单细胞生物特征范文

【关键词】

肺炎支原体；婴幼儿；传染性单核细胞增多症

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传染性单核细胞增多症(IM)是一种由EB病毒感染引起的单核-巨噬系统急性增生性疾病，多发于儿童期。由其他病毒和细菌感染、药物过敏引起者称传染性单核细胞增多综合征。肺炎支原体(MP)是介于病毒和细菌之间的一种病原体，MP感染可出现全身多系统的临床表现，是引传染性单核细胞增多症的重要因素。现将我科2007年4月至2010年4月收治的10例肺炎支原体感染致传染性单核细胞增多综合征临床分析如下。

1资料与方法

1.1一般资料2007年4月至2010年4月，在我科住院诊断为MP感染的患儿共420例，其中MP并发IM10例，占2.38%，男7例，女3例，发病年龄6月至3岁，均符合IM诊断标准［1］。

1.2临床表现①发热：10例均有不同程度发热，热型不则，低热1例，其余均为中高度发热，发热持续时间为5～12d。②淋巴结肿大：8例淋巴结肿大，表现为颈颌下淋巴结肿大，直径约1.0～3.0cm。③咽峡炎：10例均有咽峡炎，表现为咽充血，扁桃体I～Ⅱ度肿大，其中8例扁桃体上有白色渗出物。④肝脾肿大：10例肝脾均不同程度肿大，均伴功能异常。⑤眼睑水肿：7例有不同程度的双眼睑水肿，病程7～10d消退。⑥其他：肺炎6例，心肌损害1例，其心脏彩超示心脏结构及功能正常。10例均未见皮疹。

1.3实验室检查

1.3.1血象WBC(6.6～22.8)×109／L，L58％～76％，异常淋巴细胞均>10％(11％～36％)；4例血小板减少(68～89)×109／L，轻度贫血4例。

1.3.2尿常规5例有尿常规异常，尿隐血+～++，尿蛋白-～+。

1.3.3血生化肝功能检查10例有不同程度的增高AST：45～120IU／L，ALT：65～312IU／L。CRP升高6例。血沉增快5例。CK-MB增高1例(92IU／L)。

1.3.4病原学检查10例患儿均抽血予ELISA方法检测MP-IgM，均≥1：160。10例巨细胞病毒IgM抗体、弓形虫IgM抗体均阴性，EB病毒抗体检测VCA-IgM、VCA-IgG阴性。

2治疗与转归

10例患儿明确诊断后，均给予阿奇霉素［10mg/(kg?d)，用4d，停3d为1疗程，共2疗程］，同时护肝降酶对症支持治疗。住院9～16d(平均13d)，体温于阿奇霉素治疗3～6d降至正常，临床症状明显改善，出院时10例脾脏均已缩至正常，6例肝脏缩至正常大小，复查ALT均恢复正常。8例扁桃体白色分泌物于病程5～10d消退。

3讨论

IM是一种单核-巨噬系统急性增生性传染病，主要病原是EB病毒，临床表现为发热、咽痛、淋巴结肿大三联征、常伴肝脾肿大、肝功能异常，周围血中出现大量的异常淋巴细胞。除EB病毒外，还有其他病原也可以引起类似临床表现的综合征，如弓形虫、巨细胞病毒、腮腺炎、水痘、风疹、支原体等［2］。MP感染致传单综合征的机制可能如下:①MP的免疫逃逸：MP可借助特有的粘附结构紧密牢固的吸附于宿主细胞表面，逃避黏膜纤毛的清除作用及吞噬细胞的吞噬，逃避特异性抗体反应。且MP与宿主细胞膜具有相似的抗原成分而逃避宿主免疫监视，得以长期存在于宿主体内。②MP对T淋巴细胞、B淋巴细胞起到分裂原的作用，TH淋巴细胞亚群失衡，IL-2，IL-4升高，IL-4／IFN-γ比值升高，介导广泛的免疫反应。此外，MP感染可刺激机体B淋巴细胞产生IgM、IgG抗体。MP抗原与人体的心、肺、肝、脑、肾及平滑肌等组织存在着部分共同抗原，MP感染机体后可产生相应组织的自身抗体，出现该器官组织相应症状［3］。

MP感染引起的IM临床表现与EBV引起IM相似，主要症状为发热、渗出性咽峡炎、淋巴结肿大及肝脾肿大，同时大多伴有肝功能异常，部分出现全身其他系统的受损。本组10例MP感染患儿，临床表现与IM相同，给予阿奇霉素治疗有效。提示我们遇IM患者，除了查EB病毒、巨细胞病毒抗体的同时，还应该查肺炎支原体抗体，同时反复做外周血细胞学检查，结合临床病检查结果及时地作出诊断，一旦确诊要进行正规序贯治疗，同时给予护肝治疗，注意复查肝功能及血细胞学检查。

参考文献

［1］胡亚美，江载芳.诸福棠实用儿科学.7版.北京：人民卫生出版社，2002：821.

单细胞生物特征范文

【关键词】亚细胞定位；特征信息提取；预测算法

亚细胞定位是指某种蛋白或某种基因表达产物在细胞内的具体存在部位，即根据所给出的蛋白质序列来预测其所在的亚细胞位置。蛋白质是基因功能的执行者，机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有它的参与，正是由于它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质，越来越多的生物学、生物信息学研究者开始对蛋白质的功能预测及分析进行了研究。然而，蛋白质只有经分选信号引导后运输到特定的细胞器中，才能参与细胞的各种生命活动，执行它的功能，如果其运送位置发生偏差，将会影响细胞功能甚至整个生物体。因此，蛋白质在细胞中的正确定位是细胞系统高度有序运转的前提保障。研究细胞中蛋白质定位的机制和规律，预测蛋白质的亚细胞定位，对于了解蛋白质结构、性质和功能，了解蛋白质之间的相互作用，研究疾病机理和发展新药物以及探索生命的规律和奥秘具有重要意义。

随着核酸和蛋白质序列等生物数据的高速膨胀，单纯以传统实验方法来确定蛋白质亚细胞定位具有成本高、实验时间长，预测精度不理想，会耗费大量的人力和物力等缺点，已经无法满足生命科学研究的需要。因此，需要寻找一种快速、有效、准确的计算方法来预测蛋白质亚细胞定位。近年来，生物信息学在这方面开展了广泛的研究并且取得一系列很有意义的成果，数据库的构建和亚细胞定位分析及预测加速了蛋白质结构和功能的研究。一方面，生物信息学研究可以对大规模的实验数据进行分析和提取生物学信息，同时可以根据现有数据对一些目前还未知的蛋白质做出预测；另一方面，不断增长的亚细胞定位数据也可以用来验证并改进预测结果。目前，利用生物信息学方法进行蛋白质亚细胞定位预测已经成为了一个研究热点。

从20世纪90年代初至今，蛋白质亚细胞定位预测一直是生物信息学研究的热点问题之一。通过分析国内外研究者的研究方法，不难发现这些方法的主要不同在于两个方面：第一，蛋白质特征信息的提取，主要是指将蛋白质相关特征信息提取出之后转化成高维的特征向量，作为预测的输入。蛋白质序列特征信息主要包括氨基酸顺序相关性、氨基酸在蛋白质中出现的频率、氨基酸物理化学性质等。第二，预测算法的设计，根据提取的特征向量集，利用有效的算法预测蛋白质的亚细胞定位。算法影响亚细胞预测精度的重要因素，现有预测算法中，统计学和机器学习方法使用的最为广泛。

利用计算方法来预测蛋白质亚细胞定位属于统计模式识别中的模式多分类问题。问题的研究一般包括以下四个步骤：（1）具有客观代表性的蛋白质数据集的构建；（2）蛋白质序列的特征提取，即蛋白质序列编码，从蛋白质中提取特征参数，实现字母序列到数值特征的转换；（3）预测算法的选取，即如何根据提取的特征参数，设计有效的分类或识别模型类；（4）对预测结果进行评估，即预测模型的测试与检验以及结果性能的评估。

1数据集的构建

研究蛋白质亚细胞定位的数据集基本来自SWISS-PROT数据库。该数据库建于1986年，是目前世界上存储蛋白质序列最主要的一级数据库之一。利用这个数据库研究蛋白质的亚细胞定位时，需要对其中的数据进行筛选。通常的筛选标准有：（1）针对研究对象，挑选特定物种的相关蛋白质序列；（2）在构建数据集时，需要知道每个蛋白质序列所在的亚细胞位置，所以只有包含明确的亚细胞定位信息的序列才被选入数据集中；（3）序列长度不能太短；（4）数据冗余度，要求同源性低；（5）排除样本量太少的亚细胞类别。

除了利用SWISS-PROT数据库外，还有LOCATE、TargetP家族数据集等。近年来，随着研究的不断深入，蛋白质序列数据集越来越复杂，目前最复杂的数据集是酵母蛋白质序列数据集，包含22种亚细胞蛋白质。

2蛋白质特征信息的提取

蛋白质序列特征提取的目的是，从蛋白质序列中提取特征信息，并用适当的数学方法来描述或表示这些信息，使之能正确反映序列与结构或功能之间的关系，这于蛋白质亚细胞定位是至关重要的，也是研究蛋白质功能结构的关键。根据提取特征信息的不同，可以归纳为3类。

2.1基于氨基酸的组成和性质

氨基酸组成是一种最基本的序列特征，也是亚细胞定位预测中使用得最为普遍的一种蛋白质特征信息。蛋白质一般有20种氨基酸组成，氨基酸组成将每种氨基酸在蛋白质序列中出现的频率抽取出来作为一个20维的向量。1994年，Nakashima和Nishikawa最早通过利用氨基酸组成进行了蛋白质亚细胞定位预测，对细胞内和细胞外蛋白质定位分别取得了88%和84%的预测准确率。

2.2基于蛋白质序列的N端分选信号的方法

一般认为蛋白质在合成的过程中，其N端包含一些特殊的分选信号，这些信号能够指导新合成的蛋白质分选到特定的亚细胞中，包括信号肽、线粒体转移肽、叶绿体运输肽、核定位信号、类囊体腔转移肽和过氧化物酶体定位信号等。这种信息的有效性取决于蛋白质序列完整性，一旦蛋白质序列的N端信号不完整或者丢失，预测结果就可能失效。

2.3基于功能域和基因注释的方法

蛋白质序列在长期的进化过程中，某些特定位点上的氨基酸残基具有高度的保守性，这些位点称为功能域。2002年功能域组分的概念首次被用于蛋白质亚细胞定位，这种方法显著提高了亚细胞定位的质量。2006年，引入GO注释来预测人类蛋白质的亚细胞位置。但是，基于功能与和基因注释的方法对于数据库功能注释信息的完善程度依赖性较大，如果数据库中没有足够的功能域或基因注释条目，那么将无法确定蛋白质的亚细胞定位。

由于不同的特征从不同的角度刻画蛋白质序列，目前没有一种特征能够很好地刻画蛋白质的亚细胞定位特征，单独利用某种特征难以在预测效果上取得大的突破。将多种特征提取方法组合起来已经成为亚细胞定位预测中最为普遍的一种方法。

3蛋白质亚细胞定位预测算法

蛋白质亚细胞定位预测中另一个重要因素是识别算法，成功的分类算法应该是能够高效、正确的将不同亚细胞位置的蛋白质分开。在蛋白质亚细胞定位预测方面，主要的算法包括5类：基于简单选择判别规则的方法；基于距离度量的近邻方法；基于人工神经网络的方法；基于马尔可夫模型的方法；基于向量机的方法。常用预测方法有神经网络、支持向量机、最邻近算法三种。

（1）神经网络。神经网络是一种模仿动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到处理信息的目的。神经网络具有良好的鲁棒性和容错性，因此，不仅在蛋白质亚细胞定位领域受到青睐，在模式识别的其他领域也得到了广泛的应用。

（2）支持向量机。支持向量机是一种基于统计学习理论分类技术，它在蛋白质特征向量映射到的高维空间中，找到一个使（下转第32页）（上接第12页）分类误差最小的最优分类面。由于支持向量机具有较好的推广能力，许多学者选择它作为蛋白质亚细胞定位预测的首选分类器。

（3）基于距离的近邻方法。基于距离的近邻方法原理是根据某种距离度量方法来度量样本之间的相似性，距离越近则两样本有可能出现在相同细胞器中。随后的研究中，研究者将基于距离的近邻方法做了推广，如模糊K近邻方法，加权模糊K近邻方法等。基于距离的近邻方法，不需要人为的选择参数，适合求解大规模问题，运算速度较快。

随着研究的不断深入，将多种算法进行融合，来预测蛋白质亚细胞定位已经逐渐成为研究的趋势。2010年，赵禹等用离散增量结合支持向量机方法预测蛋白质亚细胞定位。多种算法的融合，在提高蛋白质亚细胞定位预测的精度和加快算法运行速度方面取得了良好的效果。

4预测算法的检验和评估

选用适当的预测算法之后，需要对算法进行评估，即检验出算法的准确率，它是评价一个分类算法性能好坏的重要指标，也是与其它分类预测算法比较的依据。预测算法的检验方法主要有自身一致性检验、独立性检验、留一法检验三种[29]。

留一交叉验证（1eave-one-outcross-validation，LOOCV）每次取出数据集中的一条蛋白质序列作为测试样本，而剩余的蛋白质序列作为训练集对测试样本的亚细胞进行定位预测。直到所有样本序列都被测试一遍为止。LOOCV的缺点是计算成本高，费时，但是其结果更加严格可靠，已经在很多方法中得到了应用。

评估预测算法常用的算法评价指标有：敏感性、特异性和Matthew相关系数。敏感性指标是指每类样本中被正确识别的比例，反映了预测成功率；特异性指标是指被判别为第i类的样本中真正属于第i类的比例，反映了预测的可信度。

Sensitivity（i）=■×100%

Spencificity（i）=■×100%

Matthews相关系数MCC可以对算法的准确率进行评估。

MCC（i）=■

其中，tp（i）是第i类样本中被预测正确的数目，fn（i）是第i类样本被错误的判别为其他类别的数目，fp（i）是非第i类样本但被预测为第i类样本的数目，tn（i）是非第i类样本中被预测正确的样本数目。MCC指标取值0至1，取值越高说明分类器的性能越好，当MCC取1时，所有样本均被正确识别；当MCC取0时，分类器的判别效果与随机指派的结果一样，这样的分类器是最差的。

【参考文献】

[1]徐建华，朱家勇.生物信息学在蛋白质结构与功能预测中的应用[J].JMedMolBiol，2005，2（3）：227-232.

[2]张树波，赖剑煌.蛋白质亚细胞定位预测的机器学习方法[J].计算机科学，2009，36（4）：29-33.

[3]张丽.蛋白质亚细胞定位的序列编码及预测方法研究[D].湖南：湖南大学计算与通信学院，2010.

[4]郭丽丽，陈月辉.基于机器学习的蛋白质亚细胞定位预测[J].信息技术与信息化，2011，5：73-75.

[5]吴文佳.蛋白质亚细胞定位预测方法研究[D].南京：南京航空航天大学，2008.

单细胞生物特征范文篇3

目的研究和利用苦蒿资源。方法采用性状，显微鉴定方法对苦蒿进行生药学研究。结果描述并绘制了苦蒿的性状和显微特征。结论为苦蒿的生药学鉴定提供依据。

【关键词】苦蒿；顶羽菊；性状；显微鉴定

苦蒿来源于菊科植物顶羽菊的地上部分，又名苦艾，维吾尔名克可日［1］，分布于华北及陕西、宁夏、甘肃、新疆等地。有清热解毒、活血消肿、祛风湿之功效，主治风湿关节炎，痈肿病毒等症［2］。目前国内对该生药的相关研究少有报道，我们对该生药的性状和显微特征进行了研究，为制订相关质量标准提供依据。

1材料与仪器

样品采自石河子市，经谭勇副教授鉴定为顶羽菊Acroptihnrepens(L.)DC.；YD1508型切片机；MOTICSFC-28型显微镜。

2方法与结果

2.1性状鉴定茎淡绿色，被白色柔毛，手搓有白色粉霜，多分枝，分枝呈十字形互生，长20～40cm，直径0.1～0.3cm，平直细瘦，具纵棱，折断面较平坦，刺片状，五棱形，老茎中空。叶互生，无柄，皱缩或破碎，完整者浸润展平后呈长披针形，全缘，两面密被柔毛。头状花序，单生枝端，总苞数层，白色或淡黄色，卵形或宽卵圆形，先端尖而柔软。瘦果，白色，宽卵圆形，长2～3mm，宽1～2mm，略扁平，具白色冠毛。有的残留有花，花冠淡紫色。体轻质脆，味辛、苦。见图1。

2.2显微鉴定

2.2.1叶横切面

上下表皮细胞各1列，类长方形，生有少量非腺毛及腺毛。栅栏组织由2～4列细胞组成，排列紧密，内含淡黄色油滴、颗粒状分泌物，偶见菊糖。海绵组织有多列薄壁细胞组成，细胞类球形，间隙明显。主脉维管束外韧型，韧皮部略小于木质部，韧皮部外侧具厚角组织，新月形。见图2。

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2.2.2茎横切面

五边形，棱角之间略凹陷。表皮由1列长方形细胞组成，非腺毛多见，多皱缩弯曲。皮层较窄，栅状细胞中含大量淡黄色油滴及颗粒状分泌物。维管束卵形，韧皮部外被厚角组织，形成层不明显，木质部类三角形，大多相连。髓部较大。见图3。

2.2.3粉末淡黄绿色。非腺毛单细胞，细长弯曲，长约20～170μm，一种腔室明显，另一种不明显。木纤维两端斜尖，直径14～36μm，上有单斜纹孔，常有螺纹导管伴生。花粉粒深黄色，类球形，3孔沟，表面有细密短刺及细颗粒状雕纹。腺毛由6～10个类圆形细胞组成，头部多为单细胞，内含淡黄色颗粒状分泌物。气孔不等式，表皮细胞垂周壁较平直。厚壁细胞长方形，细胞壁呈现不规则加厚，上具横向单纹孔。油细胞形，内含大量淡黄色油滴及颗粒状分泌物。花冠分泌道长管道状，连续或间断，充满淡黄色分泌物，两侧可见柱状或片块状草酸钙结晶及螺纹导管。花柱碎片多见，表皮细胞分化成单细胞毛，先端尖锐。此外，可见韧皮纤维、网纹导管等，偶有淀粉粒。见图4。

3小结

在苦蒿性状和显微鉴别中，性状特征中的体表柔毛、茎断面形状、花序类型、种子冠毛，以及显微特征中叶横切面的非腺毛、腺毛、菊糖、栅栏组织，茎横切面中的非腺毛和栅状细胞；粉末中的油细胞、分泌道、花粉粒、腺毛、木纤维等，以上性状和显微特征对生药学鉴定具有鉴别意义。

【参考文献】