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基因和基因组织结构分析

基因和基因组织结构分析

作者：齐立省河北工业大学

学位级别：硕士

自从人类基因组计划实施以来，大量的DNA数据己被测定。在基因和基因组水平分析这些序列的结构特征是亟待解决的问题。本论文主要包括两方面的内容：基因结构特征分析和基因组结构特征分析。论文第一章简单介绍了人类基因组计划，阐述... 详细信息

自从人类基因组计划实施以来，大量的DNA数据己被测定。在基因和基因组水平分析这些序列的结构特征是亟待解决的问题。本论文主要包括两方面的内容：基因结构特征分析和基因组结构特征分析。论文第一章简单介绍了人类基因组计划，阐述了生物信息学产生的背景，并对与研究课题相关的生物学知识作了简单的介绍。论文第二章讨论了蛋白质编码区基因的结构特征。通过对11种具有不同G+C含量的微生物基因组进行分析，显示蛋白质编码区碱基分布具有不对称性。对单核苷酸和双核苷酸的使用进行统计分析，结果表明与终止密码子对应的组分的含量都很低。由此得出结论：终止密码子对蛋白质编码区碱基的使用具有限制作用。论文第三章介绍了小波变换。小波变换是分析非平稳信号的有效工具。利用小波消噪技术可以滤除信号噪声，提取出信号的突变点。论文第四章分析了基因组的Isochore结构。真核生物基因组具有mosaic结构，即在较大区域上G+C含量相对均匀，而相邻区域G+C含量差别很大，这些区域被称为Isochores。识别真核生物基因组的Isochore边界是生物信息学尚未很好解决的问题之一。本论文提出组合窗口模型方法识别人类基因组的Isochore边界，利用滑动窗口可以连续地提取基因组的G+C含量，小尺度窗口可以提取局域信息，大尺度窗口可以提取全局信息，组合两方面的信息，并结合小波消噪技术可准确地识别人类基因组的Isochore边界。

关键词：基因,基因组,密码子,终止密码子,碱基分布,小波变换

基于HNP模型及相对熵的蛋白质设计方法在不同蛋白质体系中的应用

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生物化学与生物物理进展 2008年第9期35卷 1070-1076页

作者：齐立省苏计国陈慰祖王存新北京工业大学生命科学与生物工程学院北京100124

详细考察了基于HNP(H:hydrophobic,N:neutral,P:hydrophilic)模型及相对熵的蛋白质设计方法对于不同结构类型蛋白质的适用性,并与基于HP模型的结果进行了比较.通过对190个4种不同结构类型的蛋白质进行预测,结果表明,基于HNP模型及相对... 详细信息

详细考察了基于HNP(H:hydrophobic,N:neutral,P:hydrophilic)模型及相对熵的蛋白质设计方法对于不同结构类型蛋白质的适用性,并与基于HP模型的结果进行了比较.通过对190个4种不同结构类型的蛋白质进行预测,结果表明,基于HNP模型及相对熵的设计方法对于不同结构类型的蛋白质具有普适性.进一步的研究发现,对于α螺旋、β折叠等规则的二级结构,该方法的预测成功率高于无规卷曲结构预测成功率.另外,还比较了对不同氨基酸的预测差异,结果显示亲水残基的预测成功率较高.此外,研究表明该方法对于蛋白质保守残基的预测成功率高于非保守残基.在以上分析的基础上,进一步讨论了导致这些差异的原因.这些研究为基于相对熵的蛋白质设计方法的实际应用和进一步的发展打下了良好基础.

关键词：蛋白质设计相对熵结构类型氨基酸简化模型

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基于相对熵的蛋白质折叠研究方法的改进

中国科学（G辑） 2009年第4期39卷 549-555页

作者：齐立省苏计国陈慰祖王存新北京工业大学生命科学与生物工程学院北京100124 燕山大学理学院秦皇岛066004

在本课题组以前的工作中,通过优化相对熵函数来预测蛋白质主链的三维结构取得了较好的结果.但是在该方法中接触势的系综平均值采用了一个估计值,为了使基于相对熵的蛋白质结构预测方法在理论上更加完善,该文基于统计热力学微扰理论,提... 详细信息

在本课题组以前的工作中,通过优化相对熵函数来预测蛋白质主链的三维结构取得了较好的结果.但是在该方法中接触势的系综平均值采用了一个估计值,为了使基于相对熵的蛋白质结构预测方法在理论上更加完善,该文基于统计热力学微扰理论,提出了一种新的接触势系综平均值的计算方法.选取12个蛋白质对该方法进行了测试,预测结构相对于天然结构的均方根偏差(RMSD)在0.40～0.60nm之间.与接触势的系综平均值采用估计值的方法相比,平均预测精度提高了0.04nm.

关键词：蛋白质折叠相对熵优化方法热力学微扰

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蛋白质编码区碱基分布与终止密码子的关系

山东理工大学学报（自然科学版） 2004年第2期18卷 95-98页

作者：齐立省王永宏展永于慧赵同军纪青河北工业大学物理系天津300130

对11种具有不同G+C含量的微生物基因组蛋白质编码区进行统计分析,结果显示蛋白质编码区3个密码子位碱基分布具有明显的不对称性,与终止密码子对应的一些单、双核苷酸出现的频率很低,由此得出结论:终止密码子对编码区碱基的使用起重要限... 详细信息

对11种具有不同G+C含量的微生物基因组蛋白质编码区进行统计分析,结果显示蛋白质编码区3个密码子位碱基分布具有明显的不对称性,与终止密码子对应的一些单、双核苷酸出现的频率很低,由此得出结论:终止密码子对编码区碱基的使用起重要限制作用.

关键词：蛋白质编码区碱基分布终止密码子基因组保守性

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生物法合成维生素B6

生物法合成维生素B6

作者：齐立北京化工大学

学位级别：硕士

维生素是一种重要的有机物质,人和动物都需要维生素来维持自己机体的生命活动,是一种十分重要的的微量有机物。工业上生产维生素B6是经过一系列的化学变化合成,其生产所需反应较多,导致生产周期较长,不能够满足生产需要,而且在生产的过... 详细信息

维生素是一种重要的有机物质,人和动物都需要维生素来维持自己机体的生命活动,是一种十分重要的的微量有机物。工业上生产维生素B6是经过一系列的化学变化合成,其生产所需反应较多,导致生产周期较长,不能够满足生产需要,而且在生产的过程中会产生腐蚀性的物质导致设备受损严重,经常由于环保问题停产造成VB6价格暴涨。生物法合成维生素B6,可以将底物通过微生物的发酵,高效的转化为单一目标产物,且不需要高温高压的反应条件,环保绿色,废水废气等处理压力小,有广阔的发展前景。因此加快VB6生产菌株的构建,提升产量,将颠覆现有化学法VB6工艺,具有巨大的经济、社会效益,促进中国维生素产业升级,缓解环保问题。本文主要的研究结果如下:（1）通过将外源基因EPD、PDXB、PDXA、PDXJ导入到谷氨酸棒状杆菌中,构建了产磷酸吡哆醛的重组菌株,经高效液相色谱法分别对产品进行定量,用核磁共振波谱法来验证了重组菌株产物的结构,在谷氨酸棒状杆菌中构建生产磷酸吡哆醛的新外源途径,产量达到14.546 mg/L。（2）为了提高构建的重组菌株中磷酸吡哆醛的产量,进行了一系列的代谢途径优化。首先通过计算机代谢网络模拟,计算了各个途径理论得率和理论通量,选择得率高的途径进行理性设计,进行了密码子优化、代谢途径优化、竞争通路的敲除和弱化,通过表达ZWF,增强前体供应和平衡胞内氧化还原态,然后过表达DXS,加强依赖物质的供应,提高了磷酸吡哆醛产量,产量达到了150.498 mg/L。然后对基因RPE、PDXS、TADLO1进行了敲除,发现内源直接敲除会影响细胞正常生长,于是进行弱化实验,通过对竞争途径PDXS弱化,产量提升到210.325 mg/L。（3）最后通过分模块调控,将限速步骤基因调整到最靠近启动子的位置,然后对RBS强度,启动子结合方式,酶来源筛选,进行了多因素优化实验,选出最优组合,进一步提升了产量,产量为316.521 mg/L。

关键词：维生素B6 磷酸吡哆醇代谢工程多因素优化

南瓜白粉病拮抗内生细菌Bacillus cereus B4-2的分离鉴定及生防效果

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中国瓜菜 2024年第8期37卷 51-56页

作者：李亚莉齐立本甘肃省农业科学院蔬菜研究所兰州730070

从高抗白粉病的南瓜植株内分离筛选出对南瓜白粉病有较好防治效果的内生拮抗细菌菌株,为南瓜白粉病的生物防治提供新途径。采用孢子萌发抑制法、叶盘漂浮法和温室盆栽试验筛选出有较好防效的内生细菌,用形态观察、生理生化测定和分子生... 详细信息

从高抗白粉病的南瓜植株内分离筛选出对南瓜白粉病有较好防治效果的内生拮抗细菌菌株,为南瓜白粉病的生物防治提供新途径。采用孢子萌发抑制法、叶盘漂浮法和温室盆栽试验筛选出有较好防效的内生细菌,用形态观察、生理生化测定和分子生物学方法进行鉴定。结果表明,从高抗白粉病的南瓜自交系22G3植株内分离获得29株内生拮抗细菌菌株,5个菌株对南瓜白粉菌的孢子萌发抑制率在50%以上,其中菌株B4-2对白粉菌的孢子萌发抑制率最高,为88.65%。叶盘和室内盆栽试验结果均表明,菌株B4-2对南瓜白粉病的防治效果最好,防治效果分别达79.58%和83.21%。不同稀释倍数的B4-2发酵液对南瓜白粉病均有一定的防治效果,随着稀释倍数的增大,防治效果降低,其中菌株B4-2发酵液原液对南瓜白粉病的防治效果最好,达82.14%。通过形态特征、生理生化特征及基因序列分析,鉴定菌株B4-2为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)。综上所述,蜡样芽孢杆菌B4-2能较好地防治南瓜白粉病,有一定的开发潜力。

关键词：南瓜白粉病蜡样芽孢杆菌生物防治防治效果

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面向荒漠复杂地形的机器人在线全覆盖路径规划方法

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控制与决策 2024年第4期39卷 1095-1103页

作者：齐立哲华中伟苏昊王鑫瑞孙云权复旦大学工程与应用技术研究院上海200433

对于地形复杂、范围广阔的荒漠环境,当前的地图模型存在占用存储空间过大的问题;同时在复杂地形下,当前的全覆盖路径规划算法能量消耗大,无法适用于在线条件.对此,提出一种在线的全覆盖路径规划算法及相应的地图模型.首先,介绍一种变分... 详细信息

对于地形复杂、范围广阔的荒漠环境,当前的地图模型存在占用存储空间过大的问题;同时在复杂地形下,当前的全覆盖路径规划算法能量消耗大,无法适用于在线条件.对此,提出一种在线的全覆盖路径规划算法及相应的地图模型.首先,介绍一种变分辨率的三维栅格地图模型.其次,分析机器人在非平面环境下进行全覆盖任务的能量消耗问题,得出最节约能量的覆盖方式.在对平坦地形的覆盖中,基于优先级覆盖的思想,对传统的牛耕法覆盖做出改进,拓展为8个方向.然后,针对非平坦地形提出一种在线的面向地形的区域分解方法,在全覆盖过程中根据高度将特殊地形区域分解出来单独覆盖.在子区域内部,对特殊地形抽象得到斜面模型,引入地形变化函数,形成新的优先级遍历方法,并设计一种针对性的避障策略以进一步减少能量消耗.最后,对所提出的算法进行仿真验证以及机器人实验.仿真验证和实验结果表明,相比于其他算法,所提出算法能显著减少全覆盖过程中的重复率以及机器人总能量消耗.

关键词：路径规划全覆盖复杂地形区域分解机器人避障策略

基于新型电力系统信息模型的重点区域高压输电线路损毁态势感知预警方法研究

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电测与仪表 2024年第6期61卷 133-140页

作者：齐立忠张苏武宏波高群策国网经济技术研究院有限公司北京100096

由于高压输电线路通常具有复杂的结构和特性,受到自然灾害、设备故障等影响,使得数据采集难度加大,且存在较多噪声,导致线路损毁态势感知预警结果不理想。为此,提出一种基于新型电力系统信息模型的重点区域高压输电线路损毁态势感知预... 详细信息

由于高压输电线路通常具有复杂的结构和特性,受到自然灾害、设备故障等影响,使得数据采集难度加大,且存在较多噪声,导致线路损毁态势感知预警结果不理想。为此,提出一种基于新型电力系统信息模型的重点区域高压输电线路损毁态势感知预警方法。文章采集重点区域高压输电线路数据,采用最大重叠离散小波变换(maximum overlapping discrete wavelet transform,MODWT)算法滤波处理重点区域高压输电线路数据。采用混合递阶遗传算法优化处理径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络结构和参数,将经过滤波处理的重点区域高压输电线路数据作为RBF神经网络的输入,实现重点区域高压输电线路损毁态势感知。通过实验结果表明,所提方法获取的重点区域高压输电线路损毁态势感知预警结果更加符合实际情况,可以为重点区域高压输电线路稳定运行提供有力的支持。

关键词：新型电力系统信息模型重点区域高压输电线路损毁态势感知预警

专业项目化的产教融合实践与探索——以媒体传播策略课程为例

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轻纺工业与技术 2024年第3期53卷 115-117页

作者：齐立稳山东工艺美术学院视觉传达设计学院山东济南250399

在人工智能发展迅速的背景下,培养跨学科、综合型的视觉传达设计人才成为设计院校的重要目标。专业项目化以实际的企业设计项目为载体,重构课程思路与路径,借助企业导师力量,形成可落地的设计成果,成为产教融合的主要实现手段之一。媒... 详细信息

在人工智能发展迅速的背景下,培养跨学科、综合型的视觉传达设计人才成为设计院校的重要目标。专业项目化以实际的企业设计项目为载体,重构课程思路与路径,借助企业导师力量,形成可落地的设计成果,成为产教融合的主要实现手段之一。媒体传播策略课程通过引入老字号品牌玉谦旗袍的实际项目,从情境导入、内容供给、思维训练、问题解决、多维评价等方面进行了实践,为培养跨学科、综合型的设计人才提供路径,也为设计院校实践教学提供一定的参考。

关键词：产教融合项目化媒体传播策略玉谦旗袍

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