基于点加权最小二乘无网格法的光学成像光传输模型求解

漫射方程是目前光学成像中应用最广泛的光传输模型,通常采用有限元方法进行求解。但是,有限元方法依赖于对整个求解域的网格剖分,而对于类似生物组织的非规则形状求解域的网格剖分是非常困难的,甚至昂贵的商业软件也难以很好地处理。本文将点加权最小二乘无网格法应用于漫射方程的求解。这种方法只需要在求解域内布置一系列规则分布的配点即可进行数值求解,从而可以完全避免有限元方法中困难的剖分工作。此外,这种方法通过最小化控制方程和边界条件在每个配点上产生的残量加权平方和,建立光源功率和光流率密度之间的关系,不需要进行任何数值积分运算,非常适合应用于非规则求解域的求解。基于数字鼠模型的数值仿真实验验证了该方法的准确性和有效性。     

生物大分子的自由能计算方法

在本文中,我们总结了计算生物物理中广泛使用的经典的自由能计算方法,主要可以归纳为三大类:第一类是基于过渡态理论,利用路径系综得到自由能的方法;第二类方法采用一些经验势来补偿自由能表面达到均匀采样的目标;最后一种是将整个转换径分段计算,然后拼接完成得到完整自由能的方法.通过详细介绍自由能计算的重要性和实施细节,希望能够让...     

基于马尔科夫链的胰蛋白酶肽段蛋白酶切位点概率预测

在基于质谱技术的蛋白质鉴定过程中,数据库搜索是主要的方法。漏切位点和酶切规则决定了图谱候选肽段的范围,是数据库搜索算法的重要参数。对于常用的胰蛋白酶切来说,除了局部构象、三维结构、实验条件,以及其它偶然因素会影响赖氨酸K或者精氨酸R后的位点能否被酶切外,该位点附近的其它氨基酸也会影响蛋白水解酶的酶切效果。从质谱图谱中时常会鉴定出包含漏切位点的肽段,因此,预测蛋白质的酶切位点能够为数据库搜索算法提供更为可靠的模型,也能够为了解和分析蛋白质的酶切规律提供依据。本文提出了一种基于马尔科夫(Markov)链的预测方法,能够利用蛋白质的序列信息来预测候选酶切位点的酶切概率,在蛋白酶切过程中,预测肽段的覆盖率可以达到85%以上。     

组织特异RNAi转基因小鼠模型的构建

RNAi是一种行之有效的基因沉默的新方法,被广泛地应用于基因功能的研究、疾病的治疗以及新型疫苗的研制等领域.本研究通过原核显微注射干扰载体的方法制备转基因小鼠.选用皮肤组织特异表达的人源角蛋白14（K14）基因启动子（2000bp）作为表达载体启动子,成功地驱动融合表达载体EGFP-shRNA进行干扰片段前体的转录,进而生成成熟的干扰片段,靶向小鼠BMP4基因使其发生沉默.所得到的转基因小鼠及其杂交后代经PCR和Southern杂交鉴定,结果表明外源基因准确无误地整合到小鼠基因组.Northern杂交结果证明,小干扰RNA在皮肤组织中有较高水平的表达,在肺和肠组织中有较低水平的表达.研究结果表明,利用PolⅡ型（K14）启动子驱动shRNA融合转录本的表达,在特定组织高表达siRNA,从而达到抑制特定组织目的基因表达的技术路线是可行的.同时为利用K14启动子进行毛囊相关基因干扰研究积累了基础数据,为制备组织特异抑制基因表达的转基因大家畜提供了一个参考方法.     

昆虫机器混合系统研究进展

昆虫机器混合系统是以昆虫为载体,运动性能优异的新型昆虫机器人.本文首先提出昆虫机器混合系统的定义,分析其主要特点;进而结合蜜蜂机器人的研制,评述该领域的主要研究成果.在此基础上,概括了昆虫机器混合系统的研究框架,从神经生理机制、行为刺激方法、电极组织接口、刺激控制微系统和无线数据传输等几个方面归纳其主要研究挑战,分析其发展趋势,并展望了实现生物智能和机器智能融合的昆虫机器混合系统.     

TiO_2纳米管阵列的表面特性对猪肾小管上皮细胞生长状态的影响

TiO2纳米管阵列由于其优异的生物相容性及光催化效应,在生物医学领域引起了广泛关注.但能否将肾小管上皮细胞较好地黏附于TiO2纳米管材料并使其发挥肾小管的功能,目前还未见报道.为研究TiO2纳米管材料的表面特性对猪肾小管上皮细胞株（LLC-PK1）的黏附及增殖影响,采用阳极氧化法制备新型高强度的TiO2纳米管阵列,利用荧光显微镜考察了TiO2纳米管阵列光照特性、晶型结构及几何形貌参数对LLC-PK1细胞黏附的影响,采用MTT方法检测了黏附细胞的活性;同时使用扫描电子显微镜观察了4种不同管径上细胞生长的形态,并与纯钛片上细胞的生长形态进行对照.结果表明,管径为70nm的TiO2纳米管阵列膜最有利于LLC-PK1细胞的黏附及增殖,且细胞的活性最高;未经紫外光照射时锐钛矿型的TiO2比无定型更有利于细胞的黏附,然而锐钛矿型TiO2经紫外光照射后会导致细胞凋亡.扫描电子显微镜观察显示,细胞在纳米管上延伸为长条状,而在钛片上则呈堆积平板状.证实TiO2纳米管阵列膜具有良好的生物相容性,有助于改善细胞与材料的黏附.     

PKSI-AT结构域及在组合生物合成研究中的应用

I型聚酮合酶（PKSI）的模块型分子结构组织方式非常适合于组合生物合成研究.结构域和模块通过二级组织方式构成了PKSI的催化单元,其它结构多肽则作为“支架”.在“支架”上对结构域和模块两个水平进行突变、替换、插入、缺失等基因操作形成重组PKS,可以理性设计并获得复杂多样的新活性或高活性的聚酮化合物.利用PKSI进行组合生物合成以期获得新聚酮化合物的研究迄今已有约25年,但是目前仍不能够对PKS进行完美的理性设计,快速合成目标活性的新聚酮化合物.PKS中的酰基转移酶结构域的研究在PKS的组合生物合成研究中一直发挥着重要作用.本文结合本课题组的研究基础,对AT结构域的结构、功能及在组合生物合成研究中的最新研究成果作以分析总结.     

核糖开关与基因表达调控

核糖开关(riboswitch)是近几年基因表达调控研究的一个热点.核糖开关位于mRNA的非翻译区(untranslated regions, UTR),能够直接感受胞内外信号并引起自身二级结构的变化,在转录或后转录（翻译和mRNA稳定性）水平实现对下游相关基因的表达调控,该过程不依赖于包括蛋白质在内的其它任何因子的作用. 根据现已发现的核糖开关所能识别的信号因子类型,可以将其分为4类,即小分子代谢物、金属离子、环境因素及空载tRNA敏感的核糖开关;其中,小分子代谢物敏感的核糖开关是发现和研究最多且最深入的一类. 随着研究的深入,将会有更多的核糖开关被发现,这不仅有助于理解生物进化与环境适应性,而且在生物学基础研究,新型药物的开发以及工业生产领域都将发挥重要作用.     

中国7个地方绵羊品遗传多样性的微卫星分析

利用26个微卫星标记分析了中国7个地方绵羊（Ovis aries）品种的遗传多样性。通过计算基因频率,平均杂合度（H）、多态信息含量（PIC）及有效等位基因数（Ne）,并根据Nei氏标准遗传距离,利用UPGMA法进行了聚类分析,评估其种内遗传变异和品种间遗传关系。结果表明：26个微卫星位点共检测到278个等位基因,Ne在2.1288-13.3924之间;26个位点均为高度多态位点,PIC在0.6628-0.8712之间,聚类分析表明哈萨克羊、阿勒泰羊和巴音布鲁克羊遗传关系最近;然后与白藏羊,黑藏羊聚为一类,湖羊和晋中羊聚为一类,各绵羊各种的聚类关系与其来源,育成史及地理分布基本一致。     

基于PCR的cDNA基因克隆技术研究进展

RT-PCR、锚定PCR、cDNA末端快速扩增（RACE）、step out RACE、DDRT-PCR、cDNA代表性差异分析、抑制性削减杂交等都是建立在PCR基础之上的cDNA分子克隆技术。本介绍各种技术的优缺点、应用以及与同类技术进行比较,这些技术现在已经成功应用于大量EST的分离、cDNA库的构建、编码产物未知的差别表达基因的分离以及全长cDNA基因序列的克隆等方面。