷胱甘肽是由几个氨基酸残基组成的小肽 A 2 B 3 C 9 D 10 E 39 B 16 氨基酸排列顺序属于蛋白质的几级结构
10生本3班发育生物学论文题目汇总 301 梅娟中枢神经系统的发育机制 花花孕妇血清微量元素与胎儿宫内发育迟缓关系的探讨 惠愉人体胚胎发育概况与新进展——人精子和卵子的发生、成熟及受精李捷睾丸支持细胞对精原干细胞发育的调节 姚君昆虫滞育 邱玥微量元素锌在儿童生长发育中的作用 302 梁红：早产儿宫外发育迟缓研究近展 林珂珂：人工受精 吕小云：端粒酶与机体衰老 李瓒：胚胎卵裂速度异常对囊胚形成的影响 汉娇吸烟对胚胎的发育 晓燕胎膜与胎盘 303 小敏《铅对儿童发育行为的影响》 文静《女性生殖器官的发育异常》 秋虹《儿童生长发育及其障碍》 陈丹《先天性畸形与优生》 媛媛《动物生长发育规律》 秀杏《甲状腺素对大脑发育的影响》 304 吴橙丽：孤雌生殖 莫晓映：鱼类雌核发育的机制 朱嘉云：兔唇发育机理 麦妃丽：婴幼儿睡眠与认知发育 符汨：原肠作用及原理 彭瑞仪：发育生物学与我们的生活 305 谢海娃骨细胞的形成 翠玲维生素A对胚胎发育各器官发育的影响 美绮熊猫的繁殖与发育 丽娟羊水对胎儿的作用 丽敏人的循环系统内分泌系统 文君小鼠胚胎的极性形成
405 许月红瘦素对妊娠及胎儿发育的影响 莫小红探讨血小板源性生长因子与神经系统的发育李晓燕调控因子在胚胎发育中的研究进展 梁丽华脊椎动物的胚胎发育 王秋月男孩和女孩大脑发育的区别 小郭神经发育中基因调控研究进展 406 甘婵：动物细胞和细胞核的全能性及发展前景 韵红：试管婴儿 赖娜：瘦肉精猪的发育 翠娟：维生素E与人的生长发育 琪琪：孕妇营养对胎儿生长发育探释 余洁：茶多酚对神经干细胞保护作用 思思胚胎发育与大脑的起源 男生 华聪蛇的发育与生殖 泽渊体表毛发来源 正发甲醛对胎儿发育的影响 超雄家兔繁育技术 六一秀丽隐杆线虫的发育史 锦青哺乳动物早期胚胎体外发育因素探究 陈晓丰：早期胚胎发育与调控因子 钟颖影响卵泡发育的因素及信号传导 康富 贵昌 俊良 尚雅B705 钟巧萍：浅谈滋养层细胞在胚胎植入中的作用 廖丽华：泌尿生殖系统的发育过程及其先天畸形的相关基因蒋妙嫚：咖啡因致胎儿宫内发育迟缓机制的研究进展 陈康兰：男女人脑发育的比较 巧敏胚胎干细胞的研究与应用
1.蛋白质的二级结构主要有哪些类型，其特点如何？ 答：α-右手螺旋，β-折叠，无规卷曲，U型回折（β-转角） <1>α-右手螺旋 α-螺旋为右手螺旋，每一圈含有3.6个aa残基（或肽平面），每一圈高5.4?，即每一个aa 残基上升1.5?，旋转了100度，直径为5 ?，2个二面角（ф,ψ）＝（-570，-480）。维持α-右手螺旋的力量是螺旋内氢键，它产生于一个肽平面的C=O与相邻一圈的在空间上邻近的另一个肽平面的N-H之间，它的方向平行于螺旋轴，每个氢键串起的长度为3.6个肽平面或3.6个aa残基，被氢键串起来的这个环上含有13个原子，故α-右手螺旋也被称为 3.613螺旋。Pro破坏α-螺旋。 <2>β-折叠 肽链在空间的走向为锯齿折叠状，二面角（ф,ψ）＝（-119℃，+113℃）。维持β-折叠的力量是折叠间的氢键，它产生于一个肽平面的C=O与相邻肽链的在空间上邻近的另一个肽平面的N-H之间，两条肽链上的肽平面互相平行，有平行式和反平行式两种， <3>U型回折：也叫β-转角，肽链在某处回折1800所形成的结构。这个结构包括的长度为 4个aa残基，其中的第三个为Gly，稳定该结构的力量是第一和第四个aa残基之间形成的氢键。 <4>无规卷曲：无固定的走向，但也不是任意变动的，它的2个二面角（ф,ψ）有个变化 范围。论 述 04 蛋 白 质 简述蛋白质一级结构的分析方法。 第一步：前期准备，第二步：肽链的端点测定，第三步：每条肽链aa顺序的测定，第四步：二硫键位置的确定。 <1>第一步：前期准备 分离纯化蛋白质：纯度要达到97％以上。 蛋白质分子量的测定：用于判断分子的大小，估计肽链的数目，有渗透压法、凝胶电泳法（聚丙烯酰胺、SDS）、凝胶过滤法、超离心法等 aa组成的测定：用于最后核对，氨基酸自动分析仪。 肽链拆分：非共价键的如氢键、离子键、疏水键、范德华力4种，可用尿素或盐酸胍等有机溶液来拆分。共价键的仅二硫键1种，可用巯基乙醇、碘代乙酸、过甲酸来拆分。 <2>第二步：肽链的端点测定 N端测定：Sanger法，DNFB→DNP-肽→水解→乙醚萃取→层析鉴定。 Edman法，PITC→PTC-肽→PTH-aa→层析鉴定。 C端测定：肼解法。 <3>第三步：每条肽链aa顺序的测定 事先要将蛋白质打断成多肽甚至寡肽，再上机分析，而且要2套以上，便于以后拼接。 常用的工具酶和特异性试剂有： 胰蛋白酶：－（Arg、Lys）↓－。产物为C端Arg、Lys的肽链。 糜蛋白酶：表示为－（Trp、Tyr、Phe）↓－。 CNBr：－Met↓－。 <4>第四步：二硫键位置的确定 包括链内和链间二硫键的位置，用对角线电泳来测，这项工作在AA序测定完毕后进行。在肽链未拆分的情况下用胃蛋白酶水解之，可以得到被二硫键连着的多肽产物。先进行第一向电泳，将产物分开。再用巯基乙醇处理，将二硫键打断。最后进行第二向电泳，条件与第一向电泳完全相同。选取偏离对角线的样品（多肽或寡肽），它们就是含二硫键的片段，上机测aa顺序，根据已测出的蛋白质的aa顺序，把这些片段进行定位，就能找到二硫键的位置。
第二章蛋白质的结构与功能 复习测试 （一）名词解释 1. 肽键 2. 结构域 3. 蛋白质的等电点 4. 蛋白质的沉淀 5. 蛋白质的凝固 （二）选择题 A型题： 1. 天然蛋白质中不存在的氨基酸是： A. 胱氨酸 B. 谷氨酸 C. 瓜氨酸 D. 蛋氨酸 E. 丝氨酸 2. 下列哪种氨基酸为非编码氨基酸： A. 半胱氨酸 B. 组氨酸 C. 鸟氨酸 D. 丝氨酸 E. 亮氨酸 3. 下列氨基酸中哪种氨基酸无 L型与D型氨基酸之分： A. 丙氨酸 B. 甘氨酸 C. 亮氨酸 D. 丝氨酸 E. 缬氨酸 4. 天然蛋白质中有遗传密码的氨基酸有： A. 8种 B. 61种 C. 12种 D. 20种 E. 64种 5. 测定100克生物样品中氮含量是2克，该样品中蛋白质含量大约为： A. 6.25% B. 12.5% C. 1% D. 2% E. 20% 6. 蛋白质分子中的肽键： A. 是一个氨基酸的α-氨基和另一个氨基酸的α-羧基形成的 B. 是由谷氨酸的γ-羧基与另一个氨基酸的α-氨基形成的 C. 氨基酸的各种氨基和各种羧基均可形成肽键 D. 是由赖氨酸的ε-氨基与另一分子氨基酸的α-羧基形成的 E. 以上都不是 7. 多肽链中主链骨架的组成是 A. –CNCCNCNCCNCNCCNC- B. –CCHNOCCHNOCCHNOC- C. –CCONHCCONHCCONHC- D. -CCNOHCCNOHCCNOHC- E. -CCHNOCCHNOCCHNOC- 8. 蛋白质的一级结构是指下面的哪一种情况： A. 氨基酸种类的数量 B. 分子中的各种化学键 C. 多肽链的形态和大小 D. 氨基酸残基的排列顺序 E. 分子中的共价键 9. 维持蛋白质分子一级结构的主要化学键是： A. 盐键 B. 氢键 C. 疏水键 D. 二硫键 E. 肽键 10. 蛋白质分子中α-螺旋构象的特点是： A. 肽键平面充分伸展 B. 靠盐键维持稳定 C. 螺旋方向与长轴垂直 D. 多为左手螺旋 E. 以上都不是 11. 下列哪种结构不属于蛋白质二级结构： A. α-螺旋 B. 双螺旋 C. β-片层 D. β-转角 E. 不规则卷曲
行为 as the was given. was 1908年
贝尔奖获得者。在近代发育生物学研究领域中，果蝇的发生遗传学独领风骚。1995年，诺贝尔奖再次授予三位在果蝇研究中辛勤耕耘的科学家。果蝇为进一步阐明基因－神经（脑）－行为之间关系的研究提供了理想的动物模型。 专家认为，近一个世纪以来，果蝇遗传学在各个层次的研究中积累了十分丰富的资料。人们对它的遗传背景有着比其他生物更全面更深入的了解。作为经典的模式生物，果蝇在21世纪的遗传学研究中将发挥更加巨大而不可替代的作用。 2 以果蝇为实验模型所具有的诸多优势 基因、脑与行为的关系是脑与认知科学面临的重大战略性科学问题。不同物种的脑虽然在形态上迥然不同，但是在基因水平上却有很高的同源性，从而使脑具有相似的基本功能。在脑与认知科学中选择何种模式生物对于科研非常重要，有助于理解、预防和治疗相关性神经和精神疾病。诺贝尔奖得主坎德尔教授就曾选择海兔作为模式生物，成功地将各种行为包括将来的学习行为与突触的可塑性结合起来进行研究，确定了短时和长时记忆是如何储存在神经系统中的。而对于研究学习记忆所选择的主要模式生物就是本文要介绍的果蝇。这是为什么呢？作为一个重要的模式生物，果蝇是探索生命奥秘的万能钥匙，以果蝇为模型有诸多的优势。 第一，果蝇的生命周期短，繁殖力强。第二，果蝇具有清晰的遗传背景，在2000年果蝇测序工作已基本完成，果蝇基因组有13000～15000个基因，所有果蝇的遗传密码已经清楚。根据果蝇的遗传密码以及相关的信息，研究人员已经在互联网上建立了各种各样果蝇的相关数据库，而其相对简单的神经系统也很有助于对其进行研究。第三，果蝇也具有多种多样的行为，果蝇可以进行学习，有的非常“聪明”，当然也有“傻瓜”。果蝇也可以发生老年痴呆，还会饮“酒”、吸“毒”并表现出相应的行为。重要的是果蝇可以睡眠，甚至做梦，还可以唱情歌。因此，以果蝇为模型，通过基因突变和行为筛选可以确定与学习记忆相关的候选基因，进一步通过反向遗传学方法，可能在不同物种中确定候选基因的调控机制及其学习记忆等行为中的功能。 最近，实验研究发现果蝇中心脑区的扇形体结构参与了调节视觉图形识别过程，并证实视觉模式的记忆定位在中央复合体中扇形体的平行分层细胞结构。这是首次对果蝇视觉学习记忆功能区的精确描述，说明了果蝇的记忆痕迹并不存储在某一通用的记忆中心。科学家已经发现果蝇能够进行嗅觉的联想记忆，那么视觉记忆是储存在脑中什么样的地方呢？果蝇脑中有两个非常重要的结构。一个叫做蘑菇体，一个是中央复合体。后者包括脑桥、扇形体、小体等结构，周围是中央复合体的突触体，实验要看一下这些是不是对果蝇的视觉记忆产生影响。 通过研究发现，中央复合体可能与果蝇的视觉记忆的储存有密切关系，可在中央复合体的几个亚结构中究竟是哪个与此密切相关呢？经过大量的实验以及对果蝇进行大量的筛选，终于把视觉记忆功能部位确定为扇形体。我们知道，人类分辨不同的图形是根据图像之间的不同参数进行分辨，而果蝇进行图形的分辨同样也可以根据不同的参数，比如可以根据图像的高度、大小、颜色来分析不同的图形。果蝇的扇形体结构共分6层，每一层均由几十个神经元组成，并均赋予了非常特定的功能。比如有的层的神经元负责处理不同图形的高度区别，并且形成记忆，而另外层的神经元则对于大小、朝向等其他参数进行处理并负责记忆。这样，扇形体不同的结构分工负责不同的参数，最终形成视觉记忆。 3 果蝇的基因特征 果蝇具有二倍体的染色体组，并且只有四对染色体。第一对是性染色体，其它三对为常染色体。其中，第二、三两对常染色体，包含了近80 %的遗传信息。第四对常染色体很小，只包含近2 %的遗传信息。这样一套“小”而“全”的染色体组使实验更容易操作。果蝇具有大量影响神经系统和行为的单基因突变体。神经系统功能是由基因的调控和蛋白质的合成来实现的。大多数果蝇突变体是用物理、化学和分子生物学方法改变果蝇的基因结构获得的，由于基因的改变造成其调节失控或蛋白质产物的改变或缺失，进一步影响了特定的生理功能或行为。可以通过研究蛋白质在神经元及组织中的时空表达模式，来发现基因
简述蛋白质一级结构的分析方法。 第一步：前期准备，第二步：肽链的端点测定，第三步：每条肽链aa顺序的测定，第四步：二硫键位置的确定。 ●<1>第一步：前期准备 ●分离纯化蛋白质：纯度要达到97％以上。 ●蛋白质分子量的测定：用于判断分子的大小，估计肽链的数目，有渗透压法、凝胶电泳法（聚丙烯酰胺、SDS）、凝胶过滤法、超离心法等 ●aa组成的测定：用于最后核对，氨基酸自动分析仪。 ●肽链拆分：非共价键的如氢键、离子键、疏水键、范德华力4种，可用尿素或盐酸胍等有机溶液来拆分。共价键的仅二硫键1种，可用巯基乙醇、碘代乙酸、过甲酸来拆分。 ●<2>第二步：肽链的端点测定 ●N端测定：Sanger法，DNFB→DNP-肽→水解→乙醚萃取→层析鉴定。 ●Edman法，PITC→PTC-肽→PTH-aa→层析鉴定。 ●C端测定：肼解法。 ●<3>第三步：每条肽链aa顺序的测定 事先要将蛋白质打断成多肽甚至寡肽，再上机分析，而且要2套以上，便于以后拼接。 ●常用的工具酶和特异性试剂有： ●胰蛋白酶：－（Arg、Lys）↓－。产物为C端Arg、Lys的肽链。 ●糜蛋白酶：表示为－（Trp、Tyr、Phe）↓－。 ●CNBr：－Met↓－。 <4>第四步：二硫键位置的确定 包括链内和链间二硫键的位置，用对角线电泳来测，这项工作在AA序测定完毕后进行。在肽链未拆分的情况下用胃蛋白酶水解之，可以得到被二硫键连着的多肽产物。先进行第一向电泳，将产物分开。再用巯基乙醇处理，将二硫键打断。最后进行第二向电泳，条件与第一向电泳完全相同。选取偏离对角线的样品（多肽或寡肽），它们就是含二硫键的片段，上机测aa顺序，根据已测出的蛋白质的aa顺序，把这些片段进行定位，就能找到二硫键的位置。