生物安全方面的研究热点论文

转基因技术是通过有性生殖过程实现的，作为生命科学的前沿技术，转基因技术已经逐渐走入了人们的生活。面是我整理的关于转基因技术论文，希望能对大家有所帮助!转基因技术论文篇一：《试谈转基因技术》 【摘要】 作为生命科学的前沿技术，转基因技术已经逐渐走入了人们的生活，应用领域不断开拓，在解决人类所面临的粮食短缺、环境污染、资源匮乏、效益衰减等重大问题上显示出日益重要的作用, 逐渐发展成为强大的现代生物技术产业。然而，由于转基因生物及其产品是否存在潜在风险尚无定论，故转基因生物及其产品的安全性成为全球的 热点 问题，并引起世界各国政府和许多国际组织的高度重视。 【关键词】转基因技术;发展现状;争议;生物安全管理 1 转基因技术简介 转基因技术(Transgene technology)是指根据人们的意愿，利用分子生物学 方法 ， 将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰。人们常说的"遗传工程"、"基因工程"、"遗传转化"均为转基因的 同义词 。经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为"遗传修饰过的生物体"(Genetically modified organism，简称GMO)。 转基因技术的优越性体现在：首先，转基因技术突破了传统技术的某些局限，其所转移的基因不受生物体间亲缘关系的限制，比如将人类的胰岛素基因导入到细菌体内，跨越了物种之间的界限。其次，转基因技术所操作和转移的一般是经过明确定义的基因，功能清楚，后代表现可准确预期。因此，转基因技术对传统的育种技术进行了广泛的发展和比较完美的补充。 2 转基因技术方法 植物转基因方法。 转基因植物是指利用重组DNA技术将克隆的优良目的基因整合到植物的基因组中，并使其得以表达，从而获得的具有新的遗传性状的植物。方法有如下几种： 农杆菌介导法：农杆菌中有一种致瘤的环型DNA，称为Ti质粒。被农杆菌感染的植物之所以长瘤正是由于T―DNA插入了植物染色体。从此，人们便利用这种天然的转化体系向植物转基因。 基因枪：利用火药爆炸或高压气体加速(这一加速设备被称为基因枪)，将包裹了带目的基因的DNA溶液的高速微弹直接送入完整的植物组织和细胞中，然后通过细胞和组织培养技术，再生出植株，选出其中转基因阳性植株即为转基因植株。主要优点是不受受体植物范围的限制。而且其载体质粒的构建也相对简单，因此也是目前转基因研究中应用较为广泛的一种方法。 花粉管通道法：在授粉后向子房注射含目的基因的DNA溶液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源DNA导入受精卵细胞，并进一步地被整合到受体细胞的基因组中，随着受精卵的发育而成为带转基因的新个体。该法的最大优点是不依赖组织培养人工再生植株，技术简单，不需要装备精良的实验室，常规育种工作者易于掌握。 动物转基因方法。 转基因动物是通过人工实验方法，将别的基因导入动物细胞，与动物本身的基因整合在一起，并随细胞的分裂而繁殖，并且能够将别的基因信息遗传给后代，严格意义上说，转基因动物是人工创造的新动物。 转基因动物接受外来基因的细胞一般是受精卵。主要的转基因动物技术包括有： 核显微注射法：是动物转基因技术中最常用的方法。它是在显微镜下将外源基因注射到受精卵细胞的原核内，注射的外源基因与胚胎基因组融合，然后进行体外培养，最后移植到受体母畜子宫内发育，这样分娩的动物体内的每一个细胞都含有新的DNA片段。它可以直接获得纯系，实验周期短。 逆转录病毒载体法：指将目的基因重组到逆转录病毒载体上，制成高浓度的病毒颗粒，人为感染着床前或着床后的胚胎，也可以直接将胚胎与能释放逆转录病毒的单层培养细胞共孵育以达到感染的目的，通过病毒将外源目的基因插入整合到宿主基因组DNA中去。此法优点在于无需要重排，可在整合点整合转移基因的单个拷贝;将胚胎置于高浓度病毒容器中，或者与被感染的细胞体外共同培养，或微注射鸡胚盘里，整合有逆转录病毒的DNA的胚胎率高。 胚胎干细胞介导法：是将基因导入胚胎于细胞;然后将转基因的胚胎干细胞注射于动物囊胚后可参与宿主的胚胎构成，形成嵌合体，直至达到种系嵌合。其优点是：在将胚胎干细胞植入胚胎前，可以在体外选择一个特殊的基因型，用外源DNA转染以后，胚胎干细胞可以被克隆，继而可以筛选含有整合外源DNA的细胞用于细胞融合，由此可以得到很多遗传上相同的转基因动物。 3 转基因技术发展现状 目前，国际上获得的转基因植物已达100种以上。转基因作物已在美国、阿根廷及加拿大等国大面积 种植 ，在所有转基因作物中，转基因的大豆、玉米、棉花和油菜的种植面积占99%以上。中国政府十分重视生物技术的研究，中国正在研发的转基因作物和林木有47种，涉及的基因种类超过100种。以转基因山羊、奶牛生产LAt-PA，以转基因猪生产人血红蛋白等，这些基因产品具有高效、优质、廉价与相应的人体蛋白具有同样的生物活性，且多随乳汁分泌，便于分离纯化。 4 转基因技术的争议 随着转基因问题日益成为热点，越来越多的人开始关注转基因。科学家发明转基因技术的初衷是想利用该技术造福人类，既可加快农作物和家畜品种的改良速度，提高人类食物的品质，又可以生产珍贵的药用蛋白，为患病者带来福音。 但是，人类对自然界的干预是否会造成潜在的尚不可能预知的危险?由于一系列的争论，联合国也公开言论试图说明转基因产品是无害安全的，国际经合组织1993年提出了食品安全性评价的实质等同性原则，如果转基因动植物生产的产品与传统产品具有实质等同性，则可以认为是安全的。然而各国政府对于转基因的态度却转向两个方向。一方是以美国为代表的宽松政策，认为只要在科学上无法证明转基因产品的危害性都不应该限制。另一方以欧盟为代表的则认为只要不能否定其危害性就应该限定。 我国政府十分重视转基因生物安全管理问题，2001年5月，国务院颁布了《农业转基因生物安全管理条例》，我国越来越重视转基因生物及其产品的安全性，并且密切关注国际上有关管理法规的动向。 转基因技术论文篇二：《试论转基因食品检测技术》 摘要：在基因工程技术开展的影响下，各国对转基因食品的研发也在不时放慢，而转基因食品的呈现随同着食品平安成绩，人们对转基因食品的信任度并不高，为了使人们可以对转基因食品停止自主选择，各个国度与组织机构要求企业对消费的转基因产品停止标识，这也对转基因食品剖析检测技术提出了更高的要求。本文引见了转基因食品剖析检测技术的内容，讨论其研讨进程，并对转基因食品剖析检测技术的将来开展停止了瞻望。 关键词：转基因食品;剖析检测技术;基因工程 20世纪70年代重组DNA技术的问世将生物技术带进基因工程时代，农业生物技术在世界范围内迅速崛起，转基因动物在全球范围内失掉普遍种植，随之而来的转基因食品也迅猛开展。由于转基因生物技术的普遍使用和转基因作物的大规模种植，转基因食品的平安性成绩也已惹起人们越来越多的关注。 一、转基因食品标识制度与剖析检测技术 我国在2015年对叶食品平安法曳的修订中有明白的指示，企业对转基因食品必需依照规则停止标识。目前国际中关于转基因食品标识制度次要分为强迫性标识与自愿性标识2种。在我国关于转基因食品的标识有着较为严厉的法律制度，关于企业消费与运营的产品直达基因食品含量超越阈值必需停止标识。而在一些欧美国度对转基因食品标识没有严厉的要求，只关于存有过敏要素的转基因食品停止标志。而在我国产品出口时需求停止严厉的剖析检测，关于合格的转基因食品同意出口并停止转基因标识，其也是产品流通的关键。由此可见标识的重要性[1]。而对转基因产品的标识需求经过剖析检测来完成，故转基因食品标识制度是转基因食品的重要标签。实践检测才能决议标识制度的树立，定性和定量剖析检测技术所到达的检测限为标识制度提供迷信根据;但是在实践检验检疫任务中标识制度是经过检测技术来完成的。因而，标识制度与剖析检测技术的关系非常亲密，二者互相影响，互相作用[2]。 二、、转基因食品成绩现状 转基因食品概述 在基因工程中，应用DNA重组技术将外源性基因转移到其他生物体中，使生物体显现出特殊的遗传特征与生物性状，失掉新的基因重组的生物体就是转基因的内容。而所谓转基因食品则是使用这些特殊的生物体停止加工而成的食品。转基因在某种水平上只是应用外源性基因放慢生物体的生出息程，在基因工程中，转基因食品次要是为了延长作物生长周期尧添加作物产量尧添加抗病虫害才能，从而无效降低消费本钱，进步作物的消费效益。在目前的转基因研讨中，并没有发现食品中含有少量的毒素。但是由于转基因食品属于人工制造的外来生物体而非自然选择生成的物种，在基因漂流的进程中发生的基因序列的改动无法完全地停止掌握，外源性基因在与DNA停止重组时存在着不可控制的性状，因此对转基因食品的平安性也无法停止确切的定论[3]。 转基因食品存在的成绩 转基因食品自呈现开端便成了一种十分具有争议的食品，越来越多的转基因食品流入市场与媒体的发酵使人们对转基因食品的平安性有了很大的质疑。而在转基因食品平安的成绩上，目前还没有严谨的迷信结论与研讨 报告 对其平安性给出确切的证据结论，其存在的成绩次要有以下几个方面。第一，转基因食品是由基因植入及基因重组构成的新的生物体，其本来具有的构造与成分能否发作了变化;第二，转基因食品不是自然界生成的产物，食用转基因食品能否会对人体发生负面影响，临时食用能否会有毒素的积聚，对人体的发育生长有什麼影响;第三，转基因作物不是在自然选择下呈现的产物，其能否会对生物链有影响，能否会毁坏生态均衡;第四，转基因作物是基因活动下的产物，这种状况下能否会呈现基因净化的状况，涉及到其他自然界的作物，使其基因发作改动[4]。由于上述这些成绩并没有失掉无效的处理，因此才迫切需求完好尧精确尧严谨的转基因食品剖析检测技术对其平安性停止保证，从而进一步完善我国转基因食品监管方面的迷信标准。 转基因食品检测技术的内容和分类 目前，关于转基因食品的平安性次要依托转基因食品剖析检测来停止测定。而在转基因食品的剖析检测进程中，次要是对DNA尧蛋白质及核酸这3类物质停止测定，可以依据这3类物质分红3个品种的检测办法，在实践状况中可以依据需求停止检测办法的联用。由于蛋白质程度检测办法仅适用于未停止加工的食品检测和新颖食品范围，具有较大的局限性，因此现阶段外源基因测定办法的运用范围较为普遍[5]。 三、转基因食品检测技术的研讨 蛋白质印迹检测技术 蛋白质印迹检测次要是应用聚丙烯酰氨凝胶电泳对转基因食品外源蛋白质停止别离，并与显色酶反响停止结合，从而使外源蛋白质可以无效地停止别离检测。这种检测办法次要是对转基因食品中不可溶蛋白质停止剖析，检测在转基因食品中的蛋白质含量，并与蛋白质预定限值停止比对。 复合扩增PCR检测技术 目前在转基因食品检测中多重PCR检测技术是一种被普遍运用的检测手腕。PCR渊聚合酶链式反响冤普通只能对1个DNA片段停止缩小扩增检测。为了能在转基因食品检测中取得更片面的基因序列信息，在停止基因检测时应用PCR反响原理停止多重检测，由此构成了复合扩增PCR转基因食品检测技术。这种检测技术的使用可以无效提升检测效率，并且可以对基因序列多个靶位点同时停止检测，完成转基因食品检测的精确性与牢靠性[6]。 外源DNA检测技术 转基因食品次要是将外源DNA导入生物体中，而对外源DNA的检测次要是对植入的DNA片段停止转基因食品基因序列特征的检测，以转基因食品DNA序列作为检测目的，转基因食品核酸程度检测作为最次要的转基因产品检测技术，其次要检测启动子尧基因和终止子，便于检测转基因食品。 基因芯片检测技术 基因芯片是对转基因生物体的基因组序列停止测定，经过将转基因食品的DNA有规律排布在硅片或是玻片上构成微距阵。经过对基因芯片上的基因序列停止计算机软件的计算处置，从而取得转基因食品的基因特征与生物信息，这种办法可以精确无效地对转基因生物体的基因表达特征停止检测[7-9]。 检测技术 LAMP渊环介导等温扩增冤技术是众多核苷酸扩增技术中的一种，这种技术在运用时没有特定的环境条件要求，只需求在恒温形态下就可以停止检测实验，操作技术较为复杂。LAMP检测技术次要是应用显色反响对转基因生物体停止察看，并且应用浊度仪对其在反响进程中发生的沉淀物停止检测判别，是一种较为复杂的检测技术。 联用检测技术 联用检测技术次要是集合多种检测技术的优点对转基因食品停止无效的剖析检测，这样可以起到扬长避短的作用。在基因检测中，现有的联用检测技术有PCR技术与酶联免疫吸附法的结合运用等办法[10-11]。 四、结语 转基因食品剖析检测技术次要是对转基因食品的平安停止评价。目前，转基因食品剖析检测技术有多种，由于转基因食品的基因片段不同，因此采用的检测技术也需求根据实践需求停止选择，确保检测技术的无效性。在将来市场上会呈现越来越多的转基因食品，剖析检测技术作为其中重要的检测手腕也肯定会有新的开展。 转基因技术论文篇三：《浅议转基因食品消费者知情权保护制度》 [摘 要]转基因食品消费中存在的信息不对称及食品安全的不确定性引发了消费者的普遍关注，切实保障消费者的知情权有助于转基因食品的理性消费和转基因技术的健康发展。 因此，应借鉴美国和欧盟保障消费者知情权的主要制度，从标识制度、安全评价和检测制度以及公众参与制度等方面构建和完善我国转基因食品消费者知情权的保障体系。 [关键词]转基因食品;消费者;知情权。 二十世纪末以来，转基因食品在生活中得到了广泛的推广。 所谓转基因，就是利用分子生物学手段，将某些生物的基因转移到其他生物物种中去，使其出现原物种不具有的性状或产物，以转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品。但另一方面，随着转基因技术日益普遍的运用，这一技术对人类健康可能带来的安全隐患也逐渐受到社会各界的关注。在转基因食品已经生产并上市的情况下，消费者的知情权具有正当性，应当予以保护。 一、消费者知情权的内涵。 消费者有权要求经营者按照法律规定的方式标明转基因食品及其相关服务的真实成份、所用原料、来源。如果食品含有转基因成份、所用原料为转基因产品、直接来自于转基因方法培育的作物、所提供的餐饮服务中涉及转基因食品等等，则消费者有权要求经营者在出售转基因食品或提供转基因食品相关的服务时，予以标明。消费者有权在交易过程中，就所售食品或所提供服务进行询问和了解，经营者应该耐心、细致地予以回答和说明。经营者在提供转基因食品或与转基因食品相关的服务时，无论食品或服务的优、缺点均应向消费者如实介绍。 二、消费者知情权保护制度的意义。 (一)转基因食品消费者知情权保护，是食品安全保障的重要方面。 由于转基因作物能更好地防治病虫害，抵御干旱，提高产量，营养成分高，因此发展前景十分广阔。但专家们也强调，发展转基因食品必须有严格监督、科学检验、加强立法和管理，以避免它对人类健康和环境造成损害。[1]而转基因食品消费者知情权保护法律制度，有助于通过消费者监督，促使食品生产者在转基因技术的运用上更加慎重，避免有害健康的食品进入消费领域，因而是食品安全保障的重要途径和手段。 (二)转基因食品消费者知情权保护，是消费者权益的重要体现。 知情权作为政治民主化的一种必要和结果，是公民依法享有的基本人身权利。消费者作为特定的民事主体，其享有知情权是政治领域的民主原则扩展到经济生活的必然要求，我国相关法律法规做出了明确规定。特别是消费者的知情权，还是其行使选择权的前提条件，消费者有权决定是否购买转基因食品。因而知情权对食品消费者的基本权益的全面实现有着至关重要的作用。然而，就目前我国转基因食品研发、生产、加工、销售等方面而言，消费者所应享有的知情权与社会现实有着极大差距，现行法律对此方面规定亦不完善。这种情况不利于对消费者基本权益的保护，也对转基因食品的规范管理造成负面影响。 三、国外转基因食品消费者知情权保护现状。 转基因食品信息公开，保障消费者充分享有知情权，是目前世界各国自转基因生物技术研发到转基因食品商业化生产销售过程中所需解决的重要课题。欧美等发达国家对于此有着较为完善的立法和管理体系。国外先进的信息透明化管理模式以及消费者知情权保护法律制度的研究与实践对我国有着重大的借鉴意义。其主要可归纳为三大模式： (一)以欧盟为代表的严格限制型模式。 欧盟对转基因食品的认定根据过程而非最终产品。为保证消费者对食品拥有充分知情权，欧盟设立了专门机构，即欧盟食品安全管理局(EFSA)，负责评估与整个食物链相关的风险，不受其他机构管辖，独立开展工作。[2]并建立专门网站向公众提示食品风险问题，充分公开转基因食品自研发到销售的各环节信息。 在对消费者知情权法律保护方面，欧盟以《通用食品法》为主体，辅以大量食品标签法令和 广告 法令，构成高低有序，结构严谨的转基因食品信息公开制度。2003 年第 1829 号法令和1830 号法令规定：无论源自转基因生物的 DNA或蛋白质是否存在，只要食品包含转基因生物或由转基因生物制成，都要有特别标签加以标明。法令细化到标签规格制式，转基因含量限制等，种类扩展到数十类百余种。 (二)以美国为代表的宽松鼓励型模式。 美国对于转基因食品管理遵循的是“可靠性科学原则”，采取宽松式管理模式，奉行自律管制。但其仍十分注重公众知情权的法律保护，强调转基因技术研发、实践、生产、推广的透明性，并建立了有效的食品安全信息系统，定时发布转基因食品检测信息，在网络发布转基因食品名录、食品安全资源信息等，使食品安全信息最大限度予以公开。[3]美国《转基因食品安全管理草案》、《公共健康卫生法》、《联邦食品及药物管理现代化法》规定了转基因食品商业化申请流程，并将对公众公开相关技术资料等，作为取得食品和药物管理局(FDA)合法执照的必要条件。 (三)以日本为代表的折中模式日本对转基因食品采取的是在严格管制的同时加以鼓励的原则。为保护消费者知情权，日本政府颁布《转基因食品标识法》，对主要原料为已通过安全评价的转基因农产品，加工后仍残留重组 DNA或其编码的蛋白质食品，制定具体的标识办法。同时，由日本科学技术厅、农林水产省和厚生省共同管理转基因技术事项，定期公布转基因食品研发资料以及市场流通转基因食品名录。 国外转基因食品管理模式，不管其对转基因技术产品是否持谨慎态度，都将信息透明化、保证消费者充分知情权置于立法及管理优先考虑的方面，值得我国相关立法执法机构借鉴。 四、我国转基因食品消费者知情权保护现状。 我国政府高度关注现代生物技术，支持和鼓励转基因生物和转基因食品的研究。我国于 2000 年 8 月 8 日签署《卡塔赫纳生物安全议定书》的第 23 条规定：各缔约方应按其各自的法律规章，在关于改性活生物体的决策过程中征求公众的意见，并在不违反关于机密资料的情况下，向公众通报;缔约方应力求使公众知悉可通过何种方式公开获得生物安全资料。[4]2001 年 5月 23 日，国务院发布《农业转基因生物安全管理条例》，明确规定农业转基因生物实行安全评价制度，标志管理制度，生产许可制度，经营许可制度和安全审批制度。作为迄今为止我国级别最高、最全面的转基因技术管理条例，信息公开制度和知情权保护制度均未列入其中。 我国在转基因食品消费者知情权的保护方面在立法上取得重大成就的同时，也存在着一些弊端。如缺少专门生物技术安全立法，立法层次不高，研究、生产、销售等转基因技术重要阶段信息公开出现“真空管理”，[5]造成信息公开制度和知情同意制度严重缺失。转基因食品强制标识是保护消费者知情权最重要的手段，但随着转基因技术迅速发展，《农业转基因生物标识管理办法》所规定标识种类未进行更新补充，标识管理未向烟酒等进行细化规范，造成标识混乱，透露信息极为有限，对消费者充分行使知情权造成巨大阻碍。 五、完善我国转基因食品消费者知情权保护制度 措施 。 我国学术界在转基因食品消费者知情权法律保护方面，也做了较多的研究。具体来说，完善我国转基因食品消费者知情权保护制度，应加强以下三个工作重点： 第一，加强对转基因食品的标识管理。虽然转基因标识制度已经实施多年， 但在转基因食品标识上还存在诸多问题。一方面， 还有众多转基因食品没有进行标识;另一方面， 现有的进行了标识的转基因食品，其所作的标识多数不符合规范。因此，国家相关部门应在今后加强对转基因食品标识的监管工作。 第二，强调公众对转基因食品的知情权和选择权。公众对所消费的食品应拥有知情权和选择权， 公众只有充分地获得知情权， 才能享有选择权， 并最大限度地保护自己的权益。在目前转基因食品的风险和危害尚不明确的情况下， 消费者对其选择有些茫然难以避免。因此， 政府相关主管部门应提高转基因相关信息透明性和安全管理的公众可参与性， 比如在批准转基因生物环境释放和商业化生产时增加公众听证的程序。 第三，健全转基因食品检测、评估体系。首先， 建立独立的权威检测机构， 对转基因食品进行严格的检测， 保证其质量和安全性， 并逐渐形成一个覆盖全国的农业生物技术管理监督与监测网络体系。定时发布转基因食品名录供消费者参考。其次，严格控制转基因食品的生产、加工、贮运、销售直到进出口各环节， 使安全风险降至最低。[6]结合我国实际， 研制出一套切实可行的转基因食品安全评估体系， 将转基因食品置于规范化的管理和监控之中， 使消费者能放心地消费转基因食品。第三， 要加大执法力度。对未经申报审批而进行商业化生产的， 对不执行转基因食品标识制度的单位和个人， 应承担相应的法律责任，以保证转基因食品市场健康发展。 六、结语。

浅谈蛋白质折叠的有关问题 [关键字]生物 大分子 分子伴侣 蛋白质的折叠 识别 结合 生物大分子的结构与功能的研究是了解分子水平的先象的基础。没有对生物大分子的结构与功能的认识，就没有分子生物学。正如没有DNA双螺旋结构的发现，就没有遗传传达传递的中心法则，也就没有今天的分子生物学。结构分子以由第一分子进入对复和物乃至多亚基，多分子复和体结构研究。同时，过去难以研究的分子水平上的生命运动情况也随着研究的深入和技术手段的发展而逐渐由难点变为热点。蛋白质晶体学研究已从生物大分子静态（时间统计）的结构分析开始进入动态（时间分辨）的结构分析及动力学分析。第十三届国际生物物理大会的25个专题讨论会中有一半以上涉及蛋白质的结构与功能，而“结构与功能”又强调“动力学（Dynamics）”，即动态的结构或结构的运动与蛋白质分子功能的关系，以及对大分子相互作用的贡献。 蛋白质折叠问题被列为“21世纪的生物物理学”的重要课题，它是分子生物学中心法则尚未解决的一个重大生物学问题。从一级序列预测蛋白质分子的三级结构并进一步预测其功能，是极富挑战性的工作。研究蛋白质折叠，尤其是折叠早期过程，即新生肽段的折叠过程是全面的最终阐明中心法则的一个根本问题，在这一领域中，近年来的新发现对新生肽段能够自发进行折叠的传统概念做了根本的修正。这其中，X射线晶体衍射和各种波谱技术以及电子显微镜技术等发挥了极其重要的作用。第十三届国际生物物理大会上，Nobel奖获得者Ernst在报告中强调指出，NMR用于研究蛋白质的一个主要优点在于它能极为详细的研究蛋白质分子的动力学，即动态的结构或结构的运动与蛋白质分子功能的关系。目前的NMR技术已经能够在秒到皮秒的时间域上观察蛋白质结构的运动过程，其中包括主链和侧链的运动，以及在各种不同的温度和压力下蛋白质的折叠和去折叠过程。蛋白质大分子的结构分析也不仅仅只是解出某个具体的结构，而是更加关注结构的涨落和运动。例如，运输小分子的酶和蛋白质通常存在着两种构象，结合配体的和未结合配体的。一种构象内的结构涨落是构象转变所必需的前奏，因此需要把光谱学，波谱学和X射线结构分析结合起来研究结构涨落的平衡，构象改变和改变过程中形成的多种中间态，又如，为了了解蛋白质是如何折叠的，就必须知道折叠时几个基本过程的时间尺度和机制，包括二级结构（螺旋和折叠）的形成，卷曲，长程相互作用以及未折叠肽段的全面崩溃。多种技术用于研究次过程，如快速核磁共振，快速光谱技术（荧光，远紫外和近紫外圆二色）。 一、新生肽段折叠研究中的新观点 长期以来关于蛋白质折叠，形成了自组装（self-assembly）的主导学说，因此，在研究新生肽段的折叠时，就很自然的把在体外蛋白质折叠研究中得到的规律推广到体内，用变性蛋白的复性作为新生肽段折叠的模型，并认为细胞中新合成的多肽链，不需要别的分子的帮助，不需要额外能量的补充，就应该能够自发的折叠而形成它的功能状态。 1988年，邹承鲁明确指出，新生肽段的折叠在合成早期业已开始，而不是合成完后才开始进行，随着肽段的延伸同时折叠，又不断进行构象的调整，先形成的结构会作用于后合成的肽段的折叠，而后合成的结构又会影响前面已形成的结构的调整。因此，在肽段延伸过程中形成的结构往往不一定是最终功能蛋白中的结构。这样，三维结构的形成是一个同时进行着的，协调的动态过程。九十年代一类具有新的生物功能的蛋白，分子伴侣（Molecularchaperone）的发现，以及在更广泛意义上说的帮助蛋白质折叠的辅助蛋白(Accessoryprotein)的提出，说明细胞内新生肽段的折叠一般意义上说是需要帮助的，而不是自发进行的。 二、蛋白质分子的折叠和分子伴侣的作用 蛋白质分子的三维结构，除了共价的肽键和二硫键，还靠大量极其复杂的弱次级键共同作用。因此新生肽段在一边合成一边折叠过程中有可能暂时形成在最终成熟蛋白中不存在不该有的结构，他们常常是一些疏水表面，它们之间很可能发生本不应该有的错误的相互作用而形成的非功能的分子，甚至造成分子的聚集和沉淀。按照自组装学说，每一步折叠都是正确的，充分的，必要的。实际上折叠过程是一个正确途径和错误途径相互竞争的过程，为了提高蛋白质生物合成的效率的，应该有帮助正确途径的竞争机制，分子伴侣就是这样通过进化应运而生的。它们的功能是识别新生肽段折叠过程中暂时暴露的错误结构的，与之结合，生成复和物，从而防止这些表面之间过早的相互作用，阻止不正确的非功能的折叠途径，抑制不可逆聚合物产生，这样必然促进折叠向正确方向进行。（从哲学的观点说，似乎很容易驳斥自组装学说，它违背了矛盾的普遍性原理，试想，如果蛋白质的每一步折叠均是正确的，充分的，必要的，岂不是在无任何矛盾的前提下，完成了复杂的最稳定构象的形成，即完成了由量变到质变的伟大飞跃，从无活性的肽链变成有活性的功能蛋白，这显然是违背哲学基本原理的。换一个角度想，生物进化的过程本来就充满着不定向的变异，这些变异中有适应环境的，也有不适应环境的，“物竞天择”，自然的选择淘汰了那些不适应的，保留了那些适应的。蛋白质分子的折叠不也与此类似吗？我想，蛋白质的一级结构只是肽链折叠并形成功能蛋白的特定三维结构的内因，实际上，多肽链在形成活性蛋白的每一步，都有潜在的可能形成“不正确”的折叠，如果没有象分子伴侣或其它帮助蛋白等外部因素的作用，多肽链也永远不能折叠成为活性蛋百。） 三，分子伴侣的作用机制 分子伴侣的作用机制实际上就是它如何与靶蛋白识别，结合，又解离的机制。有的分子伴侣具高度专一性，如一些分子内分子伴侣，还有细菌Pseudomonascepacia的酯酶，有它自己的“私有分子伴侣”。它是由基因limA编码的，与酯酶的基因LipA只隔3个碱基，可能是进化过程中发生的基因分裂造成的。而一般的分子伴侣识别特异性不高，它是怎样识别需要它帮助的对象的呢？现在只能说分子伴侣识别非天然构象，而不去理会天然的构象。由于在天然分子中，疏水残基多半位于分子的内部而形成疏水核，去折叠后就可能暴露出来，或者在新生肽段的折叠过程中，会暂时形成在天然构象中本应该存在于分子内部的疏水表面，因此认为分子伴侣最有可能是与疏水表面相结合，如硫氰酸酶（Rhodanese）分子α-helix的疏水侧面。但是只有β-sheet结构的蛋白质才可为分子伴侣识别。 最近关于识别机制有较大的进展。Bip是内质网管腔内的分子伴侣，用一种affinitypanning的方法检查Bip与有随机序列的十二肽结合的特异性，结果发现，Hy-(W/X)-Hy-X-Hy-X-Hymotif与Bipj结合最强，Hy最多的是Trp、Leu、Phe，即较大的疏水残基。一般来说，2-4个疏水残基就足够进行结合。还有一种较普遍的说法是分子伴侣识别所谓熔球体结构（moltenglobule）。另一方面，分子伴侣本身与肽结合部位的结构分析最近也有些进展。譬如，PapD的晶体结构表明，多肽结合在它的β-sheet区。GroEL中，约40kD的153-531结构域是核苷酸的结合区。 分子伴侣作用的第二步是与靶蛋白形成复合物。非常盛行的一种模型认为分子伴侣常常以多聚`体形式而形成中心空洞的结构，用电子显微镜已经观察到由二圈层圆面包圈形组成的十四体GroEL分子和一个一层圆面包圈的七体GroES分子协同作用形成中空的非对称笼状结构（cagemodel），推测靶蛋白可以在与周围环境隔离的中间空腔内不受干扰的进一步折叠。但是不久前一个日本实验室发现GroEL的一个亚基，甚至其N端去除78个氨基酸残基的50kD片段，已经不能再组装成十四体结构，都有确定的分子伴侣功能。由此，我想:也许环状分子伴侣并非每个部位都是有效的结合部位，也就是说，该二层圆面包圈组成的十四体GroEL分子只有一个或若干个部位能够与疏水残基或所谓的熔球体结构结合，而其余部位起识别作用，就像一个探测器一样，整个十四体GroEL分子以圈层或笼状结构”包裹”在多肽链的主链上，以旋进方式再多肽链的链体上运动，一旦环状多聚体的某一识别部位发现疏水结构或所谓的熔球体结构等新生肽链折叠过程中暂时暴露的错误结构，经信号转导，多聚体的结合部位便与之结合，生成复合物，抑制不正确的折叠。以上完全是我个人的猜想，是基于上述两个试验现象的矛盾而试图作一番解释。至于为什么假设以旋进方式在多肽链上运动，我并没有相应的根据，只是觉得这应该是一个动态过程，因此作了一番狂妄的假想,另外，我觉得也许可以用X射线衍射来探测一下分子伴侣GroEL和GroES组成的笼状结构，看看它的a×b×c是否足以容纳多肽链的某一段，或者它的内部和外部的疏水性质和其他一些物化性质如何，也许可以找到支持或驳斥上述假设的证据。 以上谈的都是蛋白质的分子伴侣。不久前又出现了一个新名词“DNAchaperones”，DNA分子伴侣，这种分子伴侣是与DNA相结合并帮助DNA折叠的。在这种复合物中，DNA分子包围在蛋白质分子的表面，既是高度有序的，又是在一定程度上结构已有所改变的。DNA与蛋白的这种相互作用对DNA的转录，复制以及重组都十分重要;或如在核小体中，对DNA的包装是必须的。DNA在溶液中的结构有相当的刚性，必须克服一个能障才能转变成它的蛋白复合物中的结构，分子伴侣的作用就是帮助DNA分子进行折叠和扭曲，从而把DNA稳定在一个适合于和蛋白结构的特定构型中。这种结合是协同的，可逆的在形成复合物之后便解离下来。因此，不论是DNA分子伴侣还是蛋白分子伴侣，都与DNA和蛋白的相互作用有关，与基因调控有关，看来，分子伴侣确实与最终阐明中心法则当前主要问题有密切关系。 四、分子伴侣和酶的区别 与分子伴侣不同，以确定为帮助蛋白质折叠的酶目前只有两个，一个是蛋白质二硫键异构酶(proteindisulfideisomerase，PDI);另一个是肽基脯氨酸顺反异构酶(peptidylprolylcis-transisomerase，PPI)。以PDI为例，众所周知，蛋白质分子中的二硫键与新生肽段的折叠密切相关，对维系蛋白质分子的结构稳定性和功能发挥也有重要作用。PDI定位在内质网管腔内，含量丰富，催化蛋白质分子内巯基与二硫键之间的交换反应。同时，它是目前发现的最为突出的多功能蛋白，除了二硫键的异构酶的基本功能外，它还是脯氨酸-4-羟化酶的α亚基;又是微粒体内甘油三酯转移蛋白复合物的小亚基，还是一种糖基化位点结合蛋白(gkycisylationsitebindingprotein)等。其中，最引人注目的还是它有与多肽结合的能力，可以结合具有不同序列，长度和电荷分布的肽，特异性较低，主要是与肽的主链相作用，但对巯基尚有一些偏爱。按照分子伴侣的定义，一般认为PDI和分子伴侣是两类不同的帮助蛋白，但是我国上海生物物理研究所最近提出不同的看法，认为蛋白质二硫键异构酶也具有分子伴侣的功能。 蛋白质分子中天然二硫键的形成要求这些在肽链上往往处于不相邻位置的巯基，首先通过肽链一定程度的折叠，才能相互接近到可以正确形成二硫键的位置。肽链的自身折叠是一个慢过程，而蛋白质二硫键异构酶催化蛋白质天然二硫键的形成却是一个快过程。另一方面，蛋白质二硫键异构酶具有低特异性的与各种不同肽链相结合的能力，在内质网中以极高的浓度存在，又是是一个钙结合蛋白，是一个能被磷酸化的蛋白，这些都已经符合了分子伴侣的条件。因此他们推测蛋白质二硫键异构酶很可能首先通过它与伸展的，或部分折叠的肽段的结合，阻止错误的折叠途径，促进正确的中间物生成，帮助肽链折叠是相应的巯基配对，从而是正确的二硫键得以形成;然后催化巯基的氧化或二硫键的异构而形成天然二硫键。他们认为蛋白质二硫键异构酶的酶活性与它的分子伴侣功能不是相互排斥，而是密切相关，协调统一的。分子伴侣与帮助新生肽链折叠的酶之间，大概不应该，也不能够划一条绝对的分界线。我想:酶的最主要特性就是催化生化反应，分子伴侣的主要作用是与新生肽段的错误构象结合，从而阻止肽链不正确的非功能的折叠途径，促使其向正确的折叠方向反应，这难道不可以理解成间接的催化肽链的折叠吗?从表观上看，抑制不正确的折叠途径等于加快了正确反应的速度。所以，我本人也很赞成他们的观点。最近的试验已经为这一假说提供了很好的证据。PDI明显抑制变性的甘油醛-3-磷酸脱氢酶在复性股过程中的严重聚合，有效的提高它的复性效率，与典型的分子伴侣GroE系统对甘油醛3-磷酸脱氢酶复性的效应极其相似。 五、分子伴侣的结构 目前唯一解出晶体结构的分子伴侣是的PapD，帮助鞭毛蛋白折叠的分子伴侣。还有HSP70的N端结构域，即ATP结合域也以有晶体结构。用电子显微镜已经清楚的看到了GroEL的十四聚体和GroEL的七聚体的四级结构，象两个圆形中空的面包圈叠在一起，用NMR以及各种溶液构象变化是研究分子伴侣作用机制的有效手段。 六、分子伴侣研究的实际应用 分子伴侣的研究成果必然会大大加深我们对生命现象的认识，同时也一定会增加我们与自然斗争的能力和自身生存的能力。由于分子伴侣在生命活动的各个层次都具有重要作用，它的突变和损伤也必定会引起疾病，因此可以期望运用分子伴侣的知识来治疗所谓的”分子伴侣病”。另一方面，利用对分子伴侣的研究成果从根本上提高基因工程和蛋白工程的成功率，也必将对大幅度提高人类生活水平起重要作用。 [参考书目] 1.李宝健主编，面向21世纪生命科学发展前沿，广东科技出版社，1996年11月第一版：93-104页 2．郝柏林刘寄星主编，理论物理与生命科学，上海科学技术出版社，1997年12月第一版：29-58页 3．中国生物物理代表团，从第十三届国际生物物理大会看生物物理学研究的现状和趋势，生物物理学报，1999年第十五卷第四期：826-827页