口器结构

8日下午，在海口市第五十八场疫情防控新闻发布会上，海口市卫健委副主任杨长成介绍，根据疫情防控工作的需要，为进一步提升海口市核酸检测能力，缓解核酸检测出结果较慢的问题，7日海口市紧急在海南国际会展中心搭建气膜实验室，经过一天的紧张调试，于8日晚正式投入使用。气膜实验室设有5个实验室，将能够为海口市提供每日5万管的检测量。（8月8日，位于海口市西海岸的海南国际会展中心气膜实验室基本安装完毕。记者汪承贤 摄） 雅睿生物闻令而动 作为国内抗疫先锋企业，雅睿生物第一时间闻令而动，迅速组织协调设备发往海南抗疫一线，支援海口气膜实验室搭建。本次驰援海口气膜实验室的核酸检测设备，正是雅睿生物旗下的明星产品MA-6000型实时荧光定量PCR仪，该设备从诞生以来就一直殊荣不断，作为PCR类设备首批入选国家优秀医疗设备目录，同时也是中国医学装备协会首批推介方舱医院配置清单入选产品。（雅睿生物MA-6000调试中。记者汪承贤 摄） MA-6000 工欲善其事必先利其器，一台高效稳定的核酸检测设备，是疫情大规模筛查重要保证之一，MA-6000凭借多年来的技术积累，不断升级，使其更强、更稳、更高效。尤其是新升级的多联机功能，实现了一台电脑可同时控制多台设备进行检测任务，为疫情早发现节省了宝贵时间，为疫情防控赢得了宝贵的时间窗口。面朝大海疫情终会过去静待春暖花开

圣诞，元旦，春节。这一大波的节日，都是新的一年的标志。不论东方或者西方，更无论传统还是现代，新的一年，总是新的气象。　　对于仍然奋斗在实验室一线的您，是否在寒冬中也感受到了柱效下降，结果不好，从而对好的色谱柱和谱图加倍思念呢？是否也想让天天陪伴自己的仪器也在新年有更好的表现呢？天美更理解您的心情，特推出SCION(赛里安)进口气相色谱柱多重节日优惠活动，还等什么呢？快来挑选你心仪的色谱柱吧！1.第一重优惠：真正低价。列表中所列的色谱柱型号在活动期间均可享受六折优惠。不在列表中的色谱柱型号在活动期间也可享受六五折优惠。　　这样，一支最常用的性能卓越的30m的质谱柱，到手价（包含税费等）仅约3700元 ,一根VOC分析专用柱 （SCION-624ms 30m x 0.32mm x 1.8um）到手价仅约 4300元。 2.第二重优惠：好礼相送。凡活动期间订购色谱柱的用户，每支色谱柱赠送膳魔师高级保温水杯一个。同时我们会统计活动期间购买色谱柱总量，赠送新春大礼，分设一等奖一名，赠送iPad一台；二等奖两名，各赠送Kindle Paperwhite一台。 3. 活动起始时间：2018年12月24日至2019年2月2日。持续六周。4. 订购方法：Email: shanchen@techcomp.cn 5. 注意事项：本次活动奖品和优惠仅限最终用户，天美公司拥有活动的最终解释权。关于天美：　　天美集团从事表面科学、分析仪器、生命科学设备及实验室仪器的设计、开发和制造及分销；为科研、教育、检测及生产提供完整可靠的解决方案。近年来天美集团积极拓展国际市场，先后在新加坡、印度、澳门、印尼、泰国、越南、美国、英国、法国、德国、瑞士等多个国家设立分支机构。公司亦先后收购了法国Froilabo公司、瑞士Precisa公司、美国IXRF公司、英国Edinburgh Instruments公司等多家海外知名生产企业和布鲁克公司Scion气相和气质产品生产线，以及上海精科公司天平产品线, 三科等国内制造企业、加强了公司产品的多样化。

5月13日，“海智惠赣鄱——赣俄人才交流与科技合作推进会”在东华理工大学举行，俄罗斯科学院院士苏希赫、俄罗斯总统科学顾问利希获聘名誉教授。这不是双方首次“联姻”。近年，东华理工大学多次向俄罗斯提供质谱科学与仪器的技术支持。　　牵头东华理工大学质谱科学与仪器实验室的是该校的陈焕文教授。自2006年、2007年接连发明了呼出气体原位活体质谱分析方法和生物表面活体质谱分析技术后，其科研成果被广泛应用于医学、食品、环保等多个领域。　　“闻”呼出气体辨病理　　质谱是指广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的一种科学技术。简单地说，它像敏锐的眼睛，能看清其他仪器难以看到的分子世界，确定固体、气体、液体等物质中所含成分，是定性、定量的重要手段和工具。　　2006年，陈焕文作为东华理工大学从美国普渡大学引进的有机质谱学博士后，成立了质谱研究团队，建立了呼出气体原位活体质谱分析方法，在国际上首次证明，呼出气体中含有大量携带人体生理病理信息的非挥发性物质，并发明电喷雾萃取电离质谱技术，即利用现代质谱技术来检测病人呼出气体成分，检测到携带病理信息的生物分子。用东华理工大学有关负责人的话说，这意味着你对仪器呼一口气，就能判断出患有何种疾病。　　2007年，陈焕文发明了生物表面活体质谱分析技术，能一分钟内能检测出样品中的有毒有害物质等。相关论文在《自然》等国际顶尖科学杂志刊登后，得到诺贝尔奖得主约翰费恩“分析化学界将对此满怀感激”的评价。　　凭借两项重大发明，陈焕文收获了多项国际荣誉。瑞士联邦理工学院是爱因斯坦的母校，被誉为“诺贝尔奖”的摇篮，其化学系有14名诺贝尔奖得主，被国际权威人士认为是世界最强的化学系。陈焕文于2007年被瑞士联邦理工学院授予“杰出贡献奖”，成为我国首位获此殊荣的科学家。　　能快速确定癌症边界　　2016年2月1日，省体育科学研究所发感谢信给东华理工大学质谱科学与仪器重点实验室，感谢陈焕文团队为避免江西高水平运动员出现食源性兴奋剂事件所做的奉献。　　“今年1月，省体育科学研究所送来了一批肉类样品。”实验室老师卢海艳说，利用活体质谱技术，仅花一分钟就准确检测到样品内含有瘦肉精。“运动员若食用此类肉品，不仅对身体有害，还会被检测出兴奋剂。”卢海艳说，基于此次合作，省体育科学研究所与实验室建立了长期合作关系，将来不仅检测食品，还可检测运动员汗液中的乳酸含量，进而给出科学训练建议。　　据了解，陈焕文的技术被南昌大学第一附属医院、二附院用于开展临床试验。二附院胸外科副主任医生魏益平告诉记者，以前判断病人是否患癌，需要经过抽血、拍片，甚至开刀等复杂过程，但现在分析病人痰样，用质谱仪检测的数据与大数据库对比，一分钟就能给出临床诊断。“从目前数百个样本看，准确率达95%。”　　魏益平还说，在肿瘤切除手术中，质谱仪能快速确定癌症边界。“以前手术中需要切开肿瘤后化验和确认边界，耗费一个小时。但通过质谱仪只需几分钟。”　　提取橙花香料制香薰产品　　2015年，东华理工大学质谱科学与仪器重点实验室被科技部评为我省首个国家级国际联合研究中心。与此同时，陈焕文进一步明确了发展定位——立足国际前沿，发展高新质谱科学技术，同时结合江西特色，服务地方经济社会发展。　　赣南盛产脐橙，但橙花、橙叶等往往无从利用。2015年，陈焕文团队与兴国县丰硒农业发展有限公司合作展开合作，采用橙花、叶、枝、皮与艾草等天然原料，用质谱技术分析原料成分，提取最合适的香料成分进行配比，研制出特殊的锁香工艺，制得香薰产品。在提高橙树利用率的同时，也为企业带来经济效益。　　此外，陈焕文的质谱技术还在不断扩大应用范围，目前已涉及母乳检测、PM2.5检测、水质分析等，前景广阔。“产业化肯定是我们的目标，上海、北京等多地的投资人和企业在与我们谈合作。”陈焕文说，“但从基础研究到产业化需要一个过程。此外，质谱仪器对精密制造要求非常高，我们希望国内相关制造水平再上一个台阶，届时能让更多人享受到质谱带来的好处。”

呼一口气就可检测患者是否患上了食管癌，只需用时7秒钟。记者12月9日从中科院合肥研究院获悉，该院医学物理中心研究部光谱质谱研究室与临床部和中科院合肥肿瘤医院合作，利用自主研制的实时在线检测呼气质谱仪，开展食管癌患者与健康志愿者呼气检测比较研究，用于甄别是否患食管癌的真阳性率和真阴性率分别达到86.2%和89.5%。　　呼气检测因为安全无创、简单便捷、接受度高等特点，一直是疾病诊断领域研究的热点，但多数研究沿用采样袋呼气取样与色谱质谱离线分析方法，其潜在问题是：采样袋易引起呼气成分污染、甚至丢失，色谱质谱分析需要约2个小时，耗时较长。因为质控困难、过程繁琐以及分析速度慢，上述方法难以满足筛查对快速检测的要求。　　光谱质谱研究室研制的实时在线检测呼气质谱仪，只需7秒钟就能完成对一名受试人员呼气的直接测量，不需要采样袋取样以及浓缩等前处理过程，且仪器连续运行1个月离子信号强度波动仅为1.1%。通过对中科院合肥肿瘤医院29名食管癌患者和57名健康人员的呼气质谱检测，研究人员统计发现了区分食管癌的7种呼气质谱特征离子，甄别准确率接近90%。该研究有望为食管癌筛查与辅助诊断提供一种高通量无创检测技术方法。 我国食管癌发病率和死亡率均居世界首位，年发病人数预计47万、死亡人数约37万。目前食管癌临床检查主要依靠X射线钡餐、CT扫描、内窥镜/活检、细胞学检查等方法，这些常规检查需要射线/器械侵入或者有创，不适合体检或高危人群筛查。为了食管癌能早发现早治疗，发展筛查新技术方法十分必要。

一、项目编号：HB2022032280010001二、项目名称：唐山市市场监督管理局成品油实验检测设备(进口气相色谱仪、进口液相色谱仪、辛烷值机)购置三、中标（成交）信息供应商名称供应商地址供应商编码易安科仪（北京）国际贸易有限公司北京市东城区崇文门外大街3号南办1008室911101017621952896 四、主要标的信息货物类供应商名称货物名称货物品牌规格型号数量单价中标金额下浮率费率优惠率优惠产品简要描述信息优惠价/入围价易安科仪（北京）国际贸易有限公司详见货物明细表详见货物明细表详见货物明细表116680001668000

项目编号：HBCN-2022025项目名称：唐山市市场监督管理局成品油实验检测设备(进口气相色谱仪、进口液相色谱仪、辛烷值机)购置预算金额：1850000最高限价（如有）：1850000.00采购需求：气相色谱仪1套、液相色谱仪1套、辛烷值测定机1套。气相色谱仪主要用途：GBT 30519-2016 轻质石油馏分和产品中烃族组成和苯的测定；液相色谱仪主要用途：SH/T 0806 中间馏分芳烃含量的测定；辛烷值测定机主要用于测定汽车及点燃式航空发动机用汽油的抗爆性能。合同履行期限：合同签订生效后40日内送货安装调试完毕。本项目不接受联合体投标。

2月4日，科技部发布关于对“十四五”国家重点研发计划“氢能技术”等18个重点专项2021年度项目申报指南征求意见的通知。其中，“先进结构与复合材料”、“高端功能与智能材料”两个重点专项均涉及增材制造（3D打印）先进材料及相关技术，共计9项，详情如下：“先进结构与复合材料”重点专项2021年度项目申报指南（征求意见稿）2.3 高品质TiAl 合金粉末制备及增材制造关键技术（共性关键技术）研究内容：针对电子束增材制造所需的低氧含量球形TiAl 合金粉末，研究铝元素挥发、粉末球形度差、空心粉高问题，突破工业化生产球形TiAl 合金粉末和工业化TiAl 构件增材制造关键技术；开展增材制造TiAl 合金的材料-工艺-- 7 -组织-缺陷-性能一体化系统研究及典型服役性能测试，突破构件增材制造工艺及性能控制关键技术，掌握包括材料、工艺、组织调控、性能特征及典型应用，为新一代航空发动机高温关键构件制造及工业化应用提供技术支撑。考核指标：粉末指标：粉末粒度45μm~105μm，收得率≥40%，粉末氧含量≤0.075wt%，粉末流动性≤35s/50g；成形件指标：室温抗拉强度≥600MPa、延伸率≥1.5%，650℃抗拉强度≥500MPa，650℃高周疲劳强度（σ-1，Kt=1，N=1×107）≥300MPa，650℃持久强度（σ100h）≥250MPa。3.3 先进铝合金高效加工及高综合性能研究（共性关键技术）研究内容：针对飞行器、船舶以及汽车等提速减重、绿色制造的迫切需求，开展以铸代锻、整体成型、短流程、低排放的高效加工技术研究，研发高综合性能的先进铝合金材料；开展先进铝合金材料综合性能评价及加工技术效能评价，形成铸锻一体成型的新型高综合性能铝合金高效加工技术，将铸造、增材制造等铝合金提升到变形铝合金强度水平。考核指标：铸锻一体成型高强铝合金屈服强度＞350MPa、延伸率＞6%、碳排放比A356 合金减少10%，建设10000 吨/年生产线，示范应用于汽车、通讯等；高强传动连接铝合金材料，抗拉强度≥450MPa、屈服强度≥400MPa、延伸率≥8%、疲劳强度≥300MPa、焊接系数达到0.85、满足高强传动连接部件需求、建设10000 吨/年生产线、示范应用于汽车等；核电超高强铝合金管材外径150mm、壁厚3.5mm、抗拉强度≥650MPa、满足应用要求；高强铝合金增材制造产品屈服强度≥400MPa、延伸率≥6%、疲劳强度≥200MPa、建立1000 吨/年生产线。4.4 低面密度空间轻量化碳化硅光学-结构一体化构件制备（基础研究）研究内容：针对空间遥感光学系统的应用需求，研究低面密度空间轻量化碳化硅光学-结构一体化构件的结构拓扑设计，开展复杂形状碳化硅构件的增材制造等新技术、新工艺研究，开发低面密度复杂形状碳化硅构件的近净尺寸成型与致密化烧结技术，开展低面密度碳化硅空间轻量化碳化硅光学-结构一体化构件的光学加工与环境模拟试验研究，实现满足空间遥感光学成像要求的低面密度碳化硅光学-结构一体化构件材料制备。考核指标：碳化硅陶瓷材料开口气孔率≤0.5%，弹性模量≥350GPa，弯曲强度≥350MPa，热膨胀系数2.1±0.15-6/K（@-50~50℃），热导率≥160 W/(mK)；光学-结构一体化构件尺寸≥500mm，面密度≤25kg/m2，表面粗糙度Ra≤1nm，面形精度RMS≤λ/40（λ=632.8nm），500~800nm 可见光波段平均反射率≥96%，3~5μm 和8~12μm 红外波段平均反射率≥97%；通过空间成像光学系统环境模拟试验考核（包含时效稳定性、热真空、力学振动等试验，面形精度RMS≤λ/40）。6.1 金刚石超硬复合材料制品增材制造技术与应用示范（典型应用示范）研究内容：围绕深海/深井勘探与页岩气开采、高端芯片制造等国家重大工程对长寿命、高速、高精度超硬材料制品的需求，开展高性能金刚石刀具、磨具和钻具等结构设计和增材制造技术研究，结合新型金刚石超硬复合材料工具宏观外形和微观异质结构的理论设计和数值模拟，重点突破增材制造用超硬复合材料金属粉体关键制备技术和含超硬颗粒的多材料增材制造关键技术，完成典型工况条件下服役性能的评价。技术指标：切/磨削类制品在典型工况条件下磨耗比降低70%以上，耐热性达到800℃以上，使用寿命是现有加工材料的2 倍以上；钻具类制品抗弯强度2000MPa，冲击韧性≥4J/cm2，努氏硬度（压痕）达到50GPa，使用寿命达到YG15(WC-15Co) 类硬质合金的5 倍以上；形成年产百万件的工业化生产能力，实现2~3 种产品的规模应用。7.6 增材制造专用高性能高温合金集成设计与制备（基础研究）研究内容：针对航空发动机、高超声速飞行器、重载火箭等国家大型工程等所需高温合金精密构件服役特点和增材制造物理冶金特点，融合多层次跨尺度计算方法、并行算法和数据传递技术，发展增材制造专用高性能高温合金的高效计算设计方法与增材制造全流程模拟仿真技术，结合高通量制备技术和快速表征技术，建立增材制造专用高性能高温合金的材料基因工程专用数据库；结合机器学习、数据挖掘、可视化模拟等技术，开展增材制造专用高温合金高效设计与全流程工艺优化的研究工作，实现先进高温合金高端精密构件的组织与尺寸精密化控制，并在航空航天等领域得到工程示范应用。考核指标：针对国家大型工程等所需高温合金精密构件特点，研制出3~5 种增材制造专用高温合金，研发周期缩减40%以上、研发成本降低40%以上；发展高端增材制造装备和工艺配套的高温合金材料和技术体系，实现国产化规模应用，综合性能平均提升20%以上，产品成本降低30%以上，核心性能指标、批次稳定性达到国际先进水平；申请发明专利或软件著作权10 件以上。8.5 基于激光增材制造技术的超轻型碳化硅复合材料光学部件制造研究内容：面向空间光学系统轻量化的发展需求，研究新型超轻型碳化硅复合材料光学部件预制体激光增材制造用粉体原料的设计与高效制备技术；开发基于激光增材制造技术的碳化硅复合材料光学部件基体成型与致密化技术；开发基于激光增材制造技术的碳化硅复合材料光学部件表面致密层制备技术；开展超轻型碳化硅复合材料光学部件的加工验证研究。考核指标：碳化硅复合材料弯曲强度≥200MPa，弹性模量≥200GPa，热导率≥100W/(mK)，热膨胀系数≤3×10-6/K；碳化硅复合材料光学部件口径≥350mm，轻量化率≥80%，面密度≤25kg/m2；研制出350mm 以上口径碳化硅复合材料光学部件， 表面粗糙度Ra≤1nm ， 面形精度RMS≤λ/40（λ=632.8nm），500-800nm 波段平均反射率≥96%。8.8 增材制造先进金属材料的实时表征技术及应用研究内容：研发基于同步辐射光源的原位表征技术与装备，动态捕捉增材制造过程中高温下微秒级时间尺度和微米级局域空间内的相变和开裂；通过高通量的样品设计和多参量综合表征手段，揭示动态非平衡制备过程中材料组织结构的演化和交互作用规律。面向典型高性能结构材料，揭示增材制造快速熔化凝固超常冶金过程对稳定相、材料组织结构和最终性能产生影响的因素，快速建立材料成分-工艺-结构-性能间量化关系数据库；结合材料信息学方法，发展增材制造工艺和材料性能高效优化软件，在典型增材制造材料的设计与优化中得到应用。考核指标：发展基于同步辐射光源的增材制造原位表征技术与装备，在多个尺度上实时追踪增材制造过程中材料组织演变、裂纹生长和化学反应的动态过程。实现单点表征区域＞200μm，空间分辨率≤10μm，时间分辨率≤5μs，表征通量＞103 样品空间成份点的原位无损分析；构建高温合金、不锈钢、钛合金、铝镁合金等高性能结构材料成分-工艺-结构-性能数据库，开发增材制造工艺优化专用软件，应用于三种增材制造材料的设计与优化。申请发明专利3~5 项，软件著作权2~3 项。“高端功能与智能材料”重点专项2021年度项目申报指南（征求意见稿）2.2 骨组织精准适配功能材料及关键技术（共性关键技术）研究内容：面向因骨质疏松、骨肿瘤、感染等导致的人体骨组织缺损疾病治疗的需求，研发对骨组织功能重建具有生物适配功能的高端再生修复材料，开发融合生物材料、医学影像、计算机模拟、增材制造、人工智能的先进骨组织修复与再生成套技术，发展外场驱动的非侵入性材料，促进无生命材料向具有健全功能组织的转化。考核指标：获得3~5 种基于类骨无机粉体的新材料，阐明材料和组织相互作用机制及细胞信号通路；研发4~6 种外场驱动的新材料；突破大尺寸类骨无机材料3D 打印关键技术，骨修复体连通气孔率大于50%，孔径在100 μm-600 μm之间可控调节，压缩强度大于40 MPa，实现大尺寸骨缺损的再生修复；建立术前组织三维重建与手术模型制备、术中手术定位导板与精准修复再生修复材料构建、术后康复材料设计的围手术期骨精准再生修复成套技术；完成骨再生精准修复材料的临床前研究，开展临床试验20 例以上。4.4 声学超构材料及集成器件（共性关键技术）研究内容：面向高端技术装备振动与噪声控制的重大需求，开发声学超材料设计技术，发展基于3D 打印等先进制造手段的声学超材料制备方法，研发具备宽带、低频、全向等优异吸声、隔声特性的声结构功能材料和基于拓扑声学的全固态集成声学器件，实现基于超材料的低频声波定向传输；开发有效提高超声穿透性能并实现高分辨颅脑超声成像的双负参数声学超材料。考核指标：声学超构材料的工作频带范围20~800 Hz，厚度≤30 mm，其中吸声超材料实现设计带宽内吸声系数≥0.85、平均值≥0.95，隔声超材料实现设计带宽内插入损失≥20 dB、平均值≥30 dB。中频超构声学器件的工作频率≥100MHz，室温品质因子Q≥104，高频超构器件的工作频率≥3GHz，室温品质因子Q≥5×103，滤波器带宽的可设计范围优于0~3%，带外抑制≥40 dB，插入损耗≤5 dB。以上征求意见时间为2021年2月1日至2021年2月21日，修改意见请于2月21日24点之前发至电子邮箱。联系方式：重点专项名称邮箱地址先进结构与复合材料gxs_clc@most.cn高端功能与智能材料1.“十四五”国家重点研发计划“先进结构与复合材料”重点专项2021年度项目申报指南（征求意见稿）.pdf2.“十四五”国家重点研发计划“高端功能与智能材料”重点专项2021年度项目申报指南（征求意见稿）.pdf

p style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/b383d269-1964-4e37-ac77-666bbbc6c86a.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg" width="430" height="244" style="width: 430px height: 244px "//pp style="text-indent: 2em "用于检测多种癌症的呼吸测试正在进行临床试验。开发者们认为，这项新技术有望大大降低癌症诊断的成本。(图片来源：yahoo)/pp style="text-indent: 2em "strong style="color: rgb(0, 112, 192) text-align: center "“呼口气”就能检测癌症?/strong/pp　　听起来如此“炫酷”的技术正在英国进行关键的临床试验。/pp　　慈善机构Cancer Research UK联合一家名为Owlstone Medical的公司希望通过该试验调查，“呼吸测癌”技术——Breath Biopsy® 用于检测多种癌症的可行性。/pp　　具体来说，试验将收集来自1500人的呼吸样本，从疑似食道癌和胃癌患者开始，然后在未来几个月扩大到前列腺癌、肾癌、膀胱癌、肝癌和胰腺癌患者中。此外，健康的人也将被纳入该试验。/pp　　在剑桥的Addenbrooke医院，参与者将被要求对着面罩呼吸10分钟，以便收集样本。之后，样本会被送往实验室进行分析。患者可以在几天内得到结果。/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strong01“呼吸测癌”测什么/strong/span/pp　　事实上，“呼吸测癌”并不是一种新概念，其背后的科学原理也不新鲜。这种技术检测的主要是一类被称为“挥发性有机化合物”(volatile organic compounds，VOCs)的分子，如醛和酮。/pp　　当人体细胞进行生化反应时，VOCs这类分子会被释放出来。然而，如果人患了癌症或其它疾病，细胞的代谢模式会发生改变，进而释放不同模式和(或)数量的VOCs。/pp　　因安全无创、简单便捷、接受度高等特点，呼吸检测一直是疾病诊断领域研究的热点。先前，科学家们已经发表过一些针对胃癌、肺癌、前列腺癌、食道癌、结肠癌的呼吸测试技术。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/f95c324a-e1f2-4862-9b3d-f89ff8df92e0.jpg" title="2.png" alt="2.png"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(127, 127, 127) "部分“呼吸测癌”相关的论文/span/pp　　举例来说，去年5月，同样是来自英国的科学家在JAMA Oncology杂志上报道了一种能够成功检测出食道癌和胃癌的呼吸测试。在一个包含335名患者的多中心临床试验中，这一无创的呼吸测试能够以85%的准确率从良性疾病中鉴定出癌症。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/346fc858-e145-4ee3-a0f8-21b55f7c5343.jpg" title="3.jpg" alt="3.jpg"//pp　　span style="color: rgb(127, 127, 127) "Hanna教授团队也将进行更大规模的临床试验以验证现有的结果，并看看该测试能否诊断其它类型的癌症，如胰腺癌。(Credit: Imperial College London)/span/pp　　领导这一研究的 George Hanna教授说：“胃癌和食道癌大多数是在晚期才被诊断出来，而此时想要治愈是不可能的。因此，癌症的早期诊断是一种刚需，能够给患者带来更多的治疗选择，挽救更多的生命。”/pp style="text-align: center "strongspan style="color: rgb(192, 0, 0) "02 彻底改变癌症检测/span/strong/pp　　Billy Boyle在剑桥大学的TED演讲：stronga href="https://v.qq.com/x/page/u08230obphv.html" target="_blank"一个简单的呼吸测试能诊断疾病吗?/a/strong/pp　　与针对一种或少数癌症的呼吸测试技术不同，Owlstone Medical公司的Breath Biopsy® 技术是一种“通用型呼吸检测”，有望用于检测多种不同类型的癌症。/pp　　基于此次开展的临床试验，科学家们想要弄清楚，是否不同癌症类型的代谢特征是相似或不同的，以及这项技术能够多早发现其中任何的异常特征。/pp　　如果这项技术最终被证实可用，开发者们希望，它可以作为癌症检测的“第一步”筛查，以判定“被检测者”是否需要进行其它检测，与血液和尿液检测一起，帮助医生实现癌症早期诊断。/pp　　Cancer Research UK的David Crosby博士认为，包括Breath Biopsy® 在内的呼吸测试技术有可能彻底改变未来检测和诊断癌症的方式。此外，有医生表示，这类技术可能会在10年内最终取代目前的癌症筛查手段。/pp　　“我们迫切需要开发新的工具，比如这种呼吸测试，它可以帮助我们更早地发现和诊断癌症，为患者提供最佳的生存机会。”领导该临床试验的Rebecca Fitzgerald教授说。/pp style="text-align: center "strongspan style="color: rgb(192, 0, 0) "03 背后的感人故事/span/strong/pp　　查阅资料时，笔者注意到，Breath Biopsy® 这一技术开发的背后有着非常触动人心的故事。/pp　　2014年圣诞节，癌症夺走了Owlstone Medical公司联合创始人兼CEO Billy Boyle妻子Kate Gross的生命。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/54964ccb-9e85-4b75-9b1f-b6239df8b65a.jpg" title="4.jpg" alt="4.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(127, 127, 127) "Gross女士/span/pp　　Gross女士的一生虽短暂，但不平凡。她曾在牛津大学学习英语，工作后担任过英国两位首相的顾问。去世那一年，她还因在非洲的慈善工作被授予大英帝国勋章之官佐勋章(OBE)。/pp　　2012年10月，Gross女士在一次出差途中感觉胃痛。从加州飞回家后，她直接去了医院。很快，医生确诊她患上了结肠癌，并且癌症已经扩散到了肝脏。2013年，在成功进行了肝脏肿瘤切除手术后，Gross女士能够继续活着的渺茫希望似乎变大了一些。/pp　　遗憾的是，不久后，她的癌症又复发了，并扩散到了骨头。在她与癌症抗争的过程中，化疗并没有起到多大帮助，2014年年底，药物彻底失效了。不久后，她的生命停在了36岁，留下其丈夫Billy Boyle独自陪伴他们的双胞胎儿子。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/08762673-3ae7-4dab-af9f-203105bdde4a.jpg" title="5.jpg" alt="5.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(127, 127, 127) "Billy Boyle及其妻子和双胞胎儿子。/span/pp　　妻子的离开让Billy Boyle感受到了癌症对家庭巨大的破坏力。/pp　　尽管悲伤，但这位剑桥大学的工程学毕业生并没有因此一蹶不振，相反，他与人合伙创办了一家公司，也就是Owlstone Medical，希望彻底改变癌症的诊断。/pp　　因为，在他看来，如果能够早点诊断出癌症，他的家庭也许就不会遭受这样的厄运了。/pp　　Billy Boyle希望，包括Breath Biopsy® 在内的一些新技术能够更早地检测出癌症，避免更多的家庭重复他们的悲伤故事。/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strong04 写在最后/strong/span/pp　　2013年4月，发表在PLOS ONE上的一项研究表明，人类在呼吸时呼出的化合物其实像指纹一样独一无二。或许，在不久的将来，临床医生会像使用常规的血液检测一样运用呼吸测试。/p

p style="text-indent: 2em "12 月 1 日，谷歌旗下的 DeepMind 公司宣布，其strong新一代 AlphaFold 人工智能系统/strong在国际蛋白质结构预测竞赛（CASP）上击败了其余的参会选手，strong精确预测了蛋白质的三维结构/strong，strong准确性可与冷冻电子显微镜（cryo-EM）、核磁共振或 X 射线晶体学等实验技术相媲美。/strong/ppbr//pp style="text-indent: 2em "（详见《解决生物学 50 年来的重大挑战！生物界「AlphaGo」精准预测蛋白质结构》）这一消息引发了全球媒体关注，前 Genentech 首席执行官 Arthur D. Levinson 博士盛赞这一成就是strong「划时代的进步」/strong。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "人工智能的「进击」对生物学、对其他学科会有什么影响？网络上有人提出：strongAI 都能解蛋白质结构了，结构生物学家是不是该失业了？/strong/ppbr//pp style="text-indent: 2em "《返朴》总编、结构生物学家颜宁特邀几位同仁对这一新闻各抒己见， 回答大家的疑问。/pp style="text-align: center text-indent: 2em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 558px height: 618px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/73bb911a-86ca-490b-a90a-f01fb76aa418.jpg" title="微信图片_20201204191414.jpg" alt="微信图片_20201204191414.jpg" width="558" height="618"//pp style="text-align: center text-indent: 2em "span style="font-size: 12px "by Asier Sanz | https://asiersanz.com//span/ppbr//pp style="text-align: center text-indent: 2em "strongAlphaFold2 是个大突破，但我们还有努力的方向/strong/ppbr//pp style="text-align: center text-indent: 2em "张阳/pp style="text-align: center text-indent: 2em "（ITASSER 创造者，美国密歇根大学教授）/ppbr//pp style="text-indent: 2em "AlphaFold2 显然是蛋白质结构预测领域的重大突破。这可能是从 1969 年第一篇 Journal of Molecular Biology 用比较建模方法预测蛋白质结构发表 51 年以来最大的突破。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "这个领域过去 20 年来，进展一直比较缓慢，但最近几年，随着共同进化、接触图预测以及引入深度学习之后，很多软件，比如 I-TASSER 和 Rosetta 等，都有了很大进步。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "就 I-TASSER 来讲，两年前在第 13 届 CASP（CASP13）时，它能够正确预测的非同源蛋白数目比其六年前在 CASP11 上提高了 5 倍。这次 CASP14 也比 CASP13 的预测能力提高了很多。但 AlphaFold2 这次比上次进步更大，和两年前的上一个版本相比， AlphaFold2 的主要变化是直接训练蛋白质结构的原子坐标，而不是用以往常用的、简化了的原子间距或者接触图。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "传统上，蛋白质结构预测可以分成基于模板和从头预测，但是 AlphaFold2 只用同一种方法 —— 机器学习，对几乎所有的蛋白质都预测出了正确的拓扑学的结构，其中有大约 2/3 的蛋白质预测精度达到了结构生物学实验的测量精度。这说明，至少是在单结构域的蛋白结构，他们接近解决了这个问题。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "谷歌这次为什么能够取得如此大的成功？/ppbr//pp style="text-indent: 2em "这首先与它们拥有强大的人力和计算资源有关。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "计算机上，他们使用 TPU（据他们的宣传是比 GPU 快 15 倍），学术界的实验室只有 CPU 或者 GPU，而很多实验室都还没有 GPU。他们对媒体宣传中说 Alphafold2 最后只用相当于 100 个 GPU 的资源训练了两周就产生了最后的模型，学界大多数实验室都可以做到，这是不客观的。因为产生一个新的想法，到训练成功的模型，中间起码要反复测试重复 100 次甚至 1000 次。这就像吃了十个馒头的饿汉一 样，不能说吃了最后一个馒头吃饱了，就觉得只吃最后一个馒头就够了。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "另外，他们可以高薪招聘大量专业人才，集中精力攻关一件事，不需要担心基金申请、教学和学生毕业论文等等。这些人力和计算资源上的差别是谷歌 DeepMind 这样的工业研究机构比起学术界在攻关科学或者工程问题上的最大优势。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "当然，学术界在蛋白质结构预测这么多年的积累，也给 AlphaFold2 的成功奠定了基础。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "我自己很高兴他们取得了这么大突破。这个工作首先证明了蛋白质结构预测问题是可以被解决的。这其实不是一个简单的问题，因为蛋白质结构和序列的复杂关系，常常让人们 —— 特别是做结构预测的人 —— 怀疑，蛋白质折叠这个问题是不是可解， 或者有没有唯一解。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "我们在 15 年前的一篇 PNAS 论文中提到，用 PDB 库中的模板，在理论上可以解决 “单结构域蛋白质结构预测” 这个问题，但那是一个基于模板的传统解法， 难点是如何找到最好的模板。谷歌他们这次用「暴力」的机器学习，「暴力」地解决了这个问题。这个做法的成功会对很多相关领域都产生深远影响。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "有人说这个 AlphaFold2 会让很多相关行业的人失业。我认为恰恰相反，它给很多领域提供了解决问题的新途径和新思维，因而会极大推动相关领域的发展，因此会产生更多更大的机会。即便是在蛋白质结构预测这个相对较小的领域，我们还有很多事情要做。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "AlphaFold2 这次只有 2/3 的蛋白预测做到实验精度，还有 1/3 做不到，是否还有更快更好的途径来产生更高精度结构的算法？基于商业或其它考虑，我相信谷歌可能不会公开代码或 Server。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "所以，最终可能还得学术界的同行共同努力，完善和推广这一技术，让其真正惠及生物医学研究以及普通公众的健康需求。/ppbr//pp style="text-align: center text-indent: 2em "strong共赢大于竞争/strong/ppbr//pp style="text-align: center text-indent: 2em "龚新奇/pp style="text-align: center text-indent: 2em "（中国人民大学数学科学研究院教授，清华大学北京结构生物学高精尖中心合作研究员）/ppbr//pp style="text-indent: 2em "2020 年第 14 届国际蛋白质结构预测竞赛（CASP14）共有 84 个常规（Regular）题目，其中有 14 个题目因为生物实验没给出确定结构等原因被取消或延缓，其他 70 个题目的单体和复合物蛋白质所含有的氨基酸个数从 73 到 2180 不等。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "19 个国家的 215 个小组参加了 CASP14。最终，谷歌旗下 DeepMind 公司的人工智能系统 AlphaFold2 在 2018 年的 Alphafold 基础上迭代创新，超常发挥，一枝独秀，基本解决了「从氨基酸序列预测蛋白质结构」这个困扰人类 50 年的生物学第二遗传密码问题。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "AlphaFold2 的成功表现在三个方面：/pp style="text-indent: 2em "1.不少结构的预测精确度跟实验晶体结构相当，可以替代晶体结构；br//pp style="text-indent: 2em "2.一些含有多个结构域的复杂超长的单链结构也达到了可以跟实验结构比较的程度；/pp style="text-indent: 2em "3.帮助解析了竞赛中涉及到的、实验多年没拿到的 X 射线晶体和 cryo-EM 冷冻电镜结构，比如 T1058 的膜蛋白是用了 Alphafold2 的预测模型之后，才跟原有晶体学数据综合成功解析了结构。br//pp style="text-indent: 2em "AlphaFold2 团队的 John Jumper 报告表明，他们使用了基于注意机制的神经网络，动态调整网络中节点的顺序和链接；依靠的是端到端的优化整体构建结构，而不是氨基酸距离；网络中内置了大量的序列、结构和宏基因组等多重比较信息；还依赖分子模拟软件优化去掉了原子的堆积碰撞。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "在 AlphaFold2 的摘要作者名单里，交叉团队的 30 位作者中有 19 位都被标记为相同贡献的第一作者。他们将近 8 分钟的宣介视频，记录了团队成员在新冠疫情期间精诚合作、攻坚克难的宝贵场景。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "CASP 组织者 John Moult 指出，计算下一步还有更困难的问题要解决：超大复合物结构、动态构象变化、蛋白质设计、药物设计等等。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "除了我们蛋白质结构预测小同行对 AlphaFold2 的成功很欣喜之外，社会上还有多个不同方向的学术界、产业界和新闻界对它寄予了厚望。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "在欣喜的同时，蛋白质结构预测小同行也有一些保留意见：/pp style="text-indent: 2em "1.工程化明显，依赖于强大的 GPU 计算资源和代码优化团队；br//pp style="text-indent: 2em "2.谷歌公司几乎可以收集全球所有网络信息，虽然看起来 AlphaFold2 的自动化程度很高，但他们在人工操作中使用了哪些信息值得关注；/pp style="text-indent: 2em "3.预测对了结构，但不等于明白了蛋白质折叠过程和原理。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "strong生物实验科学家也有不少看法：/strong/pp style="text-indent: 2em "1.算出结构只是生物学规律发现的第一步；/pp style="text-indent: 2em "2.计算的多个 models 中，有时打分排序不准；/pp style="text-indent: 2em "3.开放 AlphaFold2 的 server 之后，使用效果不一定那么好；/pp style="text-indent: 2em "4.只是在已有蛋白质结构数据集上训练得到的模型，尚不能计算其它构象或其它类别的分子结构。/pbr/p style="text-indent: 2em "还有关心这个领域的其他方向的专家也提出了问题：怎么理解这个算法成功的原理？怎么跟原有的热力学、物理学等基本原理相融相通？/ppbr//pp style="text-align: center text-indent: 2em "我认为 AlphaFold2 是个大突破，后续可能性很多，会替代一些简单的结构生物学实验，但对当下科学家追求的前沿生物学来说，共赢大于竞争；对生物学、数学和计算机学等学科而言，则会带来新的机遇。br/br/strong技术服务于科学探索，结构生物学早就进入新时代/strongbr/颜宁/pp style="text-align: center text-indent: 2em "（美国普林斯顿大学雪莉?蒂尔曼终身讲席教授，美国科学院外籍院士）/ppbr//pp style="text-indent: 2em "首先，简单说一下，什么是生物学里的「结构」。/pbr/p style="text-indent: 2em "用个不太恰当的类比：变形金刚。比如擎天柱是辆车还是个机器人，这就是不同的结构了，机器人能打架大车做运输，功能也不一样。而不同的汽车人组成成分可能差不多，都有合金、玻璃、橡胶，但是形态各异，特长也不一样。br/生物分子的组成成分和基本单元就那么几种，但是组装起来，不同的序列不同的结构，于是功能各异、五花八门。这个结构不是静止的，每一个生物大分子基本都像个小机器，比变形金刚更复杂、更变化多端。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "因为结构决定了生物大分子的功能，所以解析高分辨率结构在过去几十年一直是理解生物大分子工作机理最有力的工具。但是一直以来，因为技术局限，对于绝大多数生物大分子的结构解析困难重重。所以，一批科学家另辟蹊径，试图在已有的知识基础上，绕开劳心劳力又劳财的实验步骤，从蛋白质的序列直接通过计算预测出它们精准的三维结构。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "蛋白结构预测并不是一个新鲜学科，一直以来就是结构生物学的一个分支，很多科学家不断开发算法，希望根据序列预测出来的结构越来越准确。br/这个领域在过去十几年进步迅速，并且与实验结构生物学融合度越来越高。比如，自从进入电镜时代，看到一堆黑白灰的密度，如果其中某些部分没有同源结构，通过软件预测一个大致的结构模型，放到密度图里面做框架，再根据实验数据调整，已经是个常规操作。/ppbr//pp style="text-indent: 2em "这次人工智能赢得 CASP 的新闻亮点有两个，一是 AI，二是准确度高。这确实是突破，但是有了两年前的新闻（注：2018 年，DeepMind 开发的第一代 AlphaFold 首次参加 CASP 并且拔得头筹）做铺垫，现在这次委实是意料之中。br/至于衍生出来的所谓「结构生物学家都要失业了」的调侃 —— 如果你对结构生物学的理解还停留在 20 年前，那这么说也不是不行。但是结构生物学自身一直在发展着，一场冷冻电镜的分辨率革命更是令结构生物学不同往日了。br/我在 2015 年主持一个学术研讨会的时候曾经评论过：结构生物学的主语是生物学，是理解生命、是做出生物学发现。br/但是，在 X - 射线晶体学为主要手段的时代，获得大多数研究对象的结构本身太难了，于是很多研究者把「获得结构」本身作为了目标，让外行误以为结构生物学就是解结构。但我从进入这个领域之初，就被教育得明明白白：结构本身只是手段，它们是为了回答问题、做出发现。而电镜使得「发现」二字尤为突出。br/br/看到结构本身、知道你的研究对象长啥样，倒也可以称之为发现，但我刚刚说的「发现」，特指那些超乎想象的、通过结构才揭示出来的、自然界里神奇的存在或者令人叹为观止的机理。/pbr/p style="text-indent: 2em "我讲课最喜欢举的例子之一就是施一公组的剪接体结构。为啥呢？因为它集合了结构生物学发现里几乎所有的精彩要素和挑战。br/br/第一，在剪接体结构出来之前，有很多剪接体的组分甚至是未知的。不同于传统的结构生物学，先知道你要研究对象是啥，再吭哧吭哧地去把它们的结构解出来 —— 剪接体的电镜分析是看到了密度图之后，完全不晓得这是啥，需要通过质谱等手段去鉴定组分。我从 2015 年就预测：电镜与质谱组合，将会变成一个重要的生物学研究发现手段。在电镜时代，这样的例子越来越多。比如清华大学隋森芳老师组的那个巨大的藻胆体结构，靠质谱都不够了。为了搞明白组分，他们甚至先做了基因组测序。br/br/第二，几十上百个蛋白如何众星捧月地把那么几条貌似简单的 RNA 掰成与几个小小的金属离子配合的核酶反应中心，在茫茫碱基中，在正确的时间正确的地点牵线搭桥，剪掉 intron（内含子），连接 exon（外显子）？就为了这一「剪子」 一「钩针」，为了几毫秒的过程，这么个庞然大物的几十上百个组成部件却要分分合合，这个过程是真神奇。/ppbr//pp style="text-align: center text-indent: 2em "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/72bc97e7-d254-461b-b199-1156f73a37c8.jpg" title="微信图片_20201204191624.jpg" alt="微信图片_20201204191624.jpg"//pp style="text-align: center text-indent: 2em "span style="font-size: 12px "施一公实验室报道的首个酵母剪接体的结构/span/pp style="text-align: center text-indent: 2em "span style="font-size: 12px "（图源：生物化学经典教材 Lehninger Principles of Biochemistry（第七版）封面）/span/pp style="text-align: center text-indent: 2em "span style="font-size: 12px "br//span结构生物学目前的实验手段只能获得静止的 3D 照片，为了揭示这部电影，就要不断获得中间态的 3D 照片，帧数越多，电影越精准。但即便如此，这个过程中的动力学问题，简单说，就是变化速度，依旧不是现在的结构生物学实验手段可以揭示的，需要借助更多生物物理技术、计算生物学手段去探索。br/我自己的工作虽然没有剪接体那么酷炫，但是电压门控钠离子通道如何感受膜电势的变化，开门关门，就这么个过程，听着简单，我们死磕三年了，依旧束手无策。另外，我们今年发的两篇 PNAS 论文其实代表了结构生物学的另一个努力方向：在实验操作过程中对生物大分子施加外力（电场、磁场、各种长度的波......）。br/也许是受到我自身专业领域的局限，AlphaFold 迄今带给我的震撼还赶不上冷冻电镜的革命，后者将我们从技术挣扎中解放出来，可以专注于结构带来的生物学发现本身。br/br/AlphaFold 目前最成功的预测是针对单链分子，当然将来预测复合物的高精结构也应该不在话下。相比于对蛋白折叠的贡献，我倒是更希望 AI 能够助力 Molecular Dynamics Simulation（分子动力学模拟）。对结构生物学而言，这个领域才是亟需进步的。br/br/我个人认为生命是地球上最神奇的存在，那么多未知要探索，任何一次技术进步都是契机。该考虑的是如何把新技术为我所用，去问出、去探索更有意思的问题。br/最后，当 AI 能够成功预测我们正在孜孜以求的生物大分子动态、原位高分辨率结构的时候，那失业的一定不止是结构生物学家、或者生物学家了 :pbr/br/strong各抒己见/strong/pp style="text-indent: 2em "strongbr//strong根据现在披露的结果，AlphaFold2 已经基本达到实验解析结构的精度。前天 AlphaFold2 团队的报告展示了新冠病毒 SARS-COV-2 的预测结果，说明 RNA 聚合酶这么大的蛋白也能基本预测准确。/pbr/p style="text-indent: 2em "理论上，这会对结构生物学有很大冲击，尤其是以后单颗粒 cryo-EM 的实验方法上，是否还需要把分辨率做得那么高？低分辨率的电子密度图，甚至 SAXS 数据结合预测结果应该就能解决问题了。br/但是，现实中的冲击不会那么大。这是因为，AlphaFold2 模型的创新性非常高，其中结合的 2D transformer 和 3D equivariant transformer 都是 AI 领域的前沿技术，模型的训练难度很大。/pbr/p style="text-indent: 2em "DeepMind 的训练方法在学术界很难复现，估计学术界要花几年的时间才能跟上，因此短期内 AlphaFold2 对结构生物学的影响会比较有限。DeepMind 可能会和个别实验室合作，预测蛋白质结构。/pbr/p style="text-align: right text-indent: 2em "—— 龚海鹏（计算生物学家，清华大学结构生物学高精尖创新中心研究员）/pbr/br/p style="text-indent: 2em "AlphaFold 为结构生物学家提供了除晶体学、冷冻电镜、NMR 以外的另外一种手段，用于揭示生物大分子发挥作用的分子机制。/pbr/p style="text-align: right text-indent: 2em "—— 张鹏（结构生物学家，主要利用晶体学和冷冻电镜技术；中科院分子植物科学卓越创新中心研究员）/pbr/br/p style="text-indent: 2em "AlphaFold 目前还不能预测复杂的分子机器，主要是因为蛋白 - 蛋白相互作用非常复杂，存在极多的可能性。实验手段所揭示出来的蛋白 - 蛋白相互作用方式还只是冰山一角，更何况在不同生理条件和过程中的结构变化。因此，未来对有特定功能的、多个成分组成的、生物大分子复合体的结构解析，以及体内的结构分析，将成为结构生物学实验研究的主要内容。无论有没有 AlphaFold，结构生物学也正在朝这个方向发展。/pp style="text-indent: 2em "Rosetta（注：从头蛋白结构建模算法）也好，AI 也罢，结构预测都是基于已有的实验数据够大。没有足够的数据积累，这些基于统计和数据库的预测就无法实现。完全基于物理学和化学第一性原理的结构预测还没有出现。br/实验科学永远是探索未知的必要手段。新的软件算法应该是成为实验科学家的更有力工具，而不是取代实验科学。/ppbr//pbr/p style="text-align: left text-indent: 2em "—— 王宏伟（cryo-EM 专家，清华大学结构生物学高精尖创新中心执行主任，清华大学生命科学学院院长）br/br/br/br/ 最近两年，结构生物学领域经历了与围棋界类似的故事。Alphago Fan 版本时围棋界并不认为它能够战胜人类顶尖高手，可是 Alphago Lee 后整个围棋界甘拜下风，并且转向 AI 拜师学艺。2018 年 Alphafold 出现时，实验结构生物学领域认为被战胜的仅仅是传统的结构预测领域，2020 年 Alphafold2 之后，实验结构生物学领域应该开始思考如何与之共存以及如何「拜师学艺」了。/pp style="text-align: left text-indent: 2em "br/ 目前阶段人工智能在围棋上已经远远超过人类顶尖棋手，但是人类围棋比赛并未因此取消，如同汽车发明后奥林匹克仍然在进行田径比赛一样。原因之一是人工智能虽然超越了人类，但并未解决围棋的最终解。同样的道理，对于复杂的结构生物学问题，预测手段本身还不能号称完全解决了问题。/pp style="text-align: left text-indent: 2em "br/ 实验结构生物学领域接下来需要做的一个事情是要拥抱变化，更好地与预测方法结合以及共同发展。/pbr/p style="text-align: right text-indent: 2em "—— 周强（cryo-EM 专家，西湖大学生命科学学院特聘研究员）/ppbr//ppbr//pp style="text-indent: 2em "蛋白质体系越大，结构的解析越难仅依赖计算方法。Cryo-ET (冷冻电镜断层成像) 技术擅长解析体外难表达的大分子机器结构、细胞中的原位蛋白结构等复杂体系，因此很难被脱离实验手段的方法取代。目前，由于体系过于复杂，使用分子动力学模拟整颗病毒尚未实现，要模拟细菌、细胞、组织，还要很长的路要走。/ppbr//p

p　　感受器是昆虫体壁特化的一部分表皮，是对周围环境和内部各种刺激产生反应的重要结构，它们和神经系统一起控制和调节昆虫的行为，是昆虫机体感知内外环境，进行化学通讯的信息接收装置。发表在2015年第5期《中国烟草学报》的论文“烟蚜茧蜂感器的扫描电镜观察”，研究了烟蚜茧蜂感器的种类、分布等特点，为揭示其寄生时的功能提供了理论依据。/pp　　有研究证实，不同类型感觉器的功能有差异。一般认为，毛形感觉器具有感受外界气味物质、性信息素和聚集信息素的功能 Bö hm氏鬃毛通常为机械感觉器，遇到机械刺激时具有产生缓冲重力，控制触角下降速度的作用 板形感觉器具有嗅觉的功能，寄生蜂通过味觉和嗅觉感觉器来完成寄主定位、寄主识别及产卵位置的选择。/pp　　该文运用a href="http://www.instrument.com.cn/zc/53.html" target="_blank" title="" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 112, 192) "扫描电镜/span/a技术，对烟蚜茧蜂的触角、复眼、口器、足上的重要感器形态与超微结构进行系统研究发现，烟蚜茧蜂主要有6种类型的感器：板形感器、刺形感器、毛形感器、锥形感器、Bö hm氏鬃毛和膜状中垫 雌、雄蜂的感器差异不明显 触角鞭节上感器种类和数量最多，毛形感器数量最多且分布最广，Bö hm氏鬃毛只分布在触角基节窝和足基节端部。/ppbr//p

序 言贝壳做为水边软体动物的外壳，由软体动物的一种特殊腺细胞的分泌物所形成的钙化物，具有保护动物本身的作用。一、贝壳的种类说到贝壳的种类，可以说是五花八门，主要分为五大纲：腹足纲（有法螺宝螺、蜒螺）、头足纲（鹦鹉）、多板纲、撅足纲（似象牙）、双壳纲（俩壳）。其形态也是千差万别，但是最有名的要数四大名螺了：万宝螺、唐冠螺、凤尾螺和鹦鹉螺。图1、四大名螺：万宝螺、唐冠螺、凤尾螺和鹦鹉螺二、贝壳的成分虽然贝壳的形态各自不同，但是其主要成份基本相同，分为95%的碳酸钙和少量的壳素。贝壳一般主要分为三层，褐色的角质层（壳皮），薄而透明，有防止碳酸侵蚀的作用，由外套膜边缘分泌的壳质素构成；中层为棱柱层（壳层），较厚，由外套膜边缘分泌的棱柱状的方解石构成，外层和中层可扩大贝壳的面积，但不增加厚度；内层为珍珠层（底层），由外套膜整个表面分泌的叶片状霰石（文石）叠成，具有美丽光泽，可随身体增长而加厚。图2是虎斑贝贝壳，可以看出斑点状的花纹。图2、虎斑贝贝壳三、台式电镜下的贝壳那么现在就让我们用coxem台式扫描电镜对我们常见的鲍鱼壳进行显微结构的观察，进一步了解其微观结构吧。图3是我们进行观察的鲍鱼壳，可以看出存在多个孔洞，表面显现出彩色的花纹。图3 、我们选择观察的鲍鱼壳的光学照片进一步我们用coxem台式电镜对鲍鱼壳的截面进行观察，可以看出片层状的结构（图4所示）。进一步放大可以看出片层状的文石结构以及不定形的有机结构颗粒。可以看出贝壳是由片层结构之间相互重叠组成的，其片层结构厚度大约为400nm（图5）。这些无机的片层状的结构的主要成份是CaCO3，提供了贝壳的强度性能，而存在于层状结构间隙的非定形结构的有机蛋白提供了贝壳的韧性，因此，这种砖块加水泥型的微观结构，造成了贝壳的既有一定的强度又有一定的韧性的特征。图4、贝壳的片层状图5、贝壳的片层结构的放大图后 记经过对贝壳的微观结构的观察，可以看出生物材料中的为微纳米结构的特殊排布，可以对材料的性能产生重要的影响，也使我们认识到应该进一步向自然界学习。下期有什么精彩内容呢？敬请期待吧！

气瓶阀门1. 阀门类型 根据GB15383《气瓶阀出气口连接形式和尺寸》中所要求，各种气体按性质分类，各分类气体所用气瓶阀门接口均有专门规定。表1为常见的气体组别和阀门连接方式。表1气体类别阀门连接方式不燃、无毒W21.8-14 、G5/8可燃、有毒G5/8 L、W21.8-14 L乙炔专用瓶阀，Φ5；专用接头注：W21.8-14 和G5/8为右旋螺纹；W21.8-14L 和 G5/8 L 为左旋螺纹。2. 阀门接口阀门接口的连接方式分为球面和平面两种。（点击查看大图）球面密封通过拧紧螺帽把气瓶接头的球面压紧在阀门接口的锥面上。其中，螺纹不起密封作用。密封效果取决于气瓶接头的球面与阀门接口内部的锥面接触的部分。对于平面密封的情况，垫片（或垫圈）的材质对气体兼容性和密封性能起到了很重要的作用。为了达到理想的密封效果，防止因垫片扭曲变形而产生漏气，建议每次更换气瓶时都要更换垫片。那么，是否用越大的力拧紧螺帽，密封效果越好呢？答案是不一定的。紧固螺帽的力如果超过一定的值，会破坏球面密封的接触面或平面密封的垫片，甚至导致阀门损坏，产生各种问题。从理论上来说，每种材质有对应的建议扭矩值。表2 球面密封建议扭矩值阀门材质接头材质建议扭矩值铜铜35-45 ft/lb铜不锈钢35-50 ft/lb不锈钢铜35-50 ft/lb不锈钢不锈钢35-60 ft/lb表3 平面密封建议扭矩值垫片材质建议扭矩值PTFE15-25 ft/lb铜35-45 ft/lb由于我们在日常操作中无法对扭矩有明确的掌握，所以建议每次更换气瓶时，如果用扳手紧固完阀门接口，在排除垫片过度变形、垫片划痕、密封面被污染等因素后，仍然发现有泄漏，建议联系供应商解决问题。减压阀的选型（本文仅针对小管道、低流量调压阀，不包括大宗气体供气调压阀）1. 减压阀的类型减压阀类型特点膜片式减压阀结构简单调节精度适中性价比高活塞式减压阀耐高压对调节压力不够敏感适用于需要较高出口压力的应用波纹管减压阀对压力敏感调压精确价格较高2. 减压阀的材质铜镀铬或黄铜：常用于纯度要求不高的工业气体和高流速氧气，具有价格优势。SS316L不锈钢：适用于高纯气体、超高纯气体、反应活性气体、腐蚀性气体、毒性气体。在选择减压阀材质时，必须确认材质与气体的兼容性，包括减压阀密封材料。3. 减压阀进出口气体压力要求进口气体压力，需根据气源压力考虑减压阀的压力等级。出口气体压力，选择合适范围，避免过大或过小。建议使用范围应选用全量程的 1/3 ～ 2/3 为宜。4. 减压阀出口气体压力稳定性要求由于减压阀自身的结构特点，在气体使用过程中，随着气源压力由高压变为低压，减压阀的出口气体压力会升高1-2bar左右。若气体使用点要求稳定的气体压力，建议安装二级减压阀，保持稳定的气体压力输出。5. 减压阀的流量选择要求如下图举例说明，当气体流量较低时，减压阀出口压力较稳定。一旦流量增加，出口压力便会降低。所以，我们可根据用气点对气体压力稳定性的不同要求，选择不同范围的流量。通过比较流量曲线来选择合适的减压阀。6. 一级减压阀、二级减压阀一级减压阀，为双表头，用于气瓶出口的高压气体调节。二级减压阀（使用点调压阀），为单表头。通过两级调压，可以使用气点压力更稳定。7. 双级减压阀两个调压阀阀体集成在一起，一级调压预设为中等压力，然后经二级减压后，出口压力非常稳定。常用于把减压阀直接连到钢瓶出口且需要很稳定的供气压力的场合。8. 恒流阀适用于1L、1.7L的一次性气瓶。管道连接（本文仅针对实验室气体小管道连接）1. NPT连接需要螺纹密封剂或四氟带（PTFE）起润滑和密封作用。泄漏率：10-1 to 10-2 (He, sccs)2. 卡套连接卡套接头靠螺母对双卡套挤压，使管道产生形变，前卡套形成主密封，后卡套对管道形成抓紧作用。泄漏率：10-3 to 10-5 (He, sccs)3. VCR连接两侧接头中间用金属垫片，拧紧螺帽使两侧接头向中间挤压，使垫片产生形变来密封。VCR连接应由专业人员操作，避免过度拧紧造成泄漏。泄漏率：10-9 (He, sccs)4. VCO连接通过O形圈压紧产生密封。泄漏率：10-8 (He, sccs)5. 软管连接将塑料/橡胶软管插入宝塔头，并用夹子固定。但由于塑料和橡胶材质本身具有渗透性，所以该种连接方式适合于对气体压力和纯度要求不高的应用。什么是泄漏率？如下图所示，以泄漏率为10-2(He, sccs)为例，其意为1.5分钟泄漏1毫升氦气。＋Q&A问减压阀贵的和便宜的有什么区别？材质、结构形式、供应商的差异等因素均会影响减压阀的价格。尤其是不同的供应商在品质控制方面都会有不同，包括对每一道工艺的控制、对原材料的检测、质量标准的不同、内表面处理、特殊处理（如电化学抛光，提高耐腐蚀性）、产品的质量检测、每个部件的去油脱脂清洗、售后服务、产品的安全性和可靠性等。这些环节都会造成无形的成本，使不同品牌减压阀的价格截然不同。当我们面对不同价格的减压阀时，主要看设备对气体的使用要求。如果您的设备非常昂贵，要求气体压力稳定可靠，建议选择品质好的减压阀，价格相对增加，但对设备具有更好的保护作用。反之，可选择较便宜的减压阀。不建议选择”三无“的减压阀，要保证安全。问为什么有些气体一定要使用不锈钢减压阀？不锈钢减压阀的特点是耐腐蚀、内表面光洁度高、可做特殊处理（如电化学抛光），用于反应活性、腐蚀性、毒性、高纯或超高纯气体。因为这些气体对杂质含量要求很高，若选择其他材质的减压阀，或有材质不兼容的问题，或由于其内表面粗糙，造成水、氧或颗粒等杂质附着在减压阀内表面，影响供气品质。

Interfacial Structures and Properties of 2D Materials with Atomic Force Microscopy（4）- Intercalated Structures讲座内容简介： 近年来，由于其潜在的巨大应用价值，关于二维层状材料的基础和应用研究方兴未艾，核心工作是理解和控制其多种多样的有趣性质。之前的研究工作主要集中在二维材料的面内结构，多种多样的层间相互作用在调控其力学、电学、热学以及光学等性质方面也有重要作用。虽然已有许多实验和理论研究工作来表征和理解这些界面结构，但对于界面行为是如何影响其物理与化学行为的仍然不是特别清楚。一个重要原因是，内部界面结构的直接微观成像和性质研究在实验技术上是相对比较困难的。石墨烯内部界面水分子插层的高分辨成像研究 在之前，报告人已经针对的AFM的基础知识、基本模式以及功能化AFM探测模式进行了介绍。本系列报告，将基于我们在原子力显微术的技术研究工作，利用多种先进原子力显微术针对二维材料的本征界面、异质界面以及材料/基底界面开展的研究工作。在每次报告中，我们首先将在较为详细地介绍主要使用的先进AFM模式的基本原理、技术实现及其相关应用。在此基础上，介绍我们利用该AFM模式所开展的关于二维材料界面结构与性质方面的研究工作。希望通过本系列报告有助于相关AFM使用者能够利用比较复杂的AFM功能模式开展研究工作。 本次报告是《二维材料界面结构与性质的原子力探针显微学研究》系列的第四次报告。在本次报告中，将介绍我们通过发展和利用多频原子力显微术，针对二维材料体系的内部界面插层结构等的高分辨成像表征和力学性质探测开展的一些工作。 #主讲人介绍 程志海，中国人民大学物理学系教授，博士生导师，基金委优青，中国仪器仪表学会显微仪器分会理事，中国硅酸盐学会微纳米分会理事。2007年，在中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室获凝聚态物理博士学位。2011年8月-2017年8月，国家纳米科学中心(中科院纳米标准与检测重点实验室)，任副研究员/研究员。曾获中国科学院“引进杰出技术人才计划”（技术百人计划）和首届“卓越青年科学家”，卢嘉锡青年人才奖获得者，青年创新促进会会员并获首届“学科交叉与创新奖”等。目前，主要工作集中在先进原子力探针显微分析技术方法及其在低维材料与表界面物理等领域的应用基础研究。网络讲座时间：北京时间 2021年11月29日 上午10：00-上午11:00申请方法：请关注“Park原子力显微镜”公众号查看首页内容，即可参与。

提到吸血鬼，他们在你眼中是什么样子的？浑身苍白消瘦，身披黑色大披风，白日躲在人迹罕至、腐朽肮脏的古堡棺材内，夜晚出现在孤独的坟地，蚕食着墓穴中的尸体，具有千年不死之躯的怪物？神出鬼没，嗜血残暴，野心勃勃，拉帮结伙隐藏在黑暗中，谋划着对人类不利大阴谋的野心家？亦或是优雅帅气，温柔多情，又浪漫又有保护欲的完美帅哥？不不不，今天小编要说的是夏日的吸血鬼——蚊子！说蚊子是吸血鬼，不仅仅是因为它是吸血生物，最重要的原因是，它还是地球上杀人最多的生物。在大家的印象中，凶残的鲨鱼，每年杀人的数量只不过10人。就连自相残杀的人类，杀人数量都远不及这种微型的“杀人生物”。在我们日常的生活中，那些在我们耳边嗡嗡作响的蚊子，才是世界上最危险的生物。世界危害最大的动物排名，蚊子排名第一。图片来源2014年gates notes它们在每个炎热的夏季，成群结队的围绕在我们的周围，尤其是在夜深人静我们进入梦香的时候，骚扰着我们的睡眠。但是这并不是蚊子最让人痛恨的时刻，最危险的是它在吸血的同时还给人类带来近80中疾病。如果一个人携带有病原体，那么蚊子在吸了这个携带病原体的人的血之后，在吸另一个人的血时，病原体就发生了转移，在人群中进行迅速传播。流行性乙型脑炎、登革热、疟疾、黄热病、丝虫病、塞卡病毒病、基孔肯雅热等疾病的爆发，都离不开它的“功劳”。历史上，美洲墨西哥的yucatan半岛首次证实黄热病的流行。后此病被带到欧洲及北美，在差不多两个世纪内，黄热病成为美、非、欧三大洲一些地方最严重的瘟疫之一，造成大量人群死亡。1741年，英国27000名士兵攻打哥伦比亚，因20000人感染黄热病而溃不成军1762年英国殖民军侵略古巴，15000名士兵中8000人死于黄热病1793年，美国费城黄热病大流行，全市1/5人口死于黄热病，导致社会完全解体。其后疫情沿密西西比河深人到北美中心地带，美国至少有50万人罹患此病1800年，西班牙发生黄热病，死亡至少6万人1826年英国殖民者人侵非洲时发生本病，535名殖民军在两个月中死亡115人1851年，巴西首都里约热内卢因黄热病至少死亡23000人1940年以前，黄热病在非洲同样是大小流行不断造成人员大量死亡1959年，扎尹尔和苏丹相继出现暴发流行1960～1962年埃塞俄比亚发生严重大流行，100万人口中约10%感染本病，其中死亡3万人虽然在20世纪，人类也找到了对付黄热病病毒的疫苗，但是对于蚊子传播的疾病，仍旧严重影响着人类的生活。但是，就算人类使劲浑身解数，也很难让这数量庞大、又无孔不入的蚊子从地球消失。 所以，我们能把蚊子数量控制在一定范围，并对蚊子采取一定的防御措施，就已经达到目的了。 正所谓知己知彼，百战不殆。咱们想对付蚊子，那么一定要首先了解他们。首先要明确一点，大部分的蚊子都是不吸血的，比如摇蚊和大蚊就是典型的非吸血蚊子，真正吸血的蚊子大致分为三类：按蚊、库蚊、伊蚊。按蚊，主要传播疟疾，俗称虐蚊； 库蚊，主要传播丝虫病和乙型脑炎，俗称家蚊； 伊蚊，最大特点是身体黑白相间，也称花斑蚊，咬人剧痒，是登革热、乙型脑炎、黄热病和肯孔肯雅热的传播媒介。在蚊子界，吸食人血这种重口味的事情，其实也只有母蚊子在干。相比之下，公蚊子则非常清心寡欲，只靠花蜜树汁为生。不过母蚊子也不会一生都在吸人血，只有到了繁殖期，才会冒着生命危险接近人类。因为产卵前，母蚊子需要补充一些糖分、蛋白质等各种营养物质，才能让蚊卵顺利降生。而其他时间，母蚊子也和公蚊子一样，都是吃素的。我们常见的蚊子的照片是这个样子：库蚊然而今天小编要运用扫描电子显微镜对一个库蚊进行进一步的观察，揭开这个吸血鬼的真正面容。库蚊有22颗牙齿，只有一对翅膀，另一对退化为平衡杆。飞行速度约为每小时1.5~2.5公里，一般蚊子飞行时每秒翅膀震动594次左右，这样的振动，使我们在蚊子飞行时会听到“嗡嗡”的声音。我们可以看到在翅脉上也有鳞片和小孔。(a)蚊子翅膀(b)翅膀局部放大图在雌蚊触角上，除轮毛外，还有另一类是短毛，分布在每一鞭节上，这些短毛对空气中二氧化碳、乳酸等化合物和湿度的变化尤其敏感，起寻找吸血对象作用的是短毛，而不是复眼。(c)蚊子复眼(d)局部放大的鳞片与短毛蚊子在头部有一个类似医用注射器，但是又比注射器复杂许多的“口器”。口器由 六根“针” 组成，可实现四种不同的功能。而雄蚊子的下颚短小细弱，无法螫入人的皮肤，也就不吸血。图（f）就是我们常说的“蚊子嘴”。(e)蚊子口器(f)蚊子下唇更进一步观察，我们可以看到蚊子的上颚、下颚，这些具有切割皮肤以及防止打滑的功能。蚊子上颚下颚在找到血管后，上唇则可以开工，吸取血液。然而在此之前，舌就已经向血管内注射含有抗凝血剂的唾液。切、刺、吐、吸等一系列动作，可谓一气呵成。蚊子叮咬过程那么，我们知道了蚊子的结构和危害，要怎么进一步防止这个吸血鬼呢？最常见、也最实用的首先是物理方法，蚊帐和长袖衣裤，能够最直接的防止蚊子的叮咬。不过，蚊帐虽有百般好处，但难免有蚊子突破了屏障，那么是时候让化学武器上场了。经美国疾病预防控制中心认证，对驱蚊有效的四种化学成分分别为： deet（避蚊胺）、伊默宁（驱蚊酯）、埃卡瑞丁和柠檬桉树油（有效成分为pmd）。 在世界范围内，最常见的是deet和伊默宁这两种驱蚊成分。 而在中国市场，则有80%的驱蚊水应用的是 deet 。结束语：今天小编带大家了解了夏日吸血鬼——蚊子的危害、sem下的形貌以及预防蚊虫叮咬的方法，希望大家能够愉快的度过炎热的夏季，不受蚊虫的侵扰。期待下期更加精彩的内容哦！

几种不同折叠模式的蛋白质模型(图片来源Protein Data Bank Japan )　　上个世纪初，科学家们认为蛋白质是生命体的遗传物质，而具有独特的作用。随着这个理论被证伪，真正的遗传物质DNA的结构被给予了很大关注。然而，蛋白质作为生命体的重要大分子，其重要性也从未被忽视，而且在1950年代开始，科学家一直在探寻DNA序列和蛋白质序列的相关性。与此同时，蛋白质测序和结构解析蛋白质结构的努力开始慢慢获得回报。更多的生化研究揭示了蛋白质的功能重要性，因此蛋白质的三维结构的解析对于深入理解蛋白质功能和生理现象起着决定性作用。　　本文简要回顾了蛋白质结构解析的重大历史事件，并总结了蛋白质结构解析的常用方法和结构分析方向。通过了解蛋白质结构，能够让我们更好地理解生物体的蛋白的理化特性，以及其相关联的化学反应途径及其机制，对于我们认识生物世界和研发治疗方法和药物都起着关键作用。在即将召开的2015高分辨率成像与生物医学应用研讨会上，各位专家学者将会进一步讨论相关议题。　　蛋白质结构解析六十年来大事件　　在1958年，英国科学家John Kendrew和Max Perutz首先发表了用X射线衍射得到的高分辨率的肌红蛋白Myoglobin的三维结构，然后是更加复杂的血红蛋白Hemoglobin。因此，这两个科学家分享了1962年的诺贝尔化学奖。事实上，这项工作在早在1937年就开始了。　　然后在1960年代，蛋白质结构解析方法不断进步，获得了更高的解析精度。这个时期，蛋白质序列和DNA序列间关系也被发现，中心法则被Francis Crick提出，然后科学界见证了分子生物学的崛起。分子生物学(Molecular Biology)的名称在1962年开始被广泛接受和使用，并逐渐演变出一些支派，如结构生物学。然后在1964年，Aaron Klug提出了一种基于X射线衍射原理发展而来的全新的方法电子晶体学显微镜(crystallographic electron microscopy )，可以解析更大蛋白质或者蛋白质核酸复合体结构。因为这项研究，他获得了1982诺贝尔化学奖。1969年，Benno P. Schoenborn 提出可以用中子散射和原子核散射来确定大分子中固定位置的氢原子坐标。　　进入1970年代，很多新的方法开始发展。存储蛋白质三维结构的Protein Data Bank(1971年) 开始出现，这对于规范化和积累蛋白质数据有着重要意义。1975年新的一种仪器叫做多丝区域检测器，让X-ray的检测和数据收集更加快速高效。次年，Robert Langride将X-ray衍射数据可视化，并在加州大学圣地亚哥分校成立了一个计算机图形实验室。同年，KeithHodgson和同事首次证明了可以使用同步加速器获得的X射线并对单个晶体进行照射，并取得了很好的实验效果。然后在1978年，核磁共振NMR首次被用于蛋白质结构的解析 同年首个高精度病毒(西红柿丛矮病毒)衣壳蛋白结构被解析。　　在1980年代，更多蛋白质结构被解析，蛋白质三维结构的描述越来越成熟，而且蛋白质结构解析也被公认成为药物研发的关键步骤。在1983年，冷冻蚀刻的烟草花叶病毒结构在电子显微镜结构下得到描述。两年后德国科学家John Deisenhofer等解析出了细菌光合反应中心，因此他们共享了1988年的诺贝尔化学奖。次年，两个课题组解析了HIV与复制相关的蛋白酶结构，对针对HIV的药物研发提供了理论基础。　　下一个十年，因为大量同步加速器辅助的X射线衍射的使用，数千个蛋白质结构得到解析，迎来了蛋白质结构组的曙光。1990年多波长反常散射方法(MAD)方法用于X射线衍射晶体成像，与同步辐射加速器一起，成为了近二十多年来的最常用的的方法。Rod MacKinnon在199年发表了第一个高精度的钾离子通道蛋白结构，对加深神经科学的理解起了重要作用，因此他分享了2003年的诺贝尔化学奖。Ada Yonath等领导的课题组在1999年首次解析了核糖体结构(一种巨大的RNA蛋白质复合体)。　　进入新千年，更多的技术细节被加入到蛋白质解析研究领域。2001年，Roger Kornberg和同事们描述了第一个高精度的RNA聚合酶三维结构，正因此五年后他们共享了诺贝尔化学奖。2007年，首个G蛋白偶联受体结构的解析更是对药物研究带了新的希望。近些年来，越来越多的大的蛋白质结构得到解析。Cryo-EM超低温电子显微镜成像用于超大蛋白质结构成像的研究日益成熟，并开始广泛用于蛋白质结构的解析。　　蛋白质结构解析的常用实验方法　　1.X-ray衍射晶体学成像　　X射线衍射晶体学是最早用于结构解析的实验方法之一。X射线是一种高能短波长的电磁波(本质上属于光子束)，被德国科学家伦琴发现，故又被称为伦琴射线。理论和实验都证明了，当X射线打击在分子晶体颗粒上的时候，X射线会发生衍射效应，通过探测器收集这些衍射信号，可以了解晶体中电子密度的分布，再据此析获得粒子的位置信息。利用这种特点，布拉格父子研制出了X射线分光计并测定了一些盐晶体的结构和金刚石结构。首个DNA结构的解析便是利用X射线衍射晶体学获得的。　　后来，获得X射线来源的技术得到了改进，如今更多地使用同步辐射的X射线源。来自同步辐射的X射线源可以调节射线的波长和很高的亮度，结合多波长反常散射技术，可以获得更高精度的晶体结构数据，也成为了当今主流的X射线晶体成像学方法。由X射线衍射晶体学解析的结构在RCSB Protein Data Bank中占到了88%。　　X射线衍射成像虽然得到了长足的发展，仍然有着一定的缺点。X射线对晶体样本有着很大的损伤，因此常用低温液氮环境来保护生物大分子晶体，但是这种情况下的晶体周围环境非常恶劣，可能会对晶体产生不良影响。而且，X射线衍射方法不能用来解析较大的蛋白质。　　上海同步辐射加速器外景(图片来源 上海同步辐射光源网站)　　2.NMR核磁共振成像　　核磁共振成像NMR全称Nuclear magnetic resonance，最早在1938被Isidor Rabi (1946年诺贝尔奖)描述，在上世纪的后半叶得到了长足发展。其基本理论是，带有孤对电子的原子核(自选量子数为1)在外界磁场影响下，会导致原子核的能级发生塞曼分裂，吸收并释放电磁辐射，即产生共振频谱。这种共振电磁辐射的频率与所处磁场强度成一定比例。利用这种特性，通过分析特定原子释放的电磁辐射结合外加磁场分别，可以用于生物大分子的成像或者其他领域的成像。有些时候，NMR也可以结合其他的实验方法，比如液相色谱或者质谱等。　　RCSB Protein Data Bank数据库中存在大约11000个用NMR解析的生物大分子结构，占到总数大约10%的结构。NMR结构解析多是在溶液状态下的蛋白质结构，一般认为比起晶体结构能够描述生物大分子在细胞内真实结构。而且，NMR结构解析能够获得氢原子的结构位置。然而，NMR也并非万能，有时候也会因为蛋白质在溶液中结构不稳定能难得获取稳定的信号，因此，往往借助计算机建模或者其他方法完善结构解析流程。　　使用NMR解析的血红蛋白结构建模(图片来源RCSB PDB)　　3.Cryo-EM超低温电子显微镜成像　　电子显微镜最早出现在1931年，从设计之初就是为了试图获得高分辨率的病毒图像。通过电子束打击样本获得电子的反射而获取样本的图像。而图像的分辨率与电子束的速度和入射角度相关。通过加速的电子束照射特殊处理过的样品表明，电子束反射，并被探测器接收，并成像从而获得图像信息。具体做法是，将样品迅速至于超低温(液氮环境)下并固定在很薄的乙烷(或者水中)，并置于样品池，在电子显微镜下成像。图像获得后，通过分析图像中数量众多的同一种蛋白质在不同角度的形状，进行多次的计算机建模从而可以获得近原子级别的精度(最低可以到2.0埃)。　　Cyro-EM解析TRPV1离子通道蛋白(图片来源Structure of the TRPV1 ion channel )　　将电子显微镜和计算机建模成像结合在一起的大量实践还是在新世纪之后开始流行的。随着捕捉电子的探测器技术(CCD技术，以及后来的高精度电子捕捉、电子计数electron counting设备)的提升，更多的信息和更低的噪音保证了高分辨率的图像。　　近些年来，Cryo-EM被用来解析很多结构非常大(无法用X-ray解析)的蛋白质(或者蛋白质复合体)，取得了非常好的结果。同时，单电子捕捉技术取代之前的光电转换成像的CCD摄像设备，减少了图像中的噪音和信号衰减，同时并增强了信号。计算机成像技术的成熟和进步，也赋予了Cryo-EM更多的进步空间。然而，Cyro-EM与X-ray不同，该方法不需要蛋白质成为晶体，相同的是都需要低温环境来减少粒子束对样品的损害。　　除去介绍的这三种方法以外，计算机建模技术也越来越多地被用在了蛋白质结构解析中。而且新解析的结构也会提高计算机建模的精确度。未来，我们或许能够用计算机构建原子级别的细胞模型，构建在芯片上的细胞。　　蛋白质结构对了解生命体的生化反应、有针对性的药物研发有着重要意义。从1958到如今已经接近60年，蛋白质结构解析得到了较快的发展。然而，在如今DNA测序如此高效廉价的时代，蛋白质和DNA结构解析并没有进入真正高速发展阶段，这也导致了在如此多的DNA序列数据非常的今天，结构数据却相对少的可怜。大数据时代的基因组、蛋白质组、代谢组、脂类组等飞速发展的时候，蛋白质结构组也得到了更加广泛的重视。发展高精度、高效的结构解析技术也一直都有着重要意义。未来，蛋白质结构解析，对针对蛋白质的药物筛选，和计算机辅助的药物研究研究不应被低估。未来说不定在蛋白质结构领域有着更多惊喜，让我们拭目以待。 第一届电镜网络会议部分视频回放

从一类技术角度来说，直接和间接获得诺贝尔奖的技术非结构生物学莫属。经过半个多世纪的耕耘，这一技术现在到了快速收割的季节。现在代表结构生物学技术的多种技术正在走向整合，但整合技术仍然需要进一步推动和推广。　　上世纪50年代，开文迪许实验室M.Perutz J.Kendrew用X-射线晶体衍射技术获得了球蛋白结构。X射线晶体衍射技术的应用，使人们可在晶体水平研究大分子的结构，在分子原子基础上解释了大分子。1962年，Waston和 Crick因基于结构生物学技术的研究结果发现了DNA双螺旋结构获得了诺贝尔生理学与医学奖，M.Pertt和J.Kendrew获得了同年的诺贝尔化学奖。　　60-70年代，开文迪许实验室又发展了电子晶体学技术，研究对象主要是有序、对称性高的生物体系，如二维晶体和高对称性三维晶体。70-80年代，多维核磁共振波谱学使研究水溶液中生物大分子成为可能，溶液中生物大分子更接近于生理状态。　　80年代，冷冻电子显微镜出现，这种技术不仅能够研究生物大分子在晶体状态和溶液状态的结构，且能够研究研究复杂大分子体系和超分子体系，如核糖体、病毒、溶酶体和线粒体等。　　杂交或整合方法把多种结构生物学方法结合在一起，大大推动了结构生物学的研究。荧光能量共振转移(FRET)是20世纪初发现的，随着绿色荧光蛋白应用技术的发展，FRET已经成为检测活体中生物大分子纳米级距离和纳米级距离变化的有力工具，在生物大分子相互作用分析、细胞生理研究、免疫分析等方面有着广泛的应用。　　冷冻电子显微镜技术通过快速冷冻的方法进行固定的，克服了因化学固定、染色、金属镀膜等过程对样品构象的影响，更加接近样品的生活状态。研究对象非常广泛，包括病毒、膜蛋白、肌丝、蛋白质核苷酸复合体、亚细胞器等等。所研究的生物样品既可具有二维晶体结构，也可是非晶体。由于对于样品分子量没有限制，突破了X-射线晶体学只能研究三维晶体样品和核磁共振波谱学只能研究小分子量样品的限制。计算机技术则可以将各种信息进行整合，从而可以获得接近真实的三维分子模拟数据。　　现在结构生物学研究越来越多地依赖这种整合技术。2012年加州大学Andrej Sali等解析了26S蛋白酶体的结构。这种结构在许多神经退行性疾病的神经细胞都存在异常。现在科学家正利用这种结构作为模型开发能调节蛋白酶体活性的药物。今年另外一个小组利用整合技术分析决定感染细胞的艾滋病蛋白结构，利用这种结构开发治疗艾滋病的药物。整合技术也被用在解析核糖体结构。核糖体是细胞制造蛋白质的细胞器，是实现基因表达的关键机构。　　目前的蛋白数据库存在一些问题，如这些数据主要依靠晶体结构数据，缺乏对其他相关数据的整合，这一问题给结构生物学领域提出要求应该大力推动整合技术的发展。10月6-7日，由4个机构组织了一次整合结构生物学培训班，以推动结构生物学技术的扩展和引领大家将结构和疾病结合起来研究。　　参加学习的大部分学员都支持应该采用标准模式描述多方面的数据，这有利于其他学者整合和利用这些数据。但由于结构数据往往十分巨大，如何有效储存和获取这些数据仍然存在一些问题。会议结束时达成一项共识，将申请经费构建一种&ldquo 分子机器&rdquo 数据库中心。　　欧洲分子生物学实验室细胞生物学家Jan Ellenberg说，获取全部分子结构的数据是结构生物学的目标，这个愿望或许能在10或20年后实现。　　原文检索：　　Ewen Callaway. Data bank struggles as protein imaging ups its game. Nature, 22 October 2014 doi:10.1038/514416a

1. 文章信息标题：Onion-ring-like g-C3N4 modified with Bi3TaO7 quantum dots: A novel 0D/3D S-scheme heterojunction for enhanced photocatalytic hydrogen production under visible light irradiation中文标题： 钽酸铋量子点修饰洋葱圈结构的石墨相氮化碳的S型异质结构的光催化析氢性能 页码：958-968 DOI： 10.1016/j.renene.2021.11.030 2. 期刊信息期刊名：Renewable EnergyISSN： 0960-1481 2022年影响因子： 8.634 分区信息： 中科院一区；JCR分区（Q1） 涉及研究方向： 工程技术，能源与燃料，绿色可持续发展技术 3. 作者信息：第一作者是 施伟龙（江苏科技大学）、孙苇（北华大学）（共同一作）。通讯作者为 林雪（北华大学），郭峰（江苏科技大学），洪远志（北华大学）。4. 光催化活性评价系统型号：北京中教金源（CEL-PAEM-D8，Beijing China Education Au-Light Co., Ltd.）；气相色谱型号：北京中教金源（GC7920，Beijing China Education Au-Light Co., Ltd.）。本工作利用SiO2微米球为硬模板和三聚氰胺为前驱体，通过空气化学气相沉积 （CVD）方法合成洋葱圈状结构的g-C3N4（OR-CN），且基于溶剂热法与0D Bi3TaO7量子点（BTO QDs）复合，形成0D BTO QDs/3D OR-CN S型异质结复合物光催化剂，在λ 420 nm的可见光驱动下，讨论了不同质量比的BTO/OR-CN化合物催化剂在2小时内的析氢性能。其中，0.3wt% BTO/OR-CN样品赋予了最佳的光催化析氢速率为4891 μmol g-1，且在420 nm处的表观量子产率（AQY）为4.1%，约是相同条件下的OR-CN的3倍。其增强的光催化活性归因于0D BTO量子点与OR-CN之间形成了S型异质结，有助于促进光生电荷载流子的分散，且增强了可见光吸收强度，此外，通过4次循环实验，发现0D BTO QDs/3D OR-CN S型异质结复合物光催化剂具有优异的稳定性，有应用前景。图1. 制备BTO/OR-CN化合物的实验过程如图1所示，BTO/OR-CN的制备是通过加入0.2 g的OR-CN在BTO的合成过程中，合成的样品命名为xBTO/OR-CN，其中x代表BTO在化合物中的质量比，分别为0.1%，0.3%，0.5%，1.0%。此外，为了比较，合成了块体g-C3N4（B-CN）和0.3%BTO/B-CN复合物，B-CN的合成是通过一步煅烧3 g三聚氰胺，550 °C加热4小时，升温速率为2.3 °C/min，从而得到黄色的产物。0.3% BTO/B-CN复合物的合成类似于0.3% BTO/OR-CN复合物的合成过程，仅仅用B-CN代替OR-CN。图2. BTO、OR-CN和不同复合物的XRD图如图2示，OR-CN、BTO以及不同质量比的BTO/OR-CN化合物（0.1%、0.3%、0.5%和1.0%）的XRD图表征晶体结构和结晶度。对于BTO样品，2θ在28.2°、32.7°、46.9°和58.4°属于Bi3TaO7的（111）、（200）、（220）和（222）面（JCPDS:44-0202）。OR-CN拥有两个衍射峰在13.1°（100）和27.4°（002），分别归因于芳香单元的层内结构堆积基序和层间堆积基序。至于BTO/OR-CN化合物，引入BTO没有影响OR-CN的相结构，当负载0.1%、0.3%、0.5%和1.0%的BTO在OR-CN上，很难发现额外的BTO特征峰，这很可能是因为少量的BTO QDs。图3. OR-CN的SEM图（a）0.3% BTO/OR-CN复合材料的SEM图（b）TEM图（c）HRTEM图（d）和EDX图（e）如图3所示，通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）分析制备的样品的结构和形貌。OR-CN样品呈现了洋葱圈形状，尺寸大约在150-200 nm。负载BTO QDs在OR-CN的表面上形成BTO/OR-CN复合物之后，OR-CN的洋葱圈结构没有改变，但表面变得更粗糙。为了进一步清晰地观察BTO/OR-CN化合物，0.3%BTO/OR-CN的TEM图展现了BTO QDs均匀地分布在OR-CN表面上且与OR-CN底物亲密的接触，这有助于电荷的分散和转移。同时，化合物的高分辨透射图（HRTEM）反映了BTO和OR-CN之间有好的界面接触，其中，晶格间距为0.27 nm与Bi3TaO7晶格面（200）相匹配。展现了成功地构造了0D/3D BTO/OR-CN异质结催化剂。0.3%BTO/OR-CN的EDX图揭示了C，N，Bi，Ta，O元素的存在，进一步证实BTO QDs锚定在OR-CN的表面上。图4. 光催化产氢（a）析氢速率（b）B-CN、OR-CN、及其0.3%化合物光催化产氢（c）析氢速率（d）循环实验（e）循环实验前后的XRD图（f）如图4所示，以300 W的氙灯作为光源（λ 420 nm），研究了制备的样品的光催化析氢活性。结果表明制备的BTO样品几乎不产氢，而OR-CN在2小时辐照过程中产生了相对较低的氢气，约为1736 μmol g-1，这是由于BTO对可见光的吸收较低和电子-空穴的快速重组所致。当耦合OR-CN和BTO之后，光催化析氢活性显著的增强，其中，最佳的0.3% BTO/OR-CN复合材料展现了析氢量大约是4891 μmol g-1，是单组分OR-CN样品的3倍左右。同时，0.3% BTO/OR-CN异质结光催化剂在420 nm波长表现出较高的表观量子产率（AQY）为4.11%。当BTO QDs的加入量从0.1%增加到1.0%时，光催化析氢性能呈现出先增后减的趋势，其中，最优的0.3% BTO/OR-CN样品的光催化性能优于其他复合样品，这是因为构建了S型异质结，加速了光生电荷的传输和分布。此外，在OR-CN上引入BTO QDs可以增加比表面积、提供更多的活性位点、增强光响应强度和延长光诱导电荷寿命。随着进一步增加BTO QDs的量，光催化产氢速率减小，这是因为过量的BTO QDs负载在OR-CN表面可能会影响BTO QDs的分散，且由于屏蔽效应阻碍OR-CN的光吸收效率。因此，负载合适量的BTO QDs有利于光催化产氢。此外，最优样0.3% BTO/OR-CN的产氢速率为2445.5 μmol g-1。为了比较，还合成了0.3%BTO/OR-CN复合物，制备的样品的析氢量和析氢速率的排序：0.3%BTO/OR-CNOR-CN0.3%BTO/B-CNB-CN，这表明CN的洋葱圈结构和化合物的异质结界面有利于提高光催化活性。经过四次循环实验，可以清晰地发现光催化析氢有轻微的降低。同时，XRD图也用于评价样品的稳定性，循环前后的XRD图没有发生改变。这些结果展现了制备的 BTO/OR-CN样品拥有优异的稳定性和光催化析氢活性。图5. MS图（a和b）S型异质结机理（c）BTO/OR-CN复合物光催化析氢中光生电荷分离转移机理（d）利用Mott-Schottky（MS）图确定OR-CN和BTO的能带结构。OR-CN和BTO样品的质谱图在1000、2000和3000 Hz处呈现正斜率，说明OR-CN和BTO具有典型的n型半导体特征。OR-CN和BTO在接触前的带位置存在偏差，OR-CN是一种费米能级较高的还原型光催化剂，而BTO是一种费米能级较低的氧化型光催化剂。此外，通过紫外光电子能谱（UPS）计算了OR-CN 和BTO的功函数，分析了界面电荷转移过程。确定OR-CN和BTO样品的二次电子截止边的结合能（Ecut-off）分别为16.921 eV和16.054 eV。然后，BTO和OR-CN在黑暗中密切接触后，OR-CN的CB上的电子自发地流向BTO，直到二者的费米能级达到相同水平。因此，OR-CN组分失去电子并携带正电荷，导致OR-CN的CB边缘向上弯曲，同时，BTO组分得到电子，电子在其CB上积聚，BTO带负电荷，导致CB边缘向下弯曲，从而，OR-CN和BTO界面形成内部电场。在可见光的照射下，电子在内部电场和库伦相互作用的驱动下由BTO的CB转移到OR-CN的VB上与空穴复合，此外，保留在OR-CN的CB上的电子和BTO的VB上的空穴将分别参与光催化氧化还原反应。基于以上的分析，提出了BTO/OR-CN光催化反应的可能的S型机理，在可见光的照射下，BTO和OR-CN中价带（VB）上的电子跃迁到导带（CB）上，价带上形成空穴，BTO导带上的电子可以转移到OR-CN的价带上并与空穴结合。由于OR-CN导带的电势比H+/H2（0 eV vs. NHE）更负，所以，H2O分子可以与电子反应生成H2。用三乙醇胺（TEOA）猝灭BTO价带上积累的空穴。

能源结构调整是中国能源发展面临的重要任务之一。中国能源结构调整的主要内容包括两个方面：一是中国能源发展要降低对国际石油的依赖 二是中国电力产业发展要降低煤电的比重。概括来讲，就是要减少对石化能源资源的需求与消费，把水电开发放在中国能源结构调整的优先地位。　　降低国际石油依赖 保证石油安全　　中国能源发展降低对国际石油的依赖是出于对石油安全的考虑。据统计，2007年中国生产原油18665.7万吨，同比增长1.6% 2007年中国净进口原油15928万吨，同比增长14.7%。2007年中国原油表观消费量约为3.46亿吨，同比增长7.3%，达历史高位。原油对外依存度达到46.05%。中国原油需求对外依存度的提高，无疑会给中国石油安全带来很大压力。　　石油安全是中国能源安全的核心。石油安全关系到国家根本利益和国民经济安全。在当前全球金融危机下，中国能源发展战略，仍然应该把石油安全放在其关键位置。中国石油安全问题的根源是国内日益尖锐的资源与需求之间的矛盾，同时也受到国际石油价格波动的冲击。此外，中国对外石油资源不断增长的需求还会对全球石油安全的地缘政治产生不可忽视的影响。因此，中国应对石油安全挑战，提高石油安全程度，应该着眼全球，从战略的高度借鉴国外发达国家与发展中国家的经验，采取降低石油进口依赖，积极参与国际石油市场竞争，加强国际石油领域合作，加快建立现代石油市场体系，建立完善现代石油储备制度，确保国家石油安全的一整套措施和相应的对策。　　降低煤电比重 保护生态环境　　中国电力产业发展降低煤电的比重则是节能减排和保护生态环境的需要。2007年,中国发电装机容量突破7亿千瓦，达71329万千瓦，居世界第二，仅次于美国。发电量达到32559亿千瓦时，连续7年平均增长超过13.2%。然而，中国电力产业结构仍待调整。　　中国电力产业结构的不合理主要表现在两个方面：一是电源结构不合理。从电源结构来看，主要是水电开发速度不快，核电和新能源发展缓慢，小火电所占的比例仍然过大。2007年，在中国的电力装机中，火电装机5.54亿千瓦，占77.70%，水电装机1.48亿千瓦，占20.40%，核电装机906.8万千瓦，占1.3%，风电及其他新能源600多万千瓦，仅占0.8%。火电装机比重过大造成对煤炭的需求越来越大，同时电力用煤需求不断增加直接导致电力行业对煤炭供应和铁路运输的依赖度越来越高，对节能减排造成巨大压力。二是电源布局不合理。主要是中国东、中、西部地区能源资源分布不均，东部沿海地区煤电装机过多、过密，造成的环保压力加大。因此，推进节能减排，发展中国电力产业，必须调整电源生产结构，优化电源布局结构，构建以优化发展煤电为重点，大力发展水电，积极发展核电，加快发展新能源，合理布局东、中、西部电源结构的电力产业发展模式。　　水电开发 应在优先地位　　把水电开发放在中国能源结构调整的优先地位，这是由中国能源发展的国情决定的。　　我国是世界第二大能源生产国，也是世界第二大能源消费国，还是以煤炭为主要能源的国家。《中国的能源状况与政策》白皮书表明，2006年，中国一次能源消费总量为24.6亿吨标准煤。煤炭在一次能源消费中的比重为69.4%，其他能源比重为30.6%。其中可再生能源和核电比重为7.2%，石油和天然气有所增长。　　以煤炭为主的能源结构，决定了我国燃煤机组在总体电源构成以及火电中的主体地位。燃煤发电在我国煤炭终端消费中占56%，是煤炭能源转换的主要环节。燃煤发电厂的二氧化硫排放占到全国总排放量的50%以上，是造成酸雨污染的主要原因之一。据有关部门统计，我国二氧化硫的年总排放量已超过2500万吨，造成1/3的国土遭受酸雨污染，每年经济损失达1000亿元以上，直接威胁13亿人口和16亿耕地的安全。　　2006年我国GDP占全世界GDP的比重只有5.5%，能源消费超过世界的10%，但二氧化硫排放已居世界首位，大大超过我国环境承载能力 二氧化碳排放也居世界前列。我国能源总消耗量折成标准煤达到24亿吨，其中一大半是电力消耗的，能源消耗主要是电煤。我国电力装机已突破6亿千瓦，在建规模仍然巨大。电煤消耗约占全国煤炭产量的一半以上，火电用水约占工业用水的40%，二氧化硫排放量约占全国排放量的52%，烟尘排放量占全国排放量的20%，产生的灰渣占全国的70%，电力产业成为我国节能降耗和污染物减排的重点领域。中国电力企业联合会的研究结果显示，“十一五”期间，火电二氧化硫的排放量将由2005年的年排放1300万吨，下降至950万吨以下，5年共下降27%。预计到2010年，脱硫装机比例将达60%以上。“十一五”期间，在电力以外的二氧化硫排放不增加或少量增加的情况下，仅经过火电烟气脱硫以及关停小火电的减排作用，其净消减量就可以满足全国二氧化硫减排10%的约束性指标的需要。由此可见，抓好电力产业的节能减排工作至关重要，对于全国的节能减排具有决定性作用。　　以煤炭为主的能源结构，使得电煤资源与运输之间的矛盾越来越突出，环境问题日趋严重。目前我国煤炭运输已占铁路货运能力的1/3以上。一方面，我国铁路交通水平与国际存在较大差距 另一方面，我国西煤东运、北煤南运的大跨度、超负荷的运输格局，更加剧了运力紧张。煤炭的污染不仅存在于煤炭的终端消费，而且存在于煤的前期开发过程中。据有关专家估计，每开采l吨煤就会破坏2.5吨地下水，对我国这样一个水资源严重短缺的国家来说，形势十分严峻。煤炭开采后还会带来地表塌陷，废水、废气和废渣以及矽肺病等。因此，中国能源发展如何千方百计减少燃煤数量，以缓解资源短缺和减少相应的环境污染，已成为当务之急，而积极开发水电是解决这一问题的有效途径之一。　　水电是一种经济、清洁的可再生能源。之所以说它经济，是因为水电与风能、太阳能等可再生能源相比是很好的调节电源，开发水电的同时还可以实现开发火电、核电等能源所没有的防洪、灌溉、供水、航运、养殖业和旅游业等综合效益 之所以说它清洁，是因为在水力发电过程中与太阳能、风能一样，不排放有害气体，不污染水资源，也不消耗水资源，没有核辐射危险。发展水电与燃烧矿物资源获得的电力能源相比较，无论在资源方面，还是在环境方面，都有利于可持续发展。与煤电相比较，每一千瓦时的水电电量大约可以减少原煤用量500克和二氧化碳排放量1100克。以三峡开发工程为例，从生态角度说，三峡工程本身就是一项环保工程。作为清洁能源，水电是最清洁的，如果将三峡水电站替代燃煤电厂，相当于7座260万千瓦的火电站，每年可减少燃煤5000万吨，少排放二氧化碳约1亿吨，二氧化硫200万吨，一氧化碳约1万吨，氮氧化合物约37万吨以及大量的工业废物，这对减轻我国和周边国家及地区的环境污染和酸雨等危害有巨大的作用。由于水电的能源属性使开发水电成为常规能源优质化、高效化利用的重要途径之一，开发水电对于建立可持续发展的能源系统也就具有重要的意义。因此，水电开发应该放在中国未来能源发展的优先地位。　　开发水电可以有效改善我国能源结构。从我国能源供应结构来看，目前我国能源供应以煤为主，石油、天然气资源短缺，人均资源量约为世界平均水平的10%，能源发展受到资源短缺和环境污染的双重约束，调整能源结构，减少煤炭在一次能源消费中的比重，是一项十分重要的任务。我国水能资源理论蕴藏量近7亿千瓦，占我国常规能源资源量的40%，是仅次于煤炭资源的第二大能源资源，是世界上水能资源总量最多的国家。根据目前的勘测设计水平，我国水电有2.47万亿千瓦时的技术可开发量。如果开发充分，至少每年可以提供10亿到13亿吨原煤的能源。由此可见，开发水电可以有效改善我国能源结构，利用好丰富的水能资源是我国能源政策的必然选择。

p style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 15px "4月21日，由北京市政府支持，北京市科委推动的北京生物结构前沿研究中心在清华大学正式成立。中国科学院院士、清华大学教授施一公担任该中心主任。北京市副市长隋振江、北京市科委主任许强、清华大学副校长尤政等共同为中心揭牌。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 15px "成立仪式上，施一公介绍，为保持我国在结构生物学领域的领先优势，在保留结构生物学高精尖创新中心的基础上，北京市政府加大投入，成立了北京生物结构前沿研究中心。目前该中心拥有17位核心研究员，2位合作研究员，未来将积极探索科学研究和拔尖创新人才培养的新模式和新机制，促进重大成果产出。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 15px "尤政表示，北京生物结构前沿研究中心的建设，必将提升我国生命科学水平，助力全球生命学科及健康事业的发展。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 15px "隋振江希望施一公团队利用高精尖中心和前沿研究中心两个优势，为推动首都高质量发展和服务创新型国家建设作出贡献。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 15px "北京生物结构前沿研究中心将以引领性基础理论创新、颠覆性先进技术创新和战略性重大成果创新为总体目标，以汇集和培养顶尖创新人才为动力，以探索具有中国特色的新型人才培养和科研创新的机制体制为使命，助力北京建设成世界领先的前沿科学中心。/ppbr//p

问图片您好！根据《GB/T1.1 标准化工作导则 第1部分 标准的结构和编写标准》第一条范围：适用于国家标准、行业标准、地方标准以及国家标准化指导性技术文件，其他标准可参照适用。“参照适用”，因此可理解企业标准的结构和编写非强制必须按照GB/T1.1。但是，根据《企业标准化管理办法》第十一条 “企业标准的编写和印刷，参照国家标准ＧＢ１《标准化工作导则》的规定执行。”因此理解企业标准的结构和编写必须按照GB/T1.1。请问：1）如果没有完全按照GB/T1.1编写，这样的企业标准是否需要做进一步整改？2）如果不是必须按照该标准编写企标，那么是否可以将国外的产品技术文件翻译成中文后直接公示为企业标准？谢谢！您好！1.企业标准在编写时未按照GB/T 1.1《标准化工作导则 第1部分 标准的结构和编写标准》并不必然导致该企业标准无效或违反《标准化法》，但通过参照使用GB/T1.1、GB/T20000系列和GB/T20001系列等国家标准，有助于企业形成高质量的标准化文件，有利于企业的发展。2.企业编写企业标准时，在符合相关参考或者引用材料的知识产权政策前提下，可以将相关内容编制进入企业标准。建议企业标准在编写时参照GB/T 1.1的要求。回复部门：标准创新管理司时间：2021-10-20答图片

以环境保护推动经济结构调整——专访全国政协委员、环境保护部副部长吴晓青　　在2008年“两会”上，全国政协委员、环境保护部副部长吴晓青率先提出了在我国要大力推进低碳经济的建议。今年“两会”，他提出要以环境保护推动经济结构调整，促进区域经济与环境的协调发展，着力将环保产业培育成未来经济新增长点。　　促进区域经济与环境协调发展　　目前我国区域经济发展的总体思路尚未真正摆脱传统模式，不顾环境资源承载能力，“铺摊子、上项目”的问题比较突出，特别是在沿江、沿河、沿海规划布局了大量石化、化工、钢铁、能源、造纸等重化工项目。　　为了汲取先发展地区经济发展资源环境代价过大的教训，构建我国区域发展的理性模式与格局，促进我国生态文明与保障生态安全，探索类似区域资源环境约束的共性解决途径，选择在五大区域(环渤海沿海地区、海峡西岸经济区、北部湾经济区沿海地区、成渝经济区、黄河中上游能源化工区)开展了重点产业发展战略环境影响评价。　　针对五大区域经济发展与生态安全之间的矛盾，吴晓青建议，首先要积极探索以环境保护优化经济增长的机制。国家有关部门在制订区域经济发展规划时，应以构建资源节约型和环境友好型的产业体系为导向，实施分区域的差别化调控政策，积极探索以环境保护优化经济增长的保障机制、引导机制和约束机制，将五大区域建设成为环境保护优化经济增长的示范区域。　　二要坚守可持续发展的“生态红线”。吴晓青表示，应该研究制订相关的生态红线标准，作为硬性指标进行考核、监督和检查。　　三要优化五大区域产业发展的空间布局。从全国生产力布局的整体性和区域资源环境的承载能力出发，按照“区域统筹、布局集中、产业集聚”的原则，制定优化五大区域产业布局的指导意见，提高重点产业集中度，构筑区域性的循环经济体系。　　四要加快五大区域产业结构的战略性调整。通过加大财税扶持力度、提高自主创新能力和实行更严格的产业准入标准等措施，引导相关地区加快推进对传统产业的“绿色化”改造，加快发展低碳经济以及新能源、新材料等战略性新兴产业，加快摆脱过于依赖重化工的传统产业发展路径。　　加快发展环保产业　　经济结构调整除了对现有产业结构进行优化调整外，还要着力培育新经济增长点，对未来经济结构进行规划。为此，国家提出将环保产业的振兴和发展作为应对金融危机、扩大内需和保持经济平稳较快发展的一项重要措施。特别是去年9月，国务院总理温家宝专门听取了节能环保等战略性新兴产业的汇报，专题研究新兴产业发展问题，这充分体现了发展环保产业的宏观战略意义。　　经过20多年的发展，我国环保产业已初具规模，基本形成涵盖环保产品、环境服务、洁净产品、废物循环利用和自然生态保护等领域的产业体系。据初步测算，2008年全国环保产业收入总额已超过8000亿元，从业人员约300万人。但与发达国家相比，我国环保产业总体上还处于产业化的初级阶段，环保产业发展尚不能完全满足环境管理、节能减排和成为新经济增长点的需要。　　突破产业发展“政策瓶颈”　　为了推动环保产业发展，吴晓青提出了6点建议，突破环保产业发展的“政策瓶颈”。　　一是进一步完善环保产业的管理体制。建议相关部门加强协调配合，建立环保产业综合管理体制，统一制定环保产业发展规划，全面提升国家对环保产业发展的宏观调控能力。　　二是建立投、融资及市场激励机制。建立包括发债、担保、项目融资、环保产业基金等多种方式在内的融资机制，广泛吸收社会资本进入环保产业。提高污染治理收费标准，明确收费方式和费用使用机制。　　三是完善价格、税收等配套政策。扩大享受企业所得税优惠的节能环保产品和项目目录，优惠范围全面涵盖环保技术开发、产品生产、装备制造、环保服务等各个相关领域。　　四是推动环境服务业快速健康发展。制定和实施《环境污染治理设施运营管理条例》，促进污染治理设施运营管理的专业化、市场化和社会化。研究建立对环境基础设施社会化运营的财政补贴机制、环保设施运营特许经营制度。　　五是组织实施环保产业调查和重点环保工程。尽快开展新一轮的全国环保产业调查，组织实施一批重大环境基础设施建设工程，并带动相关领域技术规范的建立以及技术、设备的研发应用，培育环保领域的龙头企业。　　六是进一步促进环保技术的研发与应用。构建“以企业为主体、产学研相结合”的环保技术及装备创新体系。对于具有自主知识产权的先进环保技术以及“成套化、系列化、标准化、国产化”的先进设备，国家要设立专项资金，积极支持其开展示范和推广。

“我们通过冷冻电镜技术拿到了核孔复合体高分辨率的密度图。然后借助于 AlphaFold 结构预测，搭建出核孔复合体胞质环的精细模型。通过原子模型，为解释细胞核的运输机制，理解细胞生命活动的基本过程提供了重要的结构基础，同时也能为非常多相关的疾病提供重要的线索。”美国国家科学院院士、哈佛大学医学院生物化学及分子药理学教授团队表示。6 月 10 日，该课题组在 Science 上发表题为《核孔复合体胞质环的结构》的论文 [1]。图 | 相关论文（来源：Science）董颖、皮雄、彼得罗丰塔纳（Pietro Fontana）担任共同第一作者，吴皓担任通讯作者。图|吴皓（来源：吴皓个人主页）利用单颗粒低温冷冻电子显微镜和 AlphaFold 预测，确定了来自非洲爪蟾卵母细胞中一个接近完整的结构对于在该研究中 AlphaFold 所起到的作用，董颖表示，此次解析的核孔复合体（NPC，nuclear pore complex）是真核生物中最大的膜蛋白复合物之一，它位于核膜上，介导核膜内外的物质转运。由于其分子量巨大，组成成分复杂，动态变化多样，这使得电镜解析图谱的分辨率很有限（6-7 埃），并且搭建分子模型困难重重。但是 AlphaFold 的出现很好地弥补或一定程度上解决了图谱分辨率不足的问题，它可以预测很多没有结构的蛋白亚基，从而补充解释蛋白复合物结构里缺失的结构单元的高分辨信息；还可以预测部分亚基相互作用界面，从而说明亚基作用的结构基础以及生物学意义。另一方面，AlphaFold 预测也并非万能，它给出了诸多的可能性之后，课题组也需要理性分析哪一种结果最为合理，最能解释得清楚相关生物学现象。论文共同作者皮雄表示：“AlphaFold 能够预测出相互作用的蛋白亚基，与我们通过冷冻电子显微学计算出来的比较相符，从而大大方便了我们确定相互作用的蛋白亚基，进而加速我们模型搭建的过程。”图 | 皮雄（来源：皮雄）据悉，核孔复合体是细胞质和细胞核之间双向物质运输的管道。该团队利用单颗粒低温冷冻电子显微镜和 AlphaFold 预测，确定了来自非洲爪蟾卵母细胞的核孔复合体胞质环的一个接近完整的结构。使用 AlphaFold 预测核孔蛋白的结构，并以突出的二级结构密度作为指导，将核孔蛋白的结构拟合到中等分辨率的图谱中。利用 AlphaFold 进行复杂的预测，还可以进一步建立或证实某些分子间的相互作用。课题组鉴定了 Nup358 的 5 个拷贝的结合模式，这是最大的核孔复合体亚基，具有 Phe-Gly 重复序列，并预测它包含一个线圈-线圈结构域，在一定条件下可能作为成核中心辅助核孔复合体形成。核孔复合物是真核细胞核膜中的分子管道，可以调节细胞核和胞质溶胶之间生物分子的进出口，脊椎动物核孔复合体的分子量约为 110 至 125 MDa，直径约为 120 nm。核孔复合体被分为四个主环：胞质侧的细胞质环（CR，cytoplasmic ring），核膜平面上的内环（Inner Ring, IR）和管腔环 (Luminal Ring, LR)，以及面向细胞核的核环 (Nuclear Ring, NR)。每个环具有相似的八重对称，并由不同的核孔蛋白的多个副本组成。核孔复合体参与了许多生物过程，其功能障碍与越来越多的严重疾病有关。尽管在过去的 20 年里，许多团体进行了开创性的研究，但人们仍然缺乏对核孔复合体的组织、动态和复杂性的充分理解。图 | 董颖（来源：董颖）（来源：Science）预测核孔复合体中最大的蛋白 Nup358 具有 s-形球状结构域此次研究中，该团队使用非洲爪蟾卵母细胞，作为结构表征的模型系统，因为每个卵母细胞都有大量的NPC颗粒，因此这些颗粒可以在没有去垢剂提取的帮助下，在天然核膜上可视化。据悉，课题组使用单颗粒冷冻电子显微镜，来分析不同倾斜角度的数据并进行三维重建，之后用 AlphaFold 进行模型构建和结构预测，重建了 X.laevis NPC 的 6.9 和 6.7埃分辨率的全 CR 原聚体和一个核心区域，并使用 AlphaFold 预测了单个核孔蛋白的结构。对于任何模糊的亚基相互作用，该团队也预测了复杂的结构，这进一步指导了 CR 原聚物的模型拟合。他们将核孔蛋白或复杂结构置于 CR 密度中，以获得一个几乎完整的 CR 原子模型，由内部和外部 Y复合物、两个 Nup205 拷贝、两个 Nup214-Nup88-Nup62 复合物拷贝、一个 Nup155 和 5 个 Nup358 拷贝组成。值得注意的是，课题组预测了核孔复合体中最大的蛋白 Nup358 具有 s 形球状结构域，一个线圈结构域和一个含有苯丙氨酸-甘氨酸（FG）重复序列的 c 端区域，而先前显示形成的一个凝胶样的凝析相，可用于选择性物质通道。其中，四个 Nup358 拷贝夹在内部和外部 y 复合体周围以稳定 CR，第五个 Nup358 位于夹子簇的中心。另据悉，AlphaFold 还预测了一个同源低聚物，可能是 Nup358 的五聚体、卷曲螺旋结构，这可能为 Nup358 募集到核孔复合体提供亲合力，并降低 Nup358 在核孔复合体生物发生中凝聚的阈值。可以说，此次研究提供了一个整合的低温冷冻电子显微镜和结构预测的例子，可作为从中等分辨率密度图中、获得更精确的兆道尔顿蛋白复合物模型的新方法。该论文提出的更准确、以及几乎完整的 CR 模型，扩展了他们对NPC分子相互作用的理解，代表了向完整的NPC分子结构迈出的实质性一步，对NPC的功能、生物发生和调控具有影响。（来源：Science）有望成为结构生物学的规范该团队在论文中表示，几乎完整的 NPC CR 模型揭示了其内部的分子相互作用及其生物学意义。CR 组装的一个意想不到的方面是，他们观察到了 Nups 之间的组成和绑定模式的不对称性：其一，两个 Y 配合物之间的构象差异；其二，两个 Nup205 分子与 Y 配合物的结合模式不同；其三，两个 Nup214-Nup88-Nup62 配合物并排放置；其四，5 个 Nup358 配合物具有不同的结合模式。因此，这种不对称性是代表 CR 的基础状态、还是由放线菌素 D(Actinomycin D，ActD) 的结合引起的，以及它是否会是 NR、IR 或 LR 结构中的共同特征？这将是一个很有趣的问题。而研究人员的 X.laevis NPC 样本来自单倍体卵母细胞，这可能与体细胞中的核孔复合体有更大的不同。该团队认为，Nup358 的多个拷贝、及其低聚卷曲螺旋关联，解释了其在细胞质中卵发生过程中，作为NPC组装的关键驱动因素的作用，这不同于有丝分裂后和较慢的间期NPC组装。这一过程发生在内质网（ER，endoplasmic reticulum）的堆叠膜片上，称为环状膜层（AL，annulate lamellae），其苯丙氨酸-甘氨酸（FG，Phenylalanine-glycine）重复序列中的 Nup358复合物作为紧固件，从开始空间就可指导核孔复合体生物发生。这说明，Nup358 的低聚结构可能会降低 Nup358 复合体形成的阈值，从而有助于解释其在不同 Nups 中的成核作用。此外，课题组还提出了一种综合的方法，利用冷冻电子显微镜和 AlphaFold 结构预测的最新发展，从而带来了更精确的核孔复合体建模。在学界最近发表的论文或预印本论文中，也使用了类似的方法来确定核孔复合体的结构。AlphaFold 预测与传统结构建模不同，这是基于人工智能的建模方式。实现高分辨率的目标，是获得尽可能好的最佳模型。而在建模过程中，包含来自 AlphaFold 的信息，可能类似于该领域之前对立体化学约束所做的事情。随着复杂预测的能力更加普遍，该团队预计这种方法不仅有助于新结构的建模，而且有助于重新绘制以前的中分辨率低温电子显微镜图，成为结构生物学的规范。（来源：Science）董颖表示：“很多时候，我们采取科学的验证方式——用一系列生化实验对 AlphaFold 预测结果进行反向验证。我们利用人工智能，冷冻电镜与传统生物化学综合研究方式，推动了我们对复杂、动态的生物大分子的结构和功能的进一步理解。由此可见，AlphaFold 的出现给我们研究科学问题的方式也带来了革命性影响。我们在未来的科学研究中，只要大胆尝试，多方位思考，总能碰撞出美妙的火花！”担任论文共同作者的傅天民，目前在俄亥俄州立大学药学院，担任生物化学与药理学助理教授。其表示，该课题由他之前在吴皓教授实验室发起。他介绍了该研究的背后故事：2019 年初，吴皓教授与实验室的学生们，在佛罗里达参加美国生物化学与分子生物学年会。会后，吴老师带着学生们去吃火锅，饭桌上大家聊起结构生物学最重大的问题还有哪些，傅天民提出核孔复合物的结构是一个重要且没完全解决的问题，这个提议得到了吴皓教授的支持。回到波士顿后，王隆飞打算用酵母细胞来研究核孔复合物，傅天民则着手用非洲爪蟾的卵母细胞来研究。之所以选定爪蟾卵母细胞主要因为这类细胞易于获取，而且细胞核上有丰富的核孔复合物。后来，傅天民要去俄亥俄州立大学建立自已的实验室，课题转交给两个新来的博后董颖和 Pietro，他们两个紧密合作，克服了一系列技术难题，初步拿到了一些高质量的样品，收集了一些数据。随后，皮雄博士加入课题。皮雄博士和董颖博士通过大量的数据处理，为冷冻样品优化提供了正确的方向。最后通过大家几个月不懈的努力，利用进一步优化的高质量样品，收集了几万张冷冻电镜照片。最终皮雄博士通过冷冻电镜三维重构技术得到了高分辨率的密度图。Alex 利用 AI 结构预测对结构模型搭建起了重要作用。吴皓教授整个过程的支持、指导是课题得以成功的决定力量。董颖表示：“NPC是我进入吴老师实验室的第一个课题。现在回想起来整个研究经历都有些百感交集。当时我们‘白手起家，从零开始’。我从未接触过动物实验，我只能查找文献，自己摸索一切实验流程。中途可谓困难重重，我时常在解剖镜前解剖蛙卵，铺膜制样，一坐就是一整天。制样优化样品周期很长，我们寻找了各式各样的载网（因为不是所有载网在高角度拍摄的条件下都稳定），我做了很多载网稳定性的分析，光是优化样品就花了半年多。优化中途，陆续已有相关研究报道出现，当时我们整个团队几乎都要放弃。就在这时，皮雄博士通过大量的计算，得到了七埃左右分辨率的密度图。同时吴老师提议我们为模型搭建寻找新的切入点——恰逢AlphaFold横空出世，我们一不做二不休，立刻开启寻找冷冻电镜与AlphaFold对接的可能。”经过几个月没日没夜的计算、预测、模型搭建，课题组惊奇地发现新的研究方式带来了意想不到的研究结果。功夫不负有心人，最终他们非常有幸地与来自不同研究组的科学家们同台展示了研究结果。皮雄表示：“核孔复合体作为细胞生命活动的‘南天门’，严密调控着细胞的生命活动。作为一个功能如此复杂，形态巨大的复合体，它的精细结构是如此的严密和复杂。拿到它的精细结构也是非常困难。作为一个如此困难的课题，需要团队每个成员紧密合作，协同前进。每一部分工作都包含了团队每个成员的巨大努力。研究中，我主要负责冷冻电镜的数据处理，拿到高分辨率的核孔复合体的密度图，同时也参与了冷冻样品的优化。”（来源：Science）对于该成果的应用，董颖表示：“已经有相关研究报道说明NPC结构和功能的异常和许多疾病相关，例如神经退行性疾病阿尔兹海默症，介导了一些病毒如HIV的入侵，甚至会诱导一些癌症的发生。由于核孔复合体介导了很多重要物质的转运，其研究一直是近几年来科学界研究的一大热点。目前针对它的研究还处于相对基础的阶段，这主要受到它的复杂性，和动态性的局限。但就它推广到应用的可能性来讲，我认为只要我们能够把它‘看’得足够清楚，运动的原理理解的足够清楚，我们就有可能对它进行靶向药物设计，调节它的底物转运。给治疗人类疾病提供更多可能。最近几年来随着冷冻电镜技术和人工智能的进步，相信二者能共同推动其成为新兴药物靶点，逐步应用到疾病治疗。”对于后续计划，董颖表示：“我们队 NPC 的研究还只是冰山一角，后续有很多有趣的研究方向——现举几个例子：（1）由于核孔复合体底物众多，但出核和入核的底物的识别和转运机制如何？NPC 转运物质的孔道呈现有趣的胶状结构，这一结构高度动态，很可能在底物转运过程中发生相分离，我们可以借助单分子荧光标记来细化这些转录途径。（2）研究 NPC 的某些特定的活动状态，已经有研究报道酵母中可能存在多种 NPC 的状态和组装形式，这些结构组成具体参与了怎样的生物学功能还不清楚。（3）NPC 组装和解聚如何发生，特定组装状态下有哪些多辅助分子参与稳定其状态，这些我们可以联合质谱技术来鉴定新的作用亚基。”澳大利亚莫纳什大学药物科学研究所曹剑骏评价称，在本文中，该团队首先利用核孔复合体在非洲角蟾卵母的极高丰度这一特质，对天然膜环境中地核孔复合体进行直接观察，避免了可能存在人为纯化干扰。同时，课题组使用倾斜样品的方式，解决了膜蛋白样品在膜中的受限的角度分布，从而实现蛋白结构的三维重建。此过程中，该团队以令人敬佩的毅力手工选取了 20 万单颗粒样品，以实现整个核孔复合体的低分辨率（19 埃）结构，并集中于胞质环的局部结构解析得到中等分辨率（~7 埃）的电子云密度图。但这一分辨率依旧只能辨别大致的二级结构特征，而存在建模困难。因此，该团队尝试借助最新的 AlphaFold 基于序列的结构预测功能，由单个亚基、多亚基局部预测出发，实现整个胞质环的结构解析。该团队同时将基于 AlphaFold 的结果与传统的同源结构预测相对比，为蛋白结构工作者提供了一个优秀范例，展示了如何借助 AlphaFold 这一新工具解析未知蛋白结构。研究中，课题组同样也得到了核内环的信号，但是尚未得以解析，想来将来会由相应的工作面世，从而完备整个核孔复合物的结构信息。同时，该论文的蛋白结构分辨率受制于天然核孔结构的非均一性和单颗粒的人工手动筛选通量，而后者有希望得到 AI 辅助单颗粒筛选软件的帮助，从而解放研究人员双手实现以更多的单颗粒数据收集，最终有望解析出各类不同状态的核孔复合体结构，进一步阐述这一精妙的分子复合体的调节机制。-End-支持：Ren参考：1、Pietro Fontana et al., Structure of cytoplasmic ring of nuclear pore complex by integrative cryo-EM and AlphaFold. Science (2022) DOI: 10.1126/science.abm9326

随着生命科学研究的深入开展,科学界对解析复杂生物大分子结构以揭示生命现象的渴望日益增加。在各种结构生物学技术快速发展的背景下,结构质谱技术凭借其独特的优势,日益成为连接静态结构与动态功能、实现从分子到细胞的跨尺度研究的重要手段。在12月12-15日即将召开的“第十四届质谱网络会（iCMS 2023）”同期，特别新增了“结构质谱新方法”主题专场,来自全国的顶尖科学家团队将汇聚一堂,围绕氢/重氢交换质谱、化学交联质谱、原位质谱等前沿技术,报告他们在蛋白质结构生物学研究中的最新进展。本次主题会议的召开,恰逢结构质谱技术发展的重要机遇,必将推动该领域技术的重要突破及交叉创新,开启生命科学研究的新篇章。热忱欢迎质谱界的科技工作者报名参会交流、了解前沿动态、开拓合作视野。部分报告预告如下，点击报名  》》》会议主持人：中山大学 教授 李惠琳中山大学药学院教授，博士生导师。主要从事生物质谱新技术的开发及应用，侧重于（1）开发整合结构质谱技术（包括native top-down MS, HDX-MS, CX-MS等），用于药物作用分子机制及蛋白复合物结构研究；（2）Middle-down/top-down蛋白质组学新技术的开发及应用。共发表SCI收录论文40篇，其中第一作者或通讯作者15篇，主要发表在Nat. Chem.、Anal. Chem.等期刊；2014年获得American Society of Mass Spectrometry Postdoctoral Career Development Award；2019年入选“珠江人才计划”青年拔尖人才；主持国家自然科学基金项目3项。报告人：香港理工大学 教授 姚钟平报告题目：氢氘交换质谱揭示β-内酰胺酶与抑制剂相互作用的动态构象复旦大学学士及硕士,香港科技大学博士,香港理工大学应用生物及化学科技学系教授。长期从事质谱、分析化学、化学生物学、组学的交叉学科研究，主要发展和应用质谱技术解决化学、生物、食品安全、信息科学等领域的基础和应用问题，在Nature Communications, PNAS, JACS等期刊发表论文100多篇。现任香港研究资助局专家委员会委员、深圳市中药药学及分子药理学重点实验室副主任、中国化学会有机分析专业委员会委员、Frontiers in Chemistry副主编以及Analytica Chimica Acta, Rapid Communications in Mass Spectrometry,《中国质谱学报》,《分析测试学报》等期刊编委。会上,姚钟平教授将作主题为《氢氘交换质谱揭示β-内酰胺酶与抑制剂相互作用的动态构象》的报告。利用氢氘交换质谱（HDX-MS）并结合原态离子迁移质谱（Native IM-MS）以及分子动态(MD)模拟，发现不同亚型的A型β-内酰胺酶在几个主要的结构域存在显著的动态构象差异。进一步研究了A型β-内酰胺酶与抑制蛋白结合界面的动态结构变化，结果揭示了H10区域是一个可调节β-内酰胺酶抑制作用的别构部位。报告人：浙江大学 研究员 周默为报告题目：非变性质谱剖析异质性蛋白复合体结构和功能信息浙江大学首位“求是实验岗”研究员，分析化学专业，长期从事前沿生物质谱技术和仪器的开发工作。2008年本科毕业于武汉大学，2013年博士毕业于美国俄亥俄州立大学，之后两站博士后分别在美国FDA和西北太平洋国家实验室PNNL。2018年成为PNNL的研究员开展独立研究，培养多名博士后和学生。2023年加入浙江大学。截至目前共发表60余篇学术论文，代表作包括在Angewandte Chemie, Nature Communications, Analytical Chemistry等期刊的论文。现任自上而下蛋白组协会（Consortium for Top Down Proteomics）的青年委员会主席，曾担任美国质谱协会（ASMS）的出版委员会委员、短课程讲师、评审委员等学术任职，努力推动新分析测试技术的开发和跨学科领域的应用研究。本次会议中，周默为研究员将为介绍题为《非变性质谱剖析异质性蛋白复合体结构和功能信息》的报告。精准表征生物大分子的微观结构对各类生物工程、生物医药领域的研究至关重要。由于大部分质谱检测到的分子量范围有限，在分析之前生物大分子需要先被剪切为分子量更小的片段。但是剪切和碎片化的过程中会丢失一些关键的结构信息。前沿质谱技术提高了仪器的分子量上限，使非变性条件“自上而下”研究完整的生物大分子更加容易。我将以具体案例，阐述自上而下非变性质谱技术在异质性蛋白质复合体结构和功能解析中的贡献，以及与其他方法的互补性。报告人：北京大学 研究员 王冠博报告题目：生物样本中蛋白高级结构的质谱分析北京大学生物医学前沿创新中心研究员。北京大学学士，美国马萨诸塞大学博士，曾于荷兰乌特勒支大学暨荷兰蛋白组学中心从事博士后研究；曾任南京师范大学教授、博士生导师。主要从事免疫反应相关蛋白质的高级结构及相互作用研究，以生物质谱为核心工具，结合新型分析设备研发，应用于生物物理学、蛋白质药物分析等领域。长年与国际药企合作研发新型药物表征技术并应用于新药研发。获国际国内授权专利，出版《Mass Spectrometry in Biopharmaceutical Analysis》等专著、译著、合著多部。任中国生物化学与分子生物学会蛋白质组学专业分会委员、国际学术组织Consortium for Top-Down Proteomics青委会委员。本次会议中，王冠博研究员将围绕生物样本中蛋白高级结构的质谱分析主题分享报告。生物质谱已成为蛋白质多次结构表征的重要工具。为将蛋白结构质谱技术的应用拓展至生物样本乃至临床样本中，我们针对背景基质复杂、糖基化等修饰异质性高、超大分子量颗粒结构层次多样等问题，以非变性质谱等质谱手段为核心工具开发了一系列组合策略，提供生物样本乃至临床样本中的蛋白高级结构和相互作用关系信息。报告人：中国科学院大连化学物理研究所 研究员 王方军报告题目：高能紫外激光解离-串联质谱仪器研发和应用2011年于中科院大连化物所获博士学位，师从邹汉法研究员。研究工作致力于生物大分子质谱新仪器、新方法及其在生命健康领域的应用研究，搭建了世界首台50-150 nm可调波长极紫外激光超快解离-串联质谱；提出了位点光解离碎片产率和原位化学标记效率定量表征蛋白质结构变化的两种质谱分析新原理，实现亚微克蛋白质复合物序列和结构变化单氨基酸位点分辨表征；发展了蛋白质-纳米材料界面相互作用精细结构的质谱分析新方法等。在Nat. Protoc.，J. Am. Chem. Soc.，Cell Chem. Biol.，Chem. Sci.，Anal. Chem.等期刊发表论文130余篇，他引5000余次。本次会议中，王方军研究员将分享题为《高能紫外激光解离-串联质谱仪器研发和应用》的报告。高能/真空紫外激光解离是表征生物大分子序列和动态结构的前沿结构质谱表征技术，但相关仪器和理论都亟待发展。报告人将介绍近年来自主研发的皮秒脉冲极紫外激光解离装置和蛋白质原位光化学标记仪器的原理、主要参数、与商品化质谱对比、及在蛋白质瞬态结构表征、蛋白-蛋白识别和相互作用机制分析等方面的应用情况。报告人：中国科学院大连化学物理研究所 研究员 赵群报告题目：活细胞内蛋白质原位构象和相互作用规模化解析新方法研究中国科学院大连化学物理研究所研究员，博士生导师。本科毕业于西北大学化学基地班。同年进入大连化学物理研究所攻读博士学位，师从张玉奎院士和张丽华研究员，2014年获得理学博士学位。毕业后留所工作至今，主要从事蛋白质组定性定量及相互作用分析新技术研究，共发表学术论文62篇，其中近五年以通讯/第一作者（含共同）在Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed.，Anal. Chem.等SCI期刊发表论文23篇；已获20项发明专利授权。作为课题负责人承担国家重点研发计划，作为项目负责人承担国家自然科学基金面上基金等，2023年获国家自然科学基金优秀青年基金支持；2018年入选大连市科技之星，2020年入选中国科学院青年促进会会员，2023年获中国化学会菁青化学新锐奖；兼任《色谱》青年编委、中国化工学会理事、中国蛋白质组学会青年委员、中科院青促会沈阳分会委员等。本次会议中，赵群研究员将围绕题为《活细胞内蛋白质原位构象和相互作用规模化解析新方法研究》的报告。作为生命活动的执行者，蛋白质通过相互作用形成复合体等形式行使其特定的生物学功能。不同于细胞外的离体环境，细胞内的限域效应、拥挤效应和细胞器微环境等对于维持蛋白质复合体的结构和功能起着至关重要的作用。因此，实现细胞内蛋白质相互作用的精准解析对于深入研究其生物学功能，进而理解生命现象本质具有重要意义。近年来，化学交联质谱技术已逐渐成为蛋白质复合物解析的重要手段。它是利用化学交联剂将空间距离足够接近的蛋白质内/间的氨基酸以共价键连接起来，再利用质谱对交联肽段进行鉴定，进而实现蛋白质相互作用的组成、界面和位点的解析。现有化学交联技术主要用于解析体外表达纯化的或细胞裂解液中的蛋白质复合物，而在细胞内蛋白质复合物的原位构像解析方面仍处于起步阶段。 针对上述问题，我们团队发展了一系列新型高生物兼容性的可透膜多功能化学交联剂，实现了活细胞内蛋白质复合物构像的原位交联捕获；建立了多种高选择性的低丰度交联肽段的富集方法和高可信度的交联肽段鉴定方法，显著提高了原位交联信息的鉴定灵敏度、覆盖度和准确度；进而，通过靶向富集特定亚细胞器内的交联蛋白质复合物，实现了亚细胞器空间分辨的蛋白质相互作用精准解析；在上述基础上，利用基于化学交联距离约束的分子动力学技术获得了蛋白质复合物的动态系综构像，实现了活细胞微环境下蛋白质复合物组成、相互作用界面及作用位点的规模化精准解析，为规模化地揭示蛋白质复合物功能状态下的结构调控机制提供了重要的技术支撑。为了分享质谱技术及应用的最新进展，促进各相关单位的交流与合作， 仪器信息网与北美华人质谱学会（CASMS）将于2023年12月12-15日联合举办第十四届质谱网络会议（iCMS2023）  。以上仅是部分报告嘉宾的分享预告，更多精彩内容请参加会议页面：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/iCMS2023/ （点击下图去报名）》》》

近期，宁波大学质谱技术与应用研究院唐科奇院长课题组创新地通过高分辨率FAIMS和IMS-QTOF MS联用，装置的结构分辨率较国际当前水平提升了近1个数量级，实现结构分辨率（R）超1000，为生物分子结构的精确表征提供了新的研究利器。该成果发表在Anal. Chem. 2022, 94, 16, 6363–6370（链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.2c00805，Two Dimensional FAIMS-IMS Characterization of Peptide Conformers with Resolution Exceeding 1000），其中唐科奇教授、俞建成教授和高文清助理研究员为通讯作者，博士研究生李俊晖为第一作者，宁波大学质谱技术与应用研究院（高端质谱技术和临床应用浙江省工程研究中心）为第一署名单位。在研究过程中，课题组人员成功设计搭建了高分辨率的平板型高场非对称离子迁移谱（FAIMS）设备，并对FAIMS的分辨率、灵敏度、离子传输效率等重要特性进行研究，并将FAIMS平台与离子迁移谱-飞行时间质谱仪（IMS-QTOF MS）联用，搭建了超高分辨率的二维离子迁移谱质谱联用装置（FAIMS-IMS-QTOF MS）。通过一价的缓激肽离子测试表明，常规的IMS-QTOF MS仪器只能够发现4种离子异构体，而利用课题组搭建的FAIMS-IMS QTOF MS联用装置平台，结构分辨率则获得大幅度提升，可以分离20种以上的异构体。研究结果表明该装置成功获得了超1000的超高离子结构分辨率，较常规单一的FAIMS及IMS结构分辨技术提升了1-2个数量级，大幅度超过了当前国际商业化离子迁移谱质谱联用仪的结构分辨水平。该成果的成功将为生物分子结构的精确表征提供了新的利器。

p　　8月21日，清华大学生命科学学院施一公教授研究组在国际顶级期刊《科学》(Science)同时在线发表了两篇背靠背研究长文，题目分别为“3.6埃的酵母剪接体结构”(Structure of a Yeast Spliceosome at 3.6 Angstrom Resolution)和“前体信使RNA剪接的结构基础”(Structural Basis of Pre-mRNA Splicing)。第一篇文章报道了通过单颗粒冷冻电子显微技术(冷冻a href="http://www.instrument.com.cn/zc/1139.html" target="_blank" title="" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 112, 192) "电镜/span/a)解析的酵母剪接体近原子分辨率的三维结构，第二篇文章在此结构的基础上进行了详细分析，阐述了剪接体对前体信使RNA执行剪接的基本工作机理。清华大学生命学院闫创业博士、医学院博士研究生杭婧和万蕊雪为两篇文章的共同第一作者。/ppbr//pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201512/noimg/b202201c-2ed2-4d9c-a084-73f2641f7e4b.jpg" title="基因剪接的分子机制示意图。.jpg"//pp style="text-align: center "剪接体复合物的三维结构。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201512/noimg/b44dc927-7a91-4726-88a1-355193597e07.jpg" title="剪接体复合物的三维结构。.jpg"/br//pp style="text-align: center "基因剪接的分子机制示意图。/pp　　这一研究成果具有极为重大的意义。自上世纪70年代后期RNA剪接的发现以来，科学家们一直在步履维艰地探索其中的分子奥秘，期待早日揭示这个复杂过程的分子机理。施一公院士研究组对剪接体近原子分辨率结构的解析，不仅初步解答了这一基础生命科学领域长期以来备受关注的核心问题，又为进一步揭示与剪接体相关疾病的发病机理提供了结构基础和理论指导。/pp　　附论文链接：/pp　　a href="http://m.sciencemag.org/content/early/2015/08/19/science.aac7629" _src="http://m.sciencemag.org/content/early/2015/08/19/science.aac7629"http://m.sciencemag.org/content/early/2015/08/19/science.aac7629/a/pp　　a href="http://m.sciencemag.org/content/early/2015/08/19/science.aac8159" _src="http://m.sciencemag.org/content/early/2015/08/19/science.aac8159"http://m.sciencemag.org/content/early/2015/08/19/science.aac8159/a/pp 相关新闻：/pp　　a href="http://www.instrument.com.cn/news/20150821/170416.shtml" target="_blank" title=""冷冻电镜助力施一公发表诺奖级别研究成果/a /p

光谱仪究其实质是一个“分光”仪器，现在有几种方式来实现分光功能。主流的方式是用光栅作为色散部件，将不同波长的光在空间上分开，用阵列探测器接收并输出光谱。另一种方式是用干涉仪调制入射光，用单元探测器接收被调制了的光，并输出光强随时间变化的曲线，再用傅里叶变换还原光谱，这就是傅里叶光谱仪。　　由于在UV-VIS-NIR波段，硅CCD, CMOS阵列的工艺成熟，性价比好，再加上无移动部件，可靠性好，因此，几乎无一例外地使用光栅色散，阵列探测器检测的方式。只是在波长大于900nm的近红外波段，硅材料实在无法胜任，才采用InGaAs线列探测器，但是，至少在现阶段InGaAs线列探测器还是太贵，于是才有人尝试采用傅里叶光谱技术，转动光栅技术，美国德州仪器公司的DLP(Digital Light Procession)技术，其核心是用MEMS技术制造一个微镜陈列，可以用集成电路芯片组驱动每一个微镜的方向，这样就可以用单元InGaAs探测器，使近红外波段的微型光谱仪成本下降。另一种思路是怎么把光谱仪做得更小，更便宜，干脆不用光栅分光，虽然性能不一定那么好，但是对于有些应用也许就足够了，这基本上就是用滤光片加线列探测器的方法。　　就采用光栅分光技术的微型光谱仪而言，其性能主要决定于三个方面，光学设计，光栅的选择，探测器的选用。　　光学设计又与采用的光栅种类有关，现用的光栅有反射光栅和透射全息光栅两大类，采用不同光栅的光谱仪光学设计方案有所不同。现在的主流是反射光栅，这是由于制造工艺相对成熟，因此价格也相对低一些的原因，采用反射光栅，又要做得体积小，采用折叠光路的设计就很自然了，因此，交叉光路Czerny-Turner 结构(Crossed Czerny-Turner)成为市场最流行的设计 另一类是透射全息光栅，它的主要优点是光栅效率高，导致光学系统的光通量大，对于一些测量比较微弱的光的应用，或者快速动态过程分析，不允许长的积分时间，就倾向于选择透射光栅，当然，价格相对会贵一些。　　以下我们就分析典型的交叉光路的Czerny-Turner 结构光谱仪(如图所示)。图 典型的交叉光路Czerny-Turner光谱仪结构。1为SMA 905接头，2为入射狭缝，3为长通滤光片(可选)，4为准直反射镜，5为反射光栅，6为汇聚反射镜，7为柱形汇聚透镜(可选)，8阵列探测器，9为线性可变滤光片阻挡高阶衍射光进入探测器，10为探测器的石英玻璃窗口，取代普通BK7玻璃窗口，用于工作在小于340nm的紫外波段光谱仪(可选)　　-用光纤将待测光束通过标准的SMA905接头接入光谱仪。　　-待测光束通过狭缝进入光谱仪，狭缝就是成像系统中的“物”，通常为矩形，根据应用的要求，狭缝的宽度可选，较宽的狭缝允许更多的光子进入光学系统，即系统的光通量较大，但这是以损失分辨率为代价。典型的狭缝宽度在5um-200um之间，高度为1mm。　　-从狭缝出射的光是发散的，我们希望入射光束的传播方向是可控的，不要散射到不该去的地方，导致杂散光太大，通过准直光学部件，通常是反射镜，将其变为平行光束。　　-光栅作为色散元件：这是对光谱仪性能有决定性影响的元件，不同波长的光被衍射到空间不同的方向。光栅的参数包括刻线密度，闪耀角度等，都会影响到光谱仪的性能指标，包括分辨率，波长范围，光栅效率曲线等。　　-反射镜作为光束汇聚器件，将光栅分光后不同波长狭缝的“像”汇聚到阵列探测器不同的像元上。每个像元会接收到波长范围很窄的光子(15 nm to 0.02 nm，取决于光谱仪的结构)　　众所周知，狭缝的宽度会影响到光谱仪的分辨率和响应率，　　-探测器阵列：探测器是实现光电转换的重要器件。线阵探测器上的每一个象元的读出数据对应于一个特定的波长范围，在紫外，可见光，短波近红外波段，硅CCD是目前使用最多的探测器，其性价比最好，探测器本身的噪声对光谱仪信噪比的影响。只有在900nm-2500nm的近红外波段才使用InGaAs线列探测器。　　-模-数转换电路ADC (Analog-to-Digital Converter):探测器读出电路给出的是电压模拟信号，通过ADC把模拟信号转换为数字信号，将每个像元输出的电压转换为一个特定的数字，这个读数被称为“counts”　　ADC器件性能的重要指标是它输出的数字是用多少位二进制数字来表示。一个12位的模数转换电路可以将满量程光强度用0-4096(212)个counts来表示。相应的，同样的满量程光强度，如果用16位的模数转换电路其输出则是用0-65535(216)个counts来表示。由此可见ADC器件的位数反映了光谱仪在垂直方向的“分辨率“。(如图xxx所示)ADC的位数越高其输出的读数就可以越”准确“地描述光谱的强度。　　因此，对于一个采用2048个像元的线列探测器和12位模数转换器件的光谱仪，每条光谱曲线会输出2048个波长和对应光强的数据对，每个光强的数据用一个12位数字表示。这些数据是光谱的原始数据。图 ADC的位数和垂直方向“分辨率“的关系示意图　　-光谱仪内还包括以微处理器为中心的一些电路，主要包含两部分功能。一方面，产生光谱仪CCD或CMOS探测器所需的控制时序，使探测器按用户设定的工作模式工作 另一方面，实现与PC机的通信，如从探测器中读出数据并传送到PC端。这些电路的性能，譬如，模拟电路的噪声水平、处理器的主频、缓存的大小和通信接口的速度，都会对光谱仪的整体性能有重要影响。

英国科学家声称，以后测癌症就像测酒驾一样简单　　在可见的将来，对着手机吹气就可以检查是否患有癌症将不是科幻。据英国媒体4月27日报道，英国一家公司宣称两年内可令上述构想变成现实。　　&ldquo 电子鼻&rdquo 嗅出结肠癌　　十年前，英国剑桥大学工程系的3名毕业生创立了一家公司Owlstone，专营气味测试仪以帮助石油公司监测污染、协助美国反恐机构追踪爆炸物。然而一年半前，该公司共同创始人之一比利· 博伊尔决定进军医疗领域，利用公司的专利技术制造一款检测癌症的仪器。　　去年，Owlstone公司成功推出一款名为Lonestar的吹气检测仪，可利用气味判别结肠癌和普通肠道疾病。　　或可代替传统检查　　事实上，科学家一直在研究&ldquo 嗅觉标记&rdquo 和各种疾病的关系。作为日常新陈代谢的一部分，人类的身体无时无刻不在产生化学物质散发到空气中去。相比正常细胞，癌细胞的新陈代谢发生变异，会释放出不同气味的化学物质，但这些气味差别过于微弱，人类鼻子无法识别。　　Lonestar吹气检测仪形似矮胖版的iPad，上面连接有一根吹气管，它可辨别出极低浓度的特定气味。操作时，将仪器放在一个空气环境恒定的房间里，病人进入房间对着仪器管子吹气，其呼出的气体与数据库中已知的结肠癌气味对比，就可以知道受试者是否健康。英国华威大学的研究人员已成功利用该仪器区分出结肠癌和肠炎患者。　　&ldquo 这款设备可在非常早期的阶段诊断出结肠癌。&rdquo 博伊尔称，未来，这种检测仪可能会取代传统的结肠镜检查和大便隐血测试。　　将检测仪装进口袋　　目前，Owlstone公司正在研究如何把吹气检测仪装进口袋。&ldquo 随着智能手机的快速发展，一些最新手机已经配有温度和湿度传感器。我们需要做的就是，将吹气检测仪的核心部件&mdash 芯片&mdash 装进手机，&rdquo 博伊尔说，&ldquo 这并不难，仅需两年的时间就能实现，我们正在寻求投资。&rdquo

具有复合特征的仿生结构因独特的机械性能，为各种工程应用开发设计优异性能的结构提供了设计思路。然而，在仿生制造和设计这些复杂精细结构时，在模具成型和复杂结构验证等方面常常受到加工条件限制。3D打印可快速制造各种复杂结构，为仿生结构的设计、制造和验证提供了新方法。 　　中国科学院福建物质结构研究所研究员吴立新团队面向轻量化3D打印结构在鞋业和汽车等领域的应用开展研究。受自然界生物结构兼具刚度和柔韧性的特征启发，科研人员通过分级弯曲和拉伸主导的结构来设计混合架构的晶格。 　　进一步，该工作使用纯树脂及高二氧化硅固含的复合材料，采用3D打印方式制备了以上晶格结构，并将结果与理论分析数据进行比较以验证设计合理性。结果表明，该结构设计比单一晶格拓扑结构的模量和应变能量密度提高了7倍。添加填料进一步将结构的刚度提高12倍以上，且减少了结构屈曲。此外，该工作还评估了带有石墨烯基涂层表面的混合晶格设计特性。该研究设计的晶格结构具有良好的弹性恢复能力，且功能化特性也得到了拓展。 　　相关研究成果发表在Additive Manufacturing上。研究工作得到福建省“揭榜挂帅”重大专项和闽都创新实验室自主部署关键技术攻关项目的支持。 　　之前，科研人员将3D打印用于防滑鞋底设计。仿照树蛙等动物的足底结构进行仿生设计，结合材料研发和有限元计算，通过3D打印获得在潮湿表面仍有良好摩擦力的结构。上述成果表明，3D打印可用于具有优异性能的仿生结构制造和验证。仿生(a)兼具刚硬和韧性结构来设计(b)分级弯曲和拉伸主导的混合晶格结构

在近代生物学发展史上，有一个问题逐渐占据了科学家的视野：蛋白质、核酸、多糖… … 这些构成生命活动基础的大分子的微观结构是什么样的？解决这个问题满足的不仅仅是科学家们的好奇心，更重要的是对结构的认知将极大地帮助人类在分子层面理解复杂的生命活动，并据此设计出阻止或加强其作用的药物，特别是基于蛋白质结构的药物研发。我们现在知道目前解析生物大分子结构的主流实验手段是X射线晶体学和冷冻电镜，而AI又与这两种手段相辅相成。但在生物学发展早期，我们只能推测大分子的成分，窥见它们精巧而严密的运作机制，但对它们的结构细节一无所知，而结构的未知又影响了人类理解它们的功能。诺贝尔奖获得者费曼曾经半开玩笑地说：“许多基础的生物问题是非常容易解决的：只要能看到它们就行！"然而观测这些微小的分子以及它们那更加微小和复杂的空间结构谈何容易，实际上，这个问题直到今天也不能称得上完全解决。但几十年来，科学家们为此付出了巨大的努力并取得了可观的成果，并最终形成了结构生物学。这是一个漫长而艰难的故事，但也不乏有趣之处。01X射线晶体学的得与失1895年，威廉伦琴发现了X射线。这种具有穿透性的电磁波是19世纪最重要的物理学发现之一，对许多领域和学科都产生了深远的影响，不过这不是本文要讨论的重点，我们直接来看X射线是如何影响甚至可以说奠定了近代结构生物学的发展的。简单来说，人们发现极细的X射线流在穿过化合物晶体后，会在照相板呈现出一些具有规律的衍射图案，这些衍射图案是否有可能反映出了晶体的原子排列规律呢？经过几十年的探索，科学家们终于找到了通过数学规则，利用X射线衍射图案来推算晶体中原子排列的方法。这一技术，使得制备晶体→X射线衍射→推算结构的解析大分子结构的方式成为可能，X射线晶体学的时代开启了。X射线解析蛋白质结构的首例突破是在1960年。约翰与他的同事马克斯佩鲁兹””解析了第一个蛋白质——抹香鲸肌红蛋白的三维结构。与今天科学家们能解析的蛋白结构相比，肌红蛋白的结构较为简单，仅由8条α螺旋组成，且没有4级结构。但在当时，所有人都知道，一个新的时代开启了。蛋白质的折叠方式与空间构象对于蛋白质的功能有着决定性的作用。掌握了蛋白的三维结构，就掌握了开启和关闭蛋白功能的钥匙。在接下来的几十年里，一个又一个重要的蛋白质结构被解析出来，核糖体、肌动蛋白、ATP酶、氧化还原酶、RNA聚合酶… … 结构生物学的黄金时期一直持续到本世纪，以至于2006年诺贝尔化学奖获得者罗杰科恩伯格后来说“2007年至2019年，当我为Nature杂志工作时，我们经常对结构生物学论文的数量开玩笑：似乎每周都有一个新的、重要的蛋白质结构发表。”X射线晶体学并非完美，它的缺陷在这个过程中暴露出来。首先，想要获得一个相对完整的模型，就要获得分辨率足够高的能够得到清晰的X射线“照片”的蛋白晶体，另外，一次X射线穿透获得的是晶体某一角度的衍射图案，这对于计算蛋白质三维结构是远远不够的，需要多角度的几百张甚至成千上万张照片才能构建出一个蛋白质三维结构的雏形，并通过建模和修正得到最终的成品“模型”。这期间的工作量特别是数学部分无疑是巨大的，即使有计算机和更好的X射线设备的辅助计算，X射线晶体学仍然很耗时。还有一个问题是，一些类型的蛋白质被证明很难或不可能结晶，如何进行对于此类蛋白三维结构的探索呢？02冷冻电镜与传统的常温电镜不同，冷冻电镜通过将样品冷冻在一层非晶体的玻璃态冰膜中然后在低温下用电镜成像观察，从而得到结构。这个方法无疑不再对蛋白晶体有硬性要求，可以最大可能的观察到生物大分子的自然状态下。并且，由于样品制备时使用了瞬时冷冻的技术，与X射线晶体衍射学相比，冷冻电镜技术可以瞬时的捕捉到同个样品在不同状态下的近生理构象。不过，虽然这项技术发明得很早，但起初只能对于病毒等较大或具有高度对称性的结构进行解析。因为电镜用于轰击样品的电子具有高能量，无论是生物样品本身还是仪器都难以承受长时间的轰击，而有限次数的曝光得到的图像偏差过大，难以用于精细的结构生物学领域。为了降低电子对样品的损伤，冷冻电镜在低温下，采用了低剂量的图像采集方案，增强图像的信噪比。而近年来，直接电子检测相机的研发和飞速发展的图像处理算法的应用，使得冷冻电镜的分辨率得到了飞跃式的提升，这次分辨率的极大提升，被称为“第一次分辨率革命”。另一方面，随着电镜本身的技术发展，目前已经可以利用冷冻电镜技术观察到原子分辨率的信息，在300 kV冷冻电镜的帮助下，水分子的氢氧原子清晰可见，这就是近年来震撼了冷冻电镜学界的“第二次分辨率革命”。另外，200 kV的冷冻电镜也已经以高分辨解析、多功能用途而广泛安装使用。近年来，冷冻电镜逐渐成为了生物大分子解析的主流手段之一，但是一台冷冻电镜高昂的价格令许多科研工作者或药企研发人员望而却步。而为了使更多的科研工作者能在分辨率革命中受利，在诺贝尔化学奖得主Richard Henderson的呼吁和推动之下，更为“接地气”的100 kV冷冻电镜也被研发出来。100 kV的电镜打破了对于高电压的需求，在电镜整体设计上和相机选择上都以最高性价比的方案进行整合，相比之下较低的价格，使得100 kV的冷冻电镜成为了一台人人都有机会使用的冷冻电镜。03AI的未来？我们在文章最初说过，研究蛋白质和其他大分子的结构是为了了解其功能，并最终转化为改善人类健康和生命质量的应用成果。为了这个目标，科学家们利用X-射线晶体学和冷冻电镜技术解析了一个又一个蛋白的结构，而在无数量变的积累背后，是否有一项科学家们追求的质变存在呢？1965年，《生物化学年鉴》说"人们甚至希望有一天可以完全从氨基酸序列中推断出构象。"1972年，克里斯蒂安安芬森在诺贝尔奖演讲中说："我们对序列和三维结构之间相关性的大量数据积累，加上多肽链折叠的能量学理论的日益成熟，预测蛋白质构象的想法越来越现实了。"利用氨基酸序列直接预测蛋白空间构象是结构生物学家和分子生物学家们很早就有的渴望。虽然在过去的几十年中，科学家们一直致力于在实验室中用X射线或者冷冻电镜解析蛋白质结构，但科学家们并不会把“将一切存在的蛋白质用X-射线或者电子束打一遍”作为最终目标，掌握规律才是人类在科学探索中真正想要追求的东西。而AI的发展引出了这一目标成为现实的可能。经过深度学习的算法已经可以做到通过与已知结构的蛋白序列进行比较来预测目的蛋白的结构。尽管要真正解析未知蛋白的结构还言之过早，但诸如AlphaFold2等软件也的确为结构生物学的研究带来了不少便利。通过AlphaFold2等计算模拟的方法，与以冷冻电镜为代表的实验结构生物学相结合，两者相辅相成，为生物大分子结构解析，特别是药物发现领域带来了巨大的助力。04Structure Based Drug Design (SBDD)随着结构生物学的发展，人们对药物靶标蛋白的结构和功能的关系的了解越来越深入，逐渐形成了基于结构的药物设计策略，Structure Based Drug Design (SBDD)。1995年，罗氏基于SBDD开发了蛋白酶抑制剂Saquinavir，其抗逆转录病毒的功效可以配合其他药物治疗艾滋病。也使得基于结构的药物设计策略的潜力得到证实。之后，各类抗病毒、抗肿瘤、炎症等新药研发成功。时至今日，对靶标结构的认知和功能的预测几乎成为创新药开发中绕不过去的一环，以近年大热的难成药靶点KRAS为例，安进公司通过KRAS G12C突变体的GTP结合位点“口袋”研发出了首款抑制剂，而这只是结构生物学在药物开发中发挥基础作用的无数案例的一个。有越来越多的例子证明，结构中一些亚纳米级别的微小细节变化，为最终的药物成功与否带来了决定性的影响。相信在未来，技术的发展将带人类进一步认知生命活动中那微小而浩瀚，精密且复杂的分子世界，并为药物研发和疾病攻克带来更多启发和帮助。

据国家知识产权局信息显示，江苏长电科技股份有限公司申请一项名为“一种电感封装结构、相应的制备方法及封装板结构”，公开号CN202410209578.1，申请日期为2024年2月。专利摘要显示，本发明涉及电感封装技术领域，公开了一种电感封装结构、相应的制备方法及封装板结构，通过提供基础结构，基础结构表面设有凹槽和连接凹槽且朝向基础结构的边缘延伸的引流槽，设置电感结构的一侧表面具有和凹槽相对应的支撑块，在将电感结构贴装于基础结构上时，支撑块位于凹槽中且支撑块和凹槽之间具有间隔，之后就可以将粘贴剂通过引流槽引流至支撑块和凹槽之间的间隔形成粘接层，使得基础结构和电感结构可以通过粘接层进一步实现固定，降低电感封装结构的上板二次回流造成的掉件风险。