进化生物学研究进展范文第1篇

[关键词]运动营养；生物化学；研究进展

中图分类号：Q5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0324-01

运动营养生物化学是一门新兴的综合类学科，对体育运动来说具有非常重要的意义。运动营养生物化学主要包含四部分，即人体营养元素的消耗与需求和运动能力的关系；运动员营养调节监控系统的构成及其应用；科学膳食营养方案及营养素强力措施的实践应用；运动员机体与运动训练的协调适应干预措施。下面对其进行具体分析。

1.人体营养元素的消耗与需求和运动能力的关系

1.1 运动员所需能量探究

运动员能量需要量的计算关系着运动员在进行竞赛和训练中的力量体现，对其非常重要。运动员机体能量平衡是能量所需量计算的最终目标，其目的是在运动员训练过程中达到项目的最佳体型、机体成分及混合的能量储存，从而最大程度地提高运动能力。经研究发现，除越野滑雪项目以外，女运动员每公斤消耗糖和能量的量是男运动员的70%，当女运动员从事有耐力、美学和有体重级别要求的运动时，会由于能量长期摄入不足而导致运动能力受损、生殖系统及骨骼发育受到影响，此时需要膳食能量的补充予以防治。目前，正在研究满足运动员特殊需要、准确的、便于应用的指标，主要涉及女运动员生殖系统、物质代谢和激素等方面。

1.2 运动员糖、蛋白质代谢的研究

许多学者通过糖原合成和动用的研究，提出了前糖原、大糖原和糖原生成素参与的代谢理论，研究出以上三种物质在糖原合成过程中的重要作用。许多研究表明，糖补充的量、时间、种类及其他营养成分（如氨基酸）等因素不仅直接影响糖原的恢复率，还影响改善糖摄入目标的可实践性。多糖类物质的适当摄入有助于改善运动员的身体性能，起到抗疲劳、抗氧化、减轻运动损伤以及提高运动能力的作用。许多学者认为低糖高脂肪膳食可提高运动过程中脂肪的氧化效率，但对提高运动员的运动能力方面没有太大作用。但是，也有学者持不一致观点。

目前，对蛋白质代谢的研究尚没有明确的定论，在许多方面存在争议。例如，亮氨酸的代谢情况能否代表蛋白质的生成状况；氮平衡能否评价运动员蛋白质需要量问题等。更多的学者将目光放在蛋白质和氨基酸补充与肌肉合成的关系的研究上。首先，摄入氨基酸的种类和数量影响受到阻力运动后的肌肉蛋白质平衡反应，要想实现肌肉合成的净增长，需要摄入适量的必需氨基酸。首先，细胞内氨基酸的可用性能够调节肌肉蛋白合成和肌肉蛋白的正平衡。其次，摄入蛋白质种类不同时，其消化特性的不同引起的血液氨基酸浓度的含量及持续时间长短不同，产生的合成反应也不同。最后，摄入碳水化合物、脂肪、蛋白质等营养成分时，膳食总能量影响肌肉蛋白质的代谢，直接影响运动员的耐力运动指标。

1.3 运动员水和电解质的需要探究

研究表明，运动员体内水和电解质充足对运动有较好的效果。近年来，研究者尝试用甘油来增加水在体内的滞留。但是，也有学者认为使用甘油会产生副作用。一般认为，运动员摄入水的量和其成分影响运动后的复合水量。为防止运动后补充纯水而引起脱水、多尿等现象，一般饮用含钠盐和钾盐的水。钠盐和钾盐不仅可补充运动流失的电解质，还可以刺激小肠吸收葡萄糖，达到增加血容量的目的。

2.运动员营养调节监控系统的构成及其应用

运动员营养调节监控系统是通过检查运动员的血样和尿样，对运动员的体能状态和能力进行评定。其监控系统主要包括：运动员通过定量运动负荷、具体时间内体内乳酸值含量测定，代表其运动时身体有氧和无氧能力水平；血红蛋白、红细胞数等指标测定，判断运动员血液携氧量的多少，以及体内蛋白质的营养状况；肌肉状态及蛋白质代谢状况的反应指标，可判断运动员在经过大量运动后体内骨骼肌细胞的损伤及恢复能力强弱；反映下丘脑、垂体、性腺及肾上腺轴功能的内分泌学指标，判断机体合成与分解代谢的平衡状况；反应运动员机体免疫机能状况的指标，如淋巴细胞亚群、血清免疫球蛋白等体内的含量。上述指标可以准确清晰的告诉教练和运动营养专家运动员的身体素质、身体代谢特点、运动承受量、运动恢复能力等信息，以便于为运动员量身定做训练计划、体能恢复计划等。

3.运动员科学膳食营养及营养素强力措施研究

膳食营养是保证运动员对营养素的需要和维持体能的最重要的物质基础。若运动员机体营养不平衡会影响训练效果及训后恢复。运动员所需营养主要有碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、电解质等。运动员的膳食方案一般是为其量身定制的，主要根据各种营养素安全摄入上限制定各种食物供给标准。随着计算机软件的开发与利用，膳食营养方案通过软件协作制定，具有科学合理性的同时，起到监测管理作用。

机体代谢过程中，一些营养成分直接参与代谢过程，不仅具有调节生理功能，缓解疲劳、改善运动能力的作用，而且有助于减轻和控制体重。如促进肌肉合成，提高肌力的强力营养素等。这些营养素可增强身体机能，是运动员常用的措施。

4.运动员机体与运动训练的协调适应干预措施研究

运动员的超强度训练会打破机体的生理极限，超负荷的运动量会打破运动员内环境稳态，若运动员在运动疲劳后未及时恢复而发生积累，则会对机体各功能造成严重损伤。如中枢神经控制系统调节能力下降、内分泌功能受到抑制、免疫机能下降、造血系统功能和机体抗氧化能力下降等。当运动员在运动中出现以上状况时，初期阶段没有明显临床症状。但是，当病理状况逐渐加重而出现临床病象时，则很难恢复正常状况。此时，定期生化监控和及时合理的防治非常重要。首先，防止中枢神经控制系统调节能力下降的方法可从两方面入手。一方面，注重碳水化合物的补给，为中枢神经系统提供能量保证。另一方面，加强支链氨基酸的补充，防止中枢神经系统疲劳。其次，激活内分泌功能，增强运动后机体肌肉蛋白质的合成能力，达到快速恢复体力的目的。再次，预防和治疗免疫功能失调。运动员在大强度训练后易发生细胞免疫、体液免疫和非特异免疫机能抑制，降低了机体的抵抗能力，增加了感染病原微生物的可能性。在治疗免疫功能失调类疾病时，一般选用免疫增强剂，如谷氨酰胺及一些中成药等。最后，预防和治疗低血色素和贫血。运动性贫血与低血色素症的发生与机体血红蛋白下降有关，该症状严重影响运动员的训练进度与效果。一般采取综合性营养措施，如补充铁剂或生血剂来促进红细胞的增生；补充抗氧剂以减少红细胞发生氧化应激而老化；补充红细胞保护剂来延长红细胞寿命等。此外，及时除去运动员体内的大量的自由基，可防止肌肉和红细胞膜表面的脂质被氧化损伤，有助于消除运动后疲劳。

结语：

运动营养生物化学虽然作为一门新兴科学，但随着竞技体育的发展，医学与营养学的研究不断深入，现代科技手段的渗入与应用，人们对运动营养生物化学的研究更加重视，运动营养生化的发展必将迎来新的、快速发展的时期。

参考文献

[1] 周丽丽，伊木清，杨则宜.中国优秀运动员血液生化指标恢复值研究.体育科学，2002，22（3）：96-102.

进化生物学研究进展范文第2篇

[关键词]山蚂蝗属；化学成分；生物活性

豆科Leguminosae山蚂蝗属Desmodium植物，全世界约有350种，我国有27种，主要分布于我国华南及西南地区。山蚂蝗属植物性味甘、苦、凉，具有祛风利湿、活血消肿、解毒止痛、清热利尿等功效，民间主要用于治疗风湿痹痛、跌打损伤、毒蛇咬伤、尿路感染、哮喘和肝炎等[1]。该属植物主要含黄酮类、萜类与甾体、生物碱类成分，现代药理表明山蚂蝗属植物具有抗氧化、保肝，抗炎镇痛，抑菌等作用。为了进一步研究和开发利用该属植物， 现对其2003年以来化学成分和药理方面的研究进展进行综述。

1化学成分

目前，国内外学者已从山蚂蝗属植物广金钱草D. styracifolium，D. adscendens，小槐花D. caudatum，排钱草D. pulchellum，假地豆D. heterocarpon，D. canadense （L.） DC，葫芦茶D. triquetrum，椴叶山蚂蝗D. tiliaefolium G. Don.，饿蚂蝗D. multiflorum，舞草D. gyrans，银叶山蚂蝗D. uncinatum，大叶山蚂蝗D. gangeticum，三点金D .triflorum，波叶山蚂蟥D. sequax，大叶拿身草D. laxiflorum，小叶三点金D. microphyllum等中分离得到多种化合物，主要包括挥发油，黄酮类，萜类与甾体，生物碱类，酚酸和酸酯类化合物及其他成分。

1.1挥发油 挥发油为多种类型成分的混合物，其基本组成为脂肪族、包括烃、醇、醛、酮和酯等，芳香族和萜类化合物。田茂军等[2]利用索式提取器提取得到的小叶三点金D. microphyllum根，茎和叶的挥发油组分，通过GC-MS进行了鉴定，共鉴定出109个化学成分。其中，根主要含4， 4， 8， 10-四甲基-9-乙基十氢萘、谷甾烷、豆甾烷和1， 2-二羟基- 6， 6′-二甲基-5， 5′， 8， 8′-四羰基1， 2′-联萘、28-降-17α-羽扇豆烷；茎主要含有2-甲基庚烷、3， 4， 5-三甲基庚烷、辛烷、甲苯氧基丁酯和十六烷基环己烷；叶主要含2-甲基庚烷、3-甲基庚烷、甲苯氧基丁酯、2-异丙基-8-二甲基-八氢萘和4-乙酰基阿魏酸环木菠萝甾酯。

D. adscendens[3]叶挥发油中含植酮（14.72%）、氧化石竹烯（11.32%）、esdesma（7.41%）、香叶醇（5.42%）、 沉香醇（5.33%）、棕榈酸（5.06%）、α-石竹烯（4.76%）、scytalone（3.83%）、β-紫罗酮（3.47%）、2，2-二甲基-己醛（3.37%）、壬醛（3.26%）、贯叶金丝桃素（3.27%）、2-戊基-呋喃（2.71%）、油酸（2.68%）和4-azidoheptane（2.02 %）。

陆国寿等[4]对小槐花D. caudatum的脂溶性成分进行了研究，分离了45个成分，其中以十六烷酸、十八碳烯酸、十八碳二烯酸含量最高，分别为28.90%，26.49%，17.95%。

毛排钱草D. pulchellum[5]挥发性成分主要有植醇、十六烷酸、植酮、法尼基丙酮、二丁基羟基甲苯和β-大马烯酮等。

1.2黄酮 从山蚂蝗属植物中分离到的黄酮成分结构丰富，有黄酮、异黄酮、黄酮醇、二氢黄酮类和黄烷类等。化合物植物来源见表1，结构式见图1。化合物1～5，8，12，13，18～28，31～34，58为黄酮类化合物，化合物43～46，51为二氢黄酮类化合物，化合物6，7，41，52～54，56为黄酮醇类化合物， 化合物35～40，47～50，57，59为二氢黄酮醇类化合物，化合物16，17，24，25，30为异黄酮类化合物，化合物9～11，14，15，29为二氢异黄酮类化合物， 42，55为黄烷类化合物。G. Puodziunene等[6-7]通过研究发现，在D. canadense（L.） DC.生长阶段检测出黄酮最大量是在开花阶段，到植物生长第2年是2.45%，第6年是1.28%，在植物生长过程中不断减少。

1.3萜类与甾体 从山蚂蝗属中分离得到的萜类化合物主要以三萜为主，二萜化合物较少。从广金钱草里分离出stigmasterol-3-O-β-D-glucopyranoside（60） [17]。从排钱草[5]D. pulchellum中分离得到白桦脂酸4′-羟基肉桂酸酯（61）、白桦脂酸3′，4′-二羟基肉桂酸酯（62）等。从饿蚂蝗[9]里分离得到豆甾-5-烯-3β-7α-二醇（63）、β-谷甾醇（64）、羽扇20（29）-烯-3-酮（65）等。从D. canadense[18]里分离得到大豆皂苷III（66）。Guchu Salome M.等[19]从银叶山蚂蝗D. uncinatum分离得到2个二萜：7-oxo-15-hydroxyl dehydroabietic acid（67），7-hydroxycallitrisic acid（68）。化合物结构见图2。

1.4生物碱 山蚂蝗属在1980年之后报道的生物碱比较少，干宁等[16]从毛排钱草里分离得到较常见的N， N-二甲基色胺和5-甲氧基-N，N-二甲基色胺-N-氧化物。刘小辉[8]从小叶三点金里分离得到腺苷（69），结构见图3。

1.5其他 从假地豆[12]的乙醇提取物中分离得正四十一烷醇，正二十八烷和蔗糖。从小叶三点金[8， 20]里分离鉴定了蒎立醇、α-D-吡喃葡萄糖基-β-L-吡喃鼠李糖苷、2-甲基-3-羰基-二恶烷并-1-甲氧基-4，5，6-三羟基环己烷、syringoylglycerol-8-O-β-D-glucopyranoside。从D. canadense[18]中分离得到2，3 -二氢-2，5 -二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮（70）。

从大叶山蚂蟥里[21]分离得到一种紫檀素（5bR，10bR）-5b，10b-二氢-8-羟基-5-甲氧基-2，2-二甲基-2H，11H-苯并[4，5]-呋喃[2，3-d]吡喃酮-[3，2-g]苯并吡喃-7-甲醛（71）。从银叶山蚂蝗D. uncinatum[19]分离得到1，9 -二羟基-3-甲氧基-2-甲基紫檀素（uncinacarpan，72）。部分化合物结构见图4。

2生物活性

山蚂蝗属植物具有消炎、止痛、清热、解毒、利尿、活血、平肝、止咳平喘等作用，现代药理实验研究表明山蚂蝗属植物在抗氧化、抗菌、抗炎镇痛、保肝、心肌保护等方面有很好的生物活性。

2.1抗氧化作用 毛绍春等[20]研究了广金钱草D. styracifolium、三点金D. triflorum和大叶山蚂蝗D. gangeticum的乙醇提取液的抗氧化活性。结果显示，广金钱草D. styracifolium，三点金D. triflorum，大叶山蚂蝗D. gangeticum的乙醇提取液对羟自由基的清除率分别是60.7%，67.5%，78.4%；对超氧阴离子自由基的清除率分别是87.5%，80.6%，74.2%；对脂质过氧化的抑制率分别是79.4%，85.7%，71.6%；对香烟烟气自由基的平均清除率分别是21.1%，31.6%，17.0%，具有较高的抗氧化能力。

Usha Venkatachalam等[22]通过研究大叶山蚂蟥D. gangeticum叶的乙醇提取物对多种自由基的清除作用来衡量大叶山蚂蟥的抗氧化性质，结果显示，提取物对清除DPPH自由基能力成剂量依赖关系，IC50为820 mg・L-1，作为标准的抗坏血酸的IC50为670 mg・L-1；在质量浓度200～1 000 mg・L-1，对超氧离子的清除率达到14.12%～54.06%，显示出浓度依赖性，还原能力与剂量也成依赖关系；对体外氮氧离子的清除率，当质量浓度为200 mg・L-1时，最低清除率为30.18%，当质量浓度为1 000 mg・L-1时，最高清除率为67.3%，抑制率随着浓度的增加而增大，醇提物的效果和对照品抗坏血酸相当；对铁离子的还原能力，从200～1 000 mg・L-1，还原能力为0.073～0.138，对照品抗坏血酸为0.084～0.146；对ABTS自由基，醇提物显示出了很好的清除作用，醇提物对羟基自由基的清除能力也很好，当质量浓度为200 mg・L-1，清除能力为15.5%，当质量浓度为1 000 mg・L-1时，清除能力为56.12%；EDTA的螯合能力，当质量浓度为200 mg・L-1时，螯合能力为21.12%，当质量浓度为1 000 mg・L-1时，螯合能力为73.9%。通过Folin-Ciocalteau试剂中没食子酸当量测定大叶山蚂蟥的总酚质量分数为（16.2±0.7） g・L-1，测定总酚含量和抗氧化性直接的关系，相关系数为0.950 8，表明酚的含量和总的抗氧化能力有很大关系。Govindarajan R等[23]研究发现大叶山蚂蝗D. gangeticum中的黄酮类成分可抑制硫酸亚铁所致的脂质过氧化。

Jen-Chieh Tsai等[24]采用DPPH法，ABTS法，FRAP法和总还原能力测定法研究了大叶山蚂蝗D. gangeticum，波叶山蚂蟥D. sequax，假地豆D. heterocarpon， 西班牙三叶草D. intortum， 小叶山蚂蟥D. microphyllum， 肾叶山蚂蟥D. renifolium，虾尾山蚂蟥D. scorpiurus，南美山蚂蟥D. tortuosum， 三点金D. triflorum和银叶藤D. uncinatum的抗氧化活性。结果表明大部分样品都有抗氧化性，且波叶山蚂蝗>假地豆>小叶三点金>银叶山蚂蝗>西班牙三叶草>大叶山蚂蝗，其中，波叶山蚂蟥、假地豆和小叶三点金抗氧化能力最强；其抗氧化能力和多酚类化合物、黄酮醇类化合物总量之间有很重要的关系，相关系数分别为0.938 3，0.819 9，表明抗氧化能力越好，它所含的多酚类和黄酮醇类物质的量越多。另外，用高效液相色谱法在波叶山蚂蟥中发现了绿原酸和牡荆素，而绿原酸有较强的抗氧化作用，猜测波叶山蚂蟥抗氧化能力中绿原酸是一个起重要作用的物质。

D. adscendens[25]有抗氧化和抗自由基的能力，抗氧化能力和总酚含量呈直接相关关系（R2=0.96）。

张前军等[26]用DPPH，ABTS，FRAP 3种分光光度法对饿蚂蝗的茎和叶进行了体外抗氧化性质的研究，发现饿蚂蝗茎和叶的乙醇提取物抗氧化性质相差不大，均有较好的抗氧化作用。在 DPPH 和ABTS 方法中， 两者的抗氧化活性相差不大（IC50分别为12.06，11.02 mg・L-1和5.94，6.49 mg・L-1）， 均高于阳性对照药BHT（IC50分别为18.72，6.64 mg・L-1）。

2.2保肝作用 大叶山蚂蝗D. gangeticum根的氯仿提取物，可显著抑制由CCl4所致大鼠肝纤维化导致的血清总蛋白含量降低，同时抑制胆红素含量，降低GOT和GPT活性，具有较好的保肝活性[27]。D. oojeinense根的乙醇提取物，有强烈的抗氧化作用，它能增加大鼠肝脏中超氧化物歧化酶，过氧化氢酶，谷胱甘肽过氧化物酶的含量，显著减少油脂类的含量，对CCl4导致的肝细胞损伤有明显的保护作用[28]。

D. adscendens水提物对由D-半乳糖胺和乙醇引发的肝损伤有保护作用，而这种保护作用有部分原因是由于D-松醇的存在[29]。

葫芦茶D. triquetrum叶的乙醇提取物对由CCl4所致的肝损伤有强烈的保护作用和抗氧化作用，200 mg・kg-1的提取物能够明显降低血清转氨酶，碱性磷酸酶和胆红素的升高，逆转抗氧化酶和非酶水平，它呈剂量依赖性的抑制硫代巴比妥酸引起的脂质过氧化作用（IC50为59.9 mg・L-1）。并猜测其保肝作用和抗氧化作用可能和它里面存在黄酮类物质有关[30]。

黄琳芸等采用猪血清腹腔注射建立大鼠免疫性肝纤维化模型，发现排钱草D. pulchellum总生物碱能使猪血清诱导升高的大鼠血清HA，LN，PcIII及肝脏中Hyp的含量显著降低；可以明显减轻大鼠肝脏内胶原纤维增生沉积（P

张前军等[33]通过腹腔注射四氯化碳诱导小鼠急性肝损伤，发现饿蚂蝗叶的醇提物、根茎和叶的正丁醇部位对CCl4所致的小鼠急性肝损伤有很好的保肝作用，该3个部位通过降低急性肝损伤小鼠血清ALT，AST的活性[分别为（283.220±124.144），（267.372±50.786） U・mL-1；（1 385.290±478.722），（777.296±388.412） U・mL-1；（203.346±34.365），（517.377±67.663） U・mL-1；阳性对照组为（745.514±98.444），（595.816±164.680） U・mL-1]，降低肝组织脂质过氧化物产物MDA的含量[（9.942±0.832），（6.440±1.406），（7.996±0.760） U・mL-1；阳性对照（6.588±1.731） U・mL-1]，增加SOD活力[（640.803±69.671），（659.417±62.746），（603.277±44.266） NU・mg-1；阳性对照（684.672±168.738）NU・mg-1]，从而达到保肝目的。

2.3抗炎镇痛作用 Shang-Chih Lai等[34]对三点金D. triflorum甲醇提取物的镇痛和抗炎性质进行了研究，发现其甲醇提取物有明显的抑制疼痛和抗炎的作用。疼痛实验分别是腹腔注射1.0%乙酸，三点金D. triflorum甲醇提取物都是提前1 h喂食，消炎药吲哚美辛作为对照，发现甲醇提取物有明显的抑制疼痛的作用；20 μL 5%福尔马林皮下注射到右后爪，发现甲醇提取物与缓减疼痛有剂量依赖关系，后期0.1，0.5，1.0 g・kg-1的提取物，都有明显减轻疼痛的作用，与对照品效果相当。抗炎性质研究是对由角叉莱胶引起的后肢肿胀，分别测定了提取物治疗后3，4，5，6 h的变化，测定了肝脏中的谷胱甘肽过氧化物酶，谷胱甘肽还原酶，测定了水肿爪子组织中白细胞介素水平，肿瘤坏死因子，丙二醛，和一氧化碳，发现提取物可以影响由角叉莱胶引起的上述物质的水平，增加了肝脏组织中SOD（超氧化物歧化酶）和GRd（谷胱甘肽还原酶）的含量水平，减少水中组织中的MDA（丙二醛）水平。发现3 h后，提取物的抗炎作用最大， 0.5，1.0 g・kg-1的抗炎作用和对照品相当，SOD含量分别为（33.55±1.35），（41.47±2.14） U・mg-1，对照品为（41.41±2.33） U・mg-1；GRd含量分别为（0.133±0.01），（0.091±0.005） U・mg-1，对照品为（0.089±0.009） U・mg-1；猜测其抗炎机制可能是和水肿组织中MDA水平的降低有关，而MDA含量的降低是由于增加了肝脏中SOD和GRd的活动引起的，NO含量变化又是通过调整水肿组织中白细胞介素的含量和肿瘤坏死因子的变化引起的。Ratnasooriya Wanigase -kara Daya等[35]对采用了热金属板和甩尾测试对三点金水提物进行了镇痛性质的研究，结果显示对热金属板的疼痛，三点金水提物表现出明显的镇痛作用，并且呈剂量依赖性，但是对甩尾测试引起的疼痛则没有，其镇痛作用是通过脊椎上的机制来衡量的，猜测可能是通过生物碱和黄酮起作用的。

采用类似的研究方法，Manoj Kumar Sagar等[36]的研究表明大叶山蚂蟥D. gangeticum叶提取物，具有镇痛抗炎的作用。大叶山蚂蟥叶提取物，口服给药白鼠，分别测试有2种化学物质：乙酸和福尔马林，引起的疼痛，和另外2种：热金属板和甩尾疼痛测试，发现它具有止痛的作用。口服给药50，100，200 mg・kg-1，和对照品吗啡和阿司匹林对由乙酸引起的疼痛抑制率分别为25.92%，55.12%，68.13%， 85.61% 和 72.19%（P

2.4抗菌作用 A. Kalirajan等[39]对舞草D.gyrans的甲醇提取物的抗菌性做了研究，对一些临床病原体，像大肠杆菌，霍乱弧菌，经黄色葡萄球菌等做了测试，发现其水提物对肺炎克雷伯氏菌和经黄色脓葡萄球菌具有有效的抵抗作用。对该植物的化学成分筛选，发现存在生物碱类，甾体类，丹宁类，鞣酸类和皂苷类化学成分，其水提物具有伤口愈合作用。

Franois N. Muanda等[3]对D. adscendens的研究发现，甲醇提取物和水提物对大肠杆菌、黑曲霉、绿脓杆菌，枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌具有抗菌活性能，且甲醇提取物的抗菌活性比水提物的要好。

Hisako Sasaki等[14]对从小槐花D. caudatum里分离出来的16种黄酮类化合物进行了抗菌性实验。用纸片扩展法测试了这16种黄酮类化合物抗MRSA和MSSA的作用。结果显示，所有化合物都有抗MRSA的作用。此外，化合物35～39，leachianone G，槐属二氢黄酮B ，柚皮素，8-（γ， γ-二甲基烯丙基） -5，7，4′-三羟基二氢黄酮醇，二氢山奈酚，Yukovanol能抵抗MRSA的22种菌株，和MSSA的7种菌株。化合物37～39对MRSA和MSSA表现出相当强的抑制作用，最低抑菌浓度为15.6～31.3 mg・L-1。槐属二氢黄酮B，8-（γ， γ-二甲基烯丙基） -5，7，4′-三羟基二氢黄酮醇，Yukovanol有相当强的抑菌作用。在这些有抗菌性质的化合物中，有含异戊二烯基的基团或者2，2-二甲基-二氢吡喃环，说明这些结构的存在对抗菌性质有重要作用。由于化合物3～5的抑菌性质比化合物35，36强很多，所以2，2-二甲基-二氢吡喃环比异戊二烯基可能更能提高抗菌能力。通过比较化合物37和Yukovanol，表明C-2′的羟基也对抗菌性质有作用。

Vijayalakshmi G等[40]对大叶山蚂蟥D. gangeticum的甲醇提取物进行抗菌性研究，发现它由于刺激代谢产物和其他生物活性化合物的存在，而对人体的致病微生物有抗菌作用。Yadava R. N.等[41]发现从大叶山蚂蝗D. gangeticum分离得到的新黄酮苷3， 5， 7， 4′ -四羟基-8-甲基黄酮-3-O-α-L-鼠李糖基-（16）-O-β-D-半乳糖苷，具有很好的抗菌及抗真菌作用。葫芦茶[42]水提取液对细菌和真菌都有一定的抑制作用，其中对大肠杆菌， 产气气杆菌、藤黄微球菌的抑菌效果较好， 而对卡尔酵母菌的抑菌作用最小。

2.5解痉作用 D. adscendens[43]的正丁醇提取物能抑制豚鼠回肠与气管的痉挛，此外对高钾诱导的豚鼠离体尾骨肌痉挛也有抑制作用，但对苯肾上腺素和亚甲蓝诱导的痉挛无抑制作用。

Girish Gowda等[44]分别用戊四唑诱导白鼠发生痉挛，发现400 mg・kg-1的三点金D. triflorum乙醇提取物能够有效的延缓痉挛的发作时间[（3.68±0.42） min，对照组（1.08±0.10） min]，减少痉挛的持续时间[（2.16±0.45） min，对照组（4.79±1.03） min]，减少死亡率（16.67%，对照组50%）；用异烟肼诱导白鼠发生痉挛，发现800 mg・kg-1的三点金D. triflorum乙醇提取物能够有效的延缓痉挛的发作时间[（36.84±2.007） min，对照组（22.56±0.551） min]，减少痉挛的持续时间[（2.86±0.696） min，对照组（5.65±0.375） min]，有33.33%的保护率，且没有发生死亡；对于高强度电击导致白鼠发生痉挛，400， 800 mg・kg-1的三点金D. triflorum乙醇提取物均能减少后肢强直性伸展[（10.50±0.67），（9.66±0.66） min，对照组（13.83±1.07） min]，三点金D. triflorum乙醇提取物能够有效抑制脂质过氧化作用（48.39%，34.75%），增加白鼠脑组织中还原型谷胱甘肽的含量水平（41.30%，51.65%）。

Kurian Gino A等[45]研究发现大叶山蚂蝗D. gangeticum甲醇提取物对心肌缺血和缺血再灌注损伤有抑制作用。大叶山蚂蟥清除了心肌缺血-缺血再灌注过程中产生的自由基，从而保护了线粒体呼吸酶，大叶山蚂蟥通过其抗氧化作用和降胆固醇作用，进而起到心肌保护的作用。

2.6其他 干宁等[16]用MTT法对毛排钱草地上部分的化学成分和所得化合物对肿瘤细胞的细胞毒活性进行了研究，肿瘤细胞选用肝癌细胞株（HepG2）和鼻咽癌细胞株（KB），结果显示在肿瘤细胞生长抑制活性试验（MTT）中，化合物对HepG2和KB细胞株的抑制浓度IC50分别为，5-甲氧基-N，N-二甲基色胺为80.5和>100 mg・L-1、柠檬酚为15.2，14.9 mg・L-1、Z-1-（3-羟基-2，4二甲氧苯基）-3-（4-羟基-3-甲氧基苯基）丙烯为40.8，15.7 mg・L-1，有一定的细胞毒活性。

广金钱草D. styracifolium分离得到的黄酮及其苷类，能有效预防肾结石、尿结石、胆结石[46]。

建立外界刺激行为模型，以及东莨菪碱和衰老导致的健忘症的机体内部行为模型。对造模老鼠喂食大叶山蚂蝗D. gangeticum的水提物连续7 d后发现，两组造模老鼠的记忆力和学习力显著提高，大脑的乙酰胆碱酯酶（AchE）活性明显降低，喂食50，100，200 mg・kg-1的AchE分别为80，70，65 μmol・g-1，对照品药品苯妥英为87 μmol・g-1，大叶山蚂蝗具有很好的益智潜力，有望开发成为抗痴呆药[47]。对糖尿病老鼠喂食3星期的大叶山蚂蝗D. gangeticum（100，250 mg・kg-1）后，血糖明显降低，MIN6细胞分泌胰岛素的能力显著提高；此外老鼠血液中胆固醇和甘油三酯含量明显减少，HDL显著增加（P

Rammal H等研究发现了D. adscendens有免疫活性。用流式细胞术和酶联免疫吸附测定（ELISA）的方法研究了白细胞的数目和免疫球蛋白的浓度，对其作定量研究，结果显示，急性和亚慢性口头给药D.adscendens的水提物，引起了总淋巴细胞数目，TCD4，TCD8和NK细胞数目都明显减少。说明D.adscendens可以抑制部分细胞免疫。研究结果还显示，不同剂量的急性亚急性D.adscendens水提物治疗后，引起了免疫球蛋白E浓度的明显减少，由此可以说明，D.adscendens可以抑制高灵敏度反应的发生，对自身免疫疾病和病毒性感染有保护作用。同时，研究也证实了之前已经报道的D.adscendens的抗过敏，抗哮喘的性质[50]。

从葫芦茶分离得到Cyclokievitone、葫芦茶素D（triquetin D）和葫芦茶素A（triquetin A）对离体兔球虫卵囊有明显的抑制发育和杀灭效果，6，7 d的平均卵囊减少率超过50%，也说明葫芦茶驱虫有效成份是黄酮类的化合物[15]。

Singh Nasib等[51]发现大叶山蚂蝗D .gangeticum的乙醇提取物和正丁醇部位（250 mg・kg-1）有明显杀虫效果，其杀虫率分别为（41.2±5.3）%，（66.7±6.1）%。Mishra， Pushpesh Kumar[52]的研究发现，从大叶山蚂蝗分离得到的化合物aminoglucosyl glycerolipid，glycosphingolipid在体外表现出较好的抗虫免疫作用。

3结束语

山蚂蝗属植物在我国资源丰富，是各地区民间广泛应用的药用植物，因此在山蚂蝗属植物民间用药的基础上进行化学成分和生物活性研究，以期寻找具有生物活性的先导化合物，为综合利用该药用植物资源，扩大山蚂蝗属植物研究品种范围，最终开发出高效、安全的新药奠定理论基础。相信随着山蚂蝗属植物研究的不断深入，更多的山蚂蝗属植物将发挥它们的应用价值。

[参考文献]

[1] 中国科学院中国植物志编辑委员会. 中国植物志. 第11卷[M]. 北京： 科学出版社，1995.

[2] 田茂军， 郭孟璧， 张举成， 等. 小叶三点金挥发油化学成分的研究[J]. 云南化工， 2005， 32（5）： 17.

[3] Franois N Muanda， Rachid Soulimani， Amadou Dicko. Study on biological activities and chemical composition of extracts from Desmodium adscendens leaves [J]. J Nat Prod， 2011， 4： 100.

[4] 陆国寿， 谭晓， 陈家源， 等. 小槐花中的脂溶性成分分析[J]. 广西科学， 2012， 19（4）： 355.

[5] 李玉兰， 瑶药毛排钱草（Phyllodium elegans）的化学成分的研究[D]. 广州： 暨南大学， 2010.

[6] G Puodziunene， V Janulis， L Ivanauskas， et al. Quantitative HPLC estimation of flavonoids in showy tick trefoil herbs [J]. Pharm Chem J， 2009， 43（5）： 263.

[7] G Puodziuniene， V Kairyte， V Janulis， et al.Quantitative HPLC estimation of flavonoids in showy ticktrefoil（Desmodium canadense） herbs [J]. Pharm Chem J， 2011， 45（2）： 88.

[8] 刘小辉. 小叶三点金的化学成分研究[D]. 昆明： 西南林学院， 2009.

[9] 李传宽， 张前军， 黄钟碧， 等. 饿蚂蝗化学成分研究[J]. 中国中药杂志， 2010， 35（18）： 2420.

[10] 吴瑶， 罗强， 孙翠玲， 等. 小槐花的化学成分研究[J]. 中国中药杂志， 2012， 47（12）： 1788.

[11] G Zappia， M P Menendez， C Sampaio de Andrade Lim， et al. Ap-quinol isoflavan and two new isoflavanones from Desmodium canum [J]. Nat Prod Res， 2009， 23（7）： 665.

[12] 黄钟碧， 张前军， 康文艺， 等. 假地豆的化学成分[J]. 中国实验方剂学杂志， 2010， 16（17）： 93.

[13] Minh Giang Phan， Tong Son Phan， Katsuyoshi Matsunami， et al. Flavonoid compounds from Desmodium styracifolium of Vietnamese origin [J]. Chem Nat Compd， 2010， 46（5）： 797.

[14] Hisako Sasaki， Yoshiki Kashiwada， Hirofumi Shibata， et al. Prenylated flavonoids from Desmodium caudatumand evaluation of their anti-MRSA activity [J]. Phytochemistry， 2012， 82： 136.

[15] 李树荣， 杨灿， 王芸， 等. 葫芦茶提纯物对兔球虫卵囊的离体杀灭试验[J]. 云南农业大学学报， 2003，18（2）： 170.

[16] 干宁， 杨欣， 李天华， 等. 毛排钱草的化学成分及其对肿瘤细胞的细胞毒活性研究[J].中国中药杂志， 2008， 33（18）： 2077.

[17] 李晓亮， 汪豪， 刘戈， 等. 广金钱草的化学成分研究[J]. 中药材， 2007， 30（7）： 802.

[18] Wesley G Taylor， Daniel H Sutherland. Soyasaponins and related glycosides of Desmodium canadense and Desmodium illinoense [J]. Open Nat Prod J， 2009， 2： 59.

[19] Guchu Salome M， Yenesew Abiy， Tsanuo Muniru K， et al. C-methylated and C-prenylated isoflavonoids from root extract of Desmodium uncinatum [J]. Phytochemistry， 2007， 68（5）： 646.

[20] 毛绍春， 李竹英， 李聪. 山蚂蝗属3种植物的抗氧化性能研究[J]. 云南大学学报：自然科学版， 2007， 29（4） ： 393.

[21] Varaprasad， Medapati Vijaya， Balakrishna， et al. A new pterocarpan from the roots of Desmodium gangeticum [J]. J Indian Chem Soc， 2009， 86（6）： 654.

[22] Usha Venkatachalam， Suriyavathana Muthukrishnan. Free radical scavenging activity of ethanolic extract of Desmodium gangeticum [J]. J Acute Med， 2012， 2： 36.

[23] Govindarajan Raghavan， Asare-Anane Henry， Persaud Shanta， et al. Effect of Desmodium gangeticum extract on blood glucose in rats and on insulin secretion in vitro [J]. Planta Med， 2007， 73（5）： 427.

[24] Jen-Chieh Tsai， Guan-Jhong Huang， Tai-Hui Chiu， et al. Antioxidant activities of phenolic components from various plants of Desmodium species [J]. Afr J Pharm Pharmaco， 2011， 5（4）： 468.

[25] Muanda Francois Nsemi， Bouayed Jaouad， Djilani Abdelouaheb， et al. Chemical composition and cellular evaluation of the antioxidant activity of Desmodium adscendens leaves [J]. Evid-Based Compl Alt， 2011，doi：org/10.1155/2011/620862.

[26] 张前军， 刘瑜新， 康文艺， 等. 饿蚂蝗抗氧化活性研究[J]. 中成药， 2010， 32（11）：198.

[27] Prasad M V V， Balakrishna K. Hepatoprotective activity of roots of Desmodium gangeticum （Linn.） DC [J]. Asian J Chem， 2005， 17（4）： 2847.

[28] Sahu R K， Sharma U， Roy A， et al. The antioxidant effect of ethanolic bark extract of Ougeinia oojeinensis（Roxb.） Hochr on CCl4 induced liver damage[J]. Biosci Biotechnol Res Asia， 2008， 5（2）： 783.

[29] Magielse Joanna， Arcoraci Teresita， Breynaert Annelies， et al. Antihepatotoxic activity of a quantified Desmodium adscendens decoction and D-pinitol against chemically-induced liver damage in rats [J]. J Ethnopharmacol， 2013， 146（1）： 250.

[30] Kalyani G A， Ramesh C K， Krishna V. Hepatoprotective and antioxidant activities of Desmodium triquetrum DC[J]. Indian J Pharm Sci， 2011， 73（4）： 463.

[31] 钟鸣， 余胜民， 杨增艳， 等. 排钱草总生物碱对免疫型肝纤维化大鼠Ⅰ、III 、Ⅳ型胶原及TGF-β1表达的影响[J]. 中西医结合肝病杂志， 2005， 15（1）： 38.

[32] 钟鸣， 余胜民， 黄琳芸， 等. 排钱草总生物碱对肝纤维化大鼠血清干扰素-γ和肝脏组织病理学的影响[J]. 中国中医药科技， 2006， 13（2）： 101.

[33] 张前军， 于海林， 李传宽， 等. 饿蚂蝗对四氯化碳致急性肝损伤小鼠保护作用研究[J]. 中成药， 2011， 33（11）：1993.

[34] Shang-Chih Lai， Wen-Huang Peng， Shun-Chieh Huang， et al. Analgesic and anti inflammatory activities of methanol extract from Desmodium triflorum DC in mice [J]. Am J Chin Med， 2009， 37： 573.

[35] Ratnasooriya， Wanigasekara Daya， Jayakody， et al. Antinociceptive activity of cold water extract of Desmodium triflorum in rats [J]. Int Res J Pharm， 2011， 2（7）： 120.

[36] Manoj Kumar Sagar， Aadesh Upadhyay， Kalpana， et al. Evaluation of antinociceptive and anti-inflammatory properties of Desmodium gangeticum （L.） in experimental animal models [J]. Arch Appl Sci Res， 2010， 2（4）： 33.

[37] Ma Ke-Jia， Zhu Zhan-Zhou， Yu Cheng-Hao， et al. Analgesic， anti-inflammatory， and antipyretic activities of the ethanol extract from Desmodium caudatum [J]. Pharm Biol， 2011， 49（4）： 403.

[38] Zhu Zhan-Zhou， Ma Ke-Jia， Ran Xia et al.Analgesic， anti-inflammatory and antipyretic activities of the petroleum ether fraction from the ethanol extract of Desmodium podocarpum [J]. J Ethnopharmacol， 2011， 133（3）： 1126.

[39] A Kalirajan， J Savarimuthu Michael， A J A Ranjit Singh. A preliminary screening of the medicinal plant Desmodium gyrans（LINN.F） DC for its antimicrobial， phytochemical and wound healing properties [J]. Int J Pharm Sci Res， 2012， 3（6）：1726.

[40] Vijayalakshmi G， Vijayalakshmi G， Deepti K， et al. Phytochemical evaluation and antimicrobial activity of crude extracts of Desmodium gangeticium DC [J]. J Pharm Res， 2011， 4（7）： 2335.

[41] Yadava R N， Reddy K I S. A new 8-C-prenyl-5， 7， 5′-trimethoxy-3′， 4′-methylenedioxy flavone of Desmodium gangeticum DC [J]. J Inst Chem India， 1998， 70（6）： 213.

[42] 彭琼， 孙艳娟， 杨振德， 等. 葫芦茶提取液的抑菌活性及对香石竹的保鲜效应研究[J]. 北方园艺， 2009（3）：101.

[43] Barreto G S. Effect of butanolic fraction of Desmodium adscendens on the anococcygeus of the rat [J]. Braz J Biol， 2002， 62（2）： 223.

进化生物学研究进展范文第3篇

 

关键词生物正交化学，代谢工程，生物标记，活体示踪，药物传递

 

生物正交化学（bioorthogonal chemistry）反应是指在不干扰机体正常生物过程的情况下，可以在生物体内进行的化学反应.这种化学反应即使在复杂的生理条件下也具有优良的选择性，反应过程简单快速并且不会受体内其他成分的影响，不会产生毒副产物，在生物医学的研究中有着广泛的应用前景［1-2］.该反应通过生物、化学反应将目的报告基团修饰到靶标物上，随后与携带配对基团的标记物发生化学连接反应，从而实现标记物对靶标物的稳定偶联［3-4］.目前广泛使用的生物正交反应包括：金属催化或光催化的生物正交反应以及无需催化的生物正交反应.铜催化的叠氮和末端炔基之间的环加成反应（copper catalyzed azide-alkyne cycloaddition，CuAAC）是生命科学研究中常用的生物正交反应，但是铜离子对生物体具有毒性，不适宜广泛应用.在此基础上，Bertozzi等［5］于2004年开发了一种新型的无铜生物正交化学反应（strain-promoted azide-alkyne cycloaddition，SPAAC），该反应避免了铜作为催化剂所产生的细胞毒性，成功地将生物正交反应应用于活细胞（图1）.常用的生物正交化学基团主要包括叠氮（N3）基团、二苯并环辛基（dibenzocyclooctyne，DBCO）、双环［6.1.0］壬炔（bicyclo［6.1.0］nonyne，BCN）和双苯并八元环炔（dibenzocyclooctyne，DIBO）等.其中，N3基团与炔基（DBCO，BCN）之间具有高度的反应活性.N3基团尺寸小，引入到活体系统中仅产生微小的结构扰动，不影响生物分子的功能，并且天然的生物体内不存在N3分子，因而不会与体内的生物分子反应，是一种理想的生物正交功能基团［6-7］.

为了在体内实现高效、特异的生物正交标记，首先需要将理想的正交反应基团（如叠氮基团）选择性地引入到细胞或生物体的目标生物分子上，随后利用配对基团修饰的标记物对目标生物分子进行选择性连接.因此，如何安全、无损地将生物正交基团引入生物靶标物中仍然是一个亟待解决的问题.近年来，代谢工程（metabolic engineering）作为一种无损、高效的活体修饰技术，可利用生物体固有的代谢合成途径将功能基团引入到活体系统中［8-11］.这是由于生物体在代谢过程中需要利用氨基酸、糖类或脂类等生物成分，通过将功能基团修饰到糖类或脂类等生物分子中，便可通过固有的生物合成途径在体外或体内直接将功能基团修饰到活细胞或活体生物中.基于代谢工程与生物正交化学的标记技术，通过在活细胞或整个生物体中引入特定的生物正交化学基团，随后与配对基团修饰的探针或纳米药物通过生物正交化学反应连接，可以实现对目标分子或生物体的特定标记、细胞或病原微生物的成像示踪、药物的靶向递送等（图2）［6］.该技术通过细胞内源性代谢过程而快速形成稳定的共价连接，而且不受外源化学反应干扰，因此具有无损、高效、稳定、特异的优点，并成为研究者关注的焦点.本文主要从以下几个方面阐述生物正交化学在活体系统中应用的最新研究进展.

1生物正交化学在活体标记与示踪中的应用

 

为了了解细胞或病原微生物等活体系统的生物学机制，对目标生物分子在体内进行特定的标记和追踪是重要的研究手段.目前常用较为成熟的生物标记技术，包括荧光蛋白基因编码和荧光染料抗体偶联.绿色荧光蛋白（green fluorescent protein，GFP）基因编码标记常用于蛋白质的功能研究，分析活细胞和整个机体中的蛋白质表达和定位，但是此类较大的基因编码标记物会对蛋白质的结构产生扰动，从而影响相关蛋白质的表达或功能，而且这种基因标记方法不适用于细胞中的聚糖、脂类、核酸等生物分子［1，7，12］.另外，虽然荧光染料抗体偶联物也已广泛应用于跟踪活细胞和整个机体的生物分子，适用于多种生物分子的成像，但是这些偶联试剂的大尺寸和物理性质阻碍了它们在活体系统中结合抗原，从而限制了其在生物体内的应用［1，6］.因此，寻找一个能在活体内广泛适用且对生物体几乎没有影响的标记技术，对于活体生物的功能研究具有极其重要意义.近年来，科学家们发展了基于代谢工程的生物正交化学修饰策略，该策略利用生物自身的生物合成和代谢机制，将独特的功能基团（生物正交化学功能基团）整合到目标生物分子中，从而实现在复杂的生物体内对目标分子的标记和研究.

 

1.1细胞的生物正交代谢标记

 

在活细胞中，蛋白质、糖类和脂质都可以被生物正交基团修饰［7，13］.通过化学合成的方法将生物正交基团连接到代谢类似物上，利用生物的代谢合成过程将生物正交基团引入细胞，随后用配对基团修饰的反应探针连接，可以实现对目标生物分子的标记或成像，进而分析细胞或目标生物分子的定位和重要功能.

 

科学家研究证实了代谢标记的生物正交基团能有效标记细胞，Bertozzi的团队［14］利用糖代谢工程与生物正交反应，分析了活斑马鱼的胚胎发育过程中多种糖类结构.该团队在斑马鱼胚胎发育过程中，在不同的细胞发展阶段加入环辛炔功能化的唾液酸，使其作为一种糖类衍生物可以被细胞利用并将功能基团引入细胞表面的糖蛋白上，随后与配对基团修饰的荧光探针通过生物正交反应连接，可视化地研究斑马鱼胚胎发展过程中糖类表达的动力学和定位.Rong等［15］使用N修饰的糖类似物在体内代谢标记大鼠的心脏聚糖，N3可与DBCO修饰的荧光探针反应，在活体心脏中可视化监控心肌细胞表面糖蛋白.此外，将心脏分离裂解后，与炔烃修饰的生物素反应，用链霉亲和素珠富集后，进行了蛋白质组学的鉴定.这一研究在大鼠中实现了心脏聚糖的体内代谢标记和成像，有利于探索心脏糖基在病理生理过程中的生物合成和功能应用.Lee等［16］开发了一种简单可控的干细胞成像方法，首先利用叠氮化的代谢前体Ac4ManNAz，通过糖代谢在干细胞表面引入N3基团作为外源性化学受体，随后制备携带BCN基团的纳米颗粒BCN-CNPs，将Cy5.5荧光染料、氧化铁纳米粒子和金纳米粒子分别偶联或包封在BCN-CNPs上，用于光学、磁共振和计算机断层扫描成像.这些可成像的纳米粒子通过生物正交反应结合在干细胞表面上的化学受体，实现对干细胞的体内追踪.

 

1.2病原微生物的生物正交标记与示踪

 

细菌和病毒等病原微生物严重威胁着人类的生命健康，探索病原微生物在活体内的侵袭行为和相关机制显得尤为重要.利用代谢工程和生物正交反应，可以实现对病原微生物的活体示踪，有利于研究其致病机制.细菌多糖具有独特的结构，多与发病机制有关，是广泛研究的靶点.通过代谢工程和生物正交化学对细菌多糖进行标记，能够可视化地研究细菌的体内侵袭行为［17］.Swarts等［18］设计了一系列含有N3基团的海藻糖类似物，分枝杆菌通过代谢合成途径利用人工合成的海藻糖合成自身的细胞壁糖脂，从而在细菌表面引入N3基团.随后与炔基功能化的荧光探针通过生物正交反应连接，用于后续糖脂分布、转运和动力学成像以及代谢产物的分析和发现.Geva-Zatorsky等［19］利用糖代谢工程和生物正交化学对肠道的各种共生厌氧菌进行标记，可视化地研究了厌氧微生物在小鼠体内的分布和定位，以及微生物与宿主的相互作用.

 

病毒感染导致的疾病是对人类健康的一大威胁，了解病毒入侵的机制有助于我们更好地预防和治疗病毒感染导致的疾病［20-21］.通常使用基因工程技术使病毒表达荧光受体或者使用荧光试剂化学偶联病毒，以实现对病毒的成像和跟踪［20，22］.然而，这些标记技术容易影响病毒的侵袭能力，无法准确再现病毒在机体内的感染过程，不利于病毒入侵机制的研究.由于病毒的蛋白质和核酸等分子均可被标记，将代谢工程与生物正交化学结合，可实现对病毒的无损代谢修饰，最终实现对病毒的实时跟踪或标记［23-24］.

 

病毒外部结构的组成部分，如病毒衣壳、囊膜等，是由糖类、蛋白质和脂质构成的，这些成分主要来源于宿主细胞.通过细胞的代谢过程，可在病毒进行复制与组装时将携带功能基团的代谢衍生物嵌入到病毒的衣壳、囊膜等结构中.Pan等［25］提出的利用生物正交和脂类代谢标记技术追踪病毒的策略，减少了化学标记对病毒的干扰，有效研究了病毒的体内感染过程.通过将叠氮化物修饰的脂类代谢标记到H5N1p病毒包膜上，利用DBCO修饰的近红外荧光探针通过生物正交反应偶联小鼠肺部的病毒，实现了体内的病毒成像和追踪.

 

2生物正交化学在靶向传递中的应用

 

通过代谢工程，生物正交化学基团可以被修饰到细胞或病原微生物的表面，以此构建人工靶点.将其应用于药物的靶向传递时，能显著提高药物的生物利用率，从而降低药物的毒副作用.在纳米材料的发展过程中，生物配体例如抗体、多肽、适配体等通常被连接到纳米材料表面用于增加与特定细胞系的结合，从而实现药物的靶向递送［26-28］.然而，这种传统的靶向修饰策略会增加纳米颗粒制备的复杂性，给生物应用带来潜在的风险［29-30］.近年来，基于代谢工程的生物正交化学标记作为一种有效的靶向修饰策略，被广泛应用于药物的靶向设计.

 

2.1抗肿瘤药物的靶向递送

 

传统的靶向配体修饰策略已经被证明具有较好的肿瘤靶向效果，例如抗体偶联药物.然而，基于抗体的药物传递系统存在一定的局限性，包括肿瘤的异质性以及由于长期化疗或长期药物暴露导致的癌细胞中抗原的下调，严重影响了抗肿瘤药物的靶向应用［8，13］.代谢工程可以在包括肿瘤细胞在内的各种细胞表面，人工引入生物正交功能基团（如N3基团）作为化学受体，并且不受限于细胞的表型，这些人工化学受体可大量表达，用于生物正交标记、靶向识别和药物递送［8，31-32］.

 

目前，生物正交化学反应已被应用于成像剂和抗肿瘤药物的组织靶向递送，具有很好的体内示踪和肿瘤靶向效果［33-34］.在癌症治疗中，体内可视化的成像剂递送以及针对肿瘤组织的特异性药物的递送是非常有必要的.可视化有利于体内的肿瘤诊断，而高效特异的药物传递可以提高药物的治疗效果，减少不良反应.基于糖代谢的生物正交化学使得生物体内靶向的药物传递以及肿瘤的诊断治疗获得进一步的改善.Lee等［31］通过两步体内肿瘤靶向策略实现了对肿瘤的高效特异性靶向.第一步通过小鼠尾静脉注射包载了叠氮化糖Ac4ManNAz的纳米颗粒，通过高渗透长滞留效应（enhanced permeability and retention effect，EPR）使其在肿瘤部位累积，并且通过细胞固有的生物代谢作用在肿瘤细胞引入N3基团.第二步尾静脉注射包载了Ce6的BCN修饰的纳米颗粒，通过体内生物正交反应使含药纳米颗粒靶向富集在肿瘤部位，显著提高了对肿瘤的治疗效果.Du等［35］首先给小鼠尾静脉注射装载了叠氮化糖衍生物的纳米胶束（Ac4ManNAz-LP），使其依靠EPR效应累积在肿瘤部位并对肿瘤代谢修饰N3基团，随后将制备的DBCO修饰的光敏剂纳米颗粒（DBCO-ZnPc-LP）注射到小鼠体内，结果证明DBCO-ZnPc-LP通过生物正交反应能很好的累积在肿瘤部位，产生高效的光热/光声协同抗肿瘤效果.此外，我们课题组构建了一种双靶向的仿生纳米颗粒［36］，将N基团引入到T细胞表面作为人工靶点，提取细胞膜包裹于纳米颗粒表面，利用T细胞膜的免疫识别功能以及N3基团与BCN基团之间的生物正交反应，实现了对肿瘤的高效靶向和光热治疗（图3）.

 

2.2免疫治疗中的靶向应用

 

免疫治疗是肿瘤治疗的有效方法之一，生物正交化学反应可用于免疫刺激物的传递，增强免疫治疗抗肿瘤的效果.Zhang等［37］通过在磁性纳米簇的表面包裹被N3工程化的白细胞膜，然后通过生物正交反应在细胞膜表面修饰T细胞刺激物，设计了一种人工抗原呈递细胞（aAPCs）.制备的aAPCs可以刺激抗原特异性细胞毒性T细胞（CTL）的扩增，并且通过磁共振成像和磁控技术，可以直观有效地引导CTL进入肿瘤组织，增强T细胞的抗肿瘤治疗效果.Mongis等［38］将不同的免疫刺激物与DBCO基团进行偶联，用叠氮化的糖预处理肿瘤细胞使其表达N3基团，随后通过生物正交化学反应将免疫刺激物连接到肿瘤细胞表面，成功引入的免疫刺激物可以激活小鼠的抗肿瘤免疫作用，显著抑制肿瘤的生长.

此外，生物正交化学在免疫治疗中也发挥着很大的作用，具有很好的应用前景.我们课题组基于生物正交糖代谢构建了一类新型的非天然单糖类似物（Ac4ManN-BCN），并将其应用于T细胞的免疫治疗研究.该单糖类似物高效地将化学报告基团BCN标记于肿瘤细胞表面，形成一种肿瘤表面的人工靶点，构建一种人工T细胞-肿瘤靶向策略.叠氮修饰后的T细胞（N3-T细胞）利用生物正交反应快速地靶向BCN标记的肿瘤细胞（BCN-tumor细胞），并促进T细胞的快速激活及其对肿瘤的识别杀伤作用［39］.同时，我们利用前期细胞糖代谢工程将化学报告基团（-N3）嵌入T细胞膜中，构建人源T细胞人工受体，病毒经纳米材料（PEI-DBCO）包裹后，病毒粒子表面的DBCO基团与T细胞人工受体（-N3）发生高效、特异的生物正交反应，促进病毒与T细胞的相互作用与基因转导，从而构建出安全、高效的CAR-T细胞，实现对肿瘤的免疫治疗［40］（图4）.

 

2.3抗菌药物的靶向递送

进化生物学研究进展范文第4篇

蛛丝蛋白的研究进展及应用前景 张前军，李敏

蛛丝蛋白的研究进展及应用前景 沈孝宙，李建凡，Marc Welt

植物细胞凋亡的研究进展 谢灿，张劲松，陈受宜

植物细胞凋亡的研究进展 张贵友，田瑞华，戴尧仁

昆虫杆状病毒泛素基因研究进展 李朝飞，李充璧，余健秀，庞义

蛋白质定向进化的研究进展 肖志壮，刘梦海，汪天虹，曲音波

角质细胞生长因子的研究进展 金萍，李玉新，麻彤辉，何孟元

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白作用的分子机制研究进展 邵宗泽，喻子牛

非常规介质中细胞生化反应研究进展 王轶雄，陈敏，方序

植物转基因沉默研究进展 程海鹏，朱睦元，金伟，边红武

外源蛋白在大肠杆菌中的表达定位策略 钟向阳，石歆莹，周宏灏

PCR-ELISA检测HBV DNA的研究 詹群珊，陈禹保，林玉兵，肖文元

防止转基因作物释放引发"超级杂草"产生的若干对策 吴关庭，夏英武

交联蛋白晶体技术及其应用 夏仕文，张莉，肖正华，李文，王云霞

全国医药生物工程2002年学术研讨会及征文通知

泛素系统及其功能研究 王庆敏，戴建新，孙树汉

内皮抑素与肿瘤治疗 冯怡，马清钧

油脂在抗生素发酵工业中的应用 贾士儒

脱落酸与Em基因的表达调控 黄薇，林栖凤，李冠一

基因组印迹的起动与沉默 朱新产，王宝维，张涌

有关生物技术成果转化的调查研究(上) 刘斌，张宏翔

手性化合物制备的方法 于平，岑沛霖，励建荣

中国生物工程学会重要记事 何德华，张树庸

BAC及其转基因研究进展 胡炜，朱作言

芸苔属植物自交不亲和性及其机理研究进展 蔡志强，徐步进

芸苔属植物自交不亲和性及其机理研究进展 汤青林，宋明，王小佳

PCR技术研究进展 陶生策，张治平，张先恩

PCR技术研究进展 梁小波，鲁瑞芳，吴云锋，彭学贤

植物几丁质酶的研究进展 欧阳石文，赵开军，冯兰香，谢丙炎

环氧化物的生物不对称合成 杭晓敏，唐涌濂，柳向龙

环氧化物的生物不对称合成 吴襟，孙万儒

植物基因的人工调控表达 胡凤庆

植物防御反应与动物免疫应答的比较及其对应性初探 张红霞，华子春，沈萍萍

微生物发酵生产醇类产品 罗明典

利用突变技术研究苏云金杆菌杀虫晶体蛋白的进展 汤慕瑾，余健秀，李建华，庞义

酵母单杂交的原理与应用实例 陈峰，李洁，张贵友，刘强

基因工程抗体融合蛋白的构建 张雪洪，张惟杰

分子印迹技术及其在生物领域内的应用 李伟，方东宇，陈欢林

无选择标记基因植物转化系统研究进展 陈颖

酵母作为外源基因表达系统的研究进展 陈颖，姜鸿，王兴智

水稻抗性转基因研究进展 张祥喜，华志华，陈光宇，黄大年

水稻抗性转基因研究进展 张书祥，赵志虎，马清钧

血纤维蛋白水解酶的研究进展 刘晨光，魏香，刘万顺

植物脱水素研究进展 李艳，王正祥，诸葛健

植物脱水素研究进展 刘广宇，魏令波，陈吉龙，金振华

木聚糖酶基因克隆、表达与分泌及定点诱变研究进展 刘相梅，祁蒙，曲音波

转铁蛋白的研究与发展 龙华，曾勇，郑英

植物基因转录的组合控制 王新力，索桂英，彭学贤

脂肪酸脱饱和的应用进展 张羽航，鲍时翔，王延平，郑学勤，姚汝华

CaMKⅡ在学习和记忆中的作用 唐开福，张银辉，袁建刚

合成海藻糖的新型非磷酸化酶 荣绍丰，张海平，段作营，毛忠贵

小麦谷蛋白亚基基因的PCR鉴定及其在品质改良中的应用 茹岩岩，晏月明

人脂皮素-1cDNA的克隆及其在大肠杆菌中的表达 靳雁斌，颜光涛，李英丽，薛辉，石丽萍，辛宏，郝秀华，王录焕

全基因组基因表达频谱研究的新方法--SAGE和IPGI 史，粟永萍

94个氨基酸的前列腺分泌蛋白与TNFα衍生物的协同抗肿瘤作用 刘丽，王烨，曹颖，常振颜

酵母表达基因工程产物特性分析 刘文，胡巍，王洪海

医药生物技术研究与产业化进展 张木，魏于全

工业生物技术的核心--生物催化 杜晨宇，李春，曹竹安，郑玉果

碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)相关结合蛋白 辛洪启，林剑，洪岸

利用转基因植物生产口服疫苗的研究现状 耿德贵，王义琴，李文彬，孙勇如

CpG基元的免疫学进展及基因治疗策略 杨奎，付雪瑶，卢圣栋

用美洲拟鲽抗冻蛋白基因转化植物的问题 达来，朱晔荣，王文艳

溶栓剂研究的新进展 焦建伟，茹炳根

细胞膜蛋白与细胞骨架蛋白相互作用研究进展 周严，胡晓燕，王华瑾，彭小忠，袁建刚

抗肿瘤免疫毒素稳定性的研究进展 何丹，任永明，张明生，黄华樑

固态发酵工程研究进展 徐福建，陈洪章，李佐虎

硒蛋白P的研究进展 顾鹏，李志伟，杨建国，聂实践，李东

治疗用单抗制剂的研究进展 侯爱军，翁玉椿

白腐菌对染料脱色和降解作用的研究进展 徐成勇，郭波，周莲，诸葛健

进化生物学研究进展范文第5篇

关键词 沉积环境；生物遗迹；发展趋势

中图分类号Q5 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）116-0121-02

0 引言

现代生物遗迹研究称为新遗迹学，它是通过对现代各类生物的造迹活动进行实地的详细的观察和描述，了解各类造迹生物的活动规律、造迹行为习性、遗迹特点和分布特征及其与沉积底层的关系。现代不同沉积环境的生物遗迹研究，对古代沉积相的判识，以及相应的古环境条件及其时空的微细变化的还原，具有重要的实证价值和指导意义。现代生物遗迹研究以成为一门独立的学科体系，在国内外受到广泛关注，研究成果颇多，本文对相关的研究进行了系统介绍和总结。

1 现代生物遗迹的研究进展

1.1 国外现代生物遗迹研究进展

早在18世纪50年代，现代生物遗迹研究的就已经开始。Dawson[1]研究了现代造迹生物鲎的拖迹，并与类似的遗迹化石进行了对比研究。Logan[2]认为Climactichnites（栅形迹）是无脊椎动物的拖迹而不是藻类化石。Nathorst[3]采用实验的方法观察现代无脊椎动物造迹，并与遗迹化石进行比较研究，澄清了生物遗迹和藻类化石，结束了遗迹学研究的疑藻时代。可见，现代遗迹学研究，对于遗迹化石的正确认识，具有重要意义。

随后现代生物遗迹进入了发展期， Richter[4]在Wadden Sea发现帚毛虫的现代生物遗迹很像遗迹化石Skolithos （石针迹），而日本沼虾的造迹与遗迹化石Ophiomorpha （蛇形迹）非常相像。后来Richter[5]在对北海潮坪海洋生物学、生态学研究的过程中，观察记录了多种类型的生物遗迹，通过古今对比的方式研究沉积作用和遗迹化石。H.E Reineck[6]开创性的采用箱式取样（box-corer）的方法研究未被扰动的现代沉积物。Adolf Seilacher详细描述了造迹生物的造迹过程，提出了遗迹相的概念，在遗迹学行为分类发展上具有里程碑的作用[7]。至此，遗迹学被广泛接受，并作为一个重要的科研领域在全世界兴起。现代生物遗迹的研究，从实证主义原则大大推动了遗迹化石群落、遗迹相的研究，对遗迹学体系的完善，以及遗迹学在沉积学和古地理学的研究都具有重要作用。

后来以Frey[8]为主要代表，将新遗迹学的研究从Wadden Sea扩大到美国撒佩罗岛，意大利以及中国台湾，与此同时，X射线（X-ray）成像等新的研究手段在新遗迹学研究中得到了应用。80～90年代新遗迹学的研究陆续在很多国家展开，如韩国仁川现代潮坪生物遗迹的研究，墨西哥的前滨环境遗迹的研究以及砂丘环境现代生物及其遗迹的研究。至此，海相遗迹学的研究进入了大发展时期，相关研究的开展为恢复海相古生态与古地理奠定了重要基础。

目前，对三角洲沉积环境中的造迹生物及其遗迹的研究，逐渐受到关注。Dashtgard[9]研究了加拿大弗雷泽河三角洲平原的现代生物遗迹，对其造迹生物和遗迹分布特征进行了研究，并阐述了其对三角洲古遗迹研究的作用。Ayranci 等[10]对该处的三角洲前缘生物遗迹状况进一步进行了研究，并于类似的古遗迹化石进行了类比分析。Baucon等[11]对意大利的Grado湖沙坝体系进行了现代生物遗迹研究。

1.2 国内现代生物遗迹研究进展

相对于国外的新遗迹学研究，我国起步较晚且研究相对较少。1962 年李嘉泳等[12]对胶州湾的调查研究中部分涉及了新遗迹学的内容。80年代是我国新遗迹学发展的全新时期：王珍如，杨式溥等对青岛、北戴河一带进行了研究[13]。王珍如， 阮培华等对北部湾等地潮间带底内生物遗迹进行的系统研究，对北部湾及湛江潮间带大型底栖造迹动物，以动物的结构水平为线索，对软底质环境中的底表、底内造迹动物和硬底质内的钻孔动物，从个体习性遗迹到群落遗迹生态学，首次进行了全面系统地研究[14]。

李广雪和薛春汀[15]对黄河三角洲生物的逃逸构造进行了研究，于1992年发表了《黄河三角洲的生物逃逸沉积构造》一文，对近河口处的潮间分流河道的生物进行了研究。最近，胡斌，王媛媛等[16，17]等对黄河边滩、三角洲等环境中的生物遗迹进行了研究，采用扫描电镜、能谱分析等对生物遗迹的微观特性进行了研究，并建立了不同沉积环境中的遗迹群落。

2 结论

通过对国内外新遗迹的研究现状和进展的分析可知，现代生物遗迹的研究已经成为国内外研究的热点。目前的研究具有如下特点：

1）国外的研究起步早，研究较为深入，而我国相关的研究较为滞后；

2）研究范围进一步扩大，海相、陆相沉积环境以及三角洲等过度环境的研究均有涉及，但三角洲沉积环境的现代生物遗迹研究较为薄弱；

3）研究方法和手段不断创新，除了传统的观察、拍照，浇注成型等方法外，X射线成像、室内试验模型研究、扫描电镜、能谱分析等新的研究方法和手段得到应用；

4）现代生物遗迹研究，从单纯的记录描述现代沉积中的生物遗迹，到更加注重与遗迹化石的对照分析研究，注重遗迹群落的建立，及其对古遗迹、古地理的实证应用研究。

参考文献

[1] Dawson， J.W.， On the footprints of Limulus as compared with Protichnites of the Potsdam sandstone[J].Canadian Naturalist and Geologist，1862（7）：271-277.

[2]Logan， W.E.， On the foot-prints occurring in the Pstsdam Sandstone of Canada.Quarterly [J].Journal of the Geological Society，1852（8）：199-213.

[3]Nathorst， A.G.， Om nagra formodade vaxtfossilier[J].Ofversige afkgl.Vetensk.Akad. Forhandl，1873（9）：25-52.

[4]Richter， R.， Flachseebeobachtungen I.Ein devonischer Pfeifenquarzit verglichen mit der heutigen Sandkoralle（Sabellaria，Ann.） [J].Senckenbergiana，1920（2）：215-235.

[5]Richter， R.， FlachseebeobachtungenⅦ.Arenicola von heute und Arenicoloides，eine Rhizocorallide des Buntsandsteins，als Vertreter verschiedener Lebensweise[J]. Senckenbergiana，1924a（6）：119-140.

[6]Reineck， H.E.a.Y.M.， Cheng.， Sedimentologische und faunistische Untersuchungen an Watten in Taiwan.I.Aktuogeologische Untersuchungen [J].Senckenbergiana Maritima，1978（10）：85-115.

[7]Seilacher， A.， Studien zur Palichnologie.Ⅰ.Uber die Methoden der Palichnologie[J].Neues Jahrbuch fur Geologie und Palaontologie，Abhandlungen，1953b，96：421-452.

[8]Frey， R.W.a.B.， P.B.， Coastal Salt M arshes， in Pavis， R.A.ed.， Costal Sedimentary Environments[M]. 1978，New York： Springer-Verlag，101-169.

[9]Dashtgard， S.E.， Neoichnology of the lower delta plain： Fraser River Delta， British Columbia， Canada： Implications for the ichnology of deltas [J].Palaeogeography， Palaeoclimatology， Palaeoecology.2011，307（1-4）：98-108.

[10]Ayranci， K.and S.E.Dashtgard， Infaunal holothurian distributions and their traces in the Fraser River delta front and prodelta， British Columbia， Canada[J].Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology，2013，392：232-246.

[11] Baucon， A.and F.Felletti， Neoichnology of a barrier-island system： The Mula di Muggia （Grado lagoon， Italy） [J].Palaeogeography，Palaeoclimatology， Palaeoecology.2013，375（0）：112-124.

[12]李嘉泳，李福新.胶州湾潮间带地内动物的生态学观察[J].山东海洋学院学报，1962（1）：137-157.

[13]王珍如，杨式溥.青岛、北戴河现代潮间带底内动物及其遗迹[M].中国地质大学出版社，1988：1-140.

[14]王珍如，阮培华.北部湾潮间带造迹动物群落及其遗迹[M].北京：地质出版社，1994：23-62.

[15]李广雪，薛春汀.黄河三角洲的生物逃逸沉积构造[J].沉积学报，1992，10（2）：88-93.