基于蛋白质骨架的人工水解酶的理性设计

蛋白质是生命体的重要组成部分,其中生物酶在生命体系中发挥至关重要的作用。蛋白质分子设计是研究生物酶结构与功能关系的重要手段。本文综述了基于蛋白质骨架的人工水解酶的理性设计与功能研究进展,包括对天然蛋白的重新利用和重新改造,基于3-股螺旋、4-股螺旋或锌指蛋白的分子设计,以及血红蛋白(如细胞色素b₅和肌红蛋白突变体)水解酶催化活性的调控等,阐明了人工水解酶分子设计的基本思路与研究方法,为合理构建人工水解酶或其他生物酶提供了重要的信息。人工水解酶的理性设计进展,不但深化我们对天然酶结构-性质-反应-功能关系的认识,而且还提升我们创造具有优越功能的人工生物酶的能力。     

锁核酸分子信标在分子识别与生物分析中的应用

分子信标是一种荧光探针,闭合时呈发夹结构。其5'末端修饰荧光基团,3'末端修饰猝灭基团。当目标存在时,环部与目标结合,发夹打开,发出荧光。锁核酸是一类双环状寡核苷酸衍生物,能够遵循碱基互补配对原则与核酸结合。锁核酸分子信标技术,结合了分子信标无需分离未结合探针而直接检测的优势和锁核酸亲合力强、热稳定性好、抗酶切以及体内无毒等特点,在核酸检测方面具有灵敏度高、特异性好的独特优势,近年来得到广泛关注。本文介绍了锁核酸修饰分子信标的结构、功能、设计要点,及其研究现状和一些重要进展,并讨论了目前锁核酸分子信标在分子识别及生物分析中的应用及存在的问题和发展前景。     

电子穿梭体介导的微生物胞外电子传递:机制及应用

厌氧条件下微生物将电子传递给胞外电子受体的现象非常普遍,电子穿梭体(electron shuttle,ES)是介导胞外电子传递过程的重要途径之一,但其具体的机制尚未明晰。一部分微生物自身能分泌一些物质作为内生ES,另一部分微生物能利用天然存在或人工合成的某些物质作为外生ES,并将其携带的电子传递至微生物胞外电子受体。ES介导微生物胞外电子传递的基本过程为:氧化态电子穿梭体(ES_ox)接受电子变成还原态(ES_red),ES_red传递电子给胞外电子受体,自身再次氧化成ES_ox,从而循环往复。本文重点介绍不同种类ES及其电子穿梭机制,以及ES的分子扩散、氧化还原电势及电子转移能力对胞外电子传递过程的影响。ES介导的胞外电子传递过程直接影响污染物转化和微生物产电,因此在污染修复及生物能源等方面具有重要的应用前景。     

心衰标志物可视化联合检测方法研究

基于夹心免疫原理和表面免疫吸附模型,采用Image Pro Plus软件对硅片表面磁颗粒分布图像进行定量化处理,建立了硅片表面心衰标志物可视化联合检测方法。研究表明,该方法从抗体包被到获得检测结果不超过1 ｈ,操作简单,在单张硅片上可实现心衰标志物NT-proBNP和cTnI的联合检测。NT-proBNP和cTnI的最低检出限分别为21.8 pg/mL和0.034 ng/mL,检测范围分别为21.8~40000 pg/mL和0.034~50 ng/mL。83例不同程度心血管疾病患者的血清样本的检测结果与商品化免疫分析仪检测结果一致,相关系数r>0.98。因此,该快速免疫检测方法可以满足临床检测心衰标志物的需要。     

从超分子聚合物到超分子有机框架:组装溶液相超分子结构的周期性

单体分子在溶液相自发形成周期性的网络结构,是超分子化学和分子自组装研究领域的重大挑战.多头基分子在溶液相通过分子间非共价键作用可以形成超分子聚合物.提高多头基(三头基和四头基)分子骨架的刚性,可以提高结合位点的结构预组织,进而增强分子间相互作用的协同性和多价性特征,提高自组装结构的有序性或周期性.本文综述了多头基分子自组装形成超分子聚合物的一些重要进展,介绍了二维超分子有机框架(一类新的溶液相周期性自组装网络结构研究的最新进展.     

微腔中单分子对荧光共振能量转移光谱学的理论研究

生物大分子动态的结构变化能够使用单分子对荧光共振能量转移谱技术来研究.主要研究了微腔在单分子对共振能量转移实验中有效提高相应单分子对的荧光发射信号的作用,从而提高该技术的时间分辨率.研究发现.由于受体一微腔的强耦合相互作用,光学微腔使得受体分子变成了一个类似于单原子激光的激光体.此外,随着距离的增加.受体的光子数会很快下降.微腔使受体的发射光对单分子对间的距离有更大的依赖性,在腔体中进行单分子对共振能量转移实验町以得到更高的时间分辨率.研究结果为单分子对荧光共振能量转移技术提供了实验方法和理论指导.     

利用近红外光谱检测多层组织血氧饱和度的研究

利用近红外光谱无创检测生物组织血氧饱和状态,是一种极富研究和应用前景的检测技术,在临床检测中被广泛应用.但常规临床检测应用于指端仅反映局部血氧饱和度信息,在使用中具有局限性,信号的可信度也存在质疑.该文提出了一种采用反射式脉搏血氧饱和度检测技术检测生物多层组织氧合状况的新方法,该方法通过调节入射光强以适应解剖学中生物组织多层结构的检测.应用该方法针对手指结构的实验结果表明,随着入射光强的改变,反映血氧饱和状态的光电脉搏波信号有显著变化.结合手指解剖学分析表明,光电脉搏波信号的变化与手指的多层面组织结构相对应,反映不同层面血氧饱和状态.这一特点表明,通过此法可以针对生物组织的多层结构进行测量.     

Effects of Current on Microcosmic Properties of Catalyst and Reforming of Bio-oil

通过低温电催化重整方法(电流通过催化剂床),用传统的镍基重整催化剂NiO-Al2O3重整生物油制取氢气是一种高效的生物油产氢方法．还探索了电流对生物油重整的促进影响,发现通过催化剂的电流明显地提高了生物油的重整．通过BET、XRD、XPS和SEM的测试,研究了电流对催化剂微观结构的影响,包括比表面、孔径、孔体积、晶粒尺寸和氧化镍的还原程度．从通电的催化剂表面脱附的热电子直接由飞行时间质谱测量．讨论了电催化重整生物油的机理．     

玉米芯流化床快速热解制取生物油试验研究

本文在流化床上对玉米芯进行了快速热解制取生物油的试验研究.首先在非催化条件下考察了温度、气体流量、床高和物料粒径对热解产物产率的影响,得到了制取生物油的最优工况.在此工况下进行了催化热解试验,研究了FCC催化剂对热解产物产率和生物油品质的影响.结果表明,最优工况下生物油产率为56.8%.同未加催化剂相比,FCC催化剂的存在使得生物油中油组分和焦炭的产率降低,不凝结气体、水分和焦的产率增加.分级冷凝系统的应用较好的实现了重油、轻油和水的分离.对催化条件下第二级冷凝器收集的生物油分析表明,其油组分的氧含量和高位热值分别为13.64%和36.7 MJ/kg,具有很好的应用前景.     

有机垃圾厌氧发酵过程的生物反应热模型研究

为了考察有机厌氧发酵过程生物热对发酵系统温度的影响,利用微生物生长动力学模型方程式和各组分的物料衡算方程式,建立了有机垃圾厌氧发酵生物反应热的动力学模型,并通过遗传算法对模型部分参数进行了优化.计算结果与文献中的实验值最大相对误差小于2%,表明所建立的生物反应热模型基本可信.本文模型和计算结果可为有机垃圾厌氧发酵过程保温装置的优化设计提供参考依据.