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1、序号： 编码： 第十届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书 作品名称： 基于数学建模的计算机模拟蛋白质分离纯化实验 学校全称： 华南农业大学 申报者姓名 （集体名称）： 刘文彬 张鹏 占磊 类别：自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 科技发明制作A类 科技发明制作B类 说 明1申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。3表内项目填写时一律用
2、钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4序号、编码由第十届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛组委会填写。5学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号楷体打印在A4纸上（文章版面尺寸14.522cm），附于申报书后，论文不超8000字，调查报告不超15000字。6作品申报书须按要求由各校竞赛组织协调机构统一寄送。7其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。A2申报者情况（集体项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写；2申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。申报者代表情况姓名刘
3、文彬性别男出生年月1987-03-16学校华南农业大学系别、专业、年级生命科学学院生物科学06级学历本科学制4年入学时间2006-9作品名称基于数学建模的计算机模拟蛋白质分离纯化实验毕业论文题目桉树人工林生态学模型的研究通讯地址华南农业大学跃进南40栋117邮政编码510642办公电话13760608501常住地通讯地址华南农业大学跃进南40栋117邮政编码510642住宅电话38794403其他作者情况姓 名性别年龄学历所在单位张鹏男22 本科华南农业大学生命科学学院占磊男20 本科华南农业大学生命科学学院资格认定学校学籍管理部门意见以上作者是否为2009年7月1日前正式注册在校的全日制非成
4、人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。是否 （部门签章）年 月 日院、系负责人或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果是否负责人签名：年 月 日B1申报作品情况（自然科学类学术论文）说明：1必须由申报者本人填写；2本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认；3作品分类请按作品的学术方向或所涉及的主要学科领域填写；4硕士研究生、博士研究生作品不在此列。作品全称基于数学建模的计算机模拟蛋白质分离纯化实验作品分类（ D ）A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包
5、括数学、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、卫生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化 工、生态、环保等）作品撰写的目的和基本思路目的和思路：1. 目前在生化分离提纯实验中对于分离纯化效果的优劣判断，是根据纯化倍数和回收率作大概判断的，这种判断较为粗糙，带有很强的主观性，而且回收率和纯化倍数往往具有此消彼长的关系，有时候很难对纯化效果的优劣作出客观的判断；为此我们用数学建模的方法，将纯化倍数和回收率综合在一起，创造出一个衡量纯化效果优劣的实验指标纯化效益。2. 沉淀法是较为常用的一类分离纯化方法，目前用沉淀法进行分离纯化实验往往是通过改变沉
6、淀剂的用量，进行大量的对照试验从而摸索出最佳的试剂用量，用这种方法摸索出的最佳试剂用量，其准确性很大程度上受到对照实验试剂用量密度间隔的制约，故效率不高；我们从理论上推导出试剂用量与沉淀效果可能存在的函数关系，并通过少量的对照实验数据对函数进行求解和检验，然后利用求解的函数关系式进行计算机模拟沉淀实验，从而高效准确地确定最佳试剂用量。3. 进行计算机模拟实验不仅不需很多的实际操作，减少了资源消耗和工作量，而且可以在短时间内完成大量的对照实验，使实验的效率得到大大提高；但其前提条件是，必须先求解出来试剂用量与实验结果之间的关系，并且这个关系式便于应用；目前关于沉淀的数学模型并不少，但限于其表达形
7、式复杂，很难用于分离纯化实验；本文用数学建模的方法来求解便于应用的试剂量与沉淀效果之间的函数关系,并且将其与计算机结合起来，提供了一个结合计算机模拟的蛋白质分离纯化模板。（我们将继续完善模型并完成蛋白质沉淀模拟软件的开发）4. 现在很多蛋白质分离纯化的理论都是在假设和复杂的理论模型阶段。这样使我们在应用的时候变得困难，而且都是在定性研究阶段，不能进行定量分析。因此我们就当前假设进行实验验证和对现在复杂的理论模型进行简化，并提出可以应用的简单数学模型，这样就为实验的定量分析提供理论基础，实现实验的简单化和科学性。作品的科学性、先进性及独特之处1. 本文用数学建模的方法提出了衡量纯化效果优劣的定量
8、指标纯化效益，消除了生化分离纯化过程中纯化效果优劣判断的不确定性。2. 对现有沉淀假说进行扩充和数学化，用数学建模的方法建立便于应用的数学模型。3. 对现有不便于应用的数学沉淀模型进行数学简化处理，建立便于应用的数学模型。4. 将建立的数学模型与计算机技术结合起来，建立了便利应用的计算机模拟的蛋白质分离纯化模板。5. 实现了生化分离技术和计算机的结合，开拓了计算机模拟生化分离纯化实验的先河，将生化基础研究的高速发展推向一个高科技水平，使生化实验变得更加简单高效。6. 根据此模型可以开发一个模拟蛋白质分离纯化实验的软件，现已经完成程序编写。作品的实际应用价值和现实意义1. 根据本文提供的模型进行
9、分离纯化的计算和模拟实验，可以快速找到实验的最优方案。减少了实验的工作量和实验药品的用量。2. 根据我们提供的纯化效益的公式对分离纯化的效果进行分析，这样可以快速找出实验的最优方案。使分离纯化效果的分析变得简单、高效、客观。3. 对聚合物的沉淀蛋白质的假设进行实验论证，得出了一个可应用的实验模型。并且对原有的难以应用的硫酸铵沉淀模型进一步简化，得出了一个简单易用的硫酸铵沉淀蛋白质模型。根据这两个模型可以对聚合物和硫酸铵沉淀蛋白质的效果进行量化，使其判断最优方案变得简单，科学。4. 让分离纯化与计算机结合起来，实现了分离纯化在计算机上进行模拟。学术论文文摘本文利用数学建模的方法首次提出了衡量分离
10、纯化效果优劣的定量指标纯化效益，建立了便于应用推广的聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）沉淀模型和硫酸铵沉淀模型并以海芋过氧化物酶分离纯化为例，对模型进行求解、检验和应用，求解最优实验试剂用量，提供了一个利用计算机进行蛋白质分离纯化的模板。 作品在何时、何地、何种机构举行的会议上或报刊上发表及所获奖励华南农业大学挑战杯比赛特等奖鉴定结果请提供对于理解、审查、评价所申报作品具有参考价值的现有技术及技术文献的检索目录1 王建龙，文湘华现代环境生物技术北京：清华大学出版社，20012 郭勇酶的生产与应用化学工业出版社2003，9：84853 赵亚华，高向阳生物化学与分子生物学实
11、验技术教程高等教育出版社 2005.9：9596 4 刘宪华，鲁逸人环境生物化学实验教程科学出版社2006，9：70825 Bram L.H.M. Sperber, Henk A. Schols, Martien A. Cohen Stuart, Willem Norde, Alphons G.J. VoragenInfluence of the overall charge and local charge density of pectin on the complex formation between pectin and -lactoglobulinFood Hydrocolloid
12、s, 2009，23(3)：765-7726胡琼英生物化学实验化工出版社，20077 郭勇酶的生产与应用化学工业出版社，2003,9：84858 Lusa A. Ferreira, Eugnia A. Macedo, Simo P. PinhoThe effect of ammonium sulfate on the solubility of amino acids in water at (298.15 and 323.15)KThe Journal of Chemical Thermodynamics, 2009, 41(2): 193-1969 Ramesh Dandu, Arthur
13、 Von Cresce, Robert Briber, Paul Dowell, Joseph Cappello, Hamidreza GhandehariSilkelastinlike protein polymer hydrogels: Influence of monomer sequence on physicochemical propertiesPolymer, 2009，50(2)： 366-37410 钟谭卫大学数学科学出版社，2003.8：737411 Shijun LiaoNotes on the homotopy analysis method: Some definit
14、ions and theorems Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 2009，14（）：983-997申报材料清单（申报论文一篇，相关资料名称及数量）共两份：1. 申请表2. 论文3. 附件：MATLAB 程序科研管理部门签章 年 月 日C.当前国内外同类课题研究水平概述说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写；2.填写此栏有助于评审。就我们所查的资料而言，对这方面进行深入的研究并不多，纯化效益是本文最先提出的，其他模型也是也是本文最先建立的。目前提出PEG的沉淀机理都是假设，现在比较多人认可的是空间阻排学说，但是这个学说并没有证实，而且位能用于分离纯化实
