摘要：艾滋病病毒在世界范围内的传播,严重地威胁到人们的身心健康.HIV-1蛋白酶的残基变异严重地削弱了药物的治疗效果.为了研究残基变异D30N、I54M和V82A对蛋白酶结合抑制剂GRL-0519的影响,本研究进行了4个30 ns的分子动力学(MD)模拟,并采用溶解相互自由能(SIE)方法计算了蛋白酶和抑制剂的结合能.计算结果表明,极性相互作用不利于变异的蛋白酶结合抑制剂,而对于野生型的蛋白酶(WT),极性相互作用有微弱的贡献,极性相互作用是残基变异抗药性的主要原因,计算得到的总结合能与实验的数据一致.为了说明每个残基在抗药性中的贡献,采用分子力场的方法计算了每一个残基与小分子作用的范德华作用能,并分析了抑制剂与蛋白酶形成的氢键.范德华作用分析表明,V82A残基变异对结合模式的影响较小,相对于WT,D30N有5个残基的范德华贡献差异大于0.4 kcal/mol,I54M残基变异的蛋白酶有6个残基.氢键的分析说明,D30N和I54M变异丢失了几个氢键;范德华作用和氢键的分析结果与SIE的计算结果一致.研究结果为设计新的更有效的抗HIV-1蛋白酶变异的抑制剂提供了理论指导.

摘要：细胞穿膜肽(cell penetrating peptides,CPPs)是一种小分子多肽,能够容易地穿过细胞膜.这类分子,尤其是具有靶向功能的CPPs为高效率投送药物到靶细胞带来希望.因此,对其展开研究对于生物医学有着一定的意义.本工作主要从序列水平对具有不同穿膜活性的CPPs进行研究,试图找出影响CPPs穿膜活性的因素,以及不同活性CPPs与非穿膜肽(Non CPPs)序列上的差异,并引入一种分析生物序列的方法.我们基于CPPsite数据库和不同的文献获取CPPs和Non CPPs序列,并进一步从CPPs序列中提取具有高、中、低穿膜活性的穿膜肽(HCPPs、MCPPs、LCPPs)用于构建数据集.基于这些数据集,开展了以下研究:首先,利用方差分析的方法,对不同活性的CPPs以及Non CPPs的氨基酸及二级结构组成进行分析,发现氨基酸的静电与疏水相互作用对CPPs的穿膜活性起到了重要影响,同时螺旋结构和无规卷曲也会影响CPPs的穿膜活性;其次,使用理化性质与长度将不同活性的CPPs展示在二维平面上,发现在某些特殊的性质下不同活性的CPPs与Non CPPs可以产生聚簇现象,HCPPs、MCPPs以及LCPPs和Non CPPs被分成了三簇,这种现象显示了它们之间的差异;最后,本文引入了生物序列理化质心的概念,将组成序列的残基看作质点,进而把序列抽象成质点系进行研究,并将此方法应用到CPPs的分析中,通过PCA方法将不同活性的CPPs投射到三维平面上,结果发现绝大部分CPPs聚在一起,部分LCPPs与Non CPPs聚在一起.此工作对于CPPs的设计,以及理解不同活性CPPs序列上的差异具有一定的意义.另外,本文引入的生物序列理化质心的分析方法也可以用于其他生物问题的分析,同时它们可以作为某些生物分类问题的输入参数,在模式识别中起到一定的作用.

摘要：抗菌肽具有广谱抗菌特性,有望成为抗生素较好的替代产品.研究抗菌肽的抗菌机制,可以为新型抗菌肽的设计提供指导.无论抗菌肽采用哪种抗菌机制,其首先要稳定地吸附到细胞膜之上.因此,本文利用分子动力学模拟方法比较了抗菌小肽BLFcin6与5种不同细胞膜之间的相互作用.对这5种细胞膜而言,小肽会很快结合在POPG膜和DPPC-CHOL膜的表面,倾向于进入DPPC膜的疏水内部,与POPC膜和POPC-CHOL膜的接触很少.考察相互作用能,小肽与POPG膜的相互作用最强,主要是小肽与细胞膜亲水头部存在静电相互作用;小肽与DPPC膜的疏水尾部的相互作用较强,但受胆固醇影响,小肽只结合在DPPC-CHOL膜表面.在结合过程中,小肽N端的Arg会先结合到细胞膜上,静电相互作用在小肽锚定细胞膜的过程中起关键作用.以上研究从原子水平上解释了为什么BLFcin6小肽具有抗菌作用,哪些残基起关键作用,也为进一步开展BLFcin6小肽及其衍生小肽的研究奠定基础.

摘要：目的研究溶液p H变化对抗菌肽LL-37结构的影响。方法利用分子动力学模拟方法,采用GROMACS软件包和OPLS-AA力场,分别在中性和强碱性条件下对LL-37进行模拟,总模拟时间达1微秒,最后对模拟轨迹进行分析处理。结果LL-37在中性环境下具有部分螺旋结构存在,特别是N端部分残基,结构具有较大柔性;在强碱性环境下,螺旋含量增多,抗菌核心区域残基形成螺旋结构的几率明显增大,结构稳定性增强。结论 p H值的增大会促进LL-37螺旋结构的形成,螺旋结构的形成和与膜结合是协同的。N端残基易形成螺旋,然后是抗菌核心区域。LL-37在中性环境下的结构特征与其行使多功能的角色相一致。该研究首次分析了LL-37在中性环境下的结构特征及p H的影响,有助于认识其抗菌机制及新药设计。

摘要：水体中N、P等营养盐的过多引起的水体富营养化严重破坏了生态系统的平衡.本文以(NH4)2SO4为唯一氮源,自活性污泥中分离得到36株氨氮降解菌,经过菌种复筛,获得氨氮降解率最高的一株菌:AD-7,经分子生物学鉴定该菌株为Galactomyces属.以初始氨氮浓度、接种量和pH为唯一变量进行单因素实验,并依据单因素实验结果进行Box-Behnken设计,利用响应面法分析三个因素之间的交互作用及确定最适的氨氮降解条件.结果表明,该菌株在三个因子多个不同配比情况下氨氮降解率均在99%及以上,并在pH 5.59,初始氨氮浓度291.16 mg/L,接种量2.21%时氨氮降解率预测值为100%,实测值仍可达到99%.本研究结果对含氨氮污水处理过程中菌种的使用及各因素之间的调节具有重要的指导意义.

摘要：科教融合,利用现代信息技术,把实验室高水平科研成果转化为虚拟仿真实验教学资源,开发了石墨烯场效应管传感器关键工艺虚拟仿真实验。该实验实现了甲烷气体生长为石墨烯、石墨烯演变为场效应管器件及最终实现传感功能等完整工艺流程,实验内容丰富,涉及多个学科的知识,有助于培养学生多学科交叉思维的意识和能力。

摘要：心率是反应人体心脏是否正常工作的重要生命体征,也是心血管相关疾病医学诊疗的重要生理指标。本文介绍一种以单片机80C51为控制核心的智能人体心率检测报警装置的设计方法。利用压电传感器采集人体脉搏信号,并配以信号采集模块、Zigbee无线功能信号模块、数据处理模块、放大器、蜂鸣器等少量硬件,结果表明系统硬件、软件设计合理,组成了体积小、功能强、和自动化高的多功能心率检测报警仪。

摘要：利用matlab自带的GUI设计了延迟发光的数据处理平台.处理平台包含单组数据处理和多组数据处理两部分.单组数据处理可以用不同回归方程对同一组数据进行拟合,便于不同回归方程处理结果的比较;多组数据处理可以用一个回归方程对数据进行批量处理,缩减数据拟合的操作步骤,能够快速、大量地对数据进行处理.该平台的设计为延迟发光的应用和教学提供了快速的数据处理工具,大大减少了数据处理过程的工作量,具有一定的实际应用价值.

摘要：抗菌肽由于其具有天然抗菌特性,且对生物体毒副作用小,有望作为新一代抗菌药物而得到了广泛的关注.作为研究生物大分子的有效工具,分子动力学模拟技术被用来研究抗菌肽的抗菌机制及与细菌膜的相互作用.回顾近年来抗菌肽与膜相互作用分子动力学模拟研究,理清利用全原子模型和粗粒化模型模拟抗菌肽与细菌膜作用情况,包括模拟力场的选择、细菌膜模型的建立,以及利用模拟得到肽/膜作用信息等,对了解抗菌肽的抗菌活性及新药设计提供帮助.

摘要：作为先天免疫系统的主要成分,人源抗菌肽LL-37在保护人类对抗疾病方面起了重要的角色.残基肽段17-29（FK-13）被认为是LL-37行使抗菌功能的核心区域,LL-37能对带负电的细菌膜产生破坏作用,其抗菌活性与二级结构的变化情况有关.用分子动力学模拟的方法研究了抗菌肽段FK-13与带负电的细菌膜POPG的相互作用.研究发现,库仑作用会使FK-13快速靠近膜的表面,然后像地毯一样覆盖在膜的表面;FK-13仍旧保持部分螺旋结构,并通过引起膜的扰动对膜产生破坏,以实现抗菌功能,而残基18-22是与膜作用的关键残基.研究FK-13与膜的相互作用,不仅可以从原子层面上了解LL-37对细菌膜作用的机理,也为基于LL-37设计高效抗菌药物提供帮助.