“分子结构与物质的性质”项目式复习教学——探秘非遗湿拓画

以“探秘非遗湿拓画”为项目主题,学生通过完成四个项目任务——制备并检验画液性能、探究牛磺酸在颜料配制中的作用、分析颜料在液面上的扩散现象以及解释拓印图案的原理,深入分析特定的分子结构特征,推测分子间的相互作用以及解释物质的性质,加强对“分子结构-分子间作用力-物质性质”内在联系的理解,发展宏观辨识、微观探析、科学探究和证据推理等化学学科核心素养。

银杏内酯分子结构和光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论方法详细考察四种银杏内酯分子(银杏内酯A、B、C和J)的结构和光谱性质.研究发现,改变银杏内酯上的取代基,银杏内酯分子骨架具有相对稳定的结构.基于优化得到的稳定结构,我们计算得到了四种银杏内酯分子的红外(Infrared,IR)光谱、拉曼(Raman)光谱和振动圆二色(Vibrational circular dichroism,VCD)光谱性质.我们发现,四种银杏内酯分子的IR光谱图在1100 cm^(-1)有较明显的区别,这些振动峰主要是银杏内酯分子中C-O-C键的伸缩振动峰.在Raman光谱图中,波长在3600cm^(-1)处为银杏内酯分子中羟基的伸缩振动,银杏内酯A、银杏内酯B、银杏内酯C分裂成了两个强度不等的振动峰,而银杏内酯J分子表现为一个宽的振动峰.在VCD光谱图中,我们发现四种银杏内酯分子在3800 cm^(-1)附近有明显的区别.

基于信息获取与加工的教学实施策略——以“分子结构与性质”单元教学为例

从信息获取与加工的视角看,学习的本质是行为主体对特定情境中的信息进行感知、辨识、选取、关联、转化、建模和应用的过程。为解决高中生在化学新知学习及问题解决中普遍存在的畏惧复杂信息、忽视关键信息、信息关联能力弱、信息转化及建模能力不足等问题,文章探讨了基于信息获取与加工的“四备”教研,并据此实施设计“驱动性任务—问题组”、引入“新异问题情境”等教学策略,以引导学生建构知识,并在实际问题的解决中加深对新知的理解。

不同样地白木香结香前后根际土壤细菌群落结构差异与土壤理化性质相关性研究

为阐明白木香结香前后根际细菌群落差异,并探讨与土壤理化性质的相关性。本研究采用高通量测序技术和生物信息学相关手段,对海南省3个种植地(海口市文山村、临高东光农场、乐东抱伦农场)白木香结香前后根际土壤细菌群落组成和多特征进行分析,并结合冗余分析对根际土壤理化性质与细菌群落进行相关性分析。结果表明:3个样地间共获得7944402条序列,隶属于51个门,151个纲,380个目,637个科,1296个属,2649个种;样地内结香前后细菌群落和多样性差异性不大,样地间存在显著差异。3个样地根际土壤细菌丰富度和多样性上均呈现为:LDJX>LDWJ>LGWJ>LGJX>WSWJ>WSJX。在群落结构上,乐东样地与文山和临高样地群落结构存在显著差异。在门水平上,乐东样地的优势细菌门为浮霉菌门(Planctomycetota)、绿弯菌门(Chloroflexi)、疣微菌门(Verrucomicrobiota);文山和临高样地的菌门为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)、变形菌门(Proteobacteria)。在属水平上,文山和临高的优势属为拟杆菌属(Bacteroides)、uncultured_bacterium_f Muribaculaceae、粪杆菌属(Faecalibacterium);乐东优势属为未确定属(g_uncultured_f__Gemmataceae)、Candidatus_Udaeobacter和拟杆菌属(Bacteroides)。对RDA分析发现,不同样地间白木香根际土壤细菌群落受土壤理化因子的影响具有一定差异。全磷与细菌种群差异和多样性呈显著负相关,pH与细菌种群差异和多样性呈显著正相关。该研究结果对白木香根际微生物互作关系研究具有参考价值,对海南沉香产业发展具有指导意义。

格氏乳球菌素garviecin LG34分子结构及抗菌活性研究

Garviecin LG34(格氏乳球菌素)是由发酵蔬菜中分离出的格氏乳球菌(Lactococcus garvieae)产生的新型广谱乳酸菌细菌素。采用冷乙醇沉淀、Sephadex G50葡聚糖凝胶层析、SP琼脂糖快速阳离子交换层析及液相色谱-质谱联用对garviecin LG34进行分离纯化和分子质量测定;采用Edman降解法、圆二色谱法和蛋白质结构预测软件分析garviecin LG34的理化性质和分子结构;并研究了细菌的最小抑菌浓度及对金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌生长的影响。结果表明,garviecin LG34的分子质量为5654.32 Da,由46个氨基酸组成,二级结构主要为α-螺旋结构和无规则卷曲,相对含量分别为36.6%、51.9%,具有亲水性和结构稳定性。Garviecin LG34具有广谱抗菌活性,当浓度达金黄色葡萄球菌和埃希氏大肠杆菌最小抑菌浓度的2.0倍(MIC×2.0)时,对两种菌均表现为杀菌作用。

饱和烷烃的热力学性质与分子结构的拓扑相关性研究

根据拓扑学原理 ,运用图论方法 ,以计算机为工具 ,对饱和烷烃的分子结构信息进行分析处理 ,定义了一个表征分子结构信息的内聚力指数 F ,并和拓扑指数 W,P一道 ,应用于微观结构与物性关系的研究之中 ,与饱和烷烃的热力学性质进行关联拟合 ,给出了相应的定量关系式 .

Na^+-K^+-ATP酶活力与取代芳烃分子结构的相关性

本文应用环境毒理学和生物化学原理,检测了38种取代芳烃类化合物对水生生物金鱼(Carassias auratus)肝细胞内Na^+-K^+-ATP三磷酸腺苷酶(ATPase)活力的影响,给出了Na^+-K^+-ATP酶活力(A)值与取代芳烃分子结构的相关性方程.

黄鳝HSP70理化性质和分子结构的生物信息学分析

为了研究黄鳝(Monopterus albus)热休克蛋白70(Heat Shock Protein 70,简称HSP70)的结构和功能,试验采用生物信息学方法对黄鳝HSP70的基本理化性质、亲/疏水性、信号肽、磷酸化位点、糖基化、无序化特征、二级结构、三级结构、相互作用蛋白网络及进化树进行了研究。结果表明,黄鳝HSP70由441个氨基酸组成,相对分子质量为48146.31,等电点为5.98,整体呈碱性,是较稳定的亲水性蛋白质,有信号肽,但不存在跨膜结构,属于分泌型蛋白质。黄鳝HSP70存在35个潜在磷酸化位点,其中包括19个Ser、14个Thr和2个Tyr磷酸化位点,有5个典型的N糖基化位点。二级结构以α-螺旋(39.68%)、延伸链(20.41%)、β-折叠(6.58%)和无规则卷曲(33.33%)为主要结构。热休克蛋白70(HSP70)作为分子伴侣,在蛋白质折叠和运输、细胞周期调控、细胞凋亡和精子发生等方面发挥着重要作用。研究表明,黄鳝HSP70在抵抗外界应激源、环境应激保护等方面起着重要作用。

邻苯二甲酸酯分子结构与厌氧生物降解相关性研究

以产气量为指标测试了10种邻苯二甲酸酯的厌氧生物降解性状,发现随分子结构的变化,其厌氧终极降解速率和降解半衰期表现出较大差异,厌氧生物降解难易程度依次为:DMP=DEP>DnPP>DnBP>DnAP>>DiHP<DnOP=DINP>DUP;将分子结构参数与降解速率、半衰期用SPSS进行多元回归分析表明邻苯二甲酸酯的分子结构是决定其厌氧生物降解性的关键因素,高分子量的化合物不利于厌氧生物降解.研究结果对其厌氧生物处理、生物修复具有一定的理论指导意义.

含能材料分子结构与感度的相关性

综述了国外近年来含能材料分子结构参数与感度相关关系的最新研究成果。研究表明：某些芳香族硝基化合物的撞击感度与Ｃ－ＮＯ２键强度相关；硝胺及脂肪族硝基化合物的冲击波感度与分子中Ｎ－ＮＯ２键的数目、长度和分子量相关。

火药用单质炸药的分子结构与火药燃速压强指数的相关性

本文根据火药燃速预估研究的初步成果和经验,分析了火药组分中某些单质炸药分子结构与火药燃速、燃速压强指数的相关性。通过对比和归纳,发现低压强指数和高压强指数火药选用的含能添加剂组分的分子结构特征有明显的差异,并显示出明显的规律性,如果将这些规律性和新概念作为火药用原材料分子结构设计或选择的指导原则的一种依据,将有利于实现由化学键特征预估火药的燃烧特性。这对火药基本配方的设计、燃速设计和调节更有指导意义。

烷基苯类化合物气相色谱保留指数与分子结构的相关性研究

利用分子力学和量子化学方法计算出烷基苯类化合物的分子结构描述参数,用逐步回归法建立烷基苯类化合物在不同极性色谱柱上的QSRR模型。烷基苯类化合物在不同极性色谱柱上的气相色谱保留指数与其分子结构描述参数之间具有较好的线性关系。建立了在不同极性色谱柱上的烷基苯类化合物的色谱保留QSRR模型,并预测烷基苯类化合物的色谱保留值,结果具有较好的稳定性和准确性。

土壤理化性质与卫青萝卜品质相关性研究

为了揭示各项土壤理化因子对“卫青”萝卜品质的影响,分析了天津市武清和西青产区的土壤理化因子差异及其与萝卜品质的相关性。结果表明,西青和武清产区土壤质地分别为重壤土、轻壤土。西青产区土壤全磷、有机质以及镁、钙、砷、镉、钴、铬、铜、锰、钼、镍、铅、锌元素含量均显著高于武清产区,而土壤全钾、速效钾、速效氮、有效磷含量显著低于武清产区。相关性分析发现萝卜蛋白质、可溶性糖、可溶性固形物、维生素C、粗纤维和水分含量与多个土壤理化因子呈不同程度正相关,其中可溶性糖含量与土壤有效磷和速效钾含量呈显著正相关,可溶性固形物、蛋白质含量与土壤电导率呈显著正相关。因此,在萝卜生产过程中,可结合土壤的理化特性,针对性地进行田间管理和常规施肥,以改善和提升萝卜品质。

不同种植区白木香结香前后根际土壤真菌群落结构与理化因子相关性分析

通过分析不同种植地白木香结香与未结香的根际真菌种群,了解白木香结香前后根际微生物变化规律,为白木香制定合理栽培措施提供参考依据。采用高通量测序技术和生物信息学手段对海南省3个样地(海口文山、临高东光、乐东抱伦)白木香结香前后根际土壤和真菌的多样性及群落结构进行分析,并结合冗余分析阐明白木香结香前后土壤理化性质与真菌群落的相关性。结果表明:3个产地共获得3 697 288条ITS序列,隶属于3个种植区,共获得1界2门12纲25目42科55属62种。样地内结香前后真菌群落和多样性差异性不大,但优势种群丰度存在差异;样地间存在显著差异。白木香结香前后根际土壤真菌丰富度和多样性上从高到低依次呈现为:LDWJX>LDJX>LGJX>LGWJX>WSWJX>WSJX。白木香根际土壤样品真菌物种组成丰富,不同地区白木香根际未结香和结香后土壤真菌群落组成、分类单元的相对丰度及优势分类单元皆存在不同程度差异。在群落结构上,3个产地的优势菌群均存在差异;在门水平上,3个种植区共有的优势菌门为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota);在纲水平上,文山优势纲为座囊菌纲(Dothideomycetes),临高优势纲为粪壳菌纲(Sordariomycete),乐东优势纲为子囊菌纲(Ascomycetes);在属水平上,文山优势属为子囊菌属(p__Ascomycota),临高优势属为漆斑菌属(Myrothecium),乐东优势属为座囊菌属(c__Dothideomycetes)。通过对3个种植区白木香根际土壤理化性质与白木香根际真菌的主要菌属进行相关性分析发现,土壤表面pH、有机质、碱解氮、全氮、全磷、有效磷对白木香根际土壤中主要真菌群落有显著影响,表明通过调节土壤养分水平来改变白木香土壤真菌群落组成和遗传多样性。该研究结果对真菌水平上改良土壤和白木香土壤质量评价具有指导意义,也为今后海南省白木香产区的施肥策略提供参考依据。

施氮对甜菜根际土壤化学性质的影响及相关性分析

氮肥施入直接影响土壤的肥力和理化性质,施氮过多会造成氮肥利用效率偏低和环境污染等问题。本研究旨在探讨施氮对不同氮效率甜菜品种根际土壤化学性质的影响及其相关性,为农业生产中科学栽培、合理施氮提供参考。以氮高效甜菜品种‘H004’和氮低效甜菜品种‘HI0466’为试验材料开展田间试验,设置不施氮N0(0kg/hm^(2))和正常施氮N120(120kg/hm^(2))2个处理,对根际土壤pH、有机质、速效磷、速效钾、碱解氮等主要化学性质在甜菜不同发育阶段的变化特征进行统计分析,挖掘它们之间的互作关系。结果表明,与不施氮相比,施氮条件下氮高效品种‘H004’根际土壤pH、有机质和碱解氮含量分别增加了2.64%、2.49%、0.42%,速效磷和速效钾含量分别降低了12.10%、17.22%;氮低效品种‘HI0466’根际土壤有机质、速效磷和速效钾含量分别增加了5.99%、5.60%、47.63%,pH和碱解氮含量分别降低了0.14%、3.68%。Pearson相关性分析结果显示,不施氮条件下2个品种根际土壤pH与有机质含量之间均呈显著负相关,速效钾与碱解氮含量之间均呈显著负相关。在施氮条件下,氮高效品种根际土壤速效磷与有机质含量呈显著负相关,与速效钾呈显著正相关;氮低效品种根际土壤有机质与碱解氮含量呈显著正相关。

北京中心城区城市森林土壤理化性质与植物群落特征的相关性

城市森林是城市生态系统的重要组成部分,而土壤是城市森林可持续发展的基础。在北京中心城区城市森林选取3种典型群落类型样方29个,结合调研植物群落特征,分3层采集0~60cm土壤样品,采用方差分析与多重比较明确北京中心城区城市森林土壤理化性质状况,并对其与植物群落特征的相互作用进行研究。结果表明:1)北京中心城区城市森林土壤容重和电导率处于适宜植物生长范围内,但土壤pH值偏碱性,土壤养分含量相对匮乏;随着土层加深,土壤pH值、有机质、全氮、碱解氮和有效磷含量逐渐降低,差异显著(P<0.05)。除群落郁闭度外,群落特征指标与土壤养分指标多项呈显著正相关。2)植物群落在25~35 a时期到达稳定增长期,土壤养分含量最佳。3)适度提高群落中落叶阔叶型植物的比例、增加植物凋落物和林下植被生物量则对土壤有利。总之,对北京中心城区城市森林应考虑植物群落的差异性,进行针对性的建造管理及制定养护措施,从而长效稳定地促进城市森林健康可持续发展。

不同热处理棉籽中蛋白质分子结构与其营养价值、瘤胃降解特性的相关性研究

本试验旨在探究不同热处理对棉籽蛋白质营养价值、瘤胃降解特性与小肠消化率和分子结构的影响,并探讨棉籽蛋白质分子结构与其营养价值、瘤胃降解特性与小肠消化率之间是否存在相关性。试验分别采用干热(140、150和160℃分别加热1 h)、微波(700 W分别加热1、2和3 min)和γ辐照(剂量分别为30、45和60 kGy)的加热方式处理棉籽。采用常规化学分析法、康奈尔净碳水化合物-净蛋白质体系(CNCPS)、尼龙袋法和改进的三步体外法对不同热处理棉籽中蛋白质营养价值、瘤胃降解特性和小肠消化率进行评定,结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术分析棉籽蛋白质的分子结构,并对棉籽蛋白质分子结构与其营养价值、瘤胃降解特性与小肠消化率之间的相关关系进行分析。结果表明:1)不同热处理对棉籽中蛋白质成分和CNCPS组分无显著影响(P>0.05)。2)不同热处理极显著影响瘤胃可溶部分、瘤胃可降解部分、瘤胃不可降解部分、蛋白质的瘤胃有效降解率以及小肠可消化蛋白质与总可消化蛋白质含量(P<0.01)。随着热处理时间的延长或强度的增加,棉籽蛋白质瘤胃有效降解率、总可消化蛋白质的含量和瘤胃非降解蛋白质的小肠消化率逐渐降低,小肠可消化蛋白质的含量逐渐升高。3)不同热处理对棉籽蛋白质分子结构酰胺Ⅰ带峰高、酰胺Ⅰ带峰面积、酰胺Ⅱ带峰高、酰胺Ⅱ带峰面积、α-螺旋峰高、α-螺旋与β-折叠峰高比产生了极显著影响(P<0.01)。除微波加热3 min外,其他热处理均显著升高了棉籽蛋白质分子结构中酰胺Ⅰ带峰高、酰胺Ⅰ带峰面积、酰胺Ⅱ带峰高、酰胺Ⅱ带峰面积(P<0.05),同时45和60 kGyγ辐照还显著升高了α-螺旋峰高、α-螺旋与β-折叠峰高比(P<0.05)。4)棉籽中蛋白质分子结构与其营养价值、瘤胃降解特性和小肠消化率之间存在相关性,并能建立回归方程,其中预测中性洗涤不溶蛋白质、可溶性蛋白质、快速降解真蛋白质、中速降解真蛋白质、慢速降解真蛋白质的回归方程的R^2均在0.9以上,但部分回归方程的R^2<0.6。综上所述,3种热处理方式均对棉籽中蛋白质的瘤胃降解特性、小肠消化率和分子结构产生了影响。热处理能够增加过瘤胃蛋白质和小肠可消化蛋白质的含量,以辐照剂量为60 kGy时效果最佳。棉籽蛋白质分子结构与其营养价值、瘤胃降解特性和小肠消化率存在相关性,并能够建立回归方程,但部分变量回归方程的R^2<0.6,仍需做进一步的研究。

膨润土矿物学性质指标与性能指标的相关性研究

为了构建膨润土矿物学性质指标与性能指标之间的相关性模型,收集和整理了全国不同产地膨润土相关矿物学指标与性能指标的测试数据,并采用SPSS软件进行相关性分析及聚类分析。研究结果表明,钠离子交换容量E_(Na)^(+)、碱性系数、pH值以及底面间距d_(001)这4个矿物学性质指标两两显著相关,是影响膨胀容、膨润值、吸水率、热湿拉强度与胶质价5个性能指标的主要因素。层电荷、吸蓝量及阳离子交换量3个矿物学性质指标与湿压强度两两之间呈现出很强的相关性。将广西地区5个膨润土样品的吸蓝量数据代入湿压强度的逐步回归模型中时,其符合率均达到80%以上,说明通过测定吸蓝量可以较好地预测湿压强度。

高粱自然发酵对淀粉分子结构及老化性质的影响

为明确自然发酵对高粱淀粉分子结构及老化性质的影响,将高粱进行自然发酵,利用碱提法提取高粱淀粉,研究发酵过程中淀粉颗粒表面形态、官能团、淀粉分子质量、链长分布的变化对淀粉老化性质的影响。结果表明:自然发酵后高粱淀粉颗粒表面有一定的侵蚀痕迹;发酵处理未生成新的化学基团,各官能团的峰位保持不变;发酵后淀粉的重均分子质量降低,低分子质量淀粉由74.2%增加到78.5%,同时高分子质量淀粉含量由5.4%降低至2.5%;支链淀粉的短支链百分含量降低1.8%~3.89%,长支链百分含量增加2.01%;发酵后淀粉的峰值黏度及回生值增加,其中回生值增加466 mPa s,使发酵后的高粱淀粉更易形成凝沉,研究结果为自然发酵高粱技术调控及老化淀粉食品加工提供理论基础与数据支持。

玉米秸秆不同部位的蛋白质营养价值与其分子结构相关关系的研究

本试验旨在探求玉米秸秆不同部位蛋白质营养价值与其分子结构是否存在相关关系。采用常规化学分析方法并结合美国康奈尔大学净碳水化合物和净蛋白质体系(CNCPS)对玉米秸秆不同部位(苞叶、叶片、叶鞘、茎皮和茎髓)的蛋白质化学成分(粗蛋白(CP)、中性洗涤不溶蛋白(NDICP)、酸性洗涤不溶蛋白(ADICP)、非蛋白氮(NPN)、可溶性蛋白(SCP))及CNCPS中的蛋白组分(瞬时降解含氮部分(PA)、快速降解蛋白(PB1)、中速降解蛋白(PB2)、慢速降解蛋白(PB3)和不可降解蛋白(PC))进行测定,同时利用傅里叶变换红外光谱分析技术(FTIR)分析样本的蛋白质分子结构(酰胺Ⅰ带、酰胺Ⅱ带、α-螺旋、β-折叠),进而探求两者之间的相关关系。试验结果表明,玉米秸秆不同部位的蛋白质营养价值存在显著差异(P<0.05),其中叶片的CP和NDICP最高(分别为8.78%和3.11%),而CNCPS中的PA、PB3及PC组分在不同部位也存在明显的不同(P<0.05)。通过FTIR光谱扫描后,发现玉米秸秆5个部位的蛋白分子结构之间同样存在显著差异(P<0.05),并且光谱参数与蛋白质营养价值存在明显的相关关系(P<0.05),利用酰胺Ⅰ带与酰胺Ⅱ带峰高比以及α-螺旋与β-折叠峰高比、酰胺Ⅱ带峰值可以有效地预测CP含量(R2=0.804 7)、NDICP含量(R2=0.949 4)、ADICP含量(R2=0.600 9)以及蛋白组分中PC部分的含量(R2=0.647 1)。综上所述,玉米秸秆不同部位的蛋白质营养价值及分子结构都存在明显的差异,并且二者存在显著的相关关系。