Single-molecular methodologies for the physical biology of protein machines

Physical biology is an interdisciplinary field that bridges biology with physical sciences and engineering. Single-molecule physical biology focuses on dynamics of individual biomolecules and complexes, aiming to answering basic questions about their functions and mechanisms. It takes advantages of physical methodologies to gain quantitative understanding of biological processes, often engaging precise physical measurements of reconstructed objects to avoid interference from unnecessary complications. In this review, we (i) briefly introduce concepts of single-molecule physical biology, (ii) describe extensively used single-molecule methodologies that have been developed to address key questions in two important objects of single-molecule physical biology, namely, nucleic acid-interacting proteins and membrane-interacting proteins, and (iii) show by a few successful examples how one may use single-molecule methods to deepen our understanding of protein machines.     

基于衍射理论的哈达玛编码光谱成像数据重构

哈达玛变换光谱成像技术是一种在不牺牲分辨率的情况下,通过多通道复用的方法增加光学系统光通量,使得系统信噪比显著高于传统成像的新型计算光谱成像技术.本文针对系统成像过程中数字微镜器件衍射造成的图像降质问题,建立了基于标量衍射理论的哈达玛编码光谱成像图谱数据退化模型,提出以Lucy-Richardson (L-R)算法为核心的重构数据修正算法,提高重构数据立方体的图像质量和光谱精度.通过对成像过程的模拟和重构算法的仿真实验,数字化生成了系统成像衍射降质的物理过程,并验证了本文所采用修正方法的有效性.经过L-R修正之后的复原数据立方体的光谱角距离评价结果为0.1296,图像相似度评价因子优于0.85,相比修正前的重构数据质量有较大提升,表明算法对哈达玛编码光谱成像数据的重构及修正具有较好的效果.     

全内反射瞬逝场照明高精度磁镊及其在DNA解旋酶研究中的应用

传统磁镊的测量精度受限于磁球的布朗涨落, 当磁力小于约10 pN时, 磁球的布朗涨落明显增大, 对应磁镊的空间分辨率显著下降. 为了提高传统磁镊在小力条件下的测量精度, 本文将全内反射荧光技术引入到磁镊技术中, 并建立相适应的“磁球-手柄-荧光微球-待测生物分子”单分子连接系统, 在小力条件下(小于10 pN)获得纳米量级的测量精度. 应用改进的磁镊对DNA发卡的折叠-去折叠态的转变过程进行了研究, 依据DNA发卡的折叠-去折叠态转变的性质对全内反射场的穿透深度进行了校正, 并结合实验结果对改进后的磁镊的测量精度进行分析. 观察了Bloom解旋酶的解旋动力学过程, 获得初步实验结果, 证实了改进的磁镊在单分子研究中的实用性. 关键词： 磁镊 全内反射荧光 DNA发卡 解旋酶     

掺铬铝酸钇红色颜料的合成、结构和性能表征

研究了高温固相合成制备掺铬铝酸钇红色颜料的方法，着重考察了灼烧温度（1000-1400℃）、灼烧时间（1-2h）、主要原料配比（Al／Y：1：0．5—1：1．5，Cr2O3％：0．3％-5％）等实验条件对产物结构和色泽的影响。XRD等方法对样品进行的相态分析表明，主相为铝酸钇石榴石相；运用反射光谱对红色颜料的色泽进行了反射峰位和相关强度的表征。当Y2O3：Al2O3摩尔比为1：1，掺杂3％的Cr2O3作显色剂，在少量矿化剂存在时，在1300℃下灼烧1 h，得到了色坐标为x=0．577，Y=0．401的红色陶瓷颜料。     

辛烷基二甲基苄基季铵盐离子液体对Q235钢的缓蚀性能

利用失重分析、 极化曲线、 电化学阻抗谱和扫描电子显微镜等研究了辛烷基二甲基苄基季铵盐离子液体(ODBA)对1 mol/L盐酸溶液中Q235钢的缓蚀性能, 并分析了其在Q235钢表面的吸附行为. 失重分析结果表明, 随着ODBA浓度的增加, 缓蚀效率逐渐提高, 在ODBA质量浓度为0.2 g/L、 温度为30 ℃时, 缓蚀效率可达95.53%; 电化学测试结果与失重分析结果一致; 热力学研究结果表明, ODBA在碳钢表面的吸附是放热过程, 且遵循Langmuir吸附等温线, 是以化学吸附为主的混合型吸附; 同步热分析测试表明ODBA具有良好的热稳定性.     

从戴维南定理一课看主动探索式教学

本文探讨在戴维南定理教学过程中,采用主动探索式教学方式,让学生从实际电路的实践和电路仿真实验中,来主动探索,这样不但提高了他们对学习的兴趣,同时又使得他们加深了对戴维南定理的理解,同时增强了学生的动手能力和逻辑思维能力,提高了课堂教学的效果和教学质量.     

海淀区科技创新型企业发展能力评价研究

首先,对科技创新型企业发展能力评估体系进行文献综述,为因子分析指标选取奠定理论基础.最终确定从财务能力、创新能力、发展能力三方面进行指标选取.其次,运用因子分析方法,以调查所得一手数据为样本,对北京市海淀区92家科技创新型企业的发展能力进行综合评价.根据因子得分排名情况,得出海淀区科技创新型企业发展不均衡的结论;根据综合得分排名情况,得出海淀区各行业发展不均衡的结论.基于上述结论,希望为政府有针对性地进行企业扶持、促进海淀区经济均衡发展提供参考意见.     

台商大陆投资及区位选择影响因素研究

以对79家台商投资企业的问卷调查所得一手数据为样本,对台商投资大陆以及投资区位选择的影响因素进行了描述性统计分析,结果显示除集聚因素、市场因素、政策因素、劳动力因素等传统影响因素外,人文因素也是影响台商投资的重要因素.进一步,研究通过建立有序响应变量的累积logit模型,验证了劳工供应、租税奖励诱因、大陆市场广阔、成长迅速、海外人才引入方便性等因素是台商投资意愿的重要影响因素.     

相位阻尼信道条件下量子斗鸡博弈模型均衡解分析

利用量子博弈的相关理论,以噪音强度和记忆强度为参量,建立了相位阻尼信道条件下的量子斗鸡博弈模型,求出了模型的量子纳什均衡解,讨论了两参量对均衡解稳定性的影响,得出在无记忆相位阻尼信道条件下,当噪音强度小于阈值0.24时,纳什均衡仍然为帕累托最优解,当噪音强度大于0.24时,均衡解演变为另2个均衡解,不再是帕累托最优;在有记忆相位阻尼信道条件下,当噪音强度小于0.24,且记忆强度大于0.5时,均衡解是稳定的.特殊地,当信道是完全记忆时,均衡解的稳定性与噪音强度无关.     

弹光调制器动态参数测量与高效驱动匹配研究

为了提高弹光调制器（photoelastic modulator,PEM）的驱动效率,提出了一种基于PEM动态参数测量的阻抗匹配参数计算方法。理论分析了PEM调制幅度与驱动电压大小的关系,建立了PEM及其谐振匹配网络的等效电路模型,在此基础上推导了PEM谐振驱动电压与各个参数的关系,并设计了针对PEM动态测试的测量系统与验证方法。对谐振频率为44.822 kHz的PEM进行各项特性曲线的理论仿真与试验比较,验证了动态测量系统的可靠性,并通过数值仿真得到PEM最优匹配参数。在最优匹配参数附近选取不同匹配参数,测量实际谐振驱动电压,测量结果与仿真曲线相关性达0.996 4,变化趋势在10μF前基本吻合,且在理论最优匹配参数下,实际谐振驱动电压峰值达510 V,优于其他驱动匹配方法,接近理论最大值,相对误差小于1.16%。通过PEM等效动态参数推算的最优匹配参数,可使PEM达到最大驱动效率。