用单分子技术研究Sso7d与DNA的相互作用

为了维持基因的稳定性,每种生物体都含有一套独特的染色质蛋白来保护脱氧核糖核酸(DNA)的结构,观察染色质蛋白对DNA结构的作用过程和结果,可以帮助人们了解这些蛋白的具体功能和作用机理.硫化叶菌是一种能在高温下存活的古细菌,Sso7d是硫化叶菌的一种染色质蛋白.深入地了解Sso7d和DNA链的相互作用,有助于解释硫化叶菌的DNA为何能在高温环境下保持活性,本文通过原子力显微镜(AFM)和磁镊两种单分子操作手段,研究了Sso7d与DNA的相互作用.AFM的实验结果给出了Sso7d与DNA的作用过程:结合Sso7d后,DNA首先发生弯折,然后出现loop结构,最终DNA会团聚为致密的核结构.利用磁镊装置测量了Sso7d的结合对打开DNA双链的影响,实验结果表明Sso7d的结合导致打开DNA双链的力的增大,经过数据分析,计算出Sso7d与DNA结合的结合能?G=3.1k_BT,平均每5.5个碱基对(bp)结合一个Sso7d,较高的结合密度和较大的结合能,两方面的作用结果,解释了Sso7d能够稳定DNA结构的原因.     

tBid蛋白引发磷脂膜透化过程的研究

Bid蛋白是仅有BH3结构域的Bcl-2家族蛋白,在溶酶体膜透化以及线粒体外膜透化引发的细胞凋亡过程中起着非常重要的调控作用,但是Bid蛋白与生物膜之间的相互作用导致脂膜透化的确切机制尚不十分清楚.本文利用激光扫描共聚焦显微成像技术及基于氧化石墨烯表面诱导荧光衰逝的单分子荧光技术,分别从单囊泡及单分子水平对tBid蛋白与磷脂膜之间的相互作用进行了系统的研究.结果表明,tBid蛋白在膜上聚集后可引起脂膜的透化,且脂膜透化的发生源于聚集体中一些tBid蛋白更深入地插入了脂膜中.     

基于片层光照明的新型单分子横向磁镊

磁镊是一种高精度的单分子技术,它用磁场对连有生物大分子的超顺磁球产生磁力,通过追踪磁球的位置来测量生物大分子的长度信息.磁镊包括横向磁镊和纵向磁镊.纵向磁镊空间精度高,但昂贵;横向磁镊简单便宜,但由于受其成像原理的限制,一般情况下只能连接较长的DNA等生物大分子,且其空间精度较差,进而限制了其应用范围.为了解决这个问题,本文改进了横向磁镊,用片层光照明的方法使光线主要被磁球散射,从而能够直接观察到吸附在样品槽侧壁上的磁球,这使得测量短连接的底物成为可能.对于实际应用的检测,首先测试了包含270 bp发卡结构的0.5μm双链DNA,用其中发卡结构的"折叠-去折叠"跳变过程证明了改进后的横向磁镊的确可以追踪短DNA等生物大分子.然后,进一步用16μm的λ-DNA检验了实验系统.最后,将新型横向磁镊与普通横向磁镊及纵向磁镊在小力和大力条件下拉伸不同长度DNA的噪声进行了比较,发现改进后的横向磁镊在空间精度上明显优于普通横向磁镊,与纵向磁镊相比也无明显差异.以上结果证明了改进后的横向磁镊的精度优势,并扩展了横向磁镊的应用范围.     

HNS-Ⅳ炸药的短脉冲冲击起爆判据

飞片冲击起爆HNS-Ⅳ炸药是直列式传爆序列的重要研究方向。考虑到能量加载方式(一般为电爆炸驱动、微装药驱动和激光驱动)和飞片材料对冲击起爆的影响,根据文献测量的飞片阈值速度拟合得到了HNS-Ⅳ炸药p~nτ和James判据的系数。同时,利用ANSYS/LS-DYNA程序模拟了铜叠氮化物爆炸驱动飞片冲击起爆HNS-Ⅳ炸药的过程,并根据数值模拟结果修正了HNS-Ⅳ炸药p~nτ和James判据的系数。结果表明,HNS-Ⅳ炸药的p~nτ(其中p为压力,τ为脉冲作用时间)判据应该调整为p~(2.08)τ1.54GPa~(2.08)·μs(0.001μsτ0.14μs,3.8GPap28.0GPa),James判据应调整为0.215/Σ+0.108/E1(Σ为比动能,E为能通量)。调整后的起爆判据与数值模拟结果相一致,并具有更高的实用性。     

大黄鱼仿生态分阶段养殖新模式的构建及问题探讨

根据野生大黄鱼的洄游规律、生态习性, 采用人工手段的移动, 来满足其生活史中赖以生存的自然条件, 构建大黄鱼养殖全过程仿生态分阶段养殖新模式. 新模式实施结果, 养殖优势明显, 尤其是达到了拟野生的品质和口感, 经济效益极为显著. 本文通过对新模式产生的背景、新模式发展的理论基础、新模式的生产环节的构成及问题探讨等四个方面对大黄鱼仿生态分阶段养殖新模式进行全面的论述, 为这种模式的健康发展和推广提供一些理论依据.     

基于ARM920T的嵌入式远程及时通信系统设计

目前随着交通复杂程度的不断增大,当前的交通通信系统无法满足车辆间远程、及时通信的要求,降低了行车安全性。为此,设计一种基于基于ARM920T的嵌入式远程及时通信系统,介绍了系统需实现的功能,以ARM920T芯片为核心,利用通信管理机完成数据交换,结合嵌入式系统平台完成系统硬件设计。基于ARM920T的车辆通信子系统通过车辆通信对车辆的行驶进行及时的路线跟踪、碰撞提醒,状态监测以及历史轨迹显示回放。对通信子系统进行设计,子系统分别为车辆定位系统以及车辆调度系统,构建车辆通信模型,进一步实现车辆精准远程通信,并结合蚁群算法对车辆通信模型进行求解。实验结果表明,所设计通信系统不仅通信精度高,而且成本较低,实时性优。     

平面光学元件研磨抛光磨粒运动轨迹曲率研究

为提高研磨抛光加工表面质量,利用Matlab软件编制程序对不同参数下轨迹曲线曲率进行计算分析。结果表明,转速比对磨粒运动轨迹曲线曲率影响很大;相同转速比下的曲线曲率呈现周期性变化,曲率变化幅值很小;磨粒径向距离越大,曲率变化越剧烈,工件边缘处容易产生曲率突变;考虑到对磨粒径向距离的影响,偏心距不宜太大或太小。同时,磨粒初始角度对磨粒轨迹曲线曲率形状没有影响。该研究可为研磨抛光设备的设计提供理论指导。     

叶黄素聚集体吸收光谱的实验分析与理论模拟

分子聚集体表现出单分子所不具备的特有功能,利用吸收光谱对聚集体分子结构特性的研究是理解其电子和能量转移功能的基础。实验中利用紫外-可见分光光度计,检测了叶黄素在乙醇溶液中的单体吸收谱和在1∶1乙醇水溶液中的聚集体吸收谱。并通过对叶黄素单体吸收谱的高斯分解,获得了激发态的振动能级结构参数。理论上采用时间相关函数描述的吸收谱线和Frenkel激子模型,通过模拟单分子吸收光谱,获得了叶黄素分子的激发能、特征模振动频率、Huang-Phys因子等参数。再利用这些参数进行了聚集体分子光谱的模拟,分析了叶黄素聚集体的分子结构影响光谱变化的原因。结果表明,(1) 分子间的相互作用是决定吸收光谱峰位移动的主要原因,实验中叶黄素H-聚集体的吸收光谱较单体蓝移了77 nm,模拟显示相互作用在2 000 cm-1附近;(2) 聚集体分子个数越多,聚集协作效应越大,吸收光谱半高宽变小,同时吸收峰进一步蓝移;(3) 环境的无序度对吸收光谱的半高宽也存在较大的影响,无序度越大,吸收光谱半高宽越大。实验结果为进一步研究聚集体在生物系统和材料系统中的功能提供了理论依据。     

髋臼四方区解剖型自锁定钢板的数字技术设计

为探讨使用数字技术设计新型髋臼四方区自锁定解剖型钢板, 采集宁波市第六医院影像科2020年1月至2020年12月, 25~50岁正常男女骨盆CT数据, 选择中位数的骨盆CT作为模型. 将CT数据依次导入Mimics 21.0软件和Unigraphics NX软件, 生成三维骨盆模型. 用CAD软件画出钢板螺钉dwg格式二维图像后导入Unigraphics NX软件, 建立stl格式钢板螺钉三维模型, 设计钢板厚2.0~3.0mm, 实心皮质骨螺钉Ф3.5/5.5mm. 在三维空间视图中, 将钢板螺钉装配到骨盆模型, 重点观察三维透视图、钉道纵轴切面图、螺钉与钢板的锁定角度, 校对功能固定区、定位孔、阻挡孔、固定孔、应力桥、滑动槽等指标, 优化钢板形态和螺钉钉道, 一块钢板同时固定髋臼四方区、臼顶负重区、前后柱、前后壁. stl格式数据输出至打印机, 3D打印钢板, 装配到骨盆模型, 校对钢板与骨盆的匹配度, 确定最优化的图像数据. 根据患者骨盆CT导出的数据, 用Unigraphics NX软件建立三维骨盆模型, 可灵活设计钢板螺钉, 精度达到0.2mm, 即刻修改钢板螺钉形态数据, 虚拟内固定. 数字技术设计不再需要手工标本测量和CT图像测量, 可提高新型内固定装置的设计效率, 为个性化骨科内植物设计、精准固定手术提供了新路径.     

飞秒激光高精细加工柴油机喷油嘴倒锥孔法

利用飞秒激光加工热效应小、高精细、对材料无选择性等特点,针对柴油发动机高压共轨系统中关键零件——喷油嘴偶件喷油孔的加工需求,设计了一种利用三光楔扫描的飞秒激光加工装置,并进行了喷油嘴倒锥孔加工工艺研究.采用微孔三座标测量机(测量准确度1.2μm)对倒锥孔尺寸准确度进行检测,通过喷油嘴高压液体流量试验台(测量准确度±0.1%)对批量制孔后的油嘴进行了流量测试,结果表明:所设计装置加工的油嘴性能可以满足欧V排放法规的应用要求,对提升汽车制造业水平及柴油车排放标准具有重要意义.