1. 蔡高廳高等數學視頻，第一節前言中說的課程有一元多元函數積分學，矢量代數……，請高人幫忙大體分下類
《高來等數學》課程的內容為：函源數與極限，一元函數微分學，一元函數積分學，空間解析幾何，多元函數微分學，多元函數積分學（重積分與曲線、曲面積分），級數（數項級數、冪級數、傅立葉級數），微分方程，場論初步（梯度、散度、旋度）。
通常認為,高等數學是將簡單的微積分學,概率論與數理統計,以及深入的代數學,幾何學 .
具體：函數與極限、導數與微分、導數的應用、不定積分、空間解析幾何、多元函數的微分學、多元函數積分學、常微分方程、無窮級數
2. 氧化溝工藝的氧化溝工藝引言
氧化溝又名氧化渠，因其構築物呈封閉的環形溝渠而得名。它是活性污泥法的一種變型。因為污水和活性污泥在曝氣渠道中不斷循環流動，因此有人稱其為「循環曝氣池」、「無終端曝氣池」。氧化溝的水力停留時間長，有機負荷低，其本質上屬於延時曝氣系統。以下為一般氧化溝法的主要設計參數：
水力停留時間：10－40小時；
污泥齡：一般大於20天；
有機負荷：0.05－0.15kgBOD5/(kgMLSS.d)；
容積負荷：0.2－0.4kgBOD5/(m3.d)；
活性污泥濃度：2000－6000mg/l；
溝內平均流速：0.3－0.5m/s
氧化溝工藝 - 1.2 氧化溝的技術特點：
氧化溝利用連續環式反應池（Continuous Loop Reator,簡稱CLR）作生物反應池，混合液在該反應池中一條閉合曝氣渠道進行連續循環，氧化溝通常在延時曝氣條件下使用。氧化溝使用一種帶方向控制的曝氣和攪動裝置，向反應池中的物質傳遞水平速度，從而使被攪動的液體在閉合式渠道中循環。
氧化溝一般由溝體、曝氣設備、進出水裝置、導流和混合設備組成，溝體的平面形狀一般呈環形，也可以是長方形、L形、圓形或其他形狀，溝端面形狀多為矩形和梯形。
氧化溝法由於具有較長的水力停留時間，較低的有機負荷和較長的污泥齡。因此相比傳統活性污泥法，可以省略調節池，初沉池，污泥消化池，有的還可以省略二沉池。氧化溝能保證較好的處理效果，這主要是因為巧妙結合了CLR形式和曝氣裝置特定的定位布置，是式氧化溝具有獨特水力學特徵和工作特性：
1) 氧化溝結合推流和完全混合的特點，有力於克服短流和提高緩沖能力，通常在氧化溝曝氣區上游安排入流，在入流點的再上游點安排出流。入流通過曝氣區在循環中很好的被混合和分散，混合液再次圍繞CLR繼續循環。這樣，氧化溝在短期內（如一個循環）呈推流狀態，而在長期內（如多次循環）又呈混合狀態。這兩者的結合，即使入流至少經歷一個循環而基本杜絕短流，又可以提供很大的稀釋倍數而提高了緩沖能力。同時為了防止污泥沉積，必須保證溝內足夠的流速（一般平均流速大於0.3m/s），而污水在溝內的停留時間又較長，這就要求溝內由較大的循環流量（一般是污水進水流量的數倍乃至數十倍），進入溝內污水立即被大量的循環液所混合稀釋，因此氧化溝系統具有很強的耐沖擊負荷能力，對不易降解的有機物也有較好的處理能力。
2) 氧化溝具有明顯的溶解氧濃度梯度，特別適用於硝化－反硝化生物處理工藝。氧化溝從整體上說又是完全混合的，而液體流動卻保持著推流前進，其曝氣裝置是定位的，因此，混合液在曝氣區內溶解氧濃度是上游高，然後沿溝長逐步下降，出現明顯的濃度梯度，到下游區溶解氧濃度就很低，基本上處於缺氧狀態。氧化溝設計可按要求安排好氧區和缺氧區實現硝化－反硝化工藝，不僅可以利用硝酸鹽中的氧滿足一定的需氧量，而且可以通過反硝化補充硝化過程中消耗的鹼度。這些有利於節省能耗和減少甚至免去硝化過程中需要投加的化學葯品數量。
3) 氧化溝溝內功率密度的不均勻配備，有利於氧的傳質，液體混合和污泥絮凝。傳統曝氣的功率密度一般僅為20－30瓦/米3，平均速度梯度G大於100秒－1。這不僅有利於氧的傳遞和液體混合，而且有利於充分切割絮凝的污泥顆粒。當混合液經平穩的輸送區到達好氧區後期，平均速度梯度G小於30秒－1，污泥仍有再絮凝的機會，因而也能改善污泥的絮凝性能。
4) 氧化溝的整體功率密度較低，可節約能源。氧化溝的混合液一旦被加速到溝中的平均流速，對於維持循環僅需克服沿程和彎道的水頭損失，因而氧化溝可比其他系統以低得多的整體功率密度來維持混合液流動和活性污泥懸浮狀態。據國外的一些報道，氧化溝比常規的活性污泥法能耗降低20%－30%。
另外，據國內外統計資料顯示，與其他污水生物處理方法相比，氧化溝具有處理流程簡單，操作管理方便；出水水質好，工藝可靠性強；基建投資省，運行費用低等特點。
氧化溝工藝 - 1.3 氧化溝技術的發展
自1920年英國sheffield建立的污水廠成為氧化溝技術先驅以來，氧化溝技術一直在不斷的發展和完善。其技術方面的提高是在兩個方面同時展開的：一是工藝的改良；二是曝氣設備的革新。
1.3.1工藝的改良
工藝的改良過程大致可分為四個階段：
見圖一
1.3.2曝氣設備的革新：
曝氣設備對氧化溝的處理效率，能耗及處理穩定性有關鍵性影響，其作用主要表現在以下四個方面：向水中供氧；推進水流前進，使水流在池內作循環流動；保證溝內活性污泥處於懸浮狀態；使氧、有機物、微生物充分混合。針對以上幾個要求，曝氣設備也一直在改進和完善。常規的氧化溝曝氣設備有橫軸曝氣裝置及豎軸曝氣裝置。
1)橫軸曝氣裝置為轉刷和轉盤。其中轉刷更為常見，轉刷單獨使用通常只能滿足水深較淺的氧化溝，有效水深不大於2.0－3.5米。從而造成傳統氧化溝較淺，佔地面積大的弊端。近幾年開發了水下推進器配合轉刷，解決了這個問題，如山東高密污水廠，有效水深為4.5米，保證溝內平均流速大於0.3米/秒，溝底流速不低於0.1米/秒，這樣氧化溝佔地大大減少，轉刷技術運用已相當成熟，但因其供氧率低，能耗大，故其逐漸被另外先進的曝氣技術所取代。
2)豎軸式表面曝氣機，各種類型的表面曝氣機均可用於氧化溝，一般安裝在溝渠的轉彎處，這種曝氣裝置有較大的提升能力，氧化溝水深可達4－4.5米，如1968年荷蘭PHV開發的著名Carrousel氧化溝在一端的中心設垂直軸的一定方向的低速表曝葉輪，葉輪轉動時除向污水供氧外，還能使溝中水體沿一定方向循環流動。表曝設備價格較便宜，但能耗大易出故障，且維修困難。
3)射流曝氣，1969年Lewrnpt等創建了第一座試驗性射流曝氣氧化溝（JAC），國外的射流曝氣多為壓力供氣式，而國內通常是自吸空氣式，JAC的優點是氧化溝的寬度和水的深度不受限制，可以用於深水曝氣，且氧的利用率高，目前最大的JAC在奧地利的林茨，處理流量為17.2萬噸/天，水深7.5米。
4)微孔曝氣，現在應用較多的微孔曝氣裝置，採用多孔性空氣擴散裝置克服了以往裝置氣壓損失大，易堵塞的毛病，且氧利用率較高，在氧化溝技術運用中越來越廣泛，目前，我國廣東省某污水廠已成功運用此種曝氣系統。
5) 其他曝氣設備，包括一些新型的曝氣推動設備，如浙江某公司開發的復葉節流新型曝氣器，氧利用率較高，浮於水面，易檢修，充氧能力可達水下7米，推動能力相當強，滿足氧化溝的曝氣推動一體化要求，同時能夠滿足氧化溝底部的充氧和推動。
氧化溝在國內外都發展很快。歐洲的氧化溝污水廠已有上千座，在國內，從20世紀80年代末開始在城市污水和工業廢水中引進國外氧化溝的先進技術，從原來的日處理量3000立方米到目前10萬噸以上的污水處理廠已比較普遍，氧化溝工藝已成為我國城市污水處理的主要工藝。
2.氧化溝脫氮除磷工藝
2.1傳統氧化溝的脫氮除磷傳統氧化溝的脫氮，主要是利用溝內溶解氧分布的不均勻性，通過合理的設計，使溝中產生交替循環的好氧區和缺氧區，從而達到脫氮的目的。其最大的優點是在不外加碳源的情況下在同一溝中實現有機物和總氮的去除，因此是非常經濟的。但在同一溝中好氧區與缺氧區各自的體積和溶解氧濃度很難准確地加以控制，因此對除氮的效果是有限的，而對除磷幾乎不起作用。另外，在傳統的單溝式氧化溝中，微生物在好氧－缺氧－好氧短暫的經常性的環境變化中使硝化菌和反硝化菌群並非總是處於最佳的生長代謝環境中，由此也影響單位體積構築物的處理能力。
隨著氧化溝工藝的反展，目前，在工程應用中比較有代表性的有形式有：多溝交替式氧化溝（如三溝式，五溝式）及其改進型、卡魯塞爾氧化溝及其改進型、奧貝爾(Orbal)氧化溝及其改進型、一體化氧化溝等。他們都具有一定的脫氮除磷能力，
2.2.PI型氧化溝的脫氮除磷
PI（Phase Isolation）型氧化溝，即交替式和半交替式氧化溝，是七十年代在丹麥發展起來的，其中包括DE型、T型和VR型氧化溝，隨著各國對污水處理廠出水氮，磷含量要求越來越嚴，因而開發出現了功能加強的PI型氧化溝，主要由Kruger公司與Demmark技術學院合作開發的，稱為Bio-Denitro和Bio-Denipho工藝，這兩種工藝都是根據A/O和A2/O生物脫氮除磷原理，創造缺氧/好氧，厭氧/缺氧/好氧的工藝環境，達到生物脫氮除磷的目的。
2.2.1DE型、T型氧化溝脫氮工藝
DE型氧化溝為雙溝系統，T型氧化溝為三溝系統，其運行方式比較相似，都是通過配水井對水流流向的切換，堰門的起閉以及曝氣轉刷的調速，在溝中創造交替的硝化，反硝化條件，以達到脫氮的目的。其不同之處在於DE型氧化溝系統是二沉池與氧化溝分建，有獨立的污泥迴流系統；而T型氧化溝的兩側溝輪流作為沉澱池。
2.2.2VR型氧化溝脫氮工藝VR氧化溝溝型宛如通常的環形跑道，中央有一小島的直壁結構，氧化溝分為兩個容積相當的部分，其水平形式如反向的英文字母C，污水處理通過二道拍門和二道出流堰交替起閉進行連續和恆水位運行。
2.2.3PI型氧化溝同時脫氮除磷工藝交替式氧化溝在脫氮效果上良好，為了達到除磷效果，通常在氧化溝前設置相應的厭氧區或構築物或改變其運行方式。據國內外實際運行經驗顯示，這種同時脫氮除磷工藝只要運行時控制的好，可以取得很好的脫氮除磷效果。
西安北石橋污水凈化中心採用具有脫氮除磷的DE型氧化溝系統（前加厭氧池），一期工程處理能力為15萬立方米/天，對各階段處理效果實測結果表明，DE型氧化溝處理城市污水效果顯著。COD、TN、TP的總去除效率分別達到87.5%－91.6%，63.6%－66.9%，85.0%－93.4%，出水TN為9.0－10.1mg/l,TP為0.42－0.45mg/l,出水水質優於國家二級出水排放標准。
上述三種PI型氧化溝脫氮除磷工藝都有轉刷的調速，活門、出水堰的啟閉切換頻繁的特點，對自動化要求高，轉刷利用率低，故在經濟欠發達的地區受到很大的限制。
2.3奧貝爾氧化溝脫氮除磷工藝Orbal氧化溝簡稱同心圓式，它也是分建式，有單獨二沉池，採用轉碟曝氣，溝深較大，它的脫氮效果很好，但除磷效率不夠高，要求除磷時還需前加厭氧池。應用上多為橢圓形的三環道組成，三個環道用不同的DO(如外環為0，中環為1，內環為2)，有利於脫氮除磷。採用轉碟曝氣，水深一般在4.0～4.5m,動力效率與轉刷接近，現已在山東濰坊、北京黃村和合肥王小郢的城市污水處理廠應用。
2.4卡魯塞爾氧化溝脫氮除磷工藝
2.4.1傳統的卡魯塞爾氧化溝工藝
卡魯塞爾(Carrousel)氧化溝是1967年由荷蘭的DHV公司開發研製的。它的研製目的是為滿足在較深的氧化溝溝渠中使混合液充分混合，並能維持較高的傳質效率，以克服小型氧化溝溝深較淺，混合效果差等缺陷。至今世界上已有850多座Carrousel氧化溝系統正在運行，實踐證明該工藝具有投資省、處理效率高、可靠性好、管理方便和運行維護費用低等優點。Carrousel氧化溝使用立式表曝機，曝氣機安裝在溝的一端，因此形成了靠近曝氣機下游的富氧區和上游的缺氧區，有利於生物絮凝，使活性污泥易於沉降，設計有效水深4.0－4.5米，溝中的流速0.3米/秒。BOD5的去除率可達95%－99%，脫氮效率約為90%，除磷效率約為50%，如投加鐵鹽，除磷效率可達95%。
2.4.2.單級卡魯塞爾氧化溝脫氮除磷工藝
單級卡魯塞爾氧化溝有兩種形式：一是有缺氧段的卡魯塞爾氧化溝，可在單一池內實現部分反硝化作用，使用於有部分反硝化要求，但要求不高的場合。另一種是卡魯塞爾A/C工藝，即在氧化溝上游加設厭氧池，可提高活性污泥的沉降性能，有效控制活性污泥膨脹，出水磷的含量通常在2.0mg/l以下。以上兩種工藝一般用於現有氧化溝的改造，與標準的卡魯塞爾氧化溝工藝相比變動不大，相當於傳統活性污泥工藝的A/O和A2/O工藝。
2.4.3.合建式卡魯塞爾氧化溝
缺氧區與好氧區合建式氧化溝式美國EIMCO公司專為卡魯塞爾系統設計的一種先進的生物脫氮除磷工藝（卡魯塞爾2000型）。它的構造上的主要改進是在氧化溝內設置了一個獨立的缺氧區。缺氧區迴流渠的埠處裝有一個可調節的活門。根據出水含氮量的要求，調節活門張開程度，可控制進入缺氧區的流量。缺氧和好氧區合建式氧化溝的關鍵在與於對曝氣設備充氧量的控制，必須保證進入迴流渠處的混合液處於缺氧狀態，為反硝化創造良好環境。缺氧區內有潛水攪拌器，具有混合和維持污泥懸浮的作用。
在卡魯塞爾2000型基礎上增加前置厭氧區，可以達到脫氮除磷的目的，被稱為A2/C卡魯塞爾氧化溝。
四階段卡魯塞爾Bardenpho系統在卡魯塞爾2000型系統下游增加了第二缺氧池及再曝氣池，實現更高程度的脫氮。五階段卡魯塞爾Bardenpho系統在A2/C卡魯塞爾系統的下游增加了第二缺氧池和在曝氣池，實現更高程度的脫氮和除磷。
綜上所述，厭氧，缺氧與好氧合建的氧化溝系統可以分為三階段A2/O系統以及四、五階段Bardenpho系統，這幾個系統均是A/O系統的強化和反復，因此這種工藝的脫氮除磷效果很好，脫氮率達90%－95%。
另外，卡魯塞爾3000型氧化溝也有較好的脫氮除磷效果。在此不加以詳述。
2.4.4. 合建式一體化氧化溝
是指集曝氣、沉澱、泥水分離和污泥迴流功能為一體，無需建造單獨二沉池的氧化溝。這種氧化溝設有專門的固液分離裝置和措施。它既是連續進出水，又是合建式，且不用倒換功能，從理論上講最經濟合理，且具有很好的脫氮除磷效果。
一體化氧化溝除一般氧化溝所具有的優點外，還有以下獨特的優點：
①工藝流程短，構築物和設備少，不設初沉池、調節池和單獨的二沉池；
②污泥自動迴流，投資少、能耗低、佔地少、管理簡便；
③造價低，建造快，設備事故率低，運行管理工作量少；
④固液分離效果比一般二次沉澱池高，使系統在較大的流量濃度范圍內穩定運行。
一體化氧化溝的工藝特點見圖二：
氧化溝工藝 - 3 氧化溝工藝選擇的討論
1）提高中小城市污水治理率是今後污水治理領域的重點，對於規模小於10萬噸/天的中小型污水處理廠來說，氧化溝和SBR是首選工藝，目前總體來說應用最多的是氧化溝工藝，在氧化溝各種工藝中，考慮其各自的特點及污水脫氮除磷的要求，推薦中小城市使用較成熟的卡魯塞爾氧化溝.對於合建式一體化氧化溝，國內應用該工藝的污水廠已超過十餘座，其示範工程——四川新都污水處理廠己成功運行5年多，是未來氧化溝工藝發展的一個主要方向。
2）近年來，在氧化溝中嘗試使用各種綜合曝氣裝置，即採用曝氣器與水下混合器獨立運行，將氧化溝中的水流循環混合作用與曝氣傳氧作用區分開來，使氧化溝中交替出現缺氧與好氧狀態，已達到脫氮除磷目的，同時這種運行方式還能取得節能的效果。據報道，這種綜合曝氣系統已在國外得到應用，在國內也可嘗試並推廣採用這種綜合曝氣設備。
3）微孔曝氣氧化溝工藝即保留了氧化溝沿水流方向間斷曝氣和循環流動的特點，又克服了氧化溝因採用表面曝氣機而佔地面積大，充氧效率低，水流斷面流速不均，池底易沉澱等不足，不失為一種可推廣使用的工藝。
4）在土地十分緊張的地區，在取得較准確的設計參數的基礎上，可考慮使用立體式循環氧化溝。
5）在氧化溝工藝設計中，溝深的設計是一個很重要的問題，盡管水下推進器的使用使溝深有所提高，但也並非越大越好，因為有效水深的增加會引起能量模式的改變，從而需增加動力設備就不同，引起投資和運行費用的提高。不同地質情況，不同進水水質及處理要求，有不同的溝深要求。因此，每一個選用氧化溝工藝的污水廠，都因根據各種因素綜合分析以確定最佳的溝深。
3. 工程中的有限元方法的目錄
第1章 基本概念
1.1 引言
1.2 歷史背景
1.3 本書概要
1.4 應力與平衡方程
1.5 邊界條件
1.6 應變位移關系
1.7 應力-應變關系
1.8 溫度效應
1.9 勢能與平衡方程，Rayleigh?Ritz法
1.10 Galerkin方法
1.11 聖維南原理
1.12 von Mises應力
1.13 計算機程序
1.14 小結
有限元發展過程的參考文獻
習題
第2章 矩陣代數與高斯消元法
2.1 矩陣代數
2.2 高斯消元法
2.3 方程求解的共軛梯度法
習題
程序清單
第3章 一維問題
3.1 概述
3.2 建立有限元模型
3.3 坐標和形狀函數
3.4 勢能方法
3.5 Galerkin方法
3.6 整體剛度矩陣和載荷列陣的組裝
3.7 K的性質
3.8 有限元方程，邊界條件的處理
3.9 二次形狀函數
3.10 溫度效應
習題
程序清單
第4章 桁架
4.1 引言
4.2 平面桁架問題
4.3 三維桁架問題
4.4 基於帶狀法和特徵頂線法對整體剛度矩陣進行組裝
習題
程序清單
第5章 三角形常應變單元與二維問題求解
5.1 引言
5.2 有限元模型
5.3 常應變三角形單元（CST）
5.4 建立模型和邊界條件
5.5 正交各向異性材料
習題
程序清單
第6章 軸對稱問題
6.1 引言
6.2 軸對稱列式
6.3 有限元建模：軸對稱三角形單元
6.4 建模和邊界條件處理
習題
程序清單
第7章 二維等參元與數值積分
7.1 引言
7.2 四節點四邊形單元
7.3 數值積分
7.4 高階單元
7.5 軸對稱問題的四節點四邊形單元
7.6 四邊形單元的共軛梯度法
習題
程序清單
第8章 梁和框架結構
8.1 引言
8.2 有限元列式
8.3 載荷列陣
8.4 邊界條件的處理
8.5 剪切力和彎矩
8.6 具有彈性支承的梁
8.7 平面框架
8.8 三維框架
8.9 討論
習題
程序清單
第9章 應力分析中的三維問題
9.1 引言
9.2 有限元分析列式
9.3 應力的計算
9.4 網格劃分
9.5 六面體單元和高階單元
9.6 問題的建模
9.7 有限元矩陣的波前法
習題
程序清單
第10章 標量場問題
10.1 引言
10.2 穩態傳熱問題
10.3 扭轉
10.4 位勢流、滲流、電磁場以及管道中的流動問題
10.5 小結
習題
程序清單
第11章 動力學分析
11.1 引言
11.2 基本公式
11.3 單元質量矩陣
11.4 特徵值與特徵向量的求解
11.5 與有限元程序的介面及確定軸旋轉臨界速度的程序
11.6 GUYAN縮減
11.7 剛體模態
11.8 小結
習題
程序清單
第12章 前處理與後處理
12.1 引言
12.2 網格的生成
12.3 後處理
12.4 小結
習題
程序清單
附錄A dA=detJdξdη的證明
附錄B 光碟內容
附錄C 一些材料的典型物理屬性
附錄D 中華人民共和國部分法定計量單位及其與非法定計量單位的換算關系式
部分習題答案
索引
參考文獻
4. 放電等離子燒結的前言
隨著高新技術產業的發展，新型材料特別是新型功能材料的種類和需求量不斷增加，材回料新的功能呼喚答新的制備技術。放電等離子燒結（Spark Plasma Sintering，簡稱SPS）是制備功能材料的一種全新技術，它具有升溫速度快、燒結時間短、組織結構可控、節能環保等鮮明特點，可用來制備金屬材料、陶瓷材料、復合材料，也可用來制備納米塊體材料、非晶塊體材料、梯度材料等。
5. 梯度稀釋和直接一步稀釋哪個准
我梯度稀釋直接進一步稀釋的話當然有非常準的一個方面我們知道梯度稀釋和其他西式相比較來說的話他有自己的一些理論在裡面所以呢這個時候我們可以按照這個去做那心裡價
6. 定向凝固的引言
普通鑄件一般均由無一定結晶方向的多晶體組成。在高溫疲勞和蠕變過程中，垂直於主應力的橫向晶界往往是裂紋產生和擴展的主要部位，也是渦輪葉片高溫工作時的薄弱環節。採用定向凝固技術可獲得生長方向與主應力方向一致的單向生長的柱狀晶體）。定向凝固由於消除了橫向晶界，從而提高了材料抗高溫蠕變和疲勞的能力。定向凝固鑄件的組織分為柱狀、單晶和定向共晶3種。
鑄件定向凝固需要兩個條件：首先，熱流向單一方向流動並垂直於生長中的固-液界面；其次，晶體生長前方的熔液中沒有穩定的結晶核心。為此，在工藝上必須採取措施避免側向散熱,同時在靠近固-液界面的熔液中應造成較大的溫度梯度。這是保證定向柱晶和單晶生長挺直，取向正確的基本要素。以提高合金中的溫度梯度為出發點，定向凝固技術已由功率降低法、快速凝固法發展到液態金屬冷卻法。
定向凝固成形技術是伴隨高溫合金的發展而逐漸發展起來的，是在凝固過程中採用強制手段，在凝固金屬和未凝固熔體中建立起特定方向的溫度梯度，從而使熔體沿著與熱流相反的方向凝固，以獲得具有特定取向柱狀晶的技術。由於該技術較好地控制了凝固組織的晶粒取向，消除了橫向晶界，大大提高了材料的縱向力學性能。因此，將該技術用於燃氣渦輪發動機葉片的生產，所獲得的柱狀晶組織具有優良的抗熱沖擊性能、長的疲勞壽命、高的高溫蠕變抗力和中溫塑性，進而提高了葉片的使用壽命和使用溫度。該技術的進一步發展是單晶生產，它除了用於高溫合金單晶葉片的研製外，還逐漸推廣到半導體材料、磁性材料、復合材料的研究中，成為現代凝固成形的重要手段之一。
定向凝固過程中溫度梯度和凝固速率這兩個凝固參數能夠獨立變化，成為凝固理論研究的重要手段。下面簡單介紹定向凝固的幾種工藝。
7. 繼續一篇關於蛋白質組學的論文
【關鍵詞】 蛋白質組
【關鍵詞】 線粒體；蛋白質組
0引言
線粒體擁有自己的DNA（mtDNA），可以進行轉錄、翻譯和蛋白質合成. 根據人類的基因圖譜，估計大約有1000~2000種線粒體蛋白，大約有600多種已經被鑒定出來. 線粒體蛋白質只有2%是線粒體自己合成的，98%的線粒體蛋白質是由細胞核編碼、細胞質核糖體合成後運往線粒體的，線粒體是真核細胞非常重要的細胞器，在細胞的整個生命活動中起著非常關鍵的作用. 線粒體的蛋白質參與機體許多生理、病理過程，如ATP的合成、脂肪酸代謝、三羧酸循環、電子傳遞和氧化磷酸化過程. 線粒體蛋白質結構與功能的改變與人類許多疾病相關，如退行性疾病、心臟病、衰老和癌症. 尤其是在神經退行性疾病方面，線粒體蛋白質的研究日益受到關注. 蛋白質組研究技術的產生與發展為線粒體蛋白質組的研究提供了有力的支持，使得從整體上研究線粒體蛋白質組在生理、病理過程中的變化成為可能.
1線粒體的結構、功能與人類疾病
線粒體一般呈粒狀或桿狀，也可呈環形、啞鈴形或其他形狀，其主要化學成分是蛋白質和脂類. 線粒體由內外兩層膜封閉，包括外膜、內膜、膜間隙和基質四個部分. 線粒體在細胞內的分布一般是不均勻的，根據細胞代謝的需要，線粒體可在細胞質中運動、變形和分裂增殖. 線粒體是細胞進行呼吸的主要場所，在細胞代謝旺盛的需能部位比較集中，其主要功能是進行氧化磷酸化，合成ATP，為細胞生命活動提供直接能量. 催化三羧酸循環、氨基酸代謝、脂肪酸分解、電子傳遞、能量轉換、DNA復制和RNA合成等過程所需要的一百多種酶和輔酶都分布在線粒體中. 這些酶和輔酶的主要功能是參加三羧酸循環中的氧化反應、電子傳遞和能量轉換. 線粒體具有獨立的遺傳體系，能夠進行DNA復制、轉錄和蛋白質翻譯. 線粒體不僅為細胞提供能量，而且還與細胞中氧自由基的生成、細胞凋亡、細胞的信號轉導、細胞內離子的跨膜轉運及電解質穩態平衡的調控等有關. 許多實驗證實，線粒體功能改變與細胞凋亡〔1〕、衰老〔2〕、腫瘤〔3，4〕的發生密切相關；另外，有許多人類疾病的發生與線粒體功能缺陷相關，如線粒體肌病和腦肌病、線粒體眼病，老年性痴呆、帕金森病、2型糖尿病、心肌病及衰老等，有人統稱為線粒體疾病〔5〕.
2線粒體蛋白質組學研究現狀
2.1線粒體蛋白質組的蛋白質鑒定Rabilloud等〔6〕在1998年，以健康人的胎盤作為組織來源，分離提取線粒體進行蛋白質組研究，試圖建立線粒體蛋白質組的資料庫，為研究遺傳性或獲得性線粒體功能障礙時線粒體蛋白質的變化提供依據. 他們使用IPG（pH 4.0~8.0）雙相電泳技術, 共獲得1500個蛋白點. 通過MALDITOFMS和PMF等技術鑒定其中的一些蛋白點，鑒於當時基因組信息的局限性，只有46種蛋白被鑒定出來. 隨著人類基因組圖譜的完成，應該有更多的蛋白點被鑒定出來. Fountoulakis等〔7〕從大鼠的肝臟中分離線粒體，並分別利用寬范圍和窄范圍pH梯度IPG對線粒體蛋白質進行雙相電泳，通過MALDIMS鑒定出192個基因產物，大約70%的基因產物是具有廣譜催化能力的酶，其中8個基因產物首次被檢測到並且由一個點構成，而大多數蛋白質都是由多個點構成，平均10~15個點對應於一個基因產物. Mootha等〔8〕從小鼠大腦、心臟、腎臟、肝臟中分離提取線粒體蛋白質，進行線粒體蛋白質組研究，他們參照已有的基因信息共鑒定出591個線粒體蛋白質，其中新發現了163個蛋白質與線粒體有關. 這些蛋白質的表達與RNA豐度的檢測在很大程度上是一致的. 不同組織的RNA表達圖譜揭示出線粒體基因在功能、調節機制方面形成的網路. 對這些蛋白與基因的整合分析使人們對哺乳動物生物起源的認識更加深入，對理解人類疾病也具有參考價值.
2.2線粒體亞組分的研究線粒體對維持細胞的體內平衡起著關鍵作用，因此加速了人們對線粒體亞組分的研究. 線粒體內膜不僅包含有呼吸鏈復合物，它還包含多種離子通道和轉運蛋白. 對線粒體發揮正常的功能起著重要作用. Cruz等〔9〕專注於線粒體內膜蛋白質的研究，他們通過二維液相色譜串聯質譜技術鑒定出182個蛋白質，pI（3.9~12.5），MW（Mr 6000~527 000），這些蛋白與許多生化過程相關，比如電子傳遞、蛋白質運輸、蛋白質合成、脂類代謝和離子運輸.
2.3線粒體蛋白質復合物的研究線粒體內膜上嵌有很多蛋白質復合物，對於線粒體的功能具有重要作用，應用常規的雙相電泳很難將這些蛋白質復合物完整地分離出來. Devreese等〔10〕採用Bluenative polyacrylamide gel electrophoresis（BNPAGE）分離線粒體內膜上的五個氧化磷酸化復合物，結合肽質量指紋圖譜，成功地鑒定出氧化磷酸化復合物中60%的已知蛋白質. BNPAGE在分離蛋白質復合物時可以保持它們的完整性，因此這項技術可以用於研究在不同的生理病理狀態下蛋白質復合物的變化及臨床診斷等.
2.4線粒體蛋白質組資料庫目前人們查詢最多的線粒體蛋白質組資料庫有MITOP, MitoP2和SWISSPROT三種. MITOP〔11〕是有關線粒體、核編碼的基因和相應的線粒體蛋白質的綜合性資料庫，收錄了1150種線粒體相關的基因和對應的蛋白質，人們可依據基因、蛋白質、同源性、通道與代謝、人類疾病分類查詢相關的信息.MitoP2〔12〕資料庫中主要為核編碼的線粒體蛋白質組的數據，MitoP2資料庫將不同來源的線粒體蛋白質的信息整合在一起，人們可以根據不同的參數進行查詢. MitoP2資料庫既包括最新的數據也包括最初的MITOP〔11〕資料庫中的數據. 目前資料庫中主要為酵母和人的線粒體蛋白質組的數據，以後還將收錄小鼠、線蟲等的數據. 資料庫旨在為人們提供線粒體蛋白質的綜合性數據. SWISSPROT資料庫包含269種人類線粒體蛋白質，其中與人類疾病相關的蛋白質有225種. 資料庫中有相當一部分蛋白質沒有明確的定位和功能信息的描述. 隨著線粒體研究熱潮到來和蛋白質組學技術的發展，將有更多的數據被填充到資料庫中.
3線粒體蛋白質組研究中存在的問題
3.1線粒體鹼性蛋白質與低分子量蛋白質線粒體蛋白質中，具有鹼性等電點的蛋白質佔有很大比例，在等電聚焦時難以溶解，一些鹼性程度很大的蛋白質如細胞色素C（pH 10.3）在pH 3~10的IPG膠上不能被分離出. 線粒體蛋白質中相當一部分蛋白是低分子量蛋白，因此在SDSPAGE電泳時要分別應用高濃度和低濃度分離膠，以更好地分離低分子量蛋白質和高分子量蛋白質.
3.2線粒體膜蛋白質線粒體是一個具有雙層膜結構的細胞器，內膜和外膜上整和有很多膜蛋白質，這些膜蛋白質對於線粒體功能的發揮具有重要作用，但是膜蛋白質具有很強的疏水性，在等電聚焦時，用常規的水化液難以溶解，因此用常規的IPG膠檢測不出來. 換用不同的裂解液對膜蛋白的溶解具有幫助. 有研究人員在等電聚焦緩沖液中加入SB310以增加膜蛋白的溶解性. 在等電聚焦前對樣品進行有機酸處理也可以增加膜蛋白的溶解性. 在研究中人們發現,不同的樣品應該選用不同的裂解液，沒有一種裂解液能夠適合於所有的膜蛋白質.
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針對膜蛋白質的難溶和等電聚焦時的沉澱，一些研究人員另闢徑，避開雙相電泳而進行一維SDSPAGE電泳，如Taylor等〔13〕先通過蔗糖梯度離心將線粒體蛋白質分成不同的組分，而後將每一個組分進行一維電泳，一維電泳中SDS可以很好地溶解疏水性蛋白質和膜整合蛋白質，他們鑒定出600多種線粒體蛋白質，其中有很多蛋白質以前應用雙相電泳沒有被鑒定出來. 他們鑒定的蛋白質中有很多具有跨膜結構域，如adenine nucleotide translocator（ANT1）和VDACs蛋白質，這些蛋白質對於調節線粒體的功能具有關鍵作用而且應用常規雙相電泳很難被鑒定出來. 提高質譜鑒定的靈敏性對於一維SDSPAGE電泳後蛋白質分析鑒定具有很大的幫助，Pflieger等〔14〕應用液相色譜串聯質譜（LCMS/MS）成功地鑒定出179種線粒體蛋白質，其中43%是膜蛋白質而且23%具有跨膜結構域. 液相色譜串聯質譜（LCMS/MS）檢測靈敏度較高，SDS可以很好地溶解膜蛋白，因此這種方法比傳統的雙相電泳具有更高的靈敏性而且不受蛋白質等電點、分子量、疏水性的限制.
3.3線粒體樣品的純度線粒體樣品的純度對於蛋白質組分析非常重要，在樣品制備的過程中，具有與線粒體相同沉降系數的成分會同線粒體一起沉降下來，如內質網、微粒體、胞漿蛋白的一些成分. 這些蛋白斑點出現在雙相電泳膠上，會影響整體蛋白質組分析的結果. 因此提高樣品的純度至關重要. Scheffler等〔15〕採用多步percoll/metrizamide密度梯度離心純化線粒體樣品，雙相電泳後鑒定出61個蛋白質，幾乎全部是線粒體蛋白質.
4未來展望
隨著人類基因組工作草圖的完成，生命科學的研究進入後基因組時代，蛋白質組學的研究遂成為重點. 蛋白質組學旨在採用全方位、高通量的技術路線，確認生物體全部蛋白質的表達和功能模式，從一個機體、一個器官組織或一個細胞的蛋白質整體活動來揭示生命規律，並研究疾病的發生機制、建立疾病的早期診斷和防治方法. 抗體技術在線粒體蛋白質組學領域中具有重要的應用價值. 單克隆抗體還具有高度的特異性，應用於親和層析技術中不僅可以去除組織細胞樣品中高表達的蛋白質成分，同樣也可以富集表達量極低的組分. 結合蛋白免疫轉印、流式細胞術和免疫組織細胞化學，實現對相應蛋白質的定性、定量和細胞（內）定位分析. 與微陣列技術（晶元）結合，可以研製出含有成百上千種抗體的蛋白(抗體)晶元，這種新技術使得研究人員可以在一次實驗中比較生物樣品中成百上千的蛋白質的相對豐度，能夠檢測到樣品中濃度很低的抗原，以實現蛋白質組學對復雜組分高通量、高效率的檢測. 某些抗體可以特異性識別蛋白質翻譯後修飾的糖基化或磷酸化位點、降解產物、功能狀態和構象變化，成為基因晶元檢測不可替代的補充. 抗體捕獲組分的分析有助於蛋白質復合物及其相互作用的研究，也在新的蛋白質發現和確認方面提供重要信息和證據. 隨著抗體技術的不斷提高，抗體數目的不斷增多，蛋白質組學的研究也將更加深入. 線粒體不僅參與細胞重要的生命活動，而且對於生物進化的研究也有重要意義. 隨著線粒體研究熱潮的到來，將有更多的蛋白質被發現，對於蛋白質功能的研究也將更加深入，相信線粒體蛋白質組的研究對於人類疾病的發病機制和早期診斷將做出重要貢獻.
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