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摘要
在活细胞拥挤的微环境中生物大分子之间存在着不间断的物理和化学相互作用.细胞功能直接取决于其内部的分子组成和分子间相互作用.不仅不同种细胞之间的化学和物理性质千差万别,同一细胞内的物理特性也会受环境影响不断产生动态变化.而这种动态变化的化物特性对于细胞适应环境的改变至关重要.通常环境的改变会引起细胞产生不同响应,比如改变其基因的转录和翻译.是否形成正确的细胞响应取决于细胞对外部环境信息的准确解读.而这种解读通常是通过细胞内信号转导途径来实现.一个化学或物理的信号会通过刺激一系列细胞内的生化反应将外部环境的信息准确地传递到细胞内部.由于信号传导过程经常需要穿跨各亚细胞空间的复杂路径,所以细胞内信号转导的实际功用就是一座连接外部环境与细胞内部的桥梁.了解信号分子在细胞微环境中的化物状态将有助于阐释细胞功能.当今实验和理论工具的发展已使得在活细胞这样的微环境中探索纷繁的分子化物性质成为可能.本文总结如何利用新兴的光学显微镜和光遗传技术去观测甚至控制生物信号在细胞内的传导过程.确信这些技术已经为精确控制生物体中分子的化学和物理性质提供了前所未有的机遇.希望本文可以为有兴趣研究生物和医学问题的化学物理研究人员抛砖引玉.
