CcdB分子生物学研究进展分析
学号2007218018 昆明理工大学硕士研究生
综述
专业微生物学
姓名贾卉
入学时间2007年9月
日期2009年1月8日
CcdB分子生物学研究进展
摘要：毒素-抗毒素系统广泛存在于质粒及大肠杆菌染色体中，在缺乏抗毒素的情况下，毒素通过作用于细胞内不同的酶，使细胞中毒，最终导致细胞死亡。本文综述了ccd系统及自杀基因ccdB的作用原理和机制。
关键词：毒素-抗毒素系统、Ccd系统、CcdB
Key words: Toxin-antitoxin system, Ccd system, CcdB
毒素-抗毒素（Toxin-antitoxin，TA）系统是一种可能与细胞生长阻滞或是细胞凋亡有关的系统。该系统最初发现存在于大肠杆菌F质粒上[1]，典型的TA系统由两个基因构成。两个基因分别编码一种稳定的毒素蛋白和一种不稳定的抗毒素蛋白，毒素对细菌有致死作用，而抗毒素通过与毒素形成复合体，中和毒素的毒性，使宿主菌能够存活。
TA系统主要存在于一些低拷贝质粒上，细菌分裂后，不稳定的抗毒素蛋白被迅速降解，不具有质粒的子代细菌就会被稳定的毒素蛋白杀死，这种作用称为分裂后致死效应（the post segregation killing effect，PSK），近一步研究发现在大肠杆菌的染色体上也存在TA系统，但染色体上的抗毒素蛋白对毒素蛋白并不能起到解毒的作用，只有依靠质粒上的抗毒素蛋白才能保证细菌存活，低拷贝质粒正是依靠TA系统的PSK效应，稳定在宿主中存在。
目前已知的TA系统包括7个质粒编码TA基因家族：ccd、mazEF、vapBC 、phd/doc、parDE、higBA和relBE[2, 3]。虽然TA系统在基因结构和调控模式上十分相似，但是每种毒素的作用原理却存在很大差异。CcdB和ParE通过使促旋酶失活抑制DNA复制，使细胞中毒。RelE通过切割mRNA，抑制翻译过程导致细胞凋亡。而HigB的作用机理目前尚不清楚。1．Ccd系统
Ccd（control of cell division or death）为F质粒小F复制子上的一个组件，F质粒共编码三种TA基因系统[4]，Ccd系统[5]只是其中的一种，由CcdA和CcdB两个基因共同构成，也可以称为H、G或是letA、letB，分别编码两种小分子量蛋白：CcdA蛋白（8.7kDa）与CcdB蛋白（11.7 kDa）。CcdA蛋白易被Lon蛋白酶降解，在系统中起到解毒剂的作用，CcdB蛋白较CcdA蛋白稳定，是一种细胞毒素，在没有解毒剂存在的条件下，可以导致细胞凋亡。
2．CcdB
CcdB编码一个101个氨基酸的蛋白（图1），能使DNA促旋酶复合体中毒，并抑制促旋酶的活性。
图1 CcdB蛋白二聚体的二级结构拓扑图[6]
红色的为5条反向平行的β—折叠，稍短的3条紫色的为翼型折叠，黄色为C端的α螺旋。
但是，当存在CcdA蛋白时，CcdB蛋白活性因为形成CcdA-CcdB紧密复合体而受到一定程度的抑制。
3. CcdB蛋白作用原理
3.1 促旋酶
促旋酶是一种在原核生物有机体中必须存在且高度保守的酶，属于拓扑异构酶II，大肠杆菌促旋酶作为一种罕有的拓扑异构酶，在ATP存在时，能够解除负超螺旋。大肠杆菌促旋酶为四聚体，由两个GyrA亚基（97kDa）和两个GyrB亚基（90kDa）组成。GyrA 亚基有两个功能不同的结构域[7]，其中N-端结构域（59kDa）与DNA 断裂-修复有关，而C-端结构域（37kDa）为DNA结合结构域，与DNA折叠有关，整个GyrA亚基形成酶的催化中心，与DNA断裂—再接合反应有关。GyrB亚基同样由两个结构域组成，N-端结构域（43kDa）决定着促旋酶的活性，其作用是结合和水解ATP，C-端结构域（47kDa）的功能目前还不清楚[8]。
3.2 CcdB蛋白与促旋酶的相互作用
促旋酶通过GyrA亚基上的Tyr122共价结合DNA，并诱发DNA的断裂，断裂的DNA 称为G-segment ，同时，另一条称为T-segment的完整DNA穿过G-segment的断裂处，释放到DNA-促旋酶复合体以外，G-segment在原断裂处重新被修复。正是通过这样的断裂—再接合反应，促旋酶不断地向DNA结构中引入负超螺旋，使基因的转录和复制能够顺利进行。体外实验证明：CcdB蛋白存在时，促旋酶GyrA亚基和CcdB蛋白直接结合，形成复合体（α复合体），CcdB蛋白对促旋酶水解ATP和促发超螺旋的能力没有影响，即对促旋酶没有毒性。但是，当GyrB亚基存在时，α复合体会缓慢转变为另一种复合体
——β复合体。β复合体能够水解ATP，但不产生超螺旋，对促旋酶存在毒性。中毒后的促旋酶使DNA只发生断裂却不能修复，进而减少细胞DNA合成[9]，激发SOS反应[10]，形成无核细胞，最终导致细胞凋亡。
4. CcdB蛋白作用机制
研究表明：大肠杆菌中的CcdB蛋白主要有两种作用：1、捕捉断裂的DNA—促旋酶复合体并使其中毒；2、造成大肠杆菌T7聚合酶通路的中断[11]。因此，最初的研究者们认为：CcdB蛋白的作用机制可能与喹诺酮类药物类似[12]，即与GyrA的N端区域相互作用，触发一个快速却不依赖ATP的，稳定的促旋酶—DNA复合体，诱发DNA损伤，导致双链断裂[13]。但是，后来的研究表明CcdB蛋白作用机理较喹诺酮类药物更为复杂。
4.1对能量的依赖性：
在从CcdB蛋白使DNA促旋酶中毒，到完成切割线性DNA的过程中，能量ATP是一个不可缺少的重要因素[14]。研究表明：用非水解产物ATP类似物ADPNP 和ADPCP代替ATP，在CcdB蛋白存在的情况下，并不能促发CcdB蛋白对DNA的切割作用。通过对促旋酶进行改造，得到能结合ATP，但不能使其水解的促旋酶突变体，当CcdB蛋白作用于该突变体时，即使存在ATP，也不能促发线性DNA的切割反应。
但是，以上现象仅出现在线性DNA和松弛型闭合环状DNA中，对于负超螺旋DNA 而言，不存在能量上的依赖现象[15]。
4.2 对DNA片段长度的要求
在CcdB蛋白介导的DNA切割反应中，DNA片断长度对切割效率有着很大的影响，最小长度要求为160bp，而喹诺酮类药物可介导切割的双链DNA片断长度最小为20bp，但并不是只要大于160bp的DNA都能在CcdB蛋白存在的情况下被切开，相反，CcdB蛋白，对DNA的切割作用在DNA长度上要求非常严格，原理目前还没有明确的定论。4.3 与促旋酶结合的区域
喹诺酮类药物与促旋酶结合的区域为GyrA亚基第67个氨基酸至106个氨基酸之间的保守区域（QRDR）。GyrA亚基与ccdB蛋白相互作用的位点为Arg462，GyrA亚基与DNA 共价结合的位点为Tyr122（图2）。
图2促旋酶GyrA亚基的结构[4]
CcdB蛋白存在时，DNA的切割作用过程（图3）。
(a) 在缺乏DNA时，促旋酶处于静止状态，此时的GyrB夹子是开放的；
(b) 第一段DNA( G segment) 能够与静止期的酶反向结合；
(c) G片断（G segment）断裂，断裂的两部分仍然以共价键结合到GyrA亚基酪氨酸残基活性位点Tyr122上，形成所谓的切割复合体。第二段DNA片断( T segment) 进入到GyrB夹子；
(d) 一旦ATP与促旋酶结合，促旋酶的GyrB夹子立刻关闭。这使得GyrA亚基二聚体的构象平衡达到其开放式构造。T segment便可以通过G门，DNA增加两个负超螺旋；
(e) 在T segment通过之前，CcdB蛋白可以与促旋酶结合，但结合之后，G 门便不再关闭，形成切割复合体；
(f) 而在缺乏CcdB蛋白的条件下，GyrA亚基的主要出口会在瞬间开放来释放T segment，随即关闭；
(g) 在T segment释放过程结束后，ATP被水解，酶又恢复到静止的状态。开始新一轮超螺旋的形成，或者进行G segment的选择性连接，使酶释放超螺旋DNA。
图3 CcdB 使促旋酶中毒的机制[16]
蓝色：GyrA亚基；绿色：GyrB亚基；红色：DNA链；黄色：CcdB蛋白
5. 抗毒素CcdA与毒素ccdB间的相互作用
作为Ccd系统抗毒素的CcdA蛋白有两个不同，相互独立的结构域组成：N-端结构域和C-端结构域。N-端结构域结合DNA，对蛋白的结合不起任何作用，也不会因为蛋白在其它位点上的结合，而出现结构上的变化；C-端结构域则负责同毒素CcdB蛋白结合[17]。CcdB与CcdA间的相互作用很复杂，依赖于两者间浓度的比例，产生不同的复合物。当CcdA与CcdB间的比率大于或等于1时，CcdA二聚体会与CcdB二聚体形成复合体，在体外表现出很强的DNA结合能力，螺旋环绕在120bp的启动子区域，这时发挥抑制作用。而当CcdA与CcdB的比例小于1时，就会形成一种由一个CcdA二聚体与两个CcdB二聚体形成的复合体，此时没有抑制作用。
正是由于CcdA可以高效地结合CcdB，所以，CcdA蛋白可以从无活性的CcdB-GyrA 复合体中夺取CcdB蛋白，从而使GyrA恢复原有的活力。
6. CcdB应用展望
由于CcdB对大肠杆菌促旋酶的强毒性效应，ccdB基因可以被构建到表达载体上作为转化时的选择标记，如Invitrogen公司推出的Gateway? Vector Conversion System with One Shot? ccd B Survival TM Competent Cells，就是在Gateway原理的基础上，在中间载体两个重组位点序列间添加ccdB基因。ccdB基因的表达产物能抑制普通E.coli 生长，在克隆时没有切开或者自身环化的载体在转化后不能生长。ccdB的选择作用加上抗生素筛选，转化产物重组率可以高达90%以上。需要特别注意的是在CcdB存在的条件下，表达载体只能被转化到非大肠杆菌宿主菌或是促旋酶发生突变的大肠杆菌中[18]。
由于TA系统对细胞的杀伤作用是通过自然选择产生的，较之抗生素的抗菌作用，其所产生的抗药性的突变率要小得多。所以，通过对这些天然毒素作用方式的研究，可以更好的理解靶标酶的结构及作用机理，这为设计新的抗多重耐药细菌的治疗性药物提供了重要依据。
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2017版高中生物课程标准考试试题及答案
2017版普通高中课程标准测试题 一、单项选择题（每题2分，共20分） 1．合格的高中毕业生必须修满的生物学学分为 A A.4学分 B.6学分 C.10学分 D.12学分 2．下列各项中，属于高中生物课程必修模块组成部分的是 A A．分子与细胞 B．稳态与调节 C．生物科学与社会 D．现代生物科技专题 3. 下列各项中，不属于高中生物课程选择性必修部分的是 D A.稳态与调节 B.生物与环境 C.生物技术与工程 D.遗传与进化 4.关于高中生物课程结构的描述中不正确的是 A A. 必修课程共有3个模块 B. 选择性必修课程共3个模块 C. 选修课程有3个系列 D.现实生活应用属于校本生物课程 5. 对选考生物的学生来说，以下内容可以不修习的是 D A. 模块1：分子与细胞 B. 模块2：遗传与进化 C. 模块3：生物与环境 D. 系列3：细胞与分子生物学 6. 关于新课标学分设置的以下描述中有误的是 C A. 必修课程共4学分 B. 选择性必修课程共6学分 C. 选修课程每修习完成10学时可获得1学分，最高可获得4学分 D. 修习完高中生物课程最多可得14学分 7.对高中学生修习生物所得学分分布要求合理的是 B A.高中毕业不高考：0～4学分 B.高中毕业高考但不选考生物：不少于4分（必修） C.高中毕业高考且选考生物：不少于10分（必修＋选修） D.高中毕业高考且选考生物：不少于6分（选修性必修＋选修） 8.在新课标《分子与细胞》模块中内容要求描述不在一个层级的是 A A.细胞由多种多样的分子组成 B.说出细胞由C、H、O、N、P、S等元素组成 C.概述糖类有多种类型，是生命活动的主要能源物质 D.概述核算由核苷酸聚合而成，是储存于遗传信息的生物大分子 9.在新课标《遗传与进化》模块中内容要求描述不在同一层级的是 C A .亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上 B.有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能 C.概述DNA分子通过半保留方式进行复制 D.由基因突变、染色体变异和基因重组引起的变异是可以遗传的 10.高中学生自主选择修习生物学科在流程上提出以下申请，不合理的是 A A. 高中毕业不高考：只选修生物校本课程 B. 高中毕业不选考生物学科：必修→选修 C. 高中毕业选考生物学科：必修→选择性必修 D. 高中毕业选考生物学科：必修→选择性必修→选修
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分子生物学复习题（11整理版） 一．名解 1.*Supercoil (超螺旋)：DNA双螺旋本身进一步盘绕称超螺旋。超螺旋有正超螺旋和负超 螺旋两种，负超螺旋的存在对于转录和复制都是必要的。 2.positive supercoiling（正超螺旋）：按DNA双螺旋相同方向缠绕而成的超螺旋称为 正超螺旋。 3.negative supercoiling（负超螺旋）：按DNA双螺旋相反方向缠绕而成的超螺旋称为 负超螺旋。因为生物界仅发现负超螺旋的存在，推测负超螺旋有利于DNA的表达。 4.Palindrome（回文序列）：在同一条DNA单链上，存在两段实质上相同，但序列颠倒并 且二者碱基能形成互补的序列，这两段序列很容易就会根据碱基互补原则，互相吸引、配对，从而使得这条单链回折形成互补的双链结构。 5.domain（结构域）：分子量大的蛋白质三级结构常可划分为一个或数个球状或纤维状的 区域，折叠较为紧密，各行使其功能，称为结构域。 6.Motif（基序）：一般指构成任何一种特征序列的基本结构。作为蛋白质结构域中的亚单 元,其功能是体现结构域的多种生物学作用。 7.protein family（蛋白质家族）：指结构相似，功能相关的一组蛋白质。通常一个蛋白 质家族由同一个基因家族内的基因编码 8.microRNA/miRNA（微RNA）：内源性的非编码RNA分子。这些小的miRNA和蛋白质形成 复合体时具有各种调节功能，在动物中，miRNA可以通过和mRNA不翻译区域互补结合（不需要完全互补）来抑制蛋白质翻译。 9.*the ubiquitin-mediated pathway （泛素化途径）：泛素间隔或连续地附着到被降解 的蛋白质赖氨酸残基上，这一过程称为蛋白质泛素化。泛素：一个由76个氨基酸组成的高度保守的多肽链，因其广泛分布于各类细胞中而得名。泛素能共价地结合于底物蛋白质的赖氨酸残基，被泛素标记的蛋白质将被特异性地识别并迅速降解，泛素的这种标记作用是非底物特异性的。 泛素依赖的蛋白选择性降解过程： ①泛素活化酶（E1)与泛素结合，活化泛素。 ② E1-泛素随后与泛素携带蛋白（E2)结合,成为E2-泛素，E1被置换。 ③ E2-泛素在泛素蛋白连接酶（E3）作用下与目标蛋白连接。这样多个泛素结合上目标蛋白后，目标蛋白即被标记，随后被proteosome（蛋白酶体）降解。这个过程需要ATP提供能量。 10.open reading frame(ORF) (开放阅读框):指一组连续的含有三联密码子的能被翻译 成多肽链的DNA序列。它由起始密码子开始，到终止密码子结束。 11.satellite DNA （卫星DNA）：又称随体DNA。真核基因中的高度重复序列，其碱基组 成与主体DNA有较大的差异，因而可用密度梯度沉降技术，如氯化铯梯度离心，将它与主体DNA分离。因为不具有启动子，所以一般不转录。 12.Human Genome Project(HGP) （人类基因组计划：）这一计划旨在为30多亿个碱基对 构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类
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有限元方法的发展及应用 摘要：有限元法是一种高效能、常用的计算方法。有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的，所以它广泛地应用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描 述的各类物理场中。自从1969年以来，某些学者在流体力学中应用加权余数法中的迦辽金法或最小二乘法等同样获得了有限元方程，因而有限元法可应用于 以任何微分方程所描述的各类物理场中，而不再要求这类物理场和泛函的极值 问题有所联系。基本思想：由解给定的泊松方程化为求解泛函的极值问题。 1有限元法介绍 1.1有限元法定义 有限元法（FEA，Finite Element Analysis）的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它是起源于20世纪50年代末60年代初兴起的应用数学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学。 有限元法的基本思想是将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域 组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总 的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而 是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得 到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行 之有效的工程分析手段。有限元法最初应用在工程科学技术中,用于模拟并且解 决工程力学、热学、电磁学等物理问题。 1.2有限元法优缺点 有限元方法是目前解决科学和工程问题最有效的数值方法，与其它数值方 法相比，它具有适用于任意几何形状和边界条件、材料和几何非线性问题、容 易编程、成熟的大型商用软件较多等优点。 （1）概念浅显，容易掌握，可以在不同理论层面上建立起对有限元法的理解，既可以通过非常直观的物理解释来理解，也可以建立基于严格的数学理论 分析。 （2）有很强的适用性，应用范围极其广泛。它不仅能成功地处理线性弹性
新课程标准呼唤教材的创新
新课程标准呼唤教材的创新 朱正威李红 人教版义务教育新课程标准实验教科书（七年级上册）已于2001年8月正式出版并开始在全国7个实验区实验。该教材是依据教育部2001年颁布的《全日制义务教育生物课程标准（实验稿）》编写的。新课程标准指出：“义务教育时期的生物课程是国家统一规定的，以提高学生生物科学素养为要紧目的的必修课程，是科学教育的重要领域之一。”它提倡和遵循的课程理念是“面向全体学生”、“提高生物科学素养”、“倡导探究性学习”。这是一个深刻的变革，必须以创新的精神，依据新的课程标准编写出新的教科书。 1 努力构建新的教材体系 新课程标准综合考虑学生进展的需要、社会需求和生物科学进展3个方面，选取了10个主题——“科学探究”、“生物体的结构层次”、“生物与环境”、“生物圈中的绿色植物”、“生物圈中的人”、“动物的运动和行为”、“生物的生殖、发育与遗传”、“生物的多样性”、“生物技术”和“健康的生活”。这是构建新的教材体系的差不多依据，但不是教材体系本身。因此，符合课程标准内容框架，又符合学生需求，便于学生学习的教材体系仍有待创建。 在内容标准的10个主题中，涉及的学习面专门宽广，要求达到的生物科学素养的目标也是多维度的。若以突出人与生物圈的关系为核心，则各个主题都有可能在那个核心的统率下作不同程度的展开和深入，使教材体系有一个清晰的主线。而且，当代生物科学从微观和宏观两个方面分别朝着分子生物学和生态学方向进展。分子生物学揭示的是生命的本质，是纵深的研究，学生需要有相当的生物学基础以及相应的物理学、化学基础才能领会，适宜作为高中时期的要紧学习内容。生态学研究的是生物与环境的关系，与人类的生活和命运息息相关。空气污染、气候变化、资源枯竭、森林锐减及物种灭绝等一系列生态环境问题差不多威逼到人类的生存和进展。1992年的联合国环发大会为解决全球环境与进展问题制定了一系列纲领性文件，越来越多的人认识到必须用生态学观点指导经济建设，走可连续进展之路，人类才会有美好的改日。生态学正在成为指导以后全球经济可连续进展、调整发达国家与进展中国家经济关系的准则和科学依据。作为21世纪的公民，学生应该从个人、国家和全球的角度认识自己在爱护生物囵中的角色和责任，通过学习初中生物学课程，树立人与自然和谐进展的观念，并以此规范自己的行为，参与有关的决策。因此，将初中生物学教学放在人与生物圈的大背景中进行，更有利于全面提高学生的生物科学素养，学以致用。 鉴于以上考虑，人教版初中生物学实验教科书围绕人与生物圈，设计了8个单元——“生物和生物圈”、“生物和细胞”、“生物圈中的绿色植物”、“生物圈中的人”、“生物圈中的其他生物”、“生物的多样性及其爱护”、“生物圈中生命的连续和进展”和“健康的生活”。此外，把生物科学·技术·社会的有关内容，分散于8个单元中，既便于学生学习，也使各单元更富有时代气息。教科书的开始有“致同学们”，结尾有“生物科学技术的进展和展望”。这一教材体系突出了人与生物圈，且首尾呼应，浑然一体。
疾病分子生物学诊断的研究进展
疾病分子生物学诊断的研究进展 摘要：随着分子生物学技术的的不断进步，许多疾病便转入了基因治疗阶段，而分子生物学技术的不断进步，也恰好为医药领域的发展建立了良好的基础，这也必将会为各种疾病的治愈提供一个更新更好的解决方案。而本文则就白血病、胆管癌和肺结核三种疾病的分子生物学诊断研究进展进行了讨论。 关键词：分子生物学疾病研究进展 前言： 利用分子生物学的技术方法检测受检者体内 DNA 或 RNA 的结构变化，从而对疾病作出诊断的方法［1］与传统方法相比较，其具有非常显著的优越性，既可以直接对个体基因状态进行检测，又可以对表型正常的携带者以及特定疾病的易感者作出诊断和预测。因此分子生物学技术能广泛应用于白血病、胆管癌和肺结核等几种疾病的诊断治疗。因此分子生物学的诊断治疗已成为研究热点，现将其研究进展情况综述如下。 1．白血病的分子生物学诊断研究进展[2] 1.1白血病简介 白血病是一类常见和多发的造血干细胞克隆性恶性疾病，形态学分型为其主要诊断方法，但对于一些形态不典型的病例易误诊，近年来临床研究发现，大部分的白血病存在着某种染色体易位，而易位会产生新的融合基因。癌基因的扩增、原癌基因点突变或抑癌基因的失活等。 1.2荧光原位杂交技术( FISH) 目前 FISH 广泛用于检测染色体重组和标记染色体，检测多种基因疾病的染色体微缺失和用于非整倍体疾病的产前诊断.其基本原理是用标记了荧光素生物素或者地高辛的单链 DNA 探针和与其互补的 DNA 退火杂交，通过检测附着在玻片上的分裂中期或间期细胞上的核 DNA 位置反映相应基因的状况适用于多种临床标本( 如血液骨髓组织印片和体液，甚至石蜡包埋的组织标本等)，具有直观、方便、敏感、可量化、方法多样和适应不同检测目的等优点，
分子生物学课程论文
分子生物学课程论文
PCR技术发展与应用的研究进展 王亚纯 09120103 摘要：聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)是最常用的分子生物学技术之一，通过变性、退火和延伸的循环来完成核酸分子的大量扩增．定量PCR技术是克服了原有的PCR技术存在的不足，能准确敏感地测定模板浓度及检测基因变异等，快速PCR技术快速PCR在保证PCR反应特异性、灵敏性和保真度的前提下，在更短时间内完成对核酸分子的扩增．mRNA 差异显示PCR技术是在基因转录水平上研究差异表达和性状差异的有效方法之一．近年来已经开展了许多这三方面的研究工作，本文就定量PCR技术、快速PCR技术、mRNA差异显示PCR技术作一综述，以便更好地理解及应用这项技术。 关键字：定量PCR；荧光PCR；快速PCR；DNA聚合酶；mRNA差异显示PCR 0 前言 聚合酶链反应(polymerase chain reaction，PCR)技术由于PCR简便易行、灵敏度
高等优点，该技术被广泛应用于基础研究。但是，由于传统的PCR技术不能准确定量，且操作过程中易污染而使得假阳性率高等缺点，使其在临床上的应用受到限制[1]。鉴于此，对PCR产物进行准确定量便成为迫切的需要。几经探索，先后出现了多种定量PCR (quantitative PCR，Q-PCR)方法，其中结果较为可靠的是竞争性PCR和荧光定量PCR(fluorescence quantitative PCR，FQ-PCR)。 随着生命科学和医学检测的不断发展，人们越来越希望在保证PCR反应特异性、灵敏性、保真度的同时，能够尽量缩短反应的时间，即实现快速PCR(Rapid PCR or Fast PCR)。快速PCR 技术不仅可使样品在有限的时间内可以尽快得到扩增，而且可以显著增加可检测的样品数量，显然，在大批量样本检测和传染病快速诊断等方面将会有重要的应用前景。例如，快速PCR在临床检测中可大大加快疾病的诊断效率；在生物恐怖袭击时能有效帮助快速鉴定可疑物中有害生物的存在与否；同时，由于PCR已经渗入到现代生物学研究的各个方面，快速PCR的实现必然可以使许多科学研究工作的进展显著加快，最终影
中兽药研究现状与进展
中兽药研究现状与进展 宁康健 （安徽科技学院，动物科学学院） 受化药的毒副作用及药物残留的影响及入世后对仿制新药的限制，中药成为创新药物的新亮点备受青眯。我国是一个中药材资源大国，具有11 000多种药用植物、动物和矿物资源，常用药物在1000种以上，已出口到130多个国家和地区，国际市场上每年中药的销售额高达160亿美元，但我国仅占市场份额的4%，而日本、韩国分别占到60%和20%，这与我国的中药大国地位极不相称。日本国内流通的生药共有390种，其中植物来源的有361种，占92.6%。日本自己栽培的生药有70种，其余大部分靠进口（约占75%）。日本用我国的“六神丸”加工制成的救心丹年销售额达1亿美元，几乎与我国中成药总出口创汇额相当。为什么人家这么少的资源可创造那么大的效益？我们的问题在那里？现就 中兽药的研究现状、存在问题及技术现代化、质量标化、管理规范化等提出拙见，意在抛砖引玉。 1中兽药研究现状 1.l 兽药典与中兽药企业 1.1.1 药典 2000年版《中国兽药典》共收载有183个中药成方制剂，其中散剂、配剂、浸膏、流浸膏剂、片剂等10个剂型占总数的94%，全部药典共收录剂型11个，以散剂为主（占80.3％）。而人药有43个剂型，5000余个品种。《日本药局方》已收录生药179种，汉方药方剂469个，剂型共27个。由此可见，中兽药与人用中药、与日本的药局方差距甚大。 1.1.2 中兽药企业 我国约有3000家兽药企业，90%以上属中小型，年产值在2000万元以上的只有20O多家，大部分企业缺乏与国外企业的竞争力。2001 年人用中药工业企业共有1100多家，能生产包括滴丸、气雾剂、注射剂在内的现代中药剂型40余种，品种8000余个。日本95年在册的汉方药生产及销售厂家共82家，制剂生产厂家42家。其中以律村、钟纺药品、大杉制药、帝国汉方、本草等 10家生产厂为主，其销售额占日
《生物化学实验》课程标准
《生物化学实验》课程标准 一、课程概述 《生物化学实验》是独立设课，该课程是本科生物技术专业一门重要的专业基础课，特别是随着分子生物学的发展与拓宽，生物化学的实验方法与技术显得尤为重要。因此，掌握和学会生物化学实验方法与技术，对其它很多学科的发展有直接的影响。 生物化学实验与生物化学基础理论课紧密结合，使学生将理性知识与感性认识有机地结合，将书本知识用于实验，在实验中更深刻地理解基础理论，提高学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的综合能力与创新意识。生物化学实验的主要目的是使学生掌握研究与应用生物化学的主要方法与技术，包括经典的、常规的、以及现代的方法与技术，使学生具有适应于从事相关学科的基础理论研究，教学和实际生产应用。 二、课程目标 1.熟悉生物化学实验的一般知识，掌握生物化学的基本操作技能，培养独立的实验能力。 2 .通过性质试验，验证各类常见的生物大分子物质的主要性质和鉴定方法，丰富学生的感性知识，巩固和加深生物化学的基本知识。 3.使学生基本掌握分光光度计、离心机、电泳仪、pH计等仪器的使用，并掌握层析、电泳、离心、光谱光度等生物化学基本技术。 4.在实验中要有严紧的科学态度，尊重事实与实验结果，要善于发现新现象，培养学生的分析、数据处理、创新能力。 5.树立密切合作的风气，在实验中进一步提高学生的科学素质修养。 三、课程内容与教学要求 本实验课的技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下： 知道———是指对这门学科和学科知识点的认知。 理解———是指对这门学科涉及到的基本理论、基本知识、基本实验方法、基本技能给予说明和解释。 掌握———是指运用理解的学科概念、原理、实验方法和技术，说明、解释、类推同类学科知识和现象。 学会———是指能模仿或在教师指导下独立地完成生物化学知识和技能的操作任务，或能识别操作中的一般差错。 教学内容和要求表中的“ √”号表示教学知识和技能的教学要求层次。 本标准中“*”号的内容为选做实验或开放性实验，教师可根据实际情况确定选做实验的内容，并鼓励微生物学兴趣爱好者进行既定的开放性实验或自己设计开放性实验。
分子生物学的研究及发展
分子生物学的应用及发展 摘要：本文在文献检索的基础上，对分子生物学的发展简史，基本原理，研究领域等作了简单介绍，阐述了分子生物学在人们日常生活中的应用并结合药学专业着重讨论了其在药学及中药开发发面的应用，并进一步对分子生物学未来的研究技术、方向和前景做了展望。 一前言 生物以能够复制自己而区别于非生物。生命现象最基本的特征是进行“自我更新”。进行“自我更新”体现了一种最高级和最复杂的运动状态。这种运动就是生物机体从环境中摄取物质和能量，以更新本身的物质组成，而山现生长、繁殖，在这样的过程中保证了将自身的特征传给历代；同时也不断地向环境输送一些物质和释放能量。在生物机体的组成物质中，防水分外，有各种无机盐类和各种有机化合物。其中生物大分子——核酸和蛋白质在进行自我更新运动中，以其功能的重要性占第一位。为探索生命现象的本质问题，产生了分子生物学这一学科[1]。 分子生物学(molecular biology)是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，它是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域[2]。 分子生物学的最终目标是远大的，从产生基本细胞行为类型的各种分子的角度，来理解这五类行为类型：生长、分裂、分化、运动和相互作用。即分子生物学力图完整地描述细胞大分子的结构、功能和相互联系，从而理解细胞为什么要采取这种方式[3]。 分子生物学作为一门新兴的边缘学科。它的迅速发展及其在整个生命科学领域的广泛渗透和应用，促使人们对生物学等生命科学的认识从细胞水平进入分子水平。在农业、畜牧、林业、微生物学等领域发展十分迅速，如转基因动植物等。在医学领域，为医学诊断、治疗及新的疫苗、新药物研制等开辟了新的途径，使医学科学中原有的学科发生分化组合，医学分子生物学等新的学科分支不断产生，使医学科学发生了深刻的变革，不认识到这一点就很难跟上科学发展的步伐。 分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。 二分子生物学发展简史 分子生物学的发展大致可分为三个阶段[4-7]：
分子生物学课程标准
《分子生物学》课程标准 英文名称：Molecular Biology 课程编码：413041150 适用专业：生物技术学分数：2 一、课程性质 分子生物学属于生物学一级学科下的生物化学及分子生物学二级学科，是生物技术专业培养计划中专业基础系列课程的主干课程之一。学生们前期系统学习的生物化学、植物生物学、动物生物学、微生物学等课程为分子生物学的学习奠定了基础，而分子生物学知识的学习会使学生对生命科学从宏观到微观，对生物信息的传递、基因的表达调控等有更为全面深刻的理解，并为后续分子生物学实验等课程的学习与实践打下基础。通过本课程学习，为学生将来从事分子生物学实验员、检测员等岗位奠定良好的基础。 二、课程理念 在本课程的教、学过程中要“抓住一条主线，注意两个对比，形成三种意识”，坚持学生为主体、教师为主导的课程理念。 1、抓住“一条主线” 分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科，是生命科学领域最基础、最重要的主干课程之一。中心法则从信息角度论证了生命世界在分子水平的统一，分子生物学知识基础就是以中心法则为主线介绍生物信息的传递，以及生物信息传递过程中的调控机制，要引导学生以中心法则为主线梳理构建出分子生物学知识框架。 2、注意“两个对比” 真核生物和原核生物在基因组成、基因表达调控等方面有许多的差异，要引导学生在学习真核生物和原核生物在分子水平的统一性之外，还要注意对比真核生物和原核生物之间的不同，利用比较法进行学习提高学习效率。 3、形成“三种意识” 分子生物学作为现代生物学的共同语言，应认识到其交叉性、前沿性、应用性，学生要建立这三种意识 分子生物学现已迅速渗入到生物学的各个学科，是现代生物学的共同语言，是生命科学领域中所有学科在分子水平上的统一。分子生物学涉及面广，学科交叉内容丰富,也是目前自然科学中进展最迅速、最具活力的领域，在教学过程中应反映分子生物学的交叉性、前沿性，同时也要注重分子生物学研究方法运用能力的培养，将分子生物学的基础理论与实验方法原理相结合，尤其特别注意分子生物学基本研究方法的实验原理及其应用范围的讲解，培养学生从分子生物学的角度思考、分析、解决问题的思想意识或观念，对分子生物学研究方法的应用和意义有较全面的理解，能用分子生物学知识解释如转基因技术等相关社会热点问题，初步具有从分子水平发现问题、分析问题、进而选用适宜的分子生物学研究方法解决实际问题的意识。 4、分子生物学课程的学习应坚持学生为主体、教师为主导，引导学生进行自主探究型学习，增强学生分析问题、解决问题的应用能力 通过增加学生讲授、课堂讨论、课外拓展等学习形式，尤其要引导学生从课本上原有的经典实验着手，体会前人如何从分子生物学的角度思考、分析、解决问题，使学生较全面的掌握分子生物学基本知识、理解分子生物学方法的应用和发展前景，了解现代分子生物学新方法与新成果及其在解决人口膨胀、环境污染、疾病猖獗、能源资源匮乏、生态平衡破坏等重大难题过程中面临的机遇与挑战，明确所学知识的应用价值，增强学生分析问题、解决问题的应用能力。 三、课程目标 1、总目标 通过介绍染色体与DNA、生物信息传递、基因表达调控等使学生获得核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其规律性等分子生物学基础知识，了解并关注分子生物学发展简史、发展趋势及其在
含鞣质类中药的保健作用
[基金项目] 国家自然科学基金项目（81274187）；国家科技支撑计划：基于生物、化学、信息等多学科技术集成的中药现代化发展关键技术研究（2012BAI29B00） [通信作者] *张兰珍，研究员，主要从事中药和民族药药效物质研究，Tel：（010）84738629, Fax：（010）84738611，E-mail：zhanglanzhen01@https://www.wendangku.net/doc/8510698681.html,； [作者简介] 邵岩岩，硕士研究生，Tel：（010）84738629，E-mail：sunshine4003@https://www.wendangku.net/doc/8510698681.html, 含鞣质类中药的保健作用 邵岩岩，朱丹，杨光辉，毛鑫，夏青，孙雪飞，赵海娟，张兰珍* （北京中医药大学中药学院，北京 100102） 摘要：鞣质类化合物具有抗氧化、抗肿瘤、抗菌、抗病毒、降血糖及调血脂等药理活性及营养保健价值，本文通过查阅近年来鞣质的相关文献和资料对鞣质化合物的结构类型、含鞣质类中药、药理活性及含鞣质类中药的保健作用进行综述，为含有鞣质类中药的应用和开发提供参考。 关键词：鞣质；中药；药理活性；保健作用 Health effects of Chinese herbs containing tannins SHAO Yanyan, ZHU Dan, YANG Guanghui, MAO Xin, XIA Qing, SUN Xuefei, ZHAO Haijuan, ZHANG Lanzhen* (School of Chinese Materia Medica, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100102, China) Abstract: Tannins have the pharmacological effects of anti-oxidant, anti-tumor, anti-bacterial, anti-viral, lowering blood sugar ,lipid-lowering diet and other nutritional health. Thus the recent research literature on the structure type, Chinese herbs containing tannins, pharmacological activity and the health benefits of tannins kind of medicinal plants were reviewed and summarized. Also its application in the food and health products were elaborated, in order to provide the theoretical basis for carrying out related research work and provide a reference for the development of nutritional supplements. Key words: Tannins; Chinese herbs; Pharmacological effects; Health effects 鞣质(tannins)又称单宁，是一类存在于植物体内结构比较复杂的多元酚类化合物。鞣质除在苔藓植物中很少含有外，广泛存在于植物界，我国约70%以上的中草药中含鞣质类化合物，很多中草药中富含鞣质，如余甘子、叶下珠、五倍子、方儿茶、茶多酚、地榆、诃子、仙鹤草、老鹳草及石榴皮等[1,2]。国外除了研究中草药中的鞣质，更多的是对酒、茶、高粱、葡萄及草莓中的鞣质活性进行研究。鞣质在过去常作为杂质除去, 但目前的研究证明鞣质有一系列的生理活性，引起了国内外广泛关注。 鞣质具有收敛、止血、抗菌、抗氧化、抗炎抗过敏、抗肿瘤、改善肾功能和抗癌变、调节血糖等药理作用[3]。鞣质不仅具有以上多种药理作用，还具有更重要的保健作用，用于保健食品的开发。本文在查阅文献的基础上，主要对含有鞣质类中药的保健作用及保健品的开发研究进行综述。 1 含鞣质类常用中药 鞣质结构类型可分为三大类：水解鞣质(hydrolyzable tannins)、缩合鞣质(condensed tannins)以及缩合鞣质与水解鞣质中的葡萄糖以碳键连接而成的复合鞣质(complex tannins) [4]。 水解鞣质由酚酸及其衍生物与葡萄糖或多元醇通过苷键或酯键而形成的化合物[5]。根据化合物结构中所含多元醇的数目的多少还分为可水解鞣质单体、二聚体、三聚体、四聚体及多聚体。含有这类鞣质的有五倍子、诃子、仙鹤草、地榆、老鹳草、麻黄、柽柳、石榴皮、山茱萸、叶下珠、余甘子及绿茶、核桃、番石榴等 [6]。 缩合鞣质是以黄烷-3-醇或黄烷-3, 4-二醇为单体，通过C-C键或部分C-O键缩合而成的化合物，可形成二聚体和3～5个单体缩合而成的多聚体，故不为酸所水解[5]。缩合鞣质在中药以及一些食物中分布很广，如大黄、肉桂、儿茶、虎杖、毛杜仲、四季青、乌药、蛇麻、麻黄、槟榔及落花生、荔枝、银杏、苹果、葡萄等中均含缩合鞣质[7]。复合鞣质分子结构中是由没食子鞣质部分与原化色素部分结合组成的，具有可
生物学课程标准
一.模块 1 分子与细胞 本模块包括细胞的分子组成、细胞的结构、细胞的代谢、细胞的增殖以及细胞的分化、衰老和死亡等内容。细胞是 生物体结构与生命活动的基本单位。细胞生物学是生命科学的重要基础学科,分子生物学的发展促使细胞生物学的研究进入了分子水平。 本模块选取了细胞生物学方面最基本的知识,是学习其他模块的基础。它还反映了细胞生物学研究的新进展及相关的 实际应用。通过本模块的学习,学生将在微观层面上,更深入地理解生命的本质。了解生命的物质性和生物界的统性细胞生命活动中物质、能量和信息变化的统一,细胞结构与功能的统一,生物体部分和整体的统一等,有助于科学自 然 观的形成。学习细胞的发现、细胞学说的建立和发展,有助于学生加深对科学研究过程和本质的理解。 【内容要求】 概念 1 细胞是生物体结构与生命活动的基本单位, 1.1 细胞由多种多样的分子组成,包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核 酸等 ,其中蛋白质和核酸是两类最重要的 生物大分子 1.1.1 说出细胞主要由C、 H、 O、N、 P、 S等元素构成 ,它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子 2 指中水一然
[附录 ] 附录 2 教学与评价案例 案例 1“生态系统的稳定性”教学目标的制订 1,通过对案例的分析讨论 , 能用物质和能量的输入和输出平衡观点,认识具体生态系统的稳定性。 2,通过对生态系统各种成分功能和营养结构关系的讨论 , 以及运用反馈调节原理 , 能初步判断不同生态系统维持其稳定性的相对能力。 3·能够根据生态系统各种成分、结构以及数量关系构建稳定性生态系统模型,并制作简易生态瓶。 4,能够为常见生态系统的合理利用和维持可持续发展提出有价值的建议。 案例 1 评析 养成生物学学科核心素养是本课程学习的宏观目标。 教师在备课时 ,要根据实际上课具体内容 ,确定每个课时的具体教学目标。习惯了以三维目标来描述教学要求和意 图 ,教师在对应核心素养制订教学目标时或许会感到困惑。本案例旨在示范如何依据核心素养来制订一节课的教学 目标。 案例中的教学目标,是依据内容要求、学业要求和学业质量标准,围绕培养学生核心素养的要求制订的。目标1 着重体现了“生命观念”的要素 ;目标 2 着重反映了“科学思维”的要素 ;目标 3 和 4 分别着重指向 "科学探究”和“社会责任”。这四个目标之间相互也有交叉 ,每个目标中可能还含有对其他素养 的要求。核心素养几个要素的协调发展是学生品格和认识问题、解决问题能力的具体表现,是制订教学目标的出发点和课堂教学活动实施的落脚点。 案例 2 筛选分离土壤中尿素分解菌的教学设计 一 .教学目标 1,能用生物与环境相适应的观点,提出分离目标菌的思路。 2,能按照科学探究的要求设计出分离目标菌的方案。 3.能依据方案运用无菌操作技术和分离、培养方法初步分离出目标菌。 二 .教学思路 提出课题讨论思路设计方案实施方案展示交流 三 .教学过程 活动任务活动目的 利用视频或文本介绍几种分离、筛选!工程菌种的用真实情境激发学生参与探究的动机。 实例 ,认识寻找、分离菌种的应用价值,提出课题。 选取哪种土样筛选分离得到尿素分解菌的概率用生物与环境相适应的观念寻找解决问题的思较大 ?为什么 ?如果要分离其他微生物 ,应该到哪路。里去寻找 ? 提出分离尿素分解菌 (或其他目标菌 ) 技术路线 , 用科学思维提出、论证合理、可行的的设计思如土样的选取和处理 , 培养基的选择、配制和灭路 菌,培养条件的控制等 分组设计探究方案(可查阅资料 ),展示、交流方案针对具体问题 ,根据现有实验室条件, 设计可操作
分子生物学研究法(上)优缺点
第五章分子生物学研究方法（上） ——DNA、RNA及蛋白质操作技术5.1 重组DNA技术 重组DNA技术（recombinantDNAtechnique）又称遗传工程，在体外重新组合脱氧核糖核酸（DNA）分子，并使它们在适当的细胞中增殖的遗传操作。 重组DNA技术一般包括四步：①获得目的基因；②与克隆载体连接，形成新的重组DNA分子；③用重组DNA分子转化受体细胞，并能在受体细胞中复制和遗传；④对转化子筛选和鉴定。 特点：不受亲缘关系限制，为遗传育种和分子遗传学研究开辟了崭新的途径。 适用于获取目标基因的表达产物。 5.2 DNA基本操作技术 （1）核酸凝胶电泳技术 将某种分子放到特定的电场中，它就会以一定的速度向适当的电极移动。某物质在电场作用下的迁移速度叫作电泳的速率，它与电场强度成正比，与该分子所携带的净电荷数成正比，而与分子的磨擦系数成反比（分子大小、极性、介质的粘度系数等）。在生理条件下，核酸分子中的磷酸基团是离子化的，所以，DNA 和RNA实际上呈多聚阴离子状态(Polyanions)。将DNA、RNA放到电场中，它就会由负极→正极移动。 适用于DNA、RNA片段的分离。 缺点：紫外对DNA分子有损伤，染料毒性大。 （2）细菌转化与目标DNA分子的增殖 细菌转化是指一种细菌菌株由于捕获了来自供体菌株的DNA而导致性状特征发生遗传改变的过程。提供转化DNA的菌株叫做供体菌株，接受转化DNA 的细菌菌株被称做受体菌株。 常用的方法：CaCl2法和电击法 大肠杆菌是最广泛使用的实验菌株。在加入转化DNA之前,必须先用CaCl2处理大肠杆菌细胞，使之呈感受态(Competent Cells)，Mg2+对维持外源DNA的稳定性起重要作用。 转化载体上一般带有LacZ基因，常用带有不同抗生素的选择性培养基结合α-互补蓝白斑筛选法鉴定转化细胞。 （3）聚合酶链反应技术 用于体外快速扩增特定基因或DNA序列最常用的方法。 反应体系：模板DNA、PCR引物、四种核苷酸、Mg2+、TaqDNA聚合酶、缓冲液和超纯水。
分子生物学课程教学基本要求(精)
分子生物学课程教学基本要求 课程名称：分子生物学所属专业：生物科学专业、生物技术专业、生物工程专业 课程类型：3 （1通识教育课 2学科大类基础课 3专业基础课 4专业课 5专业方向课 6其它）授课类型：1 （1讲授为主 2实践实验为主 3研讨为主 4其他） 一、课程地位与作用 分子生物学是从分子水平研究生命活动的一门新兴学科，其内容主要包括生物大分子的结构和功能的关系，以及这种关系如何调控机体的各种生化过程。作为当前最活跃、最前沿的科学，分子生物学已经渗入到生命科学的各门学科中，也促进了工农医等多学科的发展，成为新技术革命的重要支柱。 《分子生物学》是生物科学专业和生物技术专业的专业基础课，必修课程，是生物工程专业的指定选修课程。《分子生物学》在这三个专业的培养方案和课程体系中都处于非常重要的地位，是生物类本科生必须掌握的主干课程之一，为其学习专业课程打下知识基础。 二、课程目标 1、知识目标 1）通过课程讲授，使学生掌握分子生物学的基本知识理论、发展简史及学科前沿进展。 2）使学生们掌握一些基本的分子生物学技术。 3）使学生更好的理解细胞生物学、生物化学、遗传学、发育生物学、免疫学、微生物学等其他生物基础课程，并融会贯通。 2、能力目标 （1）实践能力 以分子生物学为基础的基因克隆、重组技术已成为现代生物技术的核心。学习和掌握分子生物学研究的基本实验技能，可以加深学生对基本知识、基本理论的理解和认识，培养学生从分子水平上分析和解决生物问题的能力。学生应掌握基本的DNA克隆流程，如质粒的提取、酶切、连接、转化、重组子的筛选及鉴定等，同时掌握一些基本的技术和方法，如PCR等。 （2）创新能力 在掌握分子生物学基本技术的前提和基础之上，以设计创新性实验、学年论文、本科毕业论文等形式，让学生了解科研过程，培养科研思维能力。教学和科研紧密结合，把学院成熟的科研成果引进到
无铬鞣剂的研究进展
无铬鞣剂的研究进展 鞣制是使生皮变成革的最基本的化学变性过程,它使易腐烂变质的生皮变得不容易腐烂。经过鞣制后的皮其湿热稳定性高,更耐酸、碱等化学试剂作用,再通过其它处理后,物理性质、手感、气味和外观有很大改变,成为弹性好、柔软、丰满而耐用的皮革。铬鞣法一直是鞣革的主要方法。但是，进入21世纪铬鞣法面临着严峻的考验，一方面是铬原料资源本身的短缺；另一方面是成品革中三价铬会因为外在条件影响而氧化为六价铬，而Cr6+是严重致癌物质。因此，现阶段提倡用无铬鞣剂部分或全部代替铬鞣剂是有必要的，这也成为当今皮革界的重要研究方向之一，胶原分子中含有-COOH、-NH2、-NH-等活性基团,因此研究者通过分子结构设计,希望在无铬鞣剂中引入能与皮胶原纤维中的官能团反应的基团,现阶段主要研究的无铬鞣剂可分为四大类：植物鞣剂、醛鞣剂、醛类鞣剂、金属结合鞣剂、合成鞣剂。 1.植物鞣剂 植物鞣剂由于可生物降解而被喻为“绿色鞣剂”,它对减少铬污染具有重要意义。植物鞣革具有良好的丰满性和成型性,革身挺实、耐磨性和透气性均良好等特点,至今仍是生产重革的基本鞣法。利用栲胶的良好填充性生产轻革时,也常用来进行复鞣或填充。同时,植鞣在家具革、服装革及鞋面革等品种上,已得到了一定的应用。现在人们正开展一系列的研究,力图用植物鞣剂代替铬鞣剂。植物鞣质含量不高、纯度低、渗透慢、皮中吸收的鞣质不耐水洗,与皮结合不牢;栲胶液中的不溶物、沉淀物较多,并且栲胶有一定颜色,鞣制后造成坯革颜色较深;单独用于鞣制其成革收缩温度一般只能达到75至85摄氏度,不能满足多数成革的要求;另外它用于轻革生产中总是存在着较强的植鞣感,即显得重和过度紧实。为了克服栲胶鞣制的缺点,制革工作者主要从对植物栲胶进行化学改性和改进植鞣鞣制工艺,即采用结合鞣制2个方面进行了深入研究,结合鞣剂主要有植物—金属结合鞣、植—醛结合鞣、栲胶—合成鞣剂结合鞣。 1.1化学改性 栲胶通过亚硫酸化反应,在鞣质分子中引入磺酸基,可以使沉淀减少,增进冷溶性,提高渗透速度,浅化栲胶颜色。对栲胶进行重度亚硫酸化改性,可提高渗透速度,低温下却不能满足鞣制的要求。为了提高栲胶的分散性,利用木素磺酸钠对坚木栲胶进行改性,也能使栲胶具有较好的分散效果。同时还提高了皮坯对产品的吸收率,而且干燥后坯革的颜色较浅。常用降解方法一般采用氧化降解,经氧化降解后栲胶仍含有大量的酚羟基,并产生出较多的羧基,同时分子质量大大下降,栲胶原来的胶体溶液性质逐渐消失,溶解性变好,色变降低,对酸、碱的缓冲性也有很大提高,收敛性降低,鞣性更加温和。纳米TiO2光催化氧化技术是高级氧化技术之一,其处理程序简单,安全无毒副作用,采用TiO2光催化降解栲胶,是一种栲胶降解的新途径。 1.2结合鞣制 为了保持植物鞣剂优点的同时,能够有效克服其缺点,植物鞣剂与其他鞣剂结合鞣引起了制革者的广泛关注。通过栲胶与其他鞣剂的结合鞣,可以大大提高成革收缩温度,同时成革性能接近或达到当前铬鞣水平。 1.2.1 植物—金属结合鞣 植铝结合鞣法实指先用植物鞣剂鞣制,然后用铝鞣制的方法。其鞣制出的成革收缩温度可达95至120摄氏度，革身丰满,成型性好,具有良好的物理力学性能。单宁先以氢键和疏水键与皮胶原结合,经过铝离子复鞣,金属离子既能与皮胶原侧链羧基以配位键结合,也可与单宁分子发生配位,大大增加单位分子的结合点,从而增加胶原纤维间的有效交联,提高胶原的 湿热稳定性。石碧用氧化降解改性的橡椀栲胶与铝结合鞣,成革收缩温度虽低于100摄氏度，但鞣革粒面平细、革身柔软、较丰满,当铝盐用量高于1%时,颜色非常浅淡,可用于浅色革的