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[硕士论文] 王雪
生物化学与分子生物学 青岛农业大学 2016(学位年度)
摘要:近年来,随着计算机水平的不断提高,分子动力学模拟已发展成为生物、化学、物理、材料等领域的一种重要研究手段。一些传统实验难以获取的信息,可以利用分子动力学模拟得到。例如利用分子动力学模拟在原子水平上研究蛋白质折叠/去折叠、酶的催化反应机理,蛋白-蛋白相互作用机理等。本文利用分子动力学模拟方法,对酰胺合成酶GH3(Gretchen Hagen)与小分子,肌动蛋白解聚因子ADF与肌动蛋白actin的相互作用进行了系统而详细的研究。研究的主要内容包括以下三个部分:
  葡萄生长素酰胺合成酶GH3的选择性机理研究
  生长素 IAA(吲哚乙酸)在植物生长发育中起到重要作用。葡萄中的 GH3酶能够在ATP存在的条件下催化IAA结合天冬氨酸,对于调节植物细胞中生长素水平具有重要意义。先前研究表明,相较于 NAA(萘乙酸),BTOA(苯氧酸),GH3更倾向于和IAA结合,但是其选择性机理尚不明确。本文在前期研究的基础上,利用同源模建构建了蛋白的“open”(打开)状态的结构,然后进行分子对接,最终构建了含底物和ATP,只含ATP以及只有蛋白的五个体系进行分子动力学模拟,对比了底物分子在结合蛋白前后蛋白的柔性的变化,分析了三个底物小分子与结合口袋周围残基的作用情况并用MM-GB/PBSA(分子力学广义波恩/泊松-玻尔兹曼表面)方法计算了其结合能。然后通过分子通道等方法分析了底物分子可能的进出蛋白活性位点的通道。通过以上研究充分阐明了 GH3对三种底物的选择性机理,并为进一步设计新的植物生长调节剂和除草剂提供了理论基础。
  抑制剂Jarin对拟南芥GH3.11酶的抑制机理的动力学研究
  茉莉素(Jasmonate,JAs)是一类植物激素,对于植物的抗虫抗病,抗机械伤害以及调节植物生长发育方面具有重要作用。拟南芥中GH3.11酶可以在ATP的存在下特异性催化茉莉酸JA连接异亮氨酸Ile生成JA-Ile,JA-Ile复合物的形成是茉莉酸响应基因表达的重要环节,与植物应对外来胁迫机械伤害等逆境反应息息相关。Meeters等人通过化学筛选方法,发现了GH3.11酶的抑制剂Jarin,并通过酶动力学确定该类抑制剂对于ATP为反竞争抑制剂,对JA为竞争反竞争混合抑制剂。因此我们通过分子对接将三个抑制剂分子对接到蛋白中,并通过动力学模拟以及结合自由能计算确定了抑制剂的最佳结合模式。
  拟南芥中肌动蛋白解聚因子与肌动蛋白的结合机理
  肌动蛋白actin是高度保守蛋白,肌动蛋白有两种存在形式:单体肌动蛋白(G-actin)和微丝肌动蛋白(F-actin)。解聚因子ADF/cofilin可与G-actin和F-actin结合,通过调节单体和微丝结构的转换速率从而在维持细胞功能中起到重要作用。本文旨在分子水平上探究拟南芥中突变前后的 ADF1与 G-actin结合机理。首先,通过同源模建方法构建ADF1-actin复合物体系并进行动力学模拟,平衡后分析构建的四个体系的动力学性质,发现突变后的ADF1与Actin的结合模式发生了变化。随后通过MM-GB/PBSA对ADF1突变前后的复合物体系进行结合能计算,再通过能量分解以及丙氨酸扫描等方法充分探究了ADF1与G-actin的结合机理,并找到了对结合贡献大的残基,预测了几个可能突变位点。
[硕士论文] 陶韦
海洋生物学 大连海洋大学 2016(学位年度)
摘要:研究河口潮滩湿地典型先锋植物翅碱蓬生长情况,碳、氮、磷生态化学计量关系变化对于了解潮滩湿地植被健康状况具有重要意义。本文以生长于辽河口潮滩湿地翅碱蓬为研究对象,通过野外样品采集、实验室分析测定翅碱蓬生长指标,碳、氮、磷元素含量及其土壤无机氮、无机磷含量。探讨了潮滩湿地翅碱蓬不同生长时期生长指标变化情况;潮滩湿地翅碱蓬种群内个体间异速生长情况;潮滩湿地翅碱蓬不同生长时期各器官碳、氮、磷含量差异及其生态化学计量特征;潮滩湿地翅碱蓬不同生长时期土壤不同深度无机氮、无机磷含量分布情况。
  本研究主要内容包括:⑴辽河口潮滩湿地翅碱蓬株高、地下部分鲜重生长情况符合Logistic生长模型。⑵翅碱蓬各生长指标的种群间个体差异性表现为地下部分鲜重>地上部分鲜重≥单个叶片鲜重>叶片数≥株高。⑶不同时期各生长指标两两之间相关性均呈极显著正相关(p<0.01)。⑷翅碱蓬地上部分鲜重与株高、地下部分鲜重、叶片数、单个叶片鲜重之间异速生长关系随着生长时期的增加其相关性降低。⑸翅碱蓬叶片体积与表面积之间存在极显著异速生长关系(Adj.R2>0.8782)。⑹翅碱蓬根与茎的全碳含量显著相关(p<0.01),翅碱蓬根与茎的全氮含量显著相关(p<0.01),翅碱蓬根、茎、叶的磷含量显著相关(P<0.01)。翅碱蓬根的全碳含量随生长时期增加呈指数衰减增加,翅碱蓬茎的全氮和全磷含量随生长时期的增加呈指数衰减增加,翅碱蓬茎叶的全碳、全氮、全磷随生长时期不同波动。⑺不同时期不同器官翅碱蓬全氮、全磷的差异性较大,翅碱蓬生长时期不同对氮、磷的利用生态策略不同。⑻翅碱蓬根的 C:N随生长时间的增加呈现指数衰减增加,翅碱蓬叶的C:N、C:P随生长时间增加没有显著变化(p<0.05)。翅碱蓬的N:P表现为根>叶>茎,且翅碱蓬的根、茎、叶的N:P都大于14,表现出P是主要限制元素。⑼翅碱蓬土壤无机氮、无机磷含量由表层向底层减少,翅碱蓬生长初期和末期对土壤垂直空间无机氮、无机磷含量的差异性影响较大。生长初期,翅碱蓬生长吸收了土壤表层大量无机氮、无机磷;生长末期,翅碱蓬凋落物在土壤表层分解,表层的无机氮、无机磷含量增加。⑽不同生长时期翅碱蓬土壤无机氮垂直变异性大于土壤无机磷垂直变异性。
[硕士论文] 梅宇飞
生物化学与分子生物学 华中师范大学 2016(学位年度)
摘要:甲醛是常见的装修型室内空气污染物,在木材加工、医院和印染等行业有着广泛的应用。在这些行业工作的人群经常会暴露在职业性甲醛环境中。流行病学研究表明在职业性甲醛环境工作的人群常患有一些神经系统疾病,比如情绪暴躁、抑郁、焦虑、睡眠失调和认知障碍等,其中患有认知障碍的人群常出现褪黑素分泌紊乱等症状。本研究主要探讨气态甲醛暴露对内源性褪黑素的代谢和认知功能的影响。
  本实验分别从动物、细胞和离体环境三个水平来研究甲醛与褪黑素之间的相互作用。在动物水平,采用水迷宫行为学和组织病理学技术分析小鼠的认知能力和脑组织损伤的病理原因,通过检测脑组织氧化损伤的分子标记物包括活性氧簇,谷胱甘肽,丙二醛评估脑组织氧化损伤水平。同时,通过检测脑内源性甲醛含量和褪黑素含量来探究气态甲醛暴露对褪黑素代谢的影响。采用褪黑素作为保护剂,探讨褪黑素对脑氧化损伤的挽救效应。在体内和体外生化水平上,通过脑立体定位注射技术直接向脑部注射甲醛、褪黑素和褪黑素的混合液,研究外源性甲醛和褪黑素对脑内源性甲醛和褪黑素代谢机制的影响。在细胞水平上,通过体外实验和细胞毒性实验研究甲醛和褪黑素之间化学反应的机制。
  实验结果表明,Bal b/c小鼠经过3 mg/m3气态甲醛暴露7天后,在水迷宫实验中,小鼠的学习和记忆能力显著下降,H&E组织病理学结果说明甲醛暴露后小鼠海马CA1区出现椎体神经元凋亡,小鼠脑组织内ROS和MDA含量显著上升,而GSH和褪黑素含量显著下降。腹腔注射褪黑素能够挽救甲醛暴露对小鼠脑组织的损伤。而小鼠脑组织内源性甲醛含量没有显著性升高。并且在向小鼠脑组织直接注射甲醛溶液后,脑组织内源性甲醛含量并没有显著性升高,而脑组织内源性褪黑素含量显著下降。在脑立体定位注射褪黑素后,小鼠脑组织内源性甲醛含量显著性下降,脑组织内源性褪黑素显著性升高。向脑内注射甲醛和褪黑素混合液后,小鼠脑组织内源性甲醛和褪黑素含量没有显著性变化。体外生化反应实验说明,甲醛和褪黑素发生化学反应生成某种代谢产物。体外细胞实验说明,甲醛和褪黑素单独作用与细胞活力呈剂量-效应关系,甲醛和褪黑素联合作用时对细胞活力无显著性影响。
  本研究表明3 mg/m3气态甲醛暴露影响Bal b/c小鼠的认知能力,气态甲醛暴露破坏小鼠脑组织细胞内氧化还原平衡,并导致脑组织氧化损伤和内源性褪黑素耗竭,海马椎体神经元细胞凋亡和认知障碍。而采用外源性褪黑素作为保护剂能够挽救小鼠的认知功能损伤。甲醛和褪黑素在生理条件下的化学反应机制可能是小鼠认知能力损伤的内在原因。
[硕士论文] 解丽焕
物理化学 山东师范大学 2016(学位年度)
摘要:RNA分子组成的生命系统之所以能够不断进化,源于RNA分子具有自我催化和储存信息的功能;DNA分子的结构比RNA更稳定,所以储存遗传信息的功能逐渐被DNA分子替代,蛋白质代替了RNA的催化功能,由此可见核苷酸在生命起源过程中起到关键性作用。本论文采用计算化学方法系统的研究嘧啶核苷酸和嘌呤核苷酸前驱物多组分组装过程及嘌呤核苷酸碱基损伤修复的理论机制。
  本研究利用密度泛函理论研究了氨基恶唑和氨基噻唑分别与甘油醛反应的详细机理。依据我们的计算结果,在氨基恶唑与甘油醛的反应体系中,氨基恶唑啉的形成分成两步C-C键的形成和环化过程。其中C-C键的形成决定了反应的选择性,核糖式氨基恶唑啉是主产物。尽管,恶唑半缩胺在实验结果中未被检测到,但在理论上是可以得到的。在氨基噻唑和甘油醛的反应体系中,由于氨基噻唑的亲和能力较弱,所以氨基噻唑啉很难形成。在动力学方面,噻唑半缩胺比氨基噻唑啉更容易形成,但在热力学方面不太容易形成。然而,噻唑半缩胺向噻唑缩胺的转化在动力学和热力学方面都是有利的,所以为噻唑半缩胺的形成和转化提供了驱动力。此外,计算表明磷酸盐在辅助质子传递的过程起到非常重要的作用。研究了嘌呤核苷酸前驱物的组装过程。我们主要研究嘌呤核苷酸的前驱物C5-恶唑啉的形成,根据磷酸参与的数量不同设计了两种反应路径。只有一个磷酸参与反应合成主要分两步,亲核加成和环化。两个磷酸参与时,合成xylo(木式)构型的C5-恶唑啉时,亲核加成和成环同时进行,最后经过一步氢转移。其他三种构型形成时需经过亲核加成、成环和氢转移。计算结果表明lyxo(来苏式)和ribo(核糖式)构型产物是主要产物,arabino(阿拉伯式)和xylo构型产物是副产物。此外,两个磷酸参与的反应更容易进行,亲核加成是整个反应的决速步。对核苷酸修复做了一些相关研究,主要研究小分子催化剂脱除核苷酸上的甲醛加成物,进而实现核苷酸碱基的修复。计算结果表明,氨基苯磷酸盐的催化效果最好。去除过程主要包括脱水和转氨过程,其中转氨过程中C-N键的断裂是决速步。
[硕士论文] 王强
生物医学工程 中国科学技术大学 2015(学位年度)
摘要:可逆蛋白质磷酸化是一种重要的蛋白质翻译后修饰,它调节着许多生物细胞过程。因此,鉴定蛋白质底物与蛋白质激酶之间相互作用非常重要,它帮助我们理解调节过程和磷酸化机制。在本研究中,蛋白质底物与蛋白质激酶相互作用为磷酸化网络中的链路,因此相互作用的预测也就是链路的预测。鉴定蛋白质底物与蛋白质激酶之间作用关系常用方法是通过生物学实验,虽然其准确性高但效率低下,不能对大量的磷酸化数据进行快速有效鉴定。为了解决这一问题,机器学习方法被用来预测蛋白质底物与蛋白质激酶之间的相互作用关系。基于机器学习的方法用大量数据预测潜在的蛋白质底物与蛋白质激酶之间相互作用,然后通过实验去验证那些可能性较高的相互作用,从而可以减少鉴定的时间和提高工作效率。
  在本文中,已知的蛋白质底物与蛋白质激酶之间相互作用关系被用来构建磷酸化网络,在此基础上,蛋白质底物序列信息和蛋白质激酶序列信息也被加入进来,用于预测磷酸化网络中潜在的蛋白质底物与蛋白质激酶相互作用链路。首先利用蛋白质底物序列信息和磷酸化网络信息计算蛋白底物的相似性矩阵,然后把该相似性矩阵作为评价蛋白质底物与蛋白质激酶之间关系的特征,并把特征数据作为支持向量机的输入数据。这一过程被称为SVM-Net,该算法可用于预测磷酸化网络中蛋白底物与蛋白质激酶之间相互作用链路。
  除了SVM-Net算法,我们还设计了一种网络算法LapRLS-AWN,它是在拉普拉斯最小二乘法算法上发展而来。LapRLS-AWN算法通过蛋白质底物序列信息、蛋白质激酶信息和磷酸化网络信息预测磷酸化网络中蛋白质底物与蛋白质激酶相互作用链路,并通过AWN方法解决磷酸化网络中孤立蛋白质底物节点问题。
  在本文蛋白质底物与蛋白质激酶之间的链路预测性能分析中,我们首先把不同的信息作为算法的输入数据,并比较它们对预测性能的影响。结果显示蛋白质底物与蛋白质激酶间相互作用的磷酸化网络信息和蛋白质激酶序列信息对预测性能的提升有很大作用。其次,比较了SVM-Net和LapRLS-AWN与现有的BDT、SVM的预测性能,结果显示其性能明显优于现有算法。最后,比较SVM-Net和LapRLS-AWN的预测结果显示,运用孤立节点处理方案和蛋白质激酶序列信息可以有效提高算法的预测性能。
[博士论文] 胡岳
生物信息学 中国科学技术大学 2015(学位年度)
摘要:温度加速的分子动力学模拟(Temperature-Accelerated Molecular Dynamicsor TAMD)可以有效地加速采样。在该方法中,引入了一系列的虚拟自由度,同时耦合对应的物理自由度,放到高温下进行模拟。其他的物理自由度则放在低温下进行模拟。由于虚拟自由度是在高温下模拟,这样他们具有更高的动能以越过更高的势垒(同时带动耦合的物理自由度越过势垒)。对于整个体系,一部分自由度处于高温,一部分自由度处于低温,整个体系偏离正则分布。原有的方法没有给出恢复正则分布的框架。
  在绝热近似下,本文给出了恢复正则分布和系综平均的方法。扩大集合运动(amplified collective motion or ACM)方法是利用蛋白质各向异性的弹性网络模型,寻找蛋白质运动频率较慢的方向并进行高温加速采样的方法。我们在这里把TAMD和ACM结合了起来,开发了ACM-TAMD方法。利用温度加速的分子动力学模拟,我们还研究了配体从乳糖阻遏蛋白质中解离的过程。
  在第1章中,我们介绍了一些相关的概念,以及一些常见的加速/加强采样的方法。
  在第2章中,我们详细介绍了温度加速的分子模拟在绝热近似下恢复正则分布和系综平均的方法。我们用正丁烷体系验证了该方法的准确性,用丙氨酸二肽体系验证了该方法在加强采样和恢复系综平均、正则分布的方面的能力,用GB1多肽验证了结合ACM后的ACM-TAMD方法的有效性。
  在第3章,利用温度加速的分子动力学模拟,我们研究了配体从乳糖阻遏蛋白的诱导物结合结构域分离的过程。运用TAMD方法,配体的解离可以在相对短的模拟时间中观察到。这使得我们可以采样更多的解离轨迹,进行系统分析。根据TAMD的绝热近似,除了一个自由度,其他所有的自由度都从室温下的正则分布中进行了采样。因此,采样分布和常温下的正则分布是非常接近的,可以进行有意义地统计分析。该工作用一种系统的方法来分析配体解离过程和各种蛋白质构象的坐标波动之间的相关性。该分析方法利用了相对熵,允许对线性和非线性相关性都加以考虑。将模拟和分析方法运用到乳糖阻遏蛋白(LacR)的诱导物结合结构域,发现配体从这种蛋白质的分离过程中,主要与结合口袋周围的几个残基侧链的构象波动相关。此外,所述二聚体蛋白的两个结合口袋是动力学耦合的:诱导物占据一个结合口袋可以显著降低或减缓另外一个结合口袋周围的动力学变化。
[硕士论文] 赵志超
精细化工 大连理工大学 2013(学位年度)
摘要:近年来,随着生物成像技术的不断发展,荧光染料越来越多地应用于细胞标记及成像、蛋白质分析、DNA测序、医学诊断、生物传感等研究领域,而菁染料由于具有优异的光谱性能,且易于合成和纯化,广泛受到了研究人员的关注。
  核酸是遗传信息的携带者和基因表达的物质基础,它在生物的生长、发育、繁殖等正常生命活动中起着十分重要的作用。同时,核酸结构的变化与生命的异常情况密切相关,如遗产性疾病、肿瘤的发生、放射性损伤等。因此,深入研究核酸的结构与功能,以及核酸与各种有机、无机分子的作用模式和作用性质对于揭开生命的奥秘,了解生命的本质,治疗遗传疾病和肿瘤等等都具有重要意义。本文合成的MT-SYBR染料在水溶液中本体荧光极弱,但当其与DNA结合后能迅速的发出很强的荧光(荧光量子产量达0.509)。DNA滴定实验结果表明探针对DNA的检测灵敏度很高,检测限达0.47ng/ml,可实现DNA浓度范围为0~1800 ng/ml定量检测。MT-SYBR与饱和量的DNA结合后可在5s内荧光增强550倍。更重要的是,MT-SYBR具有很好的细胞膜通透性,能够清晰地染色活细胞内细胞核,具有很好的应用前景。
  被视为生命“动力工厂”的线粒体参与了细胞内一系列重要的生命过程,比如调控细胞内钙离子浓度以及细胞凋亡过程等。线粒体对一系列的细胞损伤极其敏感,从老年痴呆到癌症等许多疾病患者体内均能观察到线粒体在数量、大小、结构等方面的变化。现阶段用于线粒体成像的荧光染料主要是基于菁染料和罗丹明类染料开发的,为了丰富此类染料的种类,本文合成了的线粒体染料DM-BAT。在体外测试中该染料几乎无荧光发射,pH和极性对其荧光发射均无影响,通过与商品化线粒体定位染料进行复染和膜电位影响实验验证了染料可以定位染色活细胞内线粒体并且受线粒体膜电位影响程度较小。
[硕士论文] 罗丹
分析化学 江西师范大学 2013(学位年度)
摘要:纳米生物技术是当今前沿科学的研究热点内容之一,CdS QDs具有独一无二的光化学特性,较高的表面积和表面能可以对生物分子产生很强的吸附作用。使其为纳米生物技术提供一个很好的载体平台。而EcoRI是特殊的限制性内切酶,起到保护生命体原有遗传信息的作用。但限制性内切酶EcoRI是否具有生理功能取决于它们的空间结构。研究蛋白质与纳米粒子复合物中蛋白质的构象行为对纳米粒子应用于探测生物过程,作为检测生物体内某些重要分析物的报告者有重要的研究意义。具体做了以下工作:
   1.第一部分用简单的水热合成方法合成了MUA(十一基巯酸)包裹的CdSQDs,用紫外-可见光谱,荧光光谱,圆二色光谱,凝胶电泳和红外光谱来作为研究的基本手段,分析研究EcoRI与CdS QDs的相互作用及EcoRI-CdS QDs复合物中EcoRI的构象变化。结果表明在pH6.0条件下CdS QDs对EcoRI的猝灭方式为静态猝灭,两者间的作用方式主要为静电引力,FTIR和CD光谱证明了在结合的过程中EcoRI的二级构象都是伴随着α-螺旋和转角构象含量减少,β-折叠和无序结构的含量增加。虽然EcoRI在纳米粒子表面的吸附导致了构象变化,但凝胶电泳发现复合物中EcoRI的活性任然存在。
   2.第二部分进行一系列的实验研究一定粒径范围的CdS QDs与EcoRI间的相互作用。用Hill理论研究了EcoRI对CdS QDs的猝灭方式,发现EcoRI与CdS QDs的平衡常数和代表着协同性的Hill参数n与CdS QDs的粒径密切相关。并且发现EcoRI吸附在不同粒径CdS QDs上时,其构象变化是不同的。从凝胶电泳分析结果看,α-螺旋结构的减少或多或少影响着酶的活性。
   3.第三部分用溶剂热法合成了尾端含有不同官能团(-OH,-CH3)的CdSQDs,探讨官能团对CdS QDs与EcoRI间的相互作用的影响,并研究EcoRI-CdSQDs复合物中EcoRI构象变化。聚丙烯酰胺凝胶电泳发现,CdS QDs与EcoRI的结合力因为官能团疏水性强弱而不同。用UV可见光谱,荧光手段发现了CdSQDs对EcoRI的猝灭方式虽然都是静态猝灭,但从Ksv大小反映出的猝灭强度是明显不同的,结合常数Ka也同样如此。通过热力学参数发现CdS QDs-OH与EcoRI的作用力方式为氢键和范德华作用力,而CdS QDs-CH3与EcoRI的作用力方式为疏水力。FTIR光谱计算出复合物中EcoRI的β-折叠和转角含量增加,而其含量的增加主要由α-螺旋和无序结构含量的减少。
[硕士论文] 孙照兰
应用化学 青岛科技大学 2012(学位年度)
摘要:研究氧化还原蛋白质在电极表面的电子传输过程对了解生物体内的能量转换和物质代谢以及探索生物体的各种生理作用和作用机制、开发第三代生物传感器等都具有重要意义。离子液体是一种常用的绿色溶剂,有特殊的理化性质如较高的离子导电性,电位窗口宽等特点,可以作为支持电解质和溶剂,同时又可以作为粘合剂用于修饰电极的制备。某些纳米材料也因其具有较大的比表面积、较高的导电性等特点,使其越来越受到电化学领域的关注。石墨烯是由一层密集的包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子组成,是世界上最薄的二维材料,它的厚度仅有0.35 nm,这样的特殊结构蕴含了新奇而又丰富的物理现象,并且具有特殊的电性能,导热性能以及光学性能等。本论文以离子液体、纳米材料,如石墨烯等的复合材料作为修饰剂制备了不同的血红素蛋白质修饰电极。并研究了多种血红素蛋白质在修饰电极表面的直接电化学行为。论文主要包括以下内容:
  1.以离子液体正己基吡啶六氟磷酸盐代替传统石蜡作为粘合剂和修饰剂与石墨粉一起混合制得离子液体修饰碳糊电极(CILE),将血红蛋白(Hb)和纳米Fe3O4混合后滴涂在CILE电极的表面,自然晾干后再将1mg/ml的壳聚糖(CTS)涂布在上述电极的表面,制得了CTS/Hb-Fe3O4/CILE修饰电极。研究了该修饰电极的直接电化学行为及其对三氯乙酸(TCA)的电催化能力,并求解了相关的电化学参数。
  2.构建了一种基于ZnWO4纳米棒-血红蛋白-壳聚糖的纳米复合膜修饰的电化学传感器,以六氟磷酸正丁基吡啶(BPPF6)作为粘合剂和修饰剂制得了离子液体修饰碳糊电极(CILE),然后将ZnWO4纳米棒和血红蛋白的混合溶液及壳聚糖层层滴涂在CILE电极的表面制得了CTS/Hb-ZnWO4/CILE,采用扫描电子显微镜对其形貌进行了表征,光谱表征表明蛋白质在复合膜内保持了它的天然构象。循环伏安法显示在pH7.0的磷酸缓冲溶液中修饰电极上有一对准可逆的氧化还原峰出现,并求解了相关的电化学参数。该修饰电极对三氯乙酸(TCA)具有良好的电催化能力,计算了催化反应表观米氏常数(Kmapp)。
  3.以六氟磷酸正丁基吡啶(BPPF6)制备的离子液体修饰碳糊电极(CILE)为基底电极,壳聚糖为成膜材料,核壳型Fe3O4@SiO2纳米材料为修饰材料,肌红蛋白为研究对象,采用滴涂法制备了CTS/Mb-Fe3O4@SiO2/CILE,用不同方法对修饰电极及材料进行了表征,并求解了相关的电化学参数,所制备的修饰电极对TCA具有较好的电催化能力,计算了表观米氏常数(Kmapp)。
  4.采用水热法制备了NiO介孔球,并将其用于修饰电极的制备,构建了一种基于IL(EMIMOEtO3)-NiO-Hb-石墨烯(GR)复合膜修饰的新型电化学传感器。以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMIMBF4)代替部分石蜡与石墨粉混合制得离子液体修饰碳糊电极(CILE),然后将NiO,GR,Hb和EMIMOEtO3按一定比例混合后,滴涂在CILE表面,晾干后再将一定量的Nafion乙醇溶液滴涂在上述修饰电极的表面,制得了Nafion/IL-NiO-Hb-GR/CILE。电化学交流阻抗图(EIS)表明该修饰电极可以提高电子的转移速率,这是由于NiO,GR及IL之间存在一定的协同作用,光谱表征表明Hb在复合膜内保持了它的生物活性。循环伏安扫描出现一对峰形良好准可逆的循环伏安峰,表明Hb能够发生直接电子转移。研究了Hb在复合膜内的直接电化学行为,计算了相关的电化学参数,Nafion/IL-NiO-Hb-GR/CILE修饰电极对三氯乙酸也具有较好的电催化性能,并求解了表观米氏常数(Kmapp)的值。
[硕士论文] 张昊
无机化学 长春理工大学 2012(学位年度)
摘要:本文根据睾丸酮丛毛单胞菌中3α-羟基类固醇脱氢酶/羰酰基还原酶是降解环境中甾体类激素的关键酶这一特点、其表达的抑制子蛋白RapA能够与3α-HSD启动子基因特异性结合这一原理、甾体类激素能够使萤火虫荧光发光淬灭这一现象,利用基因工程重组技术以质粒P6为模板构建了调控质粒pUC-4289,将报告基因萤火虫荧光素酶基因连接到了3α-HSD基因启动子后面,构建了报告质粒pK-3α-LUC,将其分别转化大肠杆菌HB101,并制备了相应的调控非细胞体系和报告非细胞体系,从而建立了检测甾体类激素的生物化学发光检测方法,发光强度与甾体类激素浓度呈负相关。对其方法学进行了优化,并初步应用,与HPLC检测结果进行了对比,证明了该方法可行。该方法是一种灵敏、快速、易操作、高通量、成本低、能检测环境中所有已知及未知甾体类激素的新型检测方法,在环境监测和食品安全等领域具有较大实用价值。
[硕士论文] 陈思衡
生物化学与分子生物学 华中科技大学 2012(学位年度)
摘要:唾液酸是广泛存在于动物体内的重要单糖,由于经常位于糖链的末端,因而参与众多生理生化反应。研究者们已经发现了50多种唾液酸,也了解了部分其参与的生理病理过程。但至今,唾液酸在这些过程中的具体职责依然不为人知。
  唾液酸的种类以及浓度对其生物功能均有影响,因此获得能够对它们进行准确快速的定量分析的方法具有很重要的价值和生物意义。常用的唾液酸检测方法有光谱分析法、气象色谱法、液相色谱法、质谱法和电流法等等,近年来高效液相色谱-荧光检测法因为具有分离快、灵敏度高和样品消耗量低等特点而受到越来越多的关注。
  本文主要研究了基于高效液相色谱良好的分离性能、荧光检测的高灵敏度而建立的分析方法。本方法以1,2-diamino-4,5-methylenedioxybenzene(DMB)为柱前衍生试剂,与唾液酸进行反应得到具有荧光特性的衍生物,采用高效液相色谱分离,在激发波长为373纳米、吸收波长为448纳米条件下进行激光诱导荧光检测。通过对反应参数和检测结果进行分析,调整反应温度、时间以及荧光试剂浓度等一系列条件而获得最佳衍生体系。在此基础上以峰面积定量得到唾液酸各自的衍生物浓度与峰面积的回归方程、线性范围和检测限,并将此检测体系应用于含有单种唾液酸的大鼠血清和含有多种唾液酸的小鼠血清研究。
[硕士论文] 牟苏嫣
生物医学工程 华中科技大学 2012(学位年度)
摘要:蛋白质组学是蛋白质结构和功能的大规模研究。复杂蛋白质混合物的分离检测是后续研究的关键一步,然而细胞中蛋白质的表达水平变化极大,对于一些表达水平低的重要蛋白质,需要研发更有效的富集方法来满足检测需求。
  微流控芯片具有将多种单元操作在整体可控的微型平台上灵活组合、规模集成、有序运行的基本特征,是极具潜力的分析平台。作为蛋白质组学研究平台,微流控芯片便于生物技术与分析过程的灵活组合与规模集成,可以降低样品消耗量,缩短分析时间,提高分析效率和通量,有望实现平台功能的多元化。
  本文构建了一个微流控芯片富集系统,选用具有阳离子选择透过性的Nafion?树脂在PDMS-玻璃复合芯片的微通道间形成垂直型纳米结构连接,基于纳米孔隙的排斥富集原理实现小分子和蛋白质样品的高效富集。实验中,对缓冲液离子强度,纳米孔隙间的电压强度,芯片表面处理等条件进行了摸索和优化,以荧光素和FITC标记的羊抗人 IgG为分析物,进行了芯片小分子和蛋白质预富集实验,采用汞灯诱导荧光检测系统进行实时荧光信号检测,来评估富集效果。实验结果表明,20 min内小分子和蛋白质的富集系数最高可达107,初始富集浓度可达fM量级。本文建立的微流控芯片富集平台可以有效用于蛋白质的在线预富集,为后续蛋白质芯片电泳分离和高灵敏检测提供了样品预处理的新方法。
[硕士论文] 曾强
生物化学 华中师范大学 2011(学位年度)
摘要:本项研究分为两个部分。第一部分实验采用赤子爱胜蚓作为研究材料,分别从DNA-蛋白质交联(DPC)量、丙二醛(MDA)的含量、超氧化物歧化酶(SOD)的活性等三个方面,来探讨和分析邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)可能存在的氧化损伤作用。用活体染毒的方式对赤子爱胜蚓进行2个小时的DEHP染毒。随着DEHP染毒浓度的倍增(0.2 mmol·L-1,0.4 mmol·L-1,0.8 mmol·L-1,1.6 mmol·L-1),DPC系数也随之升高,与空白对照组相比具有显著性(p<0.01);随着DEHP的浓度上升,相对于对照住,丙二醛的含量并没有显著性的改变(p>0.05);SOD的活性在0.2mmol·L-1,0.4 mmol·L-1,0.8 mmol·L-1,1.6 mmol·L-1三个浓度出现显著性下降(p<0.01)。结论,高浓度的DEHP可以造成严重的氧化损伤,进而造成DNA的损伤。第二部分实验用Wistar大鼠作为研究材料,来研究DBP经灌胃染毒一周后,24小时后在大鼠肝、肾、胃、睾丸四个器官里的含量,来验证DBP是否24小时内就可以在机体内很快的被代谢排出。实验显示,24小时后,大鼠体内仍含有大量的DBP,尤其是肾和肝含量较高,睾丸和胃里DBP含量比较少。
[硕士论文] 苏荣敏
化学生物学 厦门大学 2009(学位年度)
摘要:蛋白组学主要研究基因衍生的蛋白质之间的相互作用。由于很多蛋白质在表达之后会被糖基化,要完全了解蛋白质之间的作用机制,需要对蛋白质上的聚糖链(glycan)的功能进行专门的研究。由于单价的糖配体与糖蛋白受体之间的结合力很弱,自然界利用多个糖配体与多个蛋白受体的多价结合,即“多价效应”来获得提高的结合力与选择性。 本论文首先制备了带有氨基的甘露糖和半乳糖衍生物,然后分别与聚苯乙烯-聚(苯乙烯-交替-马来酸酐)骨架中的马来酸酐酰化反应,得到了可以在水溶液中自组装成表面含有多价糖探针(甘露糖或半乳糖)的高分子纳米颗粒。 我们将所制备的含有糖探针的、包埋有荧光猝灭剂的纳米颗粒与荧光分子FITC标记的伴刀豆球蛋白Concanavalin A(FITC-ConA)直接结合,通过荧光共振能量转移(FRET)试验直接测量了蛋白-聚糖的结合常数,计算出四聚体的FITC-ConA/NP-甘露糖复合物的结合平衡常数是1.5×105,即NP-甘露糖/ConA复合物的结合常数与单价D-甘露糖/ConA复合物的结合常数相比提高了大约是5个数量级。表明了NP-甘露糖与FITC-ConA是通过多价作用连接的。 我们进一步将所制备的含有糖探针的、包埋有荧光分子的纳米颗粒与人精子相互作用,结果表明NP-甘露糖处理过的精子细胞形成聚集体。而在高浓度甘露糖下(2 M),可以观察到精子的正常形态。该聚集可以被高浓度的甘露糖所抑制,表明NP-甘露糖和精子细胞表面的凝集素之间的相互作用比单价态的甘露糖的作用要强得多。这说明含有酸酐分子基团的两亲性高分子可以作为简单有效的多价糖探针载体。这些高分子在研究细胞表面的多糖-蛋白调节的生物功能中将有潜在的应用前景。
[硕士论文] 袁晨光
应用化学 河北大学 2009(学位年度)
摘要:脱氧核糖核酸(DNA)是染色体的主要化学成分,同时也是组成基因的材料。脱氧核糖核酸的含量测定是生命科学、临床检验、生化研究、环境科学等研究领域的重要课题。本文应用悬汞电极(HMDE)和活化玻碳电极(AGCE),利用三电极电化学系统,针对脱氧核糖核酸进行了电化学检测方法的研究,研究了对硝基苯酚与DNA的相互作用并对以对硝基苯酚为电化学探针测定DNA的分析方法进行了研究。取得了以下研究结果:
   1.阐述了DNA测定对电分析化学的挑战,并对DNA分析测定的研究现状进行了评述。
   2.研究了Britton-Robinson缓冲溶液中,在悬汞电极(HMDE)上以孔雀石绿为电化学探针采用差分脉冲溶出伏安法间接测定DNA的方法,并对其测定条件(pH值、支持电解质、富集电位、富集时间等)进行了优化。在最佳条件下,峰电流的降低值与DNA浓度在4.0~120μgmL-1范围内呈良好的线性关系,检测限(38)为1.43μgmL-1,相对标准偏差(R.S.D.%)为2.65%~4.33%。此法应用于模拟DNA样品的测定,平均回收率为96.0%~106.5%。
   3.研究了在氢氧化钠溶液中活化玻碳电极的制备方法并探讨了对DNA的电催化机理。结果表明,在Britton-Robinson缓冲溶液中,在活化玻碳电极(ACCE)上用线性扫描伏安法测定DNA有更好的检出限和线性范围,并且活化玻碳电极有很好的稳定性,适于连续多次的测定。在最佳条件下,峰电流强度与DNA浓度在2.5μgmL-1~200μgmL-1范围内呈线性关系,检测限(36)为0.184μgmL-1,相对标准偏差(R.S.D.%)为2.24%~4.43%。此法应用于DNA样品的测定,平均回收率为97.4%~104.9%。
   4.研究了在玻碳电极上对硝基苯酚(p-NP)与DNA的相互作用,求解得出反应的结合比为2:3和结合常数为7.4×106。并对结合条件进行了优化,发现在最佳条件下p-NP峰电流的降低值与DNA浓度成良好的线性关系,据此建立了以p-NP为电化学探针测定DNA的分析方法,实现了对DNA样品的测定。在最佳条件下,峰电流的降低值与DNA浓度在1.0~50μgmL-1范围内呈良好的线性关系,检测限(3δ)为0.21μgmL-1,相对标准偏差(R.S.D.)为2.43%~4.16%。将此法应用于DNA样品的测定,平均回收率为96.4%~104.9%。
[硕士论文] 李拴美
生物化学与分子生物学 西北大学 2009(学位年度)
摘要:目的:人细胞色素P450(CYP450)在肝脏中是含有亚铁血红素蛋白的超基因家族。参与大部分药物的代谢过程,也被称为混合功能氧化酶或单加氧酶。CYP3A被认为是人类P450家族在某些器官中最主要的功能形式。约占肝脏中总P450含量的30%,参与45%-60%常用药物在体内的代谢转化过程,包括氧化、过氧化或者还原等。CYP3A4和CYP3A5是肝脏和肠道中主要的CYP3A功能形式,代谢大部分相同的底物,但具有不同的代谢常数。而且由于这两者在个体中含量的不同,因此可能具有不同的药物代谢能力。CYP3A4亚家族中由于基因、年龄、疾病状态等因素,酶活性之间具有明显的个体差异,不仅表现在肝脏表达水平差异约40倍,且个体对药物的体内代谢能力也相差10倍左右。其中,基因因素的作用约占60%~90%。目前,发现许多CYP3A4等位基因可能是造成个体间药物代谢差异的一个重要因素。实验目的是:通过体外的对比研究,找出CYP4503A的CYP3A5*1A(WT)(野生型)和CYP3A4*1A(WT)和CYP3A4*3(M445T),*4(1118V),*17(F189S),*18(L293P)等位基因在药物代谢和药物抑制中的差异,分析其差异性存在的原因。 方法:在已有的CYP3A4和CYP3A5的野生型模板情况下,利用不对称PCR的方法在CYP3A4野生型基因中引入各等位基因的突变位点,利用酶KpnⅠ和XhoⅠ消化产生插入片段,与含有同样酶切位点的大肠杆菌pYES2/CT载体进行连接,然后转化到大肠杆菌中。通过氨苄青霉素抗性标记筛选出重组子,初步鉴定后,再通过测序确认,无非同义突变后,转化入整合有POR基因的酵母菌株中,利用半乳糖诱导重组子在酵母系统中进行表达,差速离心法制备得到微粒体。并用CYP3A的特异性反应:荧光底物DBF(Dibenzylfluorescein)的去甲基化和硝苯地平的氧化,进行酶动力学的分析,非线性回归分析法计算出Km值和Vmax值,进而得到体外代谢的内在清除率CLint,以此为依据比较各重组酶的代谢差异。与此同时,使用原生型和各突变株微粒体蛋白在两种检测系统中分别对19种和6种药物进行筛选,求出其IC50值,研究药物抑制的相互作用。 结果:酿酒酵母表达体系是CYP450酶系理想的体外表达体系。体外酶动力学和药,物抑制的对比研究中发现:除CYP3A4*17等位基因酶外,3A5-WT,3A4—WT,和CYP3A4*3,*4,*18均能将DBF和硝苯地平代谢成相应的产物,*17号由于活性几乎丧失因此也无法进行后续的药物抑制实验。 在CYP3A4和CYP3A5的对比研究中发现:3A5-WT对DBF和硝苯地平的亲和力较3A4—WT的低(Km分别是后者的2.0和3.0倍)。3A5-WT对两种底物的CLint分别比3A4—WT降低了2倍和3倍(p<0.05,n≥3)。在两种底物的抑制实验中,两株野生型均能被酮康唑强烈的抑制,但是对CYP3A5-WT的抑制没有3A4—WT的强,对前者的IC50值分别是0.012和0.036μM,对后者的IC50值分别是0.040和0.049μM。另外18种药物除了那些对两者都不存在抑制的药物外,平均而言大部分药物对3A5-WT的IC50是对3A4—WT的4倍。 在3A4—WT与其等位基因的对比研究中:各等位基因对DBF的亲和力与WT相当(Km相近),*3和*18的CLint分别是WT的3.1和3.8倍(p<0.05),*4仅是WT的1.3倍(p=0.1010)。各等位基因对硝苯地平的亲和力均比WT低(Km依次分别是WT的1.6、2.0和1.3倍),*4和*18的CLmt分别是WT的0.7和2.6倍(p<0.05),*3与WT相当(p=0.7676)。以DBF为底物时,药物对WT和各等位基因的抑制程度排序为:酮康唑>地尔硫卓>曲格列酮>舍曲林>维拉帕米>氟西汀>大扶康>奥美拉唑>红霉素>来适可>文迪亚>泰洛平>普拉固=立普陀=华法林=万络=辛伐他汀=西咪替汀。药物对WT和各等位基因酶的抑制程度的排序为:*3>*18>WT>*4。以硝苯地平为底物时,药物对WT和各等位基因的抑制程度排序为:酮康唑>地尔硫卓>维拉帕米>大扶康>西乐葆>万络,六种药对WT和各等位基因酶的抑制程度的排序为:WT>*18>*3>*4。针对某种药物的具体抑制情况,3A4多态性现象依然存在,且存在明显的底物依赖现象。氨基酸顺序不同或者改变后,酶动力学特征发生明显改变,且对药物抑制的程度也发生了一定变化。 结论:等位基因和WT相比,氨基酸改变后,酶动力学特征与野生型有明显差异,且对药物抑制的程度也发生了改变。此外,本实验成功构建了在酵母表达系统中高效表达CYP3A重组酶的方法,表达出的重组酶具有活性高、稳定性好等特点。同时也建立起荧光和HPLC两种针对于CYP3A4遗传多态性研究的药物筛选平台,为进一步研究CYP450的研究奠定了良好的基础,除可以作为一种新药临床前高通量筛选的方法外,而且也有助于推动临床个体化用药的发展。
[硕士论文] 冼国勇
环境工程 广东工业大学 2008(学位年度)
摘要:紫外吸收法(简称为UV法)COD测定技术利用的是物理方法,即在朗伯-比尔定律的基础上,利用紫外吸光度与COD浓度的关系求得COD浓度。与传统测定COD方法相比,紫外吸收法具有明显的优势,是一种能够应用于快速测定,特别是在连续监测领域广泛应用的技术。 然而,紫外吸收法快速测定COD,对水质稳定性的要求给紫外吸收法COD监测技术的推广带来障碍。基于紫外吸收光谱法直接测定COD存在的优势以及其测定中需要解决的问题,本文对紫外吸收法COD监测技术进行了深入的研究和探讨: (1)采用了23种废水,包括8种生活污水和15种工业废水,对其COD浓度进行了UV法和化学法的对比实验,以得到两者的对比实验结果。从实验的角度验证紫外吸收法COD测定技术的可行性。对于水质较为稳定的生活废水,紫外吸光度能很好地反映COD浓度,而成分复杂不稳定的工业废水,其相关性较差,而且COD浓度越大,相关度越低。 (2)通过实验探讨影响紫外吸收法COD测定技术的影响因素,包括浊度、温度、pH、干扰离子、背景污染对测定结果的影响规律。 (3)从有机物的紫外吸收光谱入手,选择有一定代表性的有机物,探讨其紫外吸收规律与水样有机物成分、含量的关系,采用误差反向传播人工神经网络(Back Porpgaation Artfiicial Neural Netwotk,简称BP-ANN),建立紫外吸收光谱直接测定废水COD的化学计量学方法,并利用此模型对模拟废水样和实际废水样进行预测。 本文利用LmNetPF(V2.3)神经网络通用平台完成建模和相关的数学运算。实验采用36个样本训练集建立的BP-ANN模型,预测自配模拟废水结果较好,相对误差<5%。但预测实际废水COD值效果不理想,相对误差>10%,不能满足分析要求,主要原因在于建模的训练集样品组成与实际废水相差太大。 最后,本文针对建立的BP-ANN模型的不足,从废水成分的剖析、训练集样品的组成以及人工神经网络模型改进等方面提出了建议。本文结果对深入研究BP人工神经网络紫外吸收光谱法直接测定COD提供了有价值的参考,并为此方法的进一步完善打下了基础。
[硕士论文] 罗磊
生物化学与分子生物学 上海大学 2008(学位年度)
摘要:实验室信息管理系统(Laboratorr Infomation Management System,缩写为LIMS)是通过先进的计算机网络技术、数据存储技术、快速和强大的数据处理技术来对实验室进行全面管理的软件系统。其目的在于通过数据的管理和共享提高实验室工作效率,并加强数据的安全。 统一建模语言(Umfied Modeling Language,缩写为UML)是一种定义良好的、易于表达的、功能强大的且普遍实用的建模语言。作为一种可视化的建模语言,使用UML,为系统建模,开发人员能够用图形清晰地描述系统体系结构及其所有细节,有利于用户与开发人员之间的交流。本论文研究UML在实验室信息管理系统建模的应用。通过对生物实验室的业务需求进行分析,探索如何对生物实验室信息管理系统进行系统建模。 本论文首先介绍了本课题的来源、研究背景、目标以及研究意义,再对LIMS系统的应用现状进行了探讨。在系统分析生物实验室运作流程的基础上,首先用数据流图(DaM Flow Diagram,缩写为DFD)描述了实验室的业务流程与数据流,然后运用UML构建起了系统用例模型、系统静态模型和系统动态模型,详细的描述了生物实验室信息管理系统的分析和设计过程,这对生物实验室信息管理系统的开发具有一定的参考价值。
[硕士论文] 鱼桂娟
计算机软件与理论 西安电子科技大学 2008(学位年度)
摘要:蛋白质远距同源检测是生物信息学中的一个重要问题。近年来,出现了很多新的同源检测方法,并取得了一定的成功。但是对于远距同源检测,这些方法的效率并不高。本文以此为出发点,提出了两种新的远距同源检测方法: 1)通过分析局部比对核算法,提出了基于片段对的局部比对核方法DLA(Divide Local Alignment)。该方法结合分治的思想,将求解复杂序列间核值的问题分解为求解子序列间核值的问题,减少了计算量。与局部比对核相比,DLA具有较高的算法效率。 2)提出了基于k—mer划分的核方法。该方法把压缩字母表和k—mer应用于寻找序列间的同源片段,核函数使用Smith—Waterman算法实现,然后将各子序列间计算的Smith—Waterman分值之和作为原序列间的核值存放于核矩阵中。通过对SCOP1.53中家族的远距同源进行检测,验证该方法是有效可行的。
[硕士论文] 邱炜
生物化工 天津大学 2007(学位年度)
摘要:反胶团萃取技术在生物活性物质如蛋白质的分离领域被广泛的应用与研究。但传统的离子型反胶团在萃取过程中往往对蛋白质选择性低,并且与蛋白质之间作用力过强而使蛋白质失活。带有色素亲和配基(辛巴蓝,CB)的非离子型反胶团解决了蛋白质与反胶团作用力过强而变性的问题,但是对离子强度和高浓度的变性剂耐受力差。因此本文研制出新型金属螯合亲和非离子反胶团系统,并对影响此反胶团系统的条件如pH,离子强度等进行了分析研究。最后,利用此反胶团对蛋白质萃取进行了初步的探索。 通过双液相合成的方法将非离子型表面活性剂(Span85)分子结合螯合剂TED(三羧甲基乙二胺),通过螯合作用连接金属配基(Cu2+),并以正己烷为溶剂制备出Span85-TED-Cu金属螯合亲和反胶团。利用水份测定仪和粒径测定仪对亲和反胶团的性质进行了研究。结果表明,随着金属配基Cu2+的引入,Span85-TED-Cu反胶团的含水率(W0),反胶团粒径(Z-average size)均比Span85反胶团有显著的提高。Span85-TED-Cu反胶团能够在较宽的pH范围(5~9),较大的离子强度(0.5mol/L)以及高浓度的变性剂(8mol/L Urea)条件下保持含水率不变。 对Span85-TED-Cu反胶团萃取蛋白质进行初探。研究表明,反胶团萃取蛋白质受到表面活性剂浓度、金属配基浓度以及助剂(醇)的影响,但可耐受宽pH范围、较高离子强度以及高浓度的变性剂。萃取牛血红蛋白(BH)时,萃取率 E 达到70%。助剂的加入可以增加反胶团对蛋白质的萃取率,但会影响蛋白质在反胶团相的稳定存在,使蛋白质沉积于相界面,不利于蛋白质的复性。
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