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酶催化过程的量子-经典力学研究进展

科学通报 2021年第10期66卷 1131-1143页

作者：樊芳芳付玉状曹泽星浙江科技学院生物与化学工程学院杭州310023 厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建省理论与计算化学重点实验室厦门361005

酶催化主要包括底物输运及其与活性位的结合、蛋白质限域环境中的化学反应以及产物释放等复杂的物理和化学过程,其中任一化学和非化学步都有可能决定酶的活性.通过量子/分子力学组合方法(QM/MM)计算和分子动力学模拟(MD),结合伞形采样,... 详细信息

酶催化主要包括底物输运及其与活性位的结合、蛋白质限域环境中的化学反应以及产物释放等复杂的物理和化学过程,其中任一化学和非化学步都有可能决定酶的活性.通过量子/分子力学组合方法(QM/MM)计算和分子动力学模拟(MD),结合伞形采样,可以揭示酶催化过程的微观机理和底物输运的通道机制,分析底物进出口袋过程的热力学和动力学性质,探明整个酶催化过程中的决速步骤以及关键残基的作用.本文概述了近几年对几类生物体系量子-经典力学模拟研究的进展,并对QM/MM多尺度模拟方法的发展进行了展望.

关键词：磷酸三酯酶核苷水解酶酶催化 QM/MM和MM MD模拟

β-CD包结2-苯基-N-对甲苯磺酰基氮丙啶过程的理论初探

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北京化工大学学报（自然科学版） 2010年第6期37卷 46-49页

作者：樊芳杨作银北京化工大学理学院北京100029

采用量子化学计算方法对β-CD-2-苯基-N-对甲苯磺酰基氮丙啶形成超分子体系的过程进行了理论研究。结果表明,主客体间的偶极-偶极作用与包合物形成过程中能量变化直接相关,2-苯基-N-对甲苯磺酰基氮丙啶(NT2PA)分子的苯基朝向β-CD的主... 详细信息

采用量子化学计算方法对β-CD-2-苯基-N-对甲苯磺酰基氮丙啶形成超分子体系的过程进行了理论研究。结果表明,主客体间的偶极-偶极作用与包合物形成过程中能量变化直接相关,2-苯基-N-对甲苯磺酰基氮丙啶(NT2PA)分子的苯基朝向β-CD的主面时体系最稳定,电荷密度拓扑分析发现,当苯基取向β-CD的主面方向时,NT2PA分子能与β-CD次面边沿的羟基形成氢键。因此,偶极-偶极作用可能是β-CD包结NT2PA的主要推动力,而NT2PA在β-CD内腔中的定位作用主要得益于氢键相互作用。

关键词： β-CD 2-苯基-N-对甲苯磺酰基氮丙啶超分子体系量子化学计算

巴基斯坦宗教极端势力及对周边国家和地区的影响

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巴基斯坦宗教极端势力及对周边国家和地区的影响

作者：樊芳新疆大学

学位级别：硕士

本文主要研究巴基斯坦伊斯兰宗教极端势力及对周边国家和地区的影响。巴基斯坦由于特殊的地理位置和人文环境,一些伊斯兰极端主义政党、伊斯兰极端主义武装组织在巴基斯坦大行其道。“9·11”事件后,巴基斯坦伊斯兰宗教极端势力制造了... 详细信息

本文主要研究巴基斯坦伊斯兰宗教极端势力及对周边国家和地区的影响。巴基斯坦由于特殊的地理位置和人文环境,一些伊斯兰极端主义政党、伊斯兰极端主义武装组织在巴基斯坦大行其道。“9·11”事件后,巴基斯坦伊斯兰宗教极端势力制造了一系列恐怖袭击事件。越来越多的人开始相信,巴基斯坦成为伊斯兰极端主义组织活动的主要基地。巴基斯坦和中国新疆由于地缘联系紧密,为其在新疆的活动提供了便利的条件。伊斯兰教极端势力是目前危害新疆安全与稳定的严重障碍。研究此题的目的是希望对新疆周边的安全形势有更多、更深的了解,同时也能更好地维护中国新疆地区的安全与稳定。本文主要论述巴基斯坦国内的宗教极端势力的发展状况,伊斯兰宗教极端势力在巴基斯坦国内的发展、表现和危害。另外巴基斯坦由于独特的地缘政治特点和历史因素,成为典型的伊斯兰宗教极端势力受害国家,并对中国、伊朗、阿富汗、中亚、及印度、克什米尔地区等周边国家和地区的宗教极端势力和恐怖势力带来刺激作用,直接威胁到中国西部地区尤其是中国新疆的安全。本文通过分析认为,针对巴基斯坦宗教极端势力对中国的影响,我国要从国际和国内两个层面上加强防范;以维护中国西部,特别是中国新疆地区的安全。本文涉及历史、宗教和国际政治学等多方面的内容。本文采取的基本研究方法涉及归纳法、历史分析法等基本方法。

关键词：巴基斯坦宗教极端势力周边国家影响中国新疆对策

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辽宁省农村环境文化发展研究

辽宁省农村环境文化发展研究

作者：樊芳沈阳工业大学

学位级别：硕士

近年来,环境污染和生态破坏相当严重,我国公众的环境意识十分欠缺。现代化农业生产带来的农药、化肥等的污染,农村人口聚居点产生的生活污染,乡镇企业产生的工业污染已经成为农村环境文化建设亟待解决的问题。十八届五中全会提出,坚持... 详细信息

近年来,环境污染和生态破坏相当严重,我国公众的环境意识十分欠缺。现代化农业生产带来的农药、化肥等的污染,农村人口聚居点产生的生活污染,乡镇企业产生的工业污染已经成为农村环境文化建设亟待解决的问题。十八届五中全会提出,坚持协调发展,促进城镇化、新型工业化、农业现代化同步发展;绿色发展,形成人与自然和谐发展现代化建设新格局,推进美丽中国建设,为全球生态安全作出新贡献。目前,辽宁农村的环境问题日益严重,解决辽宁省农村环境问题不仅要着眼于善后治理,而且应该从深层次的人文精神和价值观念以及法制建设上,以积极主动、防患于未然的姿态,推动人与自然的良性互动、和谐共处。弘扬绿色意识、确立绿色伦理,是我国目前所面临的一个迫切而又艰巨的文化工程。论文在可持续发展的大背景下,以马克思主义生态思想,中国古代的和谐思想和西方伦理环境文化思想为理论依据,以国内外研究现状为背景参考,以农业、农村、农民为研究对象,对辽宁省环境文化在物质、制度和精神建设方面取得的成效和存在的问题进行了分析,并在问题的基础上,对辽宁省农村环境文化发展对策及未来发展趋势进行了研究。物质是基础,制度是保障,精神是寄托,只有在环境物质文化方面发展生态农业,发展循环工业;在精神上提高农民的环境意识,增强农民的环保知识;在制度上确立环境公平原则,明确公众的环境权益,明确政府责任制,辽宁省农村环境文化才能深入群众,为辽宁省农村目前环境问题发展路径和发展前景提供有效的解决方案。

关键词：辽宁省农村环境文化环境保护对策建议

β-环糊精对环氧苯乙烷、氮丙啶衍生物包结过程以及包结态环氧苯乙烷与HBr的加成选择性研究

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β-环糊精对环氧苯乙烷、氮丙啶衍生物包结过程以及包结态环氧苯...

作者：樊芳北京化工大学

学位级别：硕士

p-环糊精(p-CD)通过主客体间的相互作用将有机分子转移到对环境友好的水溶剂中进行有机反应,并且反应在温和的条件下就能获得良好的收率,因此p-CD在绿色有机合成中应用广泛。但是p-CD催化此类反应机理方面还缺乏理论上的探讨。本文主要... 详细信息

p-环糊精(p-CD)通过主客体间的相互作用将有机分子转移到对环境友好的水溶剂中进行有机反应,并且反应在温和的条件下就能获得良好的收率,因此p-CD在绿色有机合成中应用广泛。但是p-CD催化此类反应机理方面还缺乏理论上的探讨。本文主要采用量子化学计算方法对p-CD-环氧苯乙烷、p-CD-2-苯基-N-对甲苯磺酰基氮丙啶(NT2PA)超分子体系进行了理论研究,同时研究了在p-CD中与HBr发生定向开环反应的机理,希望揭示高选择性的本质,并为实验提供有借鉴性的指导。本文首先采用量子化学方法对p-CD-环氧苯乙烷、β-CD-NT2PA超分子体系的形成过程进行了研究。结果表明,环氧苯乙烷、NT2PA都将倾向于采取苯基朝向p-CD小口方向的方式进入内腔,此方式更有利于体系能量的稳定,且偶极矩与能量改变的规律性相同,说明偶极相互作用是推动客体分子进入p-CD内腔的重要因素。电荷拓扑分析发现,两种包合物体系中,客体分子的O、N原子与p-CD大口边沿的羟基可形成氢键,即客体分子在p-CD内相具有特定的取向。因此环氧苯乙烷、NT2PA在p-CD的定位作用主要得益于主客体分子间强的偶极相互作用和氢键作用。本文还使用量子化学方法对自由状态下,环氧苯乙烷与HBr反应的机理进行了研究。结果发现,在自由状态下,环氧苯乙烷与HBr反应存在两种可能的反应通道：分步反应机理和协同反应机理。分步反应机理中,质子首先进攻氧原子形成碳正离子中间体,然后溴负离子与碳正离子结合,得到2-溴-2-苯基乙醇,反应无势垒;协同反应机理中,产物随质子和溴负离子靠近反应物的方位不同而变化,并且整个过程也无势垒。鉴于由自由状态下环氧苯乙烷与HBr反应机理以及实验结果,β-CD-环氧苯乙烷与HBr反应机理可能应以协同反应为主,即强的偶极作用,溴负离子只能以特定方向进入β-CD内腔。

关键词： β-CD 环氧苯乙烷 2-苯基-N-对甲苯磺酰基氮丙啶(NT2PA) 超分子体系量子化学反应机理开环反应

含酚废水中有毒物质在微生物燃料电池中的迁移机理

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含酚废水中有毒物质在微生物燃料电池中的迁移机理

作者：樊芳青岛科技大学

学位级别：硕士

近年来,由于我国工业废水产生量的不断增加,导致水体净化能力严重不足。水体污染问题已成为制约我国社会走可持续发展道路的一个大问题,水体净化是我国现代化建设的当务之急。含酚废水作为一种典型的工业废水,其中含有的有毒物质(如酚... 详细信息

近年来,由于我国工业废水产生量的不断增加,导致水体净化能力严重不足。水体污染问题已成为制约我国社会走可持续发展道路的一个大问题,水体净化是我国现代化建设的当务之急。含酚废水作为一种典型的工业废水,其中含有的有毒物质(如酚类有机物、硫化物等)严重危害人体健康和水体生物的生存,是公认的生化性差、污染严重的难处理废水。据调查,现有的含酚废水处理技术普遍存在能耗大、成本高、易产生二次污染等缺点。微生物燃料电池(MFC)可在处理废水的同时产电,是一种效率高、能耗低的新型废水处理工艺。厌氧流化床反应器(AFB)是一种高效厌氧废水处理工艺,具有微生物易与废水充分接触、传质条件良好等优点。因此,本课题将单室MFC与AFB进行有机结合构建厌氧流化床单室微生物燃料电池(AFB-SMFC)应用于含酚废水的处理,并对其产电性能和废水处理效果进行了研究。本研究以间甲酚模拟废水为阳极液、厌氧活性污泥为接种体,启动AFB-SMFC。在电池运行稳定后,优化厌氧活性污泥的降酚条件,并考察开路和闭路两种操作条件下间甲酚的降解效果。研究结果表明,AFB-SMFC在开路和闭路条件下的平均降酚速率分别为11.18 mg/(L·h)和15.29 mg/(L·h),闭路AFB-SMFC的电化学作用能显著提高废水中间甲酚的去除效率。在以上研究的基础上,考察外电阻和初始间甲酚浓度对AFB-SMFC性能的影响,并对含酚废水中间甲酚的迁移规律进行探讨。研究结果表明,当外电阻为5000Ω时,最大功率密度为174.6 m W/m,当外电阻为1000Ω时,间甲酚的去除率达99%以上。随着间甲酚初始浓度的提高,最大功率密度先增大后减小,当废水中间甲酚初始浓度为555.0 mg/L时,最大功率密度为324.4 mW/m。当间甲酚浓度高于354.1 mg/L时,出现对微生物的抑制作用,为此建立了Haldane抑制动力学模型,得到间甲酚的最大比降解速率v=0.0031 h,半速率常数K=167.6 mg/L,抑制常数K=362.3 mg/L。利用GC-MS检测间甲酚的代谢产物,结果表明,在AFB-SMFC系统中,间甲酚通过儿茶酚途径进行降解。间甲酚能诱导邻苯二酚1,2-二加氧酶的产生,由此产生邻苯二酚中间体;邻苯二酚经邻位开环生成2,2-二甲基丁二酸,最终代谢产物为CO和CH。硫化物(S)作为一种无机污染物,普遍存在于工业含酚废水中。本研究考察硫化物对AFB-SMFC降酚脱硫及产电性能的影响,并研究硫化物对间甲酚降解的抑制机理,进一步探讨硫化物在AFB-SMFC中的迁移规律。研究结果表明,废水中硫化物的存在会抑制微生物的活性,降低AFB-SMFC中间甲酚和硫化物的去除率,且硫化物浓度越大,抑制作用越明显。硫化物对酶的抑制机理为反竞争性抑制,这种抑制作用在一定程度上能够被减弱或克服。含酚废水中硫化物在AFB-SMFC系统中迁移规律主要有两种迁移途径:第一,硫化物在间甲酚降解过程中的迁移,即硫化物(S)与酶(E)-间甲酚(M)的络合物(EM)结合形成无活性的复合物(EMS);第二,硫化物自身的降解,即硫化物首先失去两个电子,形成膜附着聚合硫,然后进一步被氧化为亚硫酸、硫酸。

关键词：厌氧流化床单室微生物燃料电池间甲酚硫化物去除率功率密度动力学

在线社交网络中基于邻居结点亲密度的信息流控制模型研究

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在线社交网络中基于邻居结点亲密度的信息流控制模型研究

作者：樊芳重庆大学

学位级别：硕士

随着Web2.0网络技术的快速发展,在线社交网络成为人们交流信息的流行平台,为人们沟通方式提供了更多途径。社交用户可随时随地与好友分享信息。用户发布海量数据给我们带来巨大的商业价值的同时,隐私信息泄露问题也随之而来。为此,有研... 详细信息

随着Web2.0网络技术的快速发展,在线社交网络成为人们交流信息的流行平台,为人们沟通方式提供了更多途径。社交用户可随时随地与好友分享信息。用户发布海量数据给我们带来巨大的商业价值的同时,隐私信息泄露问题也随之而来。为此,有研究者提出了基于邻居结点密度的访问控制方法,用于限制好友间可访问信息范围。然而,该方法通过好友间交互行为及次数度量好友的亲密度,缺乏对隐私信息敏感度的合理考虑。因此,当前在线社交网络中基于邻居结点亲密度的信息流传递隐私保护机制刚刚处于起步阶段,仍然存在着诸多不足之处。本文针对在线社交网络中隐私信息流传递范围难以控制的问题,提出了一种基于邻居结点亲密度的信息流访问控制模型。主要工作包括以下几个方面:1)介绍了关系型数据库数据的隐私保护机制和在线社交网络隐私保护技术的相关研究,分析了各类隐私保护机制的优缺点。对已有的基于好友亲密度的访问控制模型进行了详细阐述,分析了其不足之处;2)提出了一种基于用户授予好友可访问资源敏感度的亲密度模型。通过综合考虑在线社交网络中资源数量的累积对于信息敏感度的影响、用户授予好友可访问资源敏感度的不同所反映的用户间亲密关系程度等因素,根据社交网络中用户间共同朋友数量可影响链接关系的敏感度,构建了一种由资源敏感度、资源数量及用户间共同朋友数量所决定的亲密度模型;3)利用亲密度模型的计算结果,借鉴多级安全等级思想,对现有社交网络中用户进行多级安全等级划分,建立了基于邻居结点亲密度的信息流访问控制模型,用于限制隐私信息流传递用户结点范围。社交网络管理者通过对传递信息设置合理的亲密度范围,实现了隐私信息流可控制范围内的传递;4)根据目前已有的基于资源敏感度的亲密度模型和本文提出的基于邻居结点亲密度的信息流控制模型,搭建了符合现实在线社交网络的仿真实验场景。对于传统访问控制策略和基于邻居结点亲密度的信息流访问控制机制进行了对比和分析。实验结果表明,基于邻居结点亲密度的信息流控制模型可较好地限制信息流在社交网络中传递的用户结点数量,达到了保护隐私信息流的目的;本文提出了一种基于邻居结点亲密度的在线社交网络中信息流访问控制模型,同时借鉴多级安全等级思想,较好地实现了社交网络中不同敏感度的信息流传递范围控制,从而为社交网络中传递的信息流提供隐私保护机制。

关键词：社交网络隐私保护资源敏感度邻居结点亲密度安全等级信息流控制

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仓库多种类放射源丢失事故处理的体会

中华放射医学与防护杂志 2005年第2期25卷 191-192页

作者：胡培杨军樊芳唐丽云南省疾病预防控制中心昆明650022

2001年7月、2003年11月,云南省发生2次仓库贮存铅罐被盗事故,涉及放射源数量分别达到187枚和77枚[1],种类包括?241Am、226Ra、137Cs、60Co等,在公安、卫生、环保和事故发生单位的多方努力下,事故处理均取得较为满意的结果.笔者结合事故... 详细信息

2001年7月、2003年11月,云南省发生2次仓库贮存铅罐被盗事故,涉及放射源数量分别达到187枚和77枚[1],种类包括?241Am、226Ra、137Cs、60Co等,在公安、卫生、环保和事故发生单位的多方努力下,事故处理均取得较为满意的结果.笔者结合事故处理过程中的一些工作体会,对多种类放射源丢失事故的处理进行一些分析总结,供同行参考。

关键词：事故处理多种仓库放射源丢失事故 ^241Am ^137Cs 2001年 2003年 ^60Co 被盗事故事故发生工作体会处理过程云南省

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从动态预测的角度进行征地补偿标准的确定

安徽农业科学 2007年第35期35卷 11538-11539页

作者：王芳樊芳中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430074

引入动态预测法动态预测征地补偿标准,以保障被征地人发展的权力和空间。

关键词：动态预测农地征用发展权利