细胞重建细胞起源的缩影王谷岩(中国科学院生物物理研究所)北京

中国科学家Nature发文揭示细胞死亡新机制细胞焦亡(pyroptosis)是由炎症造成的程序化细胞死亡，是免疫防御和疾病的关键。

它由炎症的半胱天冬酶(caspase-1)切割gasdermin D (GSDMD)蛋白而触发。

GSDMD包含了一个功能上很重要的、gasdermin家族共享的gasdermin-N端结构域。

中科院生物物理研究所王大成院士课题组与北京生命科学研究所邵峰院士课题组合作，在7月7日Nature上刊登的一篇文章中报道了gasdermin家族蛋白的N端结构域在细胞焦亡中所起的作用，揭示了gasdermin蛋白诱导细胞死亡的新机制。

gasdermin-N有膜破坏性的细胞毒性研究人员发现gasdermin-N端结构域在哺乳动物细胞中具有内源性的细胞毒性，它的过表达也会杀死细菌。

gasdermin-N 端结构域可能是通过破坏膜结构来引起细胞焦亡的。

通过检测重组的gasdermin-N端结构域和膜脂质的结合，这篇文章表明gasdermin蛋白家族的GSDMD, GSDMA3和GSDMA的gasdermin-N端结构可以和膜脂质、真核细胞膜上特有的磷酸化磷脂酰肌醇（phosphoinositide）以及原核细胞膜上特有的心磷脂（cardiolipin）相结合。

这与gasdermin-N端结构域在哺乳动物细胞和细菌中均表现出膜破坏性的细胞毒性相一致。

gasdermin-N和膜脂质结合并形成孔该文章通过检测Flag标记的GSDMD，分析了在细胞焦亡中gasdermin-N端结构域的细胞膜靶向位置。

gasdermin-N端结构域在焦亡中从细胞质中移动到细胞膜上，和各种磷脂酰肌醇相结合。

为了使膜靶向过程可视化，研究人员将GSDMD-N 和GSDMA3-N与绿色荧光蛋白融合并在细胞里诱导表达。

gasdermin-N端结构域表达引起的细胞焦亡非常之剧烈，很快就积累了检测所需的充足信号，细胞随后出现体积膨胀和细胞膜胞吐现象。

细胞重建技术在再生医学研究中的应用再生医学是一门新兴的综合性学科，它正试图寻找并开发治疗人类疾病的新方法。

细胞重建技术是再生医学领域的一项核心技术，它是利用生物材料、细胞和生物因子对组织和器官进行功能再生和重建的技术。

近年来，随着生物科技的快速发展，细胞重建技术在再生医学研究中得到了广泛应用。

一、细胞重建技术概述细胞重建技术是一种将组织和细胞放入生物材料或支架中，培养和发育，最终形成组织或器官的技术。

在这项技术中，细胞和生物因子是实现组织重建的关键要素。

通过将细胞种植到适宜的环境中，细胞可自发地分化并与周围组织互相作用，产生更广泛的组织结构。

细胞重建技术和组织工程技术是重要的再生医学技术，可用于修复和替换各种受损组织。

二、组织重建的应用1.肝脏肝脏是人体最大的脏器，负责许多重要的生理功能。

肝脏损伤可以对人体造成严重疾病，如肝炎，肝硬化和肝癌。

细胞重建技术可以用于肝脏治疗和再生。

一种常见的方法是使用骨髓小体细胞重建损伤的肝组织。

专家已经证明，使用这种方法可以在不损害患者肝脏的情况下，代替功能性肝细胞。

2.骨头骨折是一种常见的意外伤害，若未得到及时有效的治疗，可能会导致永久性残疾。

细胞重建技术可以用于软骨和骨骼组织修复。

利用细胞重建技术，医生们可以在治疗过程中使用干细胞重建损伤的骨组织。

这种方法大大加强了骨折治疗的成功率。

3.眼睛眼睛是人体重要的感觉器官。

细胞重建技术可以用于修复眼睛的受损部分，如角膜和视网膜。

科学家使用干细胞，通过移植治疗和细胞重建技术使失明患者重见光明的例子医生进行了大量的实验研究，未来这些技术可能被广泛应用于治疗失明。

三、细胞重建技术的应用前景细胞重建技术的应用前景是非常广阔的。

其优势在于可以在没有器官捐赠时仍能维持生命。

同时，细胞重建技术也可以防止移植物排斥反应的发生。

未来，细胞重建技术预计将在治疗各种退行性疾病，如阿尔茨海默氏病和帕金森氏病，以及多种癌症的治疗中发挥重要作用。

细胞自我修复与再生技术的研究在人类进化史上，疾病和老年化一直是最大的威胁之一。

然而，这个威胁现在正在被一些前沿的科学家和医学家们所挑战。

他们不断地寻找各种方法来解决这个难题。

在这个过程中，一个名词经常被提及，那就是“细胞自我修复和再生技术”。

1. 细胞自我修复技术细胞自我修复技术是指通过激活身体的自我修复机制来修复和恢复损伤的组织或器官。

这种技术涉及的主要人物是干细胞。

干细胞是一种可以在身体内不断分化成各种需要的细胞的细胞。

因此，干细胞非常适合用于治疗因伤害或疾病导致的组织受损。

现在，科学家们正通过诱导身体自身的干细胞来进行修复。

例如，对于心脏问题，科学家们正在利用身体自身的干细胞来修复患者受损的心脏组织，取代因心肌梗死等原因而死亡的心肌细胞。

同样地，对于关节病和肌肉病，干细胞也可以被用来修复受损的关节或肌肉组织，以帮助患者恢复健康。

2. 细胞再生技术细胞再生技术是指使用生物物质去帮助组织和器官进行再生。

这种技术比细胞自我修复技术更为复杂，因为它需要使用生物材料来重新建造身体的组织和器官。

细胞再生技术也涉及到干细胞，但这些干细胞通常被提取、外科手术或通过其他方法注入到身体中。

这些干细胞会在体内分化成需要的各种细胞类型，如肌肉细胞、神经细胞和血管细胞，来重新构建受损的组织或器官。

3. 当前的研究目前，细胞自我修复和再生技术的研究仍在进行。

这方面的研究主要集中在两个领域：神经和心脏。

在神经学领域，研究人员通过使用干细胞来增殖神经细胞，帮助恢复因神经损伤导致的运动障碍和认知障碍。

这可以用于治疗帕金森病和中风等疾病。

在心脏疾病方面，研究人员正在利用细胞自我修复技术和细胞再生技术来修复因心脏病而受损的心肌组织。

干细胞可以被注入到心肌细胞中来替代死亡的细胞。

然而，这种方法现在还存在诸多挑战，因为如何准确地将干细胞注入到组织中依然是困难的。

4. 将来的前景通过细胞自我修复和再生技术神奇的长远前景使得它是一个受到众多科学家和制药公司大力关注的研究领域。

・科学论坛・本文于!""#年$月%日收到&生命起源问题王孔江（中国科学院生物物理研究所，北京’""’"’）［摘要］在!""#—!"!"国家中长期科学和技术发展规划纲要中，生命起源与演化被列为生命科学基础研究的’(个主要研究方向之一。

本文简要介绍了生命起源研究的一些基本情况，研究现状及中国的生命起源研究。

中国的生命起源研究局部取得了一些成果，但是整体差距很大。

［关键词］生命起源，生命科学生命起源问题是自然科学面临的几个主要的未知基础科学问题之一。

几乎所有的自然历史及生物学教科书总会有章节介绍生命起源。

按照大爆炸理论，大致是从’)"亿年前大爆炸开始的宇宙起源，到约)"亿年前太阳系的起源，到约$)亿年前地球的起源，到大约(%亿年前地球上生命的起源。

地球生命体系是已知的宇宙中惟一的生命体系，也是已知的宇宙中最复杂的分子体系，更是自然演化出的最完美的分子体系。

在地球上生命起源的过程是如此复杂，生命起源的过程是如此偶然，有人做过一个形象的比喻：如果一只猴子在打字机的键盘上随机跳动能打印出大英博物馆的所有图书，那么在地球上发生生命的几率仍比这还小。

但是，在地球上的的确确自然产生了生命，而且产生了智慧生命人类这一宇宙最美丽最灿烂的花朵。

如果说生命在地球上的起源是一个奇迹，那么对地球上这一奇迹的发生发展的过程及原理的探索当然是一个激动人心的事业，也是自然科学的主要任务之一。

显然，对生命起源的研究不仅有利于深入了解自然的奥秘，揭示生命的奥秘，而且推动自然科学的发展，并无疑对人类的思想史及文明史产生重要影响。

本文主要对生命起源研究的基本问题进行介绍并简要介绍了国际生命起源研究的现状及中国的生命起源研究。

希望更多人了解生命起源问题，更多人关注生命起源问题，更多人加入生命起源的研究。

!生命起源研究的基本原则生命起源研究就是探索生命是如何从原始地球条件下自然发生的，简单地说就是研究物质是如何在自然条件下由“死”变“活”的问题。

2024年北京语文卷高考真题带答案带解析带分值文字版一、本大题共5小题,共18分。

阅读下面材料,完成1-5题。

材料一气候的波动变化对文明发展产生了重要影响，重建古代气候变化过程具有重要意义。

由于缺乏合适的温度代用指标，我国古温度重建结果分辨率较低,且多以定性记录为主，定量的古温度重建相对较少。

全球历史温度变化曲线的重建主要借助冰芯、深海沉积物和树轮的记录，而我国是传统的农耕文明社会，陆地上的沉积记录才能更好地反映我国历史气候变化。

随着技术的革新,微生物分子化石的研究蓬勃发展,微生物分子化石中的一类化合物——brGDGTs（支链甘油二烷基甘油四醚酯）——被用于古气候研究。

brGDGTs是细菌细胞膜的组成部分，其分子结构中有4到6个甲基和0到2个环戊烷。

如同人天冷需要加衣、天热需要减衣一样,寒冷的气候条件下细菌倾向于合成更多的甲基,而温暖的环境下合成的甲基数量则减少。

微生物活体死亡后,细胞膜中的 brGDGTs等大分子能在地质体中长期保留下来,可以通过brGDGTs结构中的甲基个数推断当时的温度。

六盘山北联池靠近中华文明核心区，由中国科学院、南京大学、兰州大学等单位的研究人员组成的联合团队选取这里的沉积物样品，借助 brGDGTs，通过定量分析，重建了5000年以来我国北方更高分辨率的暖季（4月至10月）温度变化过程。

结合山西某地沉积物的孢粉重建的降水记录，联合团队获得了我国北方地区5000年以来完整的气候演变历程。

从重建的温度与降水结果来看，我国北方地区的气候呈现出不断变冷、变干的大趋势。

大约前3000 年变化缓慢,之后的 2000年变化加速。

这主要与太阳辐射变化有关，太阳辐射能量在过去 5000年间持续下降。

另外，过去2000年以来的快速冷干现象还可能与太阳活动、局部火山活动等因素有关。

而且这一时期内区域植被中木本植物逐渐减少,导致地表反射率上升,也可能加快了气候变冷变干的速度。

研究人员将气候重建的结果与中国历史朝代相对应，发现不同历史时期的气候呈现出冷暖交替的特点。

细胞焦亡2001年，cookson等首次使用pyroptosis来形容在巨噬细胞中发现caspase-1依赖的细胞死亡方式。

细胞焦亡（pyroptosis）的发现并证实是一种新的程序性细胞死亡方式，其特征为依赖于半胱天冬酶-1(caspase-1)，并伴有大量促炎症因子的释放。

细胞焦亡的形态学特征、发生及调控机制等均不同于凋亡、坏死等其他细胞死亡方式。

迄今为止，已经证实弗氏志贺氏杆菌、沙门氏杆菌、李斯特杆菌、绿脓杆菌、弗朗西斯氏菌属、嗜肺性军团杆菌以及叶尔森杆菌均可诱导巨噬细胞产生caspase-1依赖的细胞死亡方式。

研究发现，caspase-1依赖的细胞死亡方式不仅存在于单核巨噬细胞系，还存在于树突状细胞等其他细胞中。

诱导细胞产生caspase-1依赖细胞死亡的刺激原也不仅局限于病原体，一些非生物性的刺激源，如损伤相关模式分子(danger／damage associated molecularpattern，DAMP)、缺血坏死的产物等也可诱导细胞caspase-1依赖的细胞死亡。

此后，科学家们发现细胞焦亡本质上是由GSDMD（gasdermin D）蛋白介导的细胞炎性坏死，与多种病理生理过程紧密相关。

一旦发生，GSDMD 蛋白的N - 端高聚并与脂类结合，在细胞膜上形成孔洞，细胞逐渐膨胀至细胞破裂，最终大量细胞内含物如IL-1β释放，激活强烈的炎症反应。

研究表明，细胞焦亡广泛参与感染性疾病、神经系统相关疾病和动脉粥样硬化性疾病等的发生发展，并发挥重要作用。

对细胞焦亡的深入研究有助于认识其在相关疾病发生发展和转归中的作用,为临床防治提供新思路。

1.Nature：细胞焦亡在肿瘤化疗中发挥重要作用doi:10.1038/nature22393近日，一篇发表在国际杂志nature上的研究报告中，来自北京生命科学研究所的邵峰院士课题组报道发现细胞焦亡的重要蛋白GSDME(DFNA5)。

该蛋白在肿瘤化疗药物的作用下，通过caspase-3的切割作用获得活性，诱导肿瘤细胞的细胞焦亡，并在化疗药物对正常组织的毒副作用中扮演重要角色。

为国家争气名人故事为国家争气名人故事贝时璋是我国生物物理学的奠基人和开拓者，自20世纪20年代起，他就一直从事实验生物学的研究工作。

为人处世，他友好、善良；搞研究做学问，他踏实、细致。

贝时璋在浙江大学生物系负责组织学、胚胎学、无脊椎动物学、比较解剖学、遗传学等等课程时，讲授内容详实，条理清晰，他能记得成百上千个骨头、神经肌肉和血管等的拉丁名称，使学生们惊叹不已。

他在浙江大学生物系辛勤耕耘20年，培养出一大批著名的实验生物学家。

他曾自豪地说：“我用自己的生命研究生命科学，不久以后简单的生命将在实验室合成。

那时，生命与无生命之间的界限，也不再是固定不变了。

”1983年，他还拍摄了“细胞重建”的科普电影，获第五届中国电影最佳科教片金鸡奖，获得第23界国际科技进步奖和意大利巴马国际医学科学电影节荣誉金质奖。

2003年，正值贝时璋获得图宾根大学博士学位75周年。

这一年的10月10日，是他100岁生日，而这一年他依然在孜孜不倦地工作。

9月26日，中国科学院生物物理研究所召开了“贝时璋先生百岁寿辰暨建所45周年庆祝大会”。

德国驻华大使馆公使科伊内先生代表德国政府到会祝贺，回顾了贝时璋早年留学德国的经历，授予他“唯一学术公民”称号，并代表图宾根大学授予他“钻石博士”学位。

正是在那次百岁寿辰庆祝大会上，国家天文台宣布，国际小行星中心和国际小行星命名委员会正式批准将国家天文台于1996年10月10日发现的、国际永久编号第36015的小行星命名为“贝时璋星”。

贝老一直珍藏着那些记录着德国人民友谊和母校厚爱的博士证书。

在德国留学期间，德国同学亲切地叫他“Paibub”（贝娃娃）。

那期间，他曾先后与几位德国同学租住在德国人家里，为了省钱还一起住过汽车房。

时间过去了80年，说起他的德国同学，他会随手写出一连串德文名字。

几十年来，一些德国同学以及他们的家人与贝时璋一直有着书信往来。

期颐之年的贝老，思路仍很清晰，也比较健谈，尤其与人谈起日常生活和科研工作，中间都不停顿。

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细胞焦亡的关键分子机理
作者：
来源：《科学中国人》2016年第09期
中科院生物物理研究所王大成院士课题组与客座研究员、北京生命科学研究所邵峰院士课题组通力合作，解析GSDMD蛋白家族重要成员的三维结构，与生物功能研究有机结合，确证GSDMD为细胞炎性坏死的直接‘杀手’，揭示GSDMD蛋白以及其它gasdermin家族蛋白介导
细胞焦亡和在天然免疫中发挥功能的结构和分子机理，相关结果发表在《自然》杂志上。

细胞焦亡（又称炎性坏死）是机体重要天然免疫反应，在拮抗病原感染和内源危险信号中发挥重要作用。

过度的细胞焦亡会诱发包括败血症在内的多种炎症和免疫性疾病。

研究结果不仅为针对GSDMD开发自身炎症性疾病和败血症的药物奠定了坚实的理论基础，也为后续研究其它gasdermin蛋白在程序性细胞坏死和天然免疫中可能的生理功能开辟了道路。

2021年北京市第八十中学体育运动学校高三生物二模试题及答案解析一、选择题：本题共15小题，每小题2分，共30分。

每小题只有一个选项符合题目要求。

1. 关于细胞学说的建立，下列说法正确的是（）A. 英国科学家虎克最终建立了细胞学说B. 德国科学家施莱登和施旺是细胞的发现者和命名者C. 德国科学家魏尔肖的名言是“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”D. 细胞学说揭示了生物的统一性和多样性2. 美国生物学家马吉利斯，在她1970年出版的《真核细胞的起源》一书中提出“蓝藻被真核细胞吞噬后经过共生能变成叶绿体”，这是解释叶绿体起源的一种学说，称为内共生假说，以下叙述中不能很好支持该学说的一项是A.叶绿体DNA在大小、形态结构等方面与蓝藻拟核相似B.有双层膜结构，其内膜的成分与蓝藻细胞膜相似C.叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，蓝藻含有藻蓝素和藻红素D.叶绿体核糖体与蓝藻的类似，而与植物细胞质核糖体不同3. 已知某氨基酸的R基为—C2H4ON，则其分子式为A. C4H8O3N2B. C4H7O3N2C. C4H8O3ND. C4H8O2N24. 下列属于纯合子的个体是（）A.EeFFB.eeFFC.eeFfD.EEFf5. 熊猫是我国的国宝，在熊猫和熊猫宝宝之间充当遗传物质的“桥梁”作用的细胞是（）A.精子和卵细胞B.胚胎C.受精卵D.骨髓细胞6. 下列关于动、植物激素的说法，不正确的是A.动、植物激素的化学成分都是有机物B.动、植物激素都是微量高效的细胞代谢调节物质C.动、植物激素都是由特定的器官(或细胞)产生的D.动、植物的一生都需要多种激素相互作用、共同调节7. 下列有关细胞核的叙述中，错误的是（）A. 细胞核是细新陈代谢的主要场所B. 细胞核是细胞遗传的控制中心C. 细胞核是遗传物质储存和复制场所D. 细胞核是细胞代谢的控制中心8. 下列关于糖的叙述，正确的是（）A.葡萄糖和麦芽糖均可被水解B.糖类是主要的能源物质C.构成纤维素的单体是葡萄糖和果糖D.乳糖可以被小肠上皮细胞直接吸收9. 细胞膜具有控制物质进出细胞功能。

奉献一生--访中国科学院生物物理研究所研究员王谷岩教授佚名
【期刊名称】《少年科学》
【年(卷),期】2006(000)002
【摘要】无
【总页数】4页(P33-36)
【正文语种】中文
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一、实验背景细胞是生命的基本单位，细胞修复是维持细胞功能、延长细胞寿命、预防疾病的重要机制。

近年来，随着科学技术的不断发展，细胞修复领域取得了显著成果。

本研究旨在探讨一种新型细胞修复之王（以下简称“细胞修复之王”）的修复效果，为临床应用提供理论依据。

二、实验目的1. 研究细胞修复之王对细胞损伤的修复效果；2. 评估细胞修复之王对细胞增殖、凋亡的影响；3. 探讨细胞修复之王在细胞修复过程中的作用机制。

三、实验材料1. 细胞修复之王：购自某生物科技公司；2. 细胞：选用人胚胎肾细胞（HEK293）；3. 实验试剂：DMEM培养基、胎牛血清、细胞裂解液、细胞凋亡检测试剂盒、MTT 试剂盒等；4. 仪器：细胞培养箱、酶标仪、显微镜等。

四、实验方法1. 细胞培养：将HEK293细胞接种于96孔板，置于细胞培养箱中培养，待细胞贴壁生长至80%时，进行实验。

2. 细胞损伤：采用氧化损伤法对细胞进行损伤，损伤组加入氧化损伤试剂，对照组加入等体积的DMEM培养基。

3. 细胞修复之王处理：损伤组细胞分别加入不同浓度的细胞修复之王，对照组细胞加入等体积的DMEM培养基。

4. 细胞增殖检测：采用MTT法检测细胞增殖，计算细胞生长抑制率。

5. 细胞凋亡检测：采用Annexin V-FITC/PI双重染色法检测细胞凋亡，计算细胞凋亡率。

6. 细胞修复之王作用机制研究：采用Western blot法检测细胞修复之王对相关信号通路的影响。

五、实验结果1. 细胞修复之王对细胞损伤的修复效果：与对照组相比，损伤组细胞生长抑制率显著升高，细胞修复之王处理组细胞生长抑制率显著降低，表明细胞修复之王具有显著的修复效果。

2. 细胞修复之王对细胞增殖、凋亡的影响：与对照组相比，损伤组细胞凋亡率显著升高，细胞修复之王处理组细胞凋亡率显著降低，表明细胞修复之王具有抑制细胞凋亡的作用。

3. 细胞修复之王作用机制研究：Western blot结果显示，细胞修复之王处理组细胞中相关信号通路蛋白表达水平显著升高，表明细胞修复之王可能通过调节相关信号通路发挥修复作用。

科学家在已知最早的胚胎化石中发现了细胞分化
姚强（编译）
【期刊名称】《科技中国》
【年(卷),期】2006(000)011
【摘要】胚胎化石所显示出的分化．有可能是细胞分裂的证据。

【总页数】1页(P61)
【作者】姚强（编译）
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】Q813
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