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北京同步辐射装置稳定性监测系统的建立与生物大分子的小角散射研究

作　者: 董淑强
导　师: 陈熙萌；刘鹏
学　校: 兰州大学
专　业: 粒子物理与原子核物理
关键词: 光束线 预处理程序 监测系统 生物大分子 同步光 散射信号 同步辐射装置 角数据 散射理论 复合物
分类号: O432.1
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


北京同步辐射装置(BSRF)是一种利用同步辐射光源开展多学科研究的大科学装置,可以提供从真空紫外到硬X光波段的光,广泛的开展生物物理、生物化学、固体物理、原子和分子物理、表面物理、材料科学、计量标准、光刻以及医学等方面的实验研究,在我国许多学科的前沿研究中占有着重要的地位。本论文的工作围绕北京同步辐射装置展开,主要内容分为两个部分:一是北京同步辐射装置稳定性监测系统的建立。在BSRF的实验中,同步光的稳定性经常会影响实验的数据质量,本论文的第一部分工作就是为BSRF建立一套稳定性监测系统,以实时监测同步光的位置和强度变化。本部分内容首先介绍了我们在研制的两种束流位置监视器(Beam Position Monitor)——双丝BPM和双刀片型BPM中所采用的一些新的信号处理方法并讨论了其效果情况,然后介绍了建立的光束线稳定性监测系统和BSRF前端区稳定性监测系统,并通过其监测结果,讨论了BSRF的稳定性情况以及施加轨道慢反馈系统后的稳定性情况。二是生物大分子的小角散射实验方法研究。近年来小角散射作为一种有效的生物大分子结构解析方法引起了越来越多的关注,因此在2006到2007年之间,我们在BSRF新建了1W2A小角散射光束线。本论文的第二部分内容首先介绍了1W2A小角散射光束线的结构以及性能;其次介绍了针对生物大分子小角散射实验设计的样品实验平台与数据预处理方法;最后利用小角散射方法对几例晶体结构已知的单体和复合物的结构进行了研究以检查和验证我们的设备和方法,单体包括牛血清蛋白(BSA)和分裂激活酶蚩白(mitogen-activated protein kinasekinase kinase 3),复合物包括来自E.coli的Ribosome70S和来自yeast的Ribosome80S,通过小角散射的从头算方法和刚体重构方法,分别得到了单体的低分辨率结构和复合物的原子分辨率结构,这些结构与其晶体结构都符合的较好,标志着在1W2A开展生物大分子结构研究的条件以及方法已经初步建立。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第一部分 北京同步辐射装置稳定性监测  11-50
  第一章 前言  12-21
    §1.1 同步辐射简介  12-18
      1.1.1 同步辐射原理  12-15
      1.1.2 插入件  15-16
      1.1.3 北京同步辐射装置  16-18
    §1.2 课题的背景和意义  18-19
    §1.3 研究的方法和内容  19-21
  第二章 双丝型BPM的研制  21-30
    §2.1 工作原理  21-22
    §2.2 性能分析  22-24
    §2.3 机械结构设计  24-25
    §2.4 测量系统  25-26
    §2.5 结束与讨论  26-28
    §2.6 结论  28-30
  第三章 双刀片型BPM的研制  30-38
    §3.1 工作原理  30-31
    §3.2 性能分析  31-33
    §3.3 机械结构设计  33-34
    §3.4 测量系统  34-35
    §3.5 结果与讨论  35-37
    §3.6 结论  37-38
  第四章 BSRF稳定性监测系统的建立  38-50
    §4.1 光束线监测系统  38-45
      4.1.1 1W2B生物大分子晶体学光束线结构  38-42
      4.1.2 光束线稳定性监测系统的建立  42-43
      4.1.3 结果与讨论  43-45
      4.1.4 结论  45
    §4.2 BSRF储存环监测系统  45-50
      4.2.1 BSRF监测系统结构  45-47
      4.2.2 结果与讨论  47-48
      4.2.3 结论  48-50
第二部分 生物大分子的小角散射实验方法研究  50-98
  第五章 前言  51-54
  第六章 小角散射理论简介  54-67
    §6.1 一般小角散射理论  54-61
      §6.1.1 小角X光散射现象  54-55
      §6.1.2 单分散体系的散射  55-58
      §6.1.3 Guinier近似律  58-60
      §6.1.4 Porod定律  60-61
    §6.2 ab initio理论  61-67
      §6.2.1 粒子外形的包络函数描述  61-62
      §6.2.2 虚拟原子模型和虚拟残基模型  62-65
      §6.2.3 刚体重构模型  65-67
  第七章 BSRF新小角散射设备与方法的研究  67-79
    §7.1 1W2A小角散射光束线的建立  67-72
    §7.2 实验平台的建立  72-74
    §7.3 蛋白溶液的实验数据预处理方法  74-77
    §7.4 总结  77-79
  第八章 小角散射解析单体的结构  79-89
    §8.1 牛血清蛋白(BSA)结构的解析  79-85
      8.1.1 实验方法  79-80
      8.1.2 结构解析方法  80-81
      8.1.3 结果与讨论  81-84
      8.1.4 结论  84-85
    §8.2 分裂激活酶(Mitogen3)结构的解析  85-88
    §8.3 结论  88-89
  第九章 利用小角散射研究复合物的结构  89-98
    §9.1 核糖体70S的结构解析  89-93
      9.1.1 样品和实验办法  89-90
      9.1.2 结构解析方法  90
      9.1.3 结果与讨论  90-93
      9.1.4 结论  93
    §9.2 核糖体80S的结构解析  93-97
      9.2.1 样品和实验办法  93-94
      9.2.2 结构解析方法  94
      9.2.3 结果与讨论  94-97
      9.2.4 结论  97
    §9.3 结论  97-98
论文总结  98-100
参考文献  100-104
发表文章  104-106
致谢  106-108
附录Ⅰ 小角数据预处理程序  108-145

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 光辐射、光度学、色度学 > 光辐射
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