分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-07-24 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： 巴氏芽孢八叠球菌是迄今为止所知的利用尿素降解进行生物矿化的最为高效的微生物系统之一，基于其碳酸钙生物矿化形成的“超强能力”，巴氏芽孢八叠球菌已经被成功地应用于沙石、土壤等生物固化中，成为一种全新的、具有极大潜力的生物建筑辅助技术，被称为“生物水泥”。由于巴氏芽孢八叠球菌分离自土壤，没有病原性并具有极好的环境友好性。近年来，其应用领域被拓展到环境治理乃至健康医疗领域，成为全新的研究热点。然而，与应用研究相比，人们对巴氏芽孢八叠球菌生物矿化背后的分子机理还知之甚少。因此，这里针对迄今为止国内外对于巴氏芽孢八叠球菌生物矿化相关的分子机理的研究进行分析介绍，在此基础上综述了在包括建工、环境、及医疗健康领域内巴氏芽孢八叠球菌的应用，希望能够促进对于巴氏芽孢八叠球菌矿化的研究。
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-07-24 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： 9β,11β-环氧-17α,21-二羟基-16β-甲基孕-1,4-二烯-3,20-二酮（Ⅳ）是生产9-氟甾体激素的关键前体，以9β,11β-环氧-17α,21-二羟基-16β-甲基孕-4-烯-3,20-二酮-21-醋酸酯（Ⅰ）为底物合成Ⅳ是工业化生产Ⅳ的重要方法。通过比较分枝杆菌全细胞转化法与细胞裂解液转化法，发现分枝杆菌全细胞只能将Ⅰ转化9β,11β-环氧-17α,21-二羟基-16β-甲基孕-4-烯-3,20-二酮（Ⅱ），而细胞裂解液可以有效地将Ⅰ转化为Ⅳ，其反应机制为底物Ⅰ自发水解为中间体Ⅱ，Ⅱ在C1,2位脱氢酶（KSTD）的催化作用下发生C1,2位脱氢反应生成产物Ⅳ。为进一步提高产物Ⅳ的生成率，利用基因工程手段在分枝杆菌中分别过表达编码KSTD的关键基因：kstD、kstD3和kstDM，提高脱氢反应效率，结果表明1 g/L底物Ⅰ在pH 7.0的重组菌株MS136-kstDM细胞裂解液中反应45 h，Ⅳ的生成率为78.4 %，比出发菌株提高了38.9％；并优化缓冲液pH，提高反应速率，结果表明1 g/L底物Ⅰ在pH 7.5的重组菌株MS136- kstDM细胞裂解液中反应45 h，Ⅳ的生成率为92.8 %，比出发菌株提高了63.4 %。
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-07-24 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： CRISPR/Cas9系统的发展彻底改变了人们编辑DNA序列和调控目标基因表达水平的能力，从而为生物体的精确基因组编辑提供了有力的工具。简化后的CRISPR/Cas9系统由两部分组成：Cas9蛋白和sgRNA。其作用原理为sgRNA通过自身的Cas9把手与Cas9蛋白形成Cas9-sgRNA复合体，Cas9-sgRNA复合体中sgRNA的碱基互补配对区序列与目标基因的靶序列通过碱基互补配对原则进行配对结合，Cas9利用自身的核酸内切酶活性对目标DNA序列进行切割。与传统的基因组编辑技术相比，CRISPR/Cas9系统具有几大明显的优势：易用性、简便性、低成本、可编程性以及可同时编辑多个基因。CRISPR/Cas9基因组编辑技术以及衍生出来的CRISPRi和CRISPRa基因表达调控技术已经被广泛应用于多种真核和原核生物中。该文综述了CRISPR/Cas9系统的起源、作用机理、在生物体中的应用和其衍生出的技术，并概述了其脱靶效应和未来前景。
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-07-24 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： 8二甲基异戊烯基柚皮素（8DN）作为生产黄酮类类药物淫羊藿苷的重要前体，在医药合成领域具有重大应用潜力。由于其合成路径及相关基因的复杂性，目前主要通过饲喂8DN的直接前体(柚皮素，异黄腐酚等）的方式合成8DN，而在生物体内全合成8DN的的研究工作还未见报道。为了实现8DN在酿酒酵母体内的生物全合成，该研究通过组合筛选8DN前体物柚皮素合成所需的多种外源基因（TAL，4CL，CHS，CHI），获得30株柚皮素生产菌，发现不同来源的基因组合引起柚皮素产量的明显差异（0.37mg/L-22.33mg/L）。并且利用Delta位点将较优的基因组合整合至酵母基因组，实现了稳定的柚皮素高产菌株（SyBE_Sc02050031）构建。在此基础上进一步导入带有苦参来源的异戊烯基转移酶基因（N8DT）多拷贝质粒，实现8DN合成的完整反应过程，8DN的摇瓶发酵产量达到36.7μg/L。另外通过关键限速酶N8DT的序列优化策略，发现截断定位信号肽序列的N8DT明显提高了从柚皮素到8DN这一关键反应的催化效果，8DN的产量提高到52.6 μg/L（144.2%）。该研究首次在酿酒酵母中成功构建高产8DN的生物全合成路径，为在微生物体内合成其他黄酮类天然产物提供了参考，具有重要的指导意义。
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-07-24 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： 骆驼体内存在天然缺失轻链的重链抗体（HcAb），其单域抗原结合片段也称为VHH或纳米抗体（nanobody，Nb），是目前已知的最小抗原结合片段。与传统抗体相比，纳米抗体具有分子量小（12-15KDa）、稳定性好和免疫原性低等特点，这些特点使得VHH在基础研究、诊断及治疗上具有极大的应用价值，目前已有多种纳米抗体进入了临床研究阶段。本文综述了近年来VHH在革兰氏阴性菌（大肠杆菌）、革兰氏阳性菌（芽孢杆菌和乳酸杆菌）、酵母、丝状真菌、昆虫细胞、哺乳动物细胞和植物细胞中异源表达的研究现状，包括表达系统、宿主、载体特点、载体构建方式及产量等；从分子水平、表达水平和理性设计三个层面探讨了纳米抗体产量提高的策略，希望为纳米抗体同行研究者提供一些借鉴和思路。
分类： 计算机科学 >> 计算机科学技术其他学科 提交时间： 2024-01-04
摘要： 神经网络传感器 （Neural Transducer）和连接时序分类（Connectionist Temporal Classification，CTC）是流行的端到端自动语音识别系统。由于它们的帧同步 （Frame-synchronous）设计，空白（Blank）符号被引人以解决声学帧输人序列和输出标签序列之间的长度不匹配问题，这可能会带来冗余的计算。先前的研究通过丢弃联合训练的 CTC 所预测的空白帧来加速神经网络传感器的训练和推理。然而，这并不能保证联合训练的 CTC 能够最大限度地提高空白符号的占比。本文提出了两种新颖的正则化方法，通过约束 CTC 非空白符号的自循环（Self-loop），显式地鼓励 CTC 标记更多的空白符号，使得神经网络传感器获得更大程度的加速。在 LibriSpeech 语料库上的实验表明，本文提出的方法在不牺牲性能的前提下，将神经网络传感器的推理速度提高了 4 倍。此外，当神经网络传感器结合外部语言模型进行解码时，能够获得更大的性能提升。值得注意的是，本文提出的正则化方法能够让神经网络传感器的跳帧率逼近理论极限，这是首个探索几乎不含空白符号的神经网络传感器可行性的工作。
分类： 计算机科学 >> 计算机科学技术其他学科 提交时间： 2021-11-25
摘要： 驾驶人是“人-车-环境”道路交通系统的核心，研究驾驶人的感知-行为模式对于规范驾驶行为、提高安全水平具有重要意义。然而，当前的研究很少涉及驾驶中头动与器官协调性，尤其缺乏量化计算的研究。因此，本文设计了虚拟现实下的匀速平稳驾驶实验，并使用信息论工具进行建模、分析。我们研究了头、眼、手、脚四种运动器官的协调性，提出了基于传递熵的因果网络用来描述四者间的协作模式，提出了使用网络平均传递熵作为评估驾驶中器官协调性的一种指标。最后，我们还发现，在驾驶中头-眼协调性非常强，配合紧密度高；在转弯时各器官间的协调性比在直行时强；在平稳匀速驾驶任务中，驾驶人对行为任务的优先级高于感知任务。
分类： 计算机科学 >> 计算机科学技术其他学科 提交时间： 2021-10-21
摘要： 主动信息存储是重要的信息论工具，其优点在于易于获取复杂在系统中的可解释的信息存储。驾驶员的头动行为对于其把控方向具有重要作用，然而这种作用没有得到量化的衡量与解释。在本文中，我们将主动信息存储应用在驾驶员头动研究上，研究其与驾驶方向平稳度的关系。具体而言，我们设计了包含直道和转弯的VR驾驶实验，获取驾驶员头动主动信息存储序列和车辆偏转角序列，并研究二者的量化关系。我们证明了二者具有高度的时序相关性，并且用二者的联合熵作为驾驶表现的一种指标，最后我们用驾驶员的头动实时预测车辆偏转角，得到了88.56%的准确率。该工作有望帮助监测驾驶员状态，提高驾驶安全性。
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2019-05-06
摘要： 萜类化合物具有可观的商业价值，但生产过程复杂，产量低，利用微生物异源合成萜类化合物已成为热点。谷氨酸棒状杆菌内含合成萜类色素的途径，具有异源合成萜类化合物的天然优势和研究前景。首次对谷氨酸棒状杆菌合成萜类化合物进行了综述，从萜类合成途径、关键酶和全局调控机制三个方面进行了途经介绍。概述了谷氨酸棒状杆菌中单萜、倍半萜、四萜类化合物的异源合成，并对利用谷氨酸棒状杆菌高效合成萜类化合物所需解决的问题进行讨论，为谷氨酸棒状杆菌高效合成萜类化合物提供建议。
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-07-24 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： 槐糖脂是一种糖脂类生物表面活性剂，因其低毒性、生物可降解性、生物相容性及良好的生物活性而备受关注，利用球拟假丝酵母生产生物表面活性剂槐糖脂极大的加速了其产业化进程。对槐糖脂在球拟假丝酵母中的生物合成途径、关键酶的特点和基因工程改造假丝酵母合成新型生物表面活性剂的最新进展进行了综述。为扩展球拟假丝酵母作为糖脂化合物合成底盘细胞提供建议和前景分析。
分类： 数字出版 >> 新媒体 提交时间： 2023-10-08 合作期刊: 《中国传媒科技》
摘要： 网络与数字环境下读者既有碎片化阅读的诉求,也能够充分享受沉浸式阅读的体验,由此带动编辑出版工作的变化,使编辑出版形式向多元化迈进,工作流程体现出同步性的特征,编辑出版成本得到节约。因此,出版社应实现图书编辑出版与读者需求的精准对接,提高图书的超媒体编辑能力,打造图书编辑出版的产业链条,构建相关的知识服务平台,从多方面实现工作的发展,树立出版社的品牌形象。
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-11-26 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： 厌氧发酵产氢不仅可以处理有机废物，同时可以获得清洁能源，实现了废物资源化利用。因此综述了暗发酵产氢种泥预处理方法的发展以及种泥预处理和发酵温度对产氢的影响，并对该研究方向提出了展望。
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-11-26 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： 厌氧发酵产氢不仅可以处理有机废物，同时可以获得清洁能源，实现了废物资源化利用。因此综述了暗发酵产氢种泥预处理方法的发展以及种泥预处理和发酵温度对产氢的影响，并对该研究方向提出了展望。
分类： 力学 >> 基础力学 提交时间： 2023-04-24 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 采用直接数值模拟方法计算了8个不同球头半径的钝锥基本流,运用线性稳定性理论分析了钝度对边界层稳定性的影响。结果表明,随钝度增大,边界层内的不稳定区向下游移动,第二模态的最大增长率减小。在线性稳定性分析的基础上,研究了非线性扰动演化以及平均流修正对稳定性的影响。结果表明,在基本流中引入有限幅值扰动后,下游的平均流剖面会发生明显改变。流场稳定性发生显著变化,线性阶段最不稳定的第二模态波变得稳定,而第一模态波明显增长起来。第一模态波的快速增长使 N 值可以达到4,这将会对转捩有很大的促进作用。
分类： 计算机科学 >> 计算机科学的集成理论 提交时间： 2020-09-28 合作期刊: 《计算机应用研究》
摘要： 画作的图像合成旨在将两个不同来源的图像分别作为前景和背景融合在一起，这通常需要局部风格迁移。现有的算法过程繁琐且耗时，不能做到实时的图像合成。针对这一缺点，提出了基于生成式对抗网络(GAN)的前向生成模型(PainterGAN)。PainterGAN的自注意力机制和U-net结构控制合成过程中前景的语义内容不变。同时，对抗学习保证逼真的风格迁移。在实验中，使用预训练模型作为PainterGAN的生成器，极大地节省了计算时间和成本。实验结果表明，比起已有的方法，PainterGAN生成了质量相近甚至更好的图像，生成速度也提升了400倍，在解决局部风格迁移问题上是高质量、高效率的。
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-11-21 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： 嗜酸菌是一类可以在极端酸性环境下生存的微生物，在生物整治以及耐热耐酸酶的提取等领域发挥着重要作用。一些嗜中性工程菌株在发酵过程中经常遇到自身环境酸化的问题，嗜酸菌独特的耐酸能力及其耐酸模块为构建耐酸能力强的嗜中性工程菌株提供了思路。因此，从细胞膜的稳定性及低渗透性，耐酸相关的能量代谢，生物大分子的修复以及胞内缓冲作用等方面对嗜酸菌的耐酸机制进行深入探讨，并展望了嗜酸菌在耐酸工程菌株合成生物学邻域的作用。
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-11-21 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： 嗜酸菌是一类可以在极端酸性环境下生存的微生物，在生物整治以及耐热耐酸酶的提取等领域发挥着重要作用。一些嗜中性工程菌株在发酵过程中经常遇到自身环境酸化的问题，嗜酸菌独特的耐酸能力及其耐酸模块为构建耐酸能力强的嗜中性工程菌株提供了思路。因此，从细胞膜的稳定性及低渗透性，耐酸相关的能量代谢，生物大分子的修复以及胞内缓冲作用等方面对嗜酸菌的耐酸机制进行深入探讨，并展望了嗜酸菌在耐酸工程菌株合成生物学邻域的作用。
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-07-24 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： 自噬是真核生物普遍存在的通过溶酶体降解错误折叠的蛋白质、异常的细胞器从而循环利用自身内含物的重要生理过程。细胞自噬广泛参与多种病理和生理过程，是当前生物医学领域研究的热点之一。自噬的分子机制能够揭示自噬本质，不仅有利于理解自噬的生理意义，也有利于寻找新的药物靶点为治疗疾病提供理论基础。金属离子能通过不同的信号通路诱导自噬，其研究对药物开发和疾病治疗具有重要的意义。本综述主要从自噬的分子机制、金属离子的诱导作用两方面进行阐述。
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-07-24 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： 对香豆酸（p-coumaric acid）作为苯丙素类物质、芪类物质以及黄酮类物质的重要前体化合物，在生物医药、化妆品以及食品工业中均有广泛的应用价值。以酿酒酵母作为底盘菌株，利用合成生物学原理构建一株高产对香豆酸的人工酵母细胞。通过对比不同拷贝数的酪氨酸解氨酶（Tyrosine ammonia lyase, TAL）合成的对香豆酸产量，发现随着基因拷贝数的增加对香豆酸的产量也相应提高，高拷贝数的TAL有利于对香豆酸的积累；同时对酪氨酸的负反馈调控基因进行氨基酸定点突变得到ARO4K229L和ARO7G141S，利用delta位点将突变后的基因整合至酵母基因组，并挑取24株构建成功的酵母细胞进行发酵验证，发现菌株最高产量与最低产量相差28.87 mg/L；为了进一步增加对香豆酸的代谢通量，本研究对生成芳香醇类物质的旁路基因ARO10和PDC5进行敲除，发现同时敲除两个基因的菌株对香豆酸的产量最高，是敲除前产量的2.05倍（从42.71 mg/L到87.56 mg/L）；此外，通过设计前体酪氨酸的梯度添加实验，发现当添加1 mM的酪氨酸时，对香豆酸产量达到峰值174.57±0.30 mg/L，相较于未添加时提高了将近一倍。本研究通过运用合成生物学原理在酿酒酵母中实现了对香豆酸的高产，为后续的芪类化合物和黄酮类化合物生物合成奠定了基础。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要： 研究了界面性能对随机短云杉纤维增强聚丙烯(PP)复合材料宏观拉伸性能的影响。采用双线性内聚力模型(CZM)描述随机短云杉纤维和PP基体间非理想界面的力学行为,建立了含非理想界面的随机短纤维增强复合材料代表性单元(RVE)的二维有限元模型,考虑了纤维含量、长细比、随机分布和随机各向异性弹性以及PP基体弹塑性的影响;模拟了不同纤维含量复合材料的实验拉伸应力应变曲线。结果表明,短云杉纤维/PP基体间非理想界面刚度与复合材料有效弹性模量之间有单调递增的曲线关系,即E-K曲线;同一复合材料不同纤维含量的E-K曲线簇有一个临界交点。在交点右侧强界面刚度区复合材料有效模量随着纤维含量的增加而提高,在交点左侧弱界面刚度区有效模量随着纤维含量的增加而减少。三种不同体积含量10%、20%和49%的云杉/PP复合材料的非理想界面刚度可用E-K曲线和实验测得的宏观有效弹性模量确定,云杉/PP界面初始破坏位移和界面完全破坏位移也可根据模拟拉伸应力应变曲线确定。数值分析结果能用非理想界面刚度来解释和理解随机短植物纤维体积含量对复合材料宏观有效模量的影响。
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