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更新于 2026-10-05

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结构基因力学(mechanics of structure genome, MSG)是一种针对各点异质各向异性结构,例如复合材料结构,的多尺度本构模拟方法。该方法将材料的微观结构与工程结构的宏观力学行为联系在一起,因而可以直接用于具有复杂微观结构的梁,板壳和三维实体结构的分析中。结构基因力学建立在变分渐近法的基础上,通过最小化各点异质各向异性结构与均质化后结构之间的信息损失来保证结果的精度。结构基因是该方法的一个重要概念,其包含了原结构的最少所有的必要本构信息,因此,结构基因力学在一些情况下可以通过低维结构(一维或二维)预测复合材料结构的三维力学行为,因此具有较高的计算效率。

结构基因力学中的实体模型可以看作一种用来求解各点异质各向异性材料和结构,例如复合材料,的等效特性的通用微观力学模型。根据原结构的具体特点,其等效特性可以通过一维,二维或三维结构基因求解,该模型已成功应用在求解一些复杂微观结构及边界条件的新型材料的等效性质中。结构基因力学中还包涵了板壳和梁模型,板桥模型可以用于较薄的结构,而梁模型可以用于细长的结构。对于板壳模型,结构基因根据具体情况可以是一维,二维或者三维,而对于梁模型,结构基因只能是二维或者三维。

基于结构基因力学的多尺度结构分析将原复杂结构的分析分解为三步。首先,根据原结构的特点选取合适的微观结构基因,进而进行均质化分析求解等效本构信息。然后,根据等效本构信息定义宏观均质结构的力学性质,再根据具体的荷载及边界条件进行结构分析。最后,根据宏观结构的结构响应,进行本构模拟中的局部化分析求解微观结构基因内的应力应变场。运用该方法,复杂复合结构的宏观响应与微观应力应变场均可以很好的预测。

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二氢乳清酸脱氢酶(DHODH)是由人类16号染色体上的DHODH基因编码的酶。由该基因编码的酶在嘧啶的从头合成(de novo synthesis)中催化第四步酶促步骤,即泛醌介导的二氢乳清酸氧化为乳清酸。该蛋白是位于线粒体内膜(IMM)外表面的线粒体蛋白。这种酶的抑制剂用于治疗自体免疫性疾病,如类风湿性关节炎。

不同类型DHODH在辅因子含量,寡聚状态,亚细胞定位和膜结合方面具有不同性质。这些DHODH突变体根据总体序列比对分为两类:胞质类1和膜结合类2。在1类DHODH中,半胱氨酸残基催化氧化反应,而在2类中,丝氨酸起催化作用。在结构上,1类DHODHs也可以分为两个亚类,其中一个形成同型二聚体,富马酸盐作为其电子受体,另一个形成异四聚体其电子受体为NAD +。第二个亚类包含含有铁硫簇和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的额外亚基(PyrK)。同时,2类DHODHs使用辅酶Q /泛醌作为其氧化剂。在高等真核生物中,这类DHODH含有N-末端双组份信号,其包含约30个残基的两亲性线粒体靶向序列和疏水跨膜序列。靶向序列负责这种蛋白质在IMM上的定位,并介导穿过线粒体内外膜的ΔΨ驱动的运输,而跨膜序列对于其插入IMM是必不可少的。该序列与一对α螺旋相邻,α1和α2通过短环连接。总之,这一对螺旋形成一个疏水漏斗,作为泛醌的插入位点,与C-末端的FMN结合腔一起发挥作用。两个末端结构域通过外环直接连接。 C末端结构域是两个中较大的一个,并折叠成保守的α/β桶状结构,其中八个平行β链被八个α螺旋包围。

人类DHODH是一种无处不在的FMN黄素蛋白。在细菌(基因为pyrD)中,它位于胞质膜的内侧。在一些酵母中,如酿酒酵母(基因为URA1),它是一种胞质蛋白,而在其他真核生物中,它存在于线粒体中。它也是位于线粒体而不是细胞质中的嘧啶生物合成途径中唯一的酶。

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