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葡萄糖醛酸生物转化体系的构建与优化研究

葡萄糖醛酸生物转化体系的构建与优化研究

作者：董启圣济南大学

学位级别：硕士

葡萄糖醛酸(D-glucuronic acid),简称葡醛酸,是一种非常有前景的化合物,由于其良好的解毒特性,目前广泛应用于医药,保健食品及化妆品等领域。目前葡萄糖醛酸的主要制备方法是浓硝酸氧化淀粉法,存在反应条件较为剧烈,底物选择性差,副产物... 详细信息

葡萄糖醛酸(D-glucuronic acid),简称葡醛酸,是一种非常有前景的化合物,由于其良好的解毒特性,目前广泛应用于医药,保健食品及化妆品等领域。目前葡萄糖醛酸的主要制备方法是浓硝酸氧化淀粉法,存在反应条件较为剧烈,底物选择性差,副产物多,环境污染严重,能耗高,收率低等问题。近年来,随着环保方面的要求,生物法取代化学合成成为一种趋势,本论文旨在构建一种葡萄糖醛酸生物转化体系,并对其进行优化,建立一种环境友好,成本经济,反应条件温和的方法。主要研究内容如下:一、葡萄糖醛酸工程菌的构建与表达。构建重组质粒p ETDuet-miox,并将重组质粒转入BL21,构建重组菌株BL21/p ETDuet-miox。通过酶切实验,验证质粒构建成功,对重组菌株进行诱导表达,电泳结果显示目的蛋白表达,并对肌醇氧化酶的最佳诱导表达条件进行优化,结果得到最佳诱导条件为在OD为0.5时,加入0.2 m M的IPTG,26℃诱导8h。二、生物催化肌醇生产葡萄糖醛酸转化体系的建立。将肌醇氧化酶载体质粒p ETDuet-miox转化进不同的表达宿主中,根据转化产量确定最佳表达宿主为*** Rosetta(DE3)。由于实验室摇瓶发酵发酵液成分复杂,目的产物浓度低且液相测定发酵液有较多杂峰影响产物准确测定。因此采用以肌醇氧化酶作为催化剂的生物催化体系,并探究了肌醇氧化酶催化肌醇生产葡萄糖醛酸的最佳催化形式为冷冻破壁后菌体,且对催化反应体系优化后,得出最佳催化条件为在p H为7.5的MOPS缓冲体系中,催化温度30℃,菌体添加100 g/L湿菌体,底物浓度2 g/L。在此条件下肌醇转化率80.3%,葡萄糖醛酸产量达到1.606 g/L。三、探究透明颤菌血红蛋白对葡萄糖醛酸转化体系的影响及产量优化。构建重组菌Rosetta/p ETDuet-miox-vgb。探究透明颤菌血红蛋白对大肠杆菌生长状况的影响,菌株Rosette/p ETDuet-miox-vgb相比菌株Rosette/p ETDuet-miox,无论高溶氧还是低溶氧状况下菌体生长状况都都得到一定提升,高溶氧转速下(250 r/min)菌体密度提升5.08%,低溶氧转速下(150 r/min)菌体密度提升12.37%。证明VHb在低溶氧状态下能明显促进菌体生长。通过两菌株的粗酶活测定实验,Rosette/p ETDuet-miox-vgb组粗酶活达到65.13 k U/L,相比Rosette/p ETDuet-miox提升了62.61%,表明VHb能够明显提升肌醇氧化酶酶活。引入VHb后,对催化转化体系进行优化,最佳催化体系底物浓度为4 g/L,葡萄糖醛酸产量达到3.672 g/L,转化率达到90.68%。微量添加甲苯对肌醇转化率提升不明显,并在后续的间歇性添加菌体实验中获得17.87 g/L的葡萄糖醛酸产量。本课题成功构建了葡萄糖醛酸生物转化体系,不仅为葡萄糖醛酸生物合成提供新的方法,更为葡萄糖醛酸的低成本工业化生产奠定了理论基础,同时也为其它高附加值化学品的生物合成途径提供可借鉴经验。

关键词：大肠杆菌葡萄糖醛酸肌醇氧化酶透明颤菌血红蛋白生物转化

褶皱缺陷对复合材料拉伸性能的影响规律:试验及数值模型

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力学学报 2024年第6期56卷 1740-1751页

作者：凌圣博姚启王乐蓬梅杰吴振西北工业大学航空学院西安710072 强度和结构完整性全国重点实验室西安710065

复合材料层合板在制造过程中会不可避免地产生各类缺陷,纤维褶皱缺陷是最为常见的缺陷形式之一.为了探究褶皱缺陷对复合材料层合板纤维方向拉伸性能的影响,制备了不含褶皱缺陷的高强玻璃纤维复合材料试验件,以及4种含有纤维褶皱缺陷的... 详细信息

复合材料层合板在制造过程中会不可避免地产生各类缺陷,纤维褶皱缺陷是最为常见的缺陷形式之一.为了探究褶皱缺陷对复合材料层合板纤维方向拉伸性能的影响,制备了不含褶皱缺陷的高强玻璃纤维复合材料试验件,以及4种含有纤维褶皱缺陷的试验件.对制备的5组试验件进行了准静态拉伸试验,通过数字图像相关(DIC)技术测量了试验件的位移及应变.通过试验,研究了褶皱高宽比、褶皱角度对静强度及失效模式的影响.试验发现,含褶皱缺陷复合材料的静强度相比无缺陷复合材料降低40%以上,并且褶皱高宽比越大,或褶皱夹角越大,复合材料的静强度越低.与此同时,发现褶皱缺陷会显著改变复合材料的失效模式,使得原本单向纤维增强复合材料在纵向拉伸载荷作用下的炸裂失效变为纤维断裂失效和轻微的炸裂失效.此外,为了建立复合材料静强度与褶皱几何参数(高宽比和褶皱角度)之间的关系,使用多可信度机器学习算法构建了褶皱缺陷对复合材料静强度的影响模型,通过有限的试验数据预测了不同褶皱缺陷对复合材料静强度的影响规律.结果表明,构建的模型仅用极少的试验数据即可准确反应褶皱高宽比和褶皱角度对复合材料拉伸强度的影响,为研究含缺陷复合材料的力学性能提供了新方法.

关键词：复合材料层合板褶皱缺陷多可信度机器学习失效模式静强度

基于GA-PSO-BP智能优化算法的三自由度磁定位技术研究

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基于GA-PSO-BP智能优化算法的三自由度磁定位技术研究

作者：董启棹石家庄铁道大学

学位级别：硕士

Mn、Zn、Sn掺杂CsPbI3的稳定性和光电性质研究

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原子与分子物理学报 2025年第2期 188-194页

作者：张仁杰陶红帅郝启圣内蒙古工业大学理学院

采用基于密度泛函理论的第一性原理，计算了本征CsPbI3和Mn、Zn、Sn掺杂体系的形成能、电子结构和光学性质.研究结果表明：Mn、Zn、Sn的掺入减小了材料晶格常数，Mn原子掺入CsPbI3晶体结构使得体系的磁矩由0变为5.00μB,丰富了材料磁性.... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理，计算了本征CsPbI3和Mn、Zn、Sn掺杂体系的形成能、电子结构和光学性质.研究结果表明：Mn、Zn、Sn的掺入减小了材料晶格常数，Mn原子掺入CsPbI3晶体结构使得体系的磁矩由0变为5.00μB,丰富了材料磁性.与Zn掺杂体系相比，Mn、Sn掺杂体系更为稳定. Mn掺杂体系增大了材料带隙，Zn、Sn的掺入使材料带隙分别减小了30.2%和16.2%,有利于电子极化跃迁，但Zn掺入使CsPbI3材料转变为间接带隙半导体.在可见光区域中Mn、Zn、Sn掺杂体均表现出优异的光学性能，Sn掺杂体系效果最佳.这些研究结果为实验方面CsPbI3材料的掺杂改性提供了数据支持，有利于CsPbI3钙钛矿在光电领域的应用.

关键词： CsPbI3 第一性原理电子结构光学性质

外泌体miRNA调控脂肪组织功能稳态的研究进展

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生理学报 2024年

作者：徐俊卿姜萌昕徐英江董圣军滨州医学院附属医院心脏大血管外科滨州医学院附属医院介入血管外科

脂肪组织在机体能量平衡的调节中起着核心作用。棕色脂肪组织特异表达解偶联蛋白1 (uncoupling protein 1, UCP1)，可高效地将化学能转化为热能，用于维持机体体温。经典白色脂肪组织是储存能量的主要场所，还可通过分泌各种脂肪因子调... 详细信息

脂肪组织在机体能量平衡的调节中起着核心作用。棕色脂肪组织特异表达解偶联蛋白1 (uncoupling protein 1, UCP1)，可高效地将化学能转化为热能，用于维持机体体温。经典白色脂肪组织是储存能量的主要场所，还可通过分泌各种脂肪因子调控机体代谢，在冷刺激、运动及某些药物诱导下，白色脂肪细胞可发生“棕色化”或“米色化”，转化为米色脂肪细胞，表达较高水平的UCP1基因，也具有产热功能。因此，探寻调控脂肪组织功能稳态的方法及其中的分子机制将为预防和治疗相关代谢性疾病提供更多潜在靶点。外泌体作为细胞外囊泡的一种，可介导肥胖人群的细胞间通讯，在脂肪组织胰岛素抵抗和糖耐量受损的发生起着重要作用，这些效应在很大程度上归因于外泌体携带的微小RNA(micro RNA,mi RNA)。miRNA既可由细胞内源产生，又可通过细胞外囊泡在不同细胞间转运，介导不同组织和器官间功能的相互调节。本文系统综述了外泌体miRNA调控脂肪组织功能稳态的研究进展，以期为肥胖等相关代谢性疾病的诊断和治疗提供新思路。

关键词：外泌体 miRNA 脂肪组织肥胖

面向多元灵活资源聚合的区域综合能源系统主动调节能力评估与优化:关键问题与研究架构

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2097-2118,I0002页

作者：司方远张宁韩英华窦真兰董启环康重庆电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084 东北大学秦皇岛分校河北省秦皇岛市066004 国网上海市电力公司上海市浦东新区200023

区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)通过对多元灵活资源的整合与协调,在本地多能源供需平衡的基础上优化可调节能力,进而通过共享可调节量实现跨区域能量互济,有望提升能源利用效率,在深入挖掘海量用户可调节潜... 详细信息

区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)通过对多元灵活资源的整合与协调,在本地多能源供需平衡的基础上优化可调节能力,进而通过共享可调节量实现跨区域能量互济,有望提升能源利用效率,在深入挖掘海量用户可调节潜力,充分发挥系统灵活性价值方面发挥着重要作用。该文首先系统分析多元灵活资源聚合下构建RIES的驱动力和瓶颈,对现有研究概况进行综述。基于当前研究路径,从RIES主动调节能力时空动态演变规律深度挖掘、复杂非线性动态RIES主动调节能力优化、多RIES集群分布式最优协调3个方面,分析RIES研究过程中的关键问题。在此基础上,从RIES“主动调节能力评估、自治协调优化、集群协同控制”3个共同影响系统经济稳定运行的重点问题提出多元灵活资源聚合下RIES的研究架构,并对关键研究内容进行分析和阐述。

关键词：区域综合能源系统灵活性主动调节能力能量共享不确定性分布式优化

外泌体miRNA调控脂肪组织功能稳态的研究进展

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生理学报 2024年第05期 791-800页

作者：徐俊卿姜萌昕徐英江董圣军滨州医学院附属医院心脏大血管外科滨州医学院附属医院介入血管外科

脂肪组织在机体能量平衡的调节中起着核心作用。棕色脂肪组织特异表达解耦联蛋白1 (uncoupling protein 1,UCP1)，可高效地将化学能转化为热能，用于维持机体体温。经典白色脂肪组织是储存能量的主要场所，还可通过分泌各种脂肪因子调... 详细信息

脂肪组织在机体能量平衡的调节中起着核心作用。棕色脂肪组织特异表达解耦联蛋白1 (uncoupling protein 1,UCP1)，可高效地将化学能转化为热能，用于维持机体体温。经典白色脂肪组织是储存能量的主要场所，还可通过分泌各种脂肪因子调控机体代谢，在冷刺激、运动及某些药物诱导下，白色脂肪细胞可发生“棕色化”或“米色化”，转化为米色脂肪细胞，表达较高水平的UCP1基因，也具有产热功能。因此，探寻调控脂肪组织功能稳态的方法及其中的分子机制将为预防和治疗相关代谢性疾病提供更多潜在靶点。外泌体作为细胞外囊泡的一种，可介导肥胖人群的细胞间通讯，在脂肪组织胰岛素抵抗和糖耐量受损的发生中起着重要作用，这些效应在很大程度上归因于外泌体携带的微小RNA (microRNA, miRNA)。miRNA既可由细胞内源产生，又可通过细胞外囊泡在不同细胞间转运，介导不同组织和器官间功能的相互调节。本文系统综述了外泌体miRNA调控脂肪组织功能稳态的研究进展，以期为肥胖等相关代谢性疾病的诊断和治疗提供新思路。

关键词：外泌体 miRNA 脂肪组织肥胖

基于非均匀量化的极化码SCL译码器FPGA实现

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无线电通信技术 2024年

作者：魏少圣熊启金郑绍华陈平平福州大学物理与信息工程学院

本文针对现有均匀量化的连续消除列表（Successive Cancellation List，SCL）译码算法中存储资源消耗大、布线延迟高的问题，提出了一种采用5 bit非均匀量化方案的SCL译码算法。该算法保留均匀量化中的LLR迭代计算方法，采用5 bit非均... 详细信息

本文针对现有均匀量化的连续消除列表（Successive Cancellation List，SCL）译码算法中存储资源消耗大、布线延迟高的问题，提出了一种采用5 bit非均匀量化方案的SCL译码算法。该算法保留均匀量化中的LLR迭代计算方法，采用5 bit非均匀量化LLR，在LLR计算模块中设计查找表（LUT）转为6 bit均匀量化LLR用于计算。仿真结果表明，所提出的5 bit非均匀量化SCL译码相比于6 bit均匀量化SCL译码器，在码率R=1/2列表宽度L=2和L=4时，FER误帧率性能损失在0.1 dB以内。在硬件资源消耗方面，与6 bit均匀量化译码器相比，5 bit非均匀量化方案译码器在L=2时FF触发器和BRAM存储资源消耗分别减少了10.9%和22%，吞吐量增加了24%；L=4时FF和BRAM分别减少了10%和18.1%，且吞吐量增加了17.5%。

关键词：极化码连续消除列表译码非均匀量化现场可编程逻辑门阵列

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HAO打卡系统:以组织智能成就智能组织

软件学报 2024年第4期35卷 1914-1933页

作者：吴信东朱晓宇董丙冰嵇圣硙卜晨阳大数据知识工程教育部重点实验室(合肥工业大学) 安徽合肥230009 合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230601 合肥工业大学大知识科学研究院安徽合肥230009

打卡可能出于私人目的,没有组织关联,比如记录个人的旅行日志;也可能是公事需求,属于组织考勤的一部分,有时还会与多个组织关联.因此,打卡数据的保存、分享和分析需要精细化管理.HAO打卡是一个移动式轻量级打卡平台,以个人和组织为两个... 详细信息

打卡可能出于私人目的,没有组织关联,比如记录个人的旅行日志;也可能是公事需求,属于组织考勤的一部分,有时还会与多个组织关联.因此,打卡数据的保存、分享和分析需要精细化管理.HAO打卡是一个移动式轻量级打卡平台,以个人和组织为两个抓手,以人类智能(HI)、人工智能(AI)和组织智能(OI)相结合的HAO智能为技术驱动,构建HAO打卡知识图谱,通过提出HAO打卡闭环权限管理架构,并辅以从粗粒度到细粒度的隐私权限管理办法,在进行精细化考勤管理的同时保护用户的隐私,从而推动新一代打卡系统的智能化变革.在组织考勤分析方面,提出四要素得分法和四要素考勤报表法,通过打卡数据计算员工考勤得分,生成精准全面的考勤报表,为组织提供决策支持,激发组织和个人的活力,以组织智能成就智能组织.

关键词： HAO打卡系统智能考勤组织智能决策支持