1410 两株博卡病毒的检测及遗传演化分析 中国兽医杂志
猪博卡病毒(Porcine Bocavirus,PBoV)属于细小病毒科、博卡病毒属,为单股线状无囊膜DNA 病毒,基因组在5.2kb左右[1],包括3个开放阅读框(ORFs),分别编码非结构蛋白NS1,结构蛋白VP1/
VP2和磷酸化的非结构蛋白NP1[2-3],NP1基因的功能尚不清楚,VP1/VP2基因是其主要的抗原基因。该病毒的理化性质、致病机理和能引起的临床症状尚不清楚,对该病毒的研究仍处于起步阶段。2009年,瑞典科学人员首先发现了世界上第一例猪博卡病毒[4],2010年,翟少伦等[5]首次在我国191份疑似患高热病的病料中检出PBoV,胡军勇等[10]在对猪腹泻样品进行检测时发现PBoV的阳性率达到69.35%,表明该病毒在发生腹泻的猪肠道内普遍存在,虽然该病的致病性仍然存有争议,但其经常会与猪圆环病毒2型、猪输血传染病毒和猪繁殖与呼吸综合征病毒等在猪体内同时被检出。此后在中国北京市、上海市、湖北省等相继检测到猪博卡病毒。2010年Shan等[9]在无临床症状的猪粪便样品中检测到PBoV的广泛存在,2011年张志等[6]从河南某猪场表观健康猪样品中检测到
PBoV,表明我国内地已经存在猪博卡病毒的感染。在基因分型上,翟少伦[7]等将其分为4个基因型,郝飞等[8]将其暂时分为7个基因型,国际病毒学分类委员会关于博卡病毒的分类方法按照非结构蛋白编码区NS1基因进行分类,但也有学者提出人博卡病毒应按照结构蛋白编码区VP1/VP2基因进行分类。其基因分型还需要进一步完善。
1材料与方法
1.1样品200份猪粪便样本,分别采集自广东
两株猪博卡病毒的检测
及遗传演化分析
周宇1,唐连飞2,朱事康1,朱中武2,佟铁铸1,
禹思宇2,刘星1,陈燕忠1,邹东辉1,罗卓军1
(1.惠州出入境检验检疫局技术中心,广东惠州516006;2.湖南出入境检验检疫局,湖南,长沙410004)
摘要:根据GenBank公布的猪博卡病毒序列,设计特异性引物,分别对猪博卡病毒(PBoV)的NS1基因、NP1基因、VP1/ VP2全基因进行PCR方法测定,所得到的2个阳性样本分别命名为GD4和GD18。各基因遗传分析表明:GD4和GD18株各基因同源性较低,在34.9%~50.5%之间;猪博卡病毒主要分为3个大的分支,GD4和GD18分别处于不同的分支;分别与HQ223038和KF206167亲缘关系较近。
关键词:猪博卡病毒;检测;遗传分析
中图分类号:S852.65+1文献标志码:A文章编号:0529-6005(2014)10-0009-04
Detection an d ge netic analysis of two strains of Porcine Bocavirus
ZHOU Yu1,TANG Lian-fei2,ZHU Shi-kang1,ZHU Zhong-wu2,TONG Tie-zhu1,
YU Si-yu2,LIU Xing1,CHEN Yan-zhong1,ZOU Dong-hui1,LUO Zhuo-jun1
(1.Huizhou Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau of P.R.C,Huizhou,516001,China;
2.Hunan Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau of P.R.C,Changsha,410004,China)
Abstract:According to the GenBank,the specific primers were designed to detect the PBoV NS1gene,NP1gene,and VP1/VP2 gene of PBoV.Two positive samples were named for GD4and GD18respectively.The genetic analysis indicated that the homologies of these two strains were34.9%~50.5%,PboV includes three large branches,they were in different clusters.They indicate a close re?lationship with HQ223038and KF206167respectively.
Key words:porcine bocavirus;PCR detection assay;genetic analysis
收稿日期:2013-10-30
基金项目:国家质检总局科技计划项目(2014IK243)
作者简介:周宇(1980-),男,兽医师,硕士,从事动物疫病实验
室检测工作,E-mail:zhouyu7890@https://www.360docs.net/doc/6314526129.html,
粤东地区的猪群。用1mL PBS 稀释震荡混匀,12
000r/min 离心5min ,取200μL 上清液进行病毒DNA 抽提(采用天根生化科技(北京)有限公司的病毒DNA 提取试剂盒)。1.2
引物设计与合成
参照GenBank 发表的猪博
卡病毒序列,登录号为:HQ223038和HM053693,使用Primer5.0引物设计软件,分别针对NS1、NP1、VP1/VP2基因设计引物(如表1所示)。引物由英潍捷基(上海)贸易有限公司合成。-20℃保存备用。
1.3
PCR 扩增PCR 反应体系为25μL ,反应体系
中含:上游引物、下游引物各2.5μL ,2*Mix 12.5μL ,模板2.0μL ,ddH 2O 5.5μL 。PCR 扩增条件为:NP1:95℃5min ;94℃30s ,58℃30s ,72℃30s ,35个循环;72℃10min ;NS1和VP1/VP2:95℃5min ;94℃30s ,58℃45s ,72℃90s ,35个循环;72℃10
min 。用1.5%琼脂糖凝胶电泳观察结果。1.4
测序和分析
将阳性PCR 产物送交英潍捷基
(上海)贸易有限公司进行测序,然后将序列进行BLAST 分析,并用DNAStar ,MEGA5.1软件进行比对和进化树分析。参考序列选择了自2010-2013年
已公布的猪博卡病毒全基因序列。登录号分别为:HQ223038,HM053693,HM053694,HM053672,HM053673,HM031134,JN831651,HQ291308,HQ291309,JF429834,JF429835,JF429836,JF512472,JF512473,JF713715,JF713714,JX854557,KC473563,
KF206165,KF206155,KF206157,KF206167。2
结果
2.1PCR 扩增利用引物对所有样品进行PCR 扩增,有2份样品可以扩增出特异性条带(见图1,图
2,图3),将两份样品分别命名为GD4和GD18。2.2遗传分析
2.2.1
同源性比较对GD4株和GD18株的NS1基
因、NP1基因、VP1/VP2基因分别进行测序,测得的片段长度与预期的目的片段长度一致。应用BLAST 和DNAStar 分析软件进行相关全基因序列进行同源性比较,发现GD4株和GD18株相关基因同源性较低,在34.9%~50.5%之间。GD4株与HQ223038、JX854557、HQ291308相关基因的同源性较高,96%~99.8%之间,与其他毒株同源性较低,在60%以下;
GD18株与KF206167、HM053693、HM053694、HQ291309、KF206165、KF206155同源性较高,在89.6%~96%之间,与其他分离株的同源性较低,在60%以下。两个毒株属于不同的基因型,GD4株基因突变率较低,GD18株基因突变率较高。
2.2.2氨基酸系统进化树分析应用MEGA5.1分析软件分别对GD4株和GD18株的NS1、NP1、VP1/VP2基因编码的氨基酸序列与参考株进行比对,绘制系统
表1
猪博卡病毒不同基因的PCR 引物
扩增基因上游引物
下游引物
目的片段/bp NS1ATGGCTCTACTACTTCACTTCAAGAATG CGGAATTCTTACTTACGTCCGTCGTCC 1919
5′-AAGAGAATAATTAACCTTGAGCGGG-3′5′-CGGCTTCTTACCTAGACGCTCGCTT-3′2140NP1CTAGATGAGTGGGCATCACAGCCAC
TCATCAGTTTTATTTTCCAGCTTCA 677ACGAGTTCGACAGTCAGCCTCAGGA
CCCACCCTCCCGGTTTTCTATTCGT
722VP1/VP2
CCAAAAAAAACGACGGCAAAAGAGG TCTTGTTGGCATGTTGCTGAGTTGG 1810CGATGGCACCCACGAATAGAAAACC
TTCCGCACTTAGTTGGCATGCATTC
2
079
图1
NS1基因的检测结果
M:DL 2000Marker ;1:GD4NS1基因;2:GD18NS1
基因
图2VP1/VP2基因的检测结果
M :DL 2000Marker ;1,2,3:GD18VP1/VP2基因;
4,5:GD4VP1/VP2基因
进化树,发现只有HM031134(中国江苏)株处于1个较远的分支。其他猪博卡病毒分为2个大分支,3个小分支,GD4株和GD18株的NS1和NP1处于1个大分支,不同的次分支,与多个欧洲株具有共同的祖先,在进化的过程中出现分化;而与美国、香港株亲缘关系较远;VP1/VP2却处于不同的大分支上。尤其是GD4株的VP1/VP2明显的处于1个独立的分支,预示其有自己独立的遗传演化趋势(见图4,图5,图6)。
3讨论
当前对PBoV 的研究还处于初级阶段,
主要研究
图3
NP1基因的检测结果
M :DL 2000Marker ;1,2,3:GD4NP1基因;4,5,6:GD18NP1
基因
图4NS1
氨基酸系统进化树分析
图5NP1氨基酸系统进化树图6VP1/VP2氨基酸系统进化树
病毒的形态和基因组情况,并建立了相关的检测方法。本研究摘录了NCBI 公布的PBoV 具有代表性的全部22条PBoV 的全基因序列。通过核苷酸序列的同源性比较和进化树分析发现,HM031134株与其他PBoV 株的同源性很低,同源性在5.0%以内,而且
在进化分支上相距较远并处于独立分支。而PBoV 的各不同分离株大体可分为3大分支,并且同一分支序列的相似性较高,同源性在80.0%以上,变异性较低,而在不同分支之间的核苷酸序列相似性较低;地域性差异并不大,如美洲、欧洲、亚洲、非洲的毒
株处于同一个进化分支;从目前公布的序列发现,国内存在的PBoV存在多样性和在一个地区同时存在多个毒株的情况,如上海的两个毒株HQ291308和HQ291309之间的差异显著;河南株与香港、美国等某些毒株同源性较高,而与其他国内毒株同源性较低,距离较远。本研究所得的两个毒株之间具有明显差异,分属不同的基因型,并且两个毒株均与欧洲株亲缘关系较近,与美国、香港毒株关系较远,推测认为是由于猪的引种和贸易往来导致的;氨基酸系统进化树表明GD4株的VP1/VP2处于独立的分支而其他两个基因编码的氨基酸却在同一大分支上,怀疑该毒株可能存在基因重组的可能,并且该毒株与其他毒株的致病性可能不同。虽然已经证实多种博卡病毒能够感染并且导致宿主发生急性腹泻[11-12],并且该病毒在发病猪群中的检出率明显高于健康猪群的检出率,但对于猪博卡病毒是否能导致宿主腹泻仍然存有争议[13-14],需要进一步深入研究。
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(上接第8页)
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2021年儿童常见喘息性疾病抗病原微生物药物的应用(最全版) 喘息是儿科临床的常见症状,病原微生物感染引起的相关喘息性疾病如何合理应用抗微生物药物进行病因或联合治疗,对于及时控制感染、缓解喘息症状、阻断病情进展、促进痊愈至关重要。近期,《儿童常见喘息性疾病抗病原微生物药物合理应用专家共识》发布,关于儿童常见喘息性疾病抗病原微生物药物应用,共识主要涉及以下内容。 抗病毒治疗 01抗呼吸道合胞病毒(RSV)治疗 利巴韦林(ribavirin,病毒唑)是是广谱抗病毒药物,具有骨髓抑制和致畸致癌等潜在的毒性作用,临床上不建议常规使用。对于某些严重的RSV感染病例或免疫功能严重受损的儿童,可考虑早期静脉点滴,10~15mg/(kg?d),3~5d,但需观察其不良反应。 干扰素(interferon,IFN):IFN-α在RSV呼吸道感染中起着重要作用,但IFN雾化吸入治疗RSV呼吸道感染及其毛细支气管炎的有效性和安全性尚缺乏足够的循证医学证据。
可参照以下方法进行,雾化吸入重组人IFN-α2b每次20~40万IU/kg 或IFN-α1b每次2~4μg/kg,每日2次,连续5~7d;或肌肉或皮下注射重组人IFN-α抗病毒治疗,IFN-α2b10万IU/(kg?d)或IFN-α1b1μg/(kg?d),每日1次,连续5d。 人单克隆RSV-F蛋白抗体(palivizumab,帕利珠单抗):1998年美国FDA批准帕利珠单抗用于预防具有高危因素婴儿的急性RSV感染,剂量为每次15mg/kg,每月1次肌注,始于每年11月或12月,连用5个月,可降低RSV感染的住院率及感染后反复喘息的发生率,但由于价格昂贵,其使用受到限制。 02抗腺病毒(ADV)治疗 目前尚无特异性治疗。利巴韦林、阿昔洛韦、更昔洛韦对ADV疗效不确切,不推荐使用。 西多福韦(cidofovir,CDV)通过抑制病毒DNA聚合酶,使病毒DNA 失去稳定性,抑制病毒复制,针对免疫低下儿童的ADV肺炎有报道,但其疗效和安全性尚未确定。对于重症ADV感染,可考虑应用人血丙种球蛋白(IVIG),推荐1.0g/(kg?d),连用2d。 03抗流感病毒(IFV)治疗
病毒的起源与进化
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病毒的起源与进化 摘要:病毒(virus)是由一个核酸分子(DNA或RNA)与蛋白质构成 或仅由蛋白质构成(如朊病毒)的非细胞形态的靠寄生生活的生命体。生物病毒是一类个体微小,结构简单,只含单一核(DNA/RNA),必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖的非细胞型微生物。本文就 以病毒的发现历程、起源、进化及对人体的影响进行了简明的论述。关键词:病毒;起源;进化 引言: 病毒,是一类不具细胞结构,具有遗传、复制等生命特征的微 生物。病毒同所有的生物一样,具有遗传、变异、进化的能力,是 一种体积非常微小,结构极其简单的生命形式,病毒有高度的寄生性,完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统,获取生命活动所需的物 质和能量,离开宿主细胞,它只是一个大化学分子,停止活动,可 制成蛋白质结晶,为一个非生命体,遇到宿主细胞它会通过吸附、 进入、复制、装配、释放子代病毒而显示典型的生命体特征,所以 病毒是介于生物与非生物的一种原始的生命体。 1病毒为细胞祖先假说 1924年,法裔加拿大微生物学家德海莱提出观点,认为生活中 的病毒是细胞的祖先。20世纪60年代诺贝尔生理学与医学奖获得 者卢里亚指出病毒是在细胞出现前原始生命汤中的遗骸[1]。这个假 说认为,地球上生命产生历程首先由无机物质演化为有机物质,再
演化为生物大分子物质,接着产生病毒,然后由病毒演化为原始细胞。持此观点的学者认为:病毒是地球上生物进化过程中最为原始 的生命物质,既有化学大分子可以结晶的特点,这是许多非生物物 质具有的属性;又具有生物以自身为模板复制产生后代的部分特征,而生物与非生物最根本的区别就在于能否繁殖。研究表明,生物进 化通常遵循从简单到复杂的历程。因此,在从非生命物质到生命出 现这一漫长的转变过程中,病毒正处于非生物与生物的过渡位置也 就顺理成章。在结构上,衣原体等最简单的细胞比最复杂的病毒更 复杂,也就是说病毒刚好填补了从化学大分子到原始细胞之间的空白。 2病毒起源于细胞假说 该学派认为如果没有寄主的存在,怎能先产生寄生者呢?这个学派认为只有先产生了细胞,然后因为某些进化事件的出现而产生了寄生性的生命形态病毒。这个学派主要有两种假说,分别为退行性起源假说和内源性起源假说。 2.1退行性起源假说 该假说认为[2],病毒是高级微生物的退行性生命物质,微生物细胞在侵染宿主细胞进化历程中的部分基因丢失,使其逐渐丧失独立的自我繁殖能力,只能进入宿主细胞才能产生后代,并且在进化过程中更为精简自己的基因组,以至于到今天多数病毒只有数个或者两位数字的基因存在,而这些基因就足以满足病毒的生活史。这种假说提出的依据是在细菌与病毒之间存在比细菌小且更原始、只能在细胞内寄生的中间形式的生命形态——立克次氏体和衣原体。这些学者认为,这些寄生性的原核生物必定产生于原始细胞祖先之
遗传算法的优缺点
遗传算法属于进化算法( Evolutionary Algorithms) 的一种, 它通过模仿自然界的选择与遗传的机理来寻找最优解. 遗传算法有三个基本算子: 选择、交叉和变异. 。数值方法求解这一问题的主要手段是迭代运算。一般的迭代方法容易陷入局部极小的陷阱而出现"死循环"现象,使迭代无法进行。遗传算法很好地克服了这个缺点,是一种全局优化算法。 生物在漫长的进化过程中,从低等生物一直发展到高等生物,可以说是一个绝妙的优化过程。这是自然环境选择的结果。人们研究生物进化现象,总结出进化过程包括复制、杂交、变异、竞争和选择。一些学者从生物遗传、进化的过程得到启发,提出了遗传算法( GA)。算法中称遗传的生物体为个体( individual ),个体对环境的适应程度用适应值( fitness )表示。适应值取决于个体的染色体(chromosome),在算法中染色体常用一串数字表示,数字串中的一位对应一个基因 (gene)。一定数量的个体组成一个群体(population )。对所有个体进 行选择、交叉和变异等操作,生成新的群体,称为新一代( new generation )。遗传算法计算程序的流程可以表示如下[3]:第一步准备工作 (i)选择合适的编码方案,将变量(特征)转换为染色体(数字串,串长为m。通常用二 进制编码。 (2 )选择合适的参数,包括群体大小(个体数M)、交叉概率PC和变异概率Pm (3、确定适应值函数f (x、。f (x、应为正值。 第二步形成一个初始群体(含M个个体)。在边坡滑裂面搜索问题中,取已分析的可能滑裂 面组作为初始群体。 第三步对每一染色体(串)计算其适应值fi ,同时计算群体的总适应值。 第四步选择 计算每一串的选择概率Pi=fi/F 及累计概率。选择一般通过模拟旋转滚花轮 ( roulette ,其上按Pi大小分成大小不等的扇形区、的算法进行。旋转M次即可选出M个串来。在计算机 上实现的步骤是:产生[0,1]间随机数r,若r 4. 一株纯黄玉米与一株纯白玉米相互授粉 型,其结果是() A. 胚的基因型不相同,胚乳的相同 C.胚和胚乳的基因型都相同 ,比较这两个植株结出的种子的胚和胚乳的 基因 B. 胚的基因型不相同,胚乳的不相同 D.胚和胚乳的基因型都不相同 5. 生物体内的核酸有两种: DNA 和 RNA 对于不同的生物,体内的两 种核酸的种类和数量是 不同的,在组成乳酸菌的细胞中含碱基 A U 、C 、G 的核苷酸种类有( ) 6. 用黄色公鼠a 分别与黑色母鼠b 和c 交配,在几次产仔中,b 产仔为9黑6黄,c 产的仔鼠全 为黑色,那么亲本a,b,c 中为纯合体的是() A. b 和c B.a 和c C.a 和b D.只有a 单体 9. 有一对 表现型正常的夫妇,男方的父亲是白化病患者,女方的弟弟也是白化病患者 ,但女 方双亲表现正常,这对正常夫妇生出白化病孩子的机率是( ) 《遗传与进化》综合测试题 .选择题(每题一分,共 50题,每小题只有一个答案) 1.下列各组中不属于相对性状的是 () A.水稻的早熟和晚熟 和红花 B.豌豆的紫花 C.小麦的抗病和易染病 细毛 2.桃果实表面光滑对有毛为显性 实应为 () A.光桃 B.毛桃 D.绵羊的长毛和 .现对毛桃的雌蕊授以纯合光桃的花粉 ,该雌蕊发育成的果 C.光桃的概率为1/3 D.毛桃的概率为1/3 3.双子叶植物大麻(2N=20)为雌雄异株,性别决定为 苗用秋水仙素处理,所得植株的染色体组成应是( XY 型,若将其花药离体培养,再将幼 ) A.18+XY B.18+YY C.9+X 或 9+Y D.18+XX 或 18+YY A.8种 种 B.7种 D.5种 C.4 7. 右图示正在进行减数分裂的某动物细胞, 换)可能是( ) A. A 位于①上,a 则可能位于⑤上 C. 该细胞只有a ,分别位于①和③上 8. 下列对一个四分体的描述不正确的是( 等位基因A 和a 位于染色体的位置(不考虑互 B. A 位于⑤上,a 位于⑦上 D. 该细胞只有 A ,分别位于②和⑥上 A.有两个着丝点 B.有四个DNA 分子 C.有四个染色体 D.有两对姐妹染色 第1章遗传因子的发现 第1节孟德尔的豌豆杂交实验(一) 一、基础题 1.B。 2.B。 3.(1)在F1水稻细胞中含有一个控制合成支链淀粉的遗传因子和一个控制合成直链淀粉的遗传因子。在F1形成配子时,两个遗传因子分离,分别进入不同配子中,含支链淀粉遗传因子的配子合成支链淀粉,遇碘变橙红色;含直链淀粉遗传因子的配子合成直链淀粉,遇碘变蓝黑色,其比例为1∶1。 (2)孟德尔的分离定律。即在F1形成配子时,成对的遗传因子发生分离,分离后的遗传因子分别进入不同的配子中。 (3)2。 4.(1)白色;黑色。 (2)性状分离;白毛羊为杂合子,杂合子在自交时会产生性状分离现象。 二、拓展题 1.(1)将被鉴定的栗色公马与多匹白色母马配种,这样可在一个季节里产生多匹杂交后代。(2)杂交后代可能有两种结果:一是杂交后代全部为栗色马,此结果说明被鉴定的栗色公马很可能是纯合子;二是杂交后代中既有白色马,又有栗色马,此结果说明被鉴定的栗色公马为杂合子。 2.提示:选择适宜的实验材料是确保实验成功的条件之一。孟德尔在遗传杂交实验中,曾使用多种植物如豌豆、玉米、山柳菊做杂交实验,其中豌豆的杂交实验最为成功,因此发现了遗传的基本规律。这是因为豌豆具有适于研究杂交实验的特点,例如,豌豆严格自花受粉,在自然状态下是纯种,这样确保了通过杂交实验可以获得真正的杂种;豌豆花大,易于做人工杂交实验;豌豆具有稳定的可以区分的性状,易于区分、统计实验结果。 3.提示:凯库勒提出苯分子的环状结构、原子核中含有中子和质子的发现过程等,都是通过假说—演绎法得出结论的。19世纪以前科学家对遗传学的研究,多采用从实验结果出发提出某种理论或学说。而假说—演绎法,是从客观现象或实验结果出发,提出问题,作出假设,然后设计实验验证假说的研究方法,这种方法的运用促进了生物科学的研究,使遗传学由描述性研究进入理性推导和实验验证的研究阶段。 第2节孟德尔的豌豆杂交实验(二) 一、基础题 1.(1)×;(2)×。 2.C。 二、拓展题 (1)YyRr;yyRr。(2)黄色皱粒,绿色皱粒;1∶1;1/4。(3)YyRR或YyRr;4;如果是YyRR与yyrr杂交,比值为黄色圆粒∶绿色圆粒=1∶1;如果是YyRr与yyrr杂交,比值为黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒=1∶1∶1∶1。 自我检测的答案和提示 一、概念检测 判断题 1.×。 2.×。 3.×。 选择题 高中生物专题练习:《遗传与进化模块综合》 (满分:100分;考试时间:90分钟) 一、选择题:(本题共30小题,每小题1.5分,共45分,每题只有一个选项最符合题意)1.下列关于遗传术语的叙述中,错误的是 A.相对性状是由等位基因控制的 B.杂种自交后代会出现纯种 C.纯种杂交后代是纯种 D.测交可用来测定杂种基因型 2.下列细胞中,含有同源染色体的是 A.卵细胞 B.极体 C.初级卵母细胞 D.次级卵母细胞 3.牛的卵原细胞经过减数第一次分裂形成次级卵母细胞期间 A.同源染色体不分开,着丝点分裂为二 B.同源染色体不分开,着丝点也不分裂 C.同源染色体分开,着丝点分裂为二 D.同源染色体分开,着丝点不分裂 4.减数分裂中染色体的变化行为是 A.复制→分离→联会→分裂 B.联会→复制→分离→分裂 C.联会→复制→分裂→分离 D.复制→联会→分离→分裂 5.图为某二倍体生物细胞分裂某一时期示意图,1、2、3、4代表染色体,a、a′、b、b′代表染色单体。没有基因突变,则 A.该细胞中有四分体4个、DNA分子8个 B.如果a上有E基因,a′上相同位置上的基因是E或e C.由于染色体自由组合,此细胞分裂完成将得到四种子细胞 D.由于同源染色体分离,分裂后a与b不能共存于一个细胞 6.维持生物前后代体细胞中染色体数目恒定的重要过程是 A.遗传和变异B.无丝分裂和有丝分裂 C.减数分裂和有丝分裂D.减数分裂和受精作用 7.基因分离定律的实质是 出现性状分离 B. 等位基因随同源染色体的分开而分离 A.F 2 性状分离比为1∶1 D.测交后代性状分离比为1∶1 C. F 2 8.基因型为AaBb和aaBb的个体杂交, F 的表现型比例是: 1 A.9:3:3:1 B.1:1:1:1 C.3:1 D.3:1:3:1 9.眼皮的单双是由一对等位基因(A、a)所决定的,某男孩的双亲都是双眼皮,而他却是单眼皮,他的基因型及父母的基因型依次是 A. aa、AA、Aa B.Aa、Aa、aa C. aa、Aa、Aa D.aa、AA、AA 10.噬菌体侵染细菌的实验中,下列对噬菌体外壳蛋白质合成的描述,正确的是A.氨基酸原料和酶来自细菌 B.氨基酸原料和酶来自噬菌体C.氨基酸原料来自细菌,酶来自噬菌体 D.氨基酸原料来自噬菌体,酶来自细菌11.1953年,沃森和克里克建立了DNA分子的结构模型,两位科学家于1962年获得诺贝尔生理学或医学奖。关于DNA分子双螺旋结构的特点,叙述错误的是 A.DNA分子由两条反向平行的链组成B.脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧 C.碱基对构成DNA分子的基本骨架 D.两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对12.下列关于基因的叙述中,正确的是 A.基因是DNA基本组成单位 B.基因的基本单位是脱氧核苷酸 C.基因都位于细胞核中 D.基因中含有核糖 13. 真核生物的性状从根本上来说决定于 A.tRNA上碱基的排列顺序B.mRNA上碱基的排列顺序 C.DNA上碱基的排列顺序 D.构成蛋白质的氨基酸的排列顺序 14.DNA分子的双链在复制时解旋,这时下述哪一对碱基从氢键连接处分开A.G与C B.A与C C.G与A D.G与T 15.DNA的复制、遗传信息的转录和翻译分别发生在 A.细胞核、核糖体、核糖体 B.细胞核、细胞核、核糖体 C.核糖体、细胞核、细胞核 D.核糖体、核糖体、细胞核 16.下列关于转运RNA和氨基酸相互关系的说法,正确的是 A.每种氨基酸都由特定的一种转运RNA携带 B.每种氨基酸都可由几种转运RNA携带 C.一种转运RNA可以携带几种结构相似的氨基酸 D.一种氨基酸可由一种或几种特定的转运RNA携带 17.下列肯定不是遗传密码的是 病毒的分离方法 一般情况下分离病毒可以用传代细胞、原代细胞或者直接用动物接种或者鸡胚接种,只有在找不到适合病毒生长的原代细胞或者传代细胞的情况下才运用动物接种或者鸡胚接种的方法分离病毒。 大致过程应该是这样的: 第一获取病毒分离样品,这个要求比较高,采集后如果不能立即操作则必须低温保存,并尽快送实验室操作。另外也可以冷冻保存,一般情况下病毒是不容易冻死的。当然某些特殊病毒除外,这需要查阅相关资料。 第二病毒分离操作,将获取病样研磨,并冻融至少一次,当然研磨过程中必须低温。同时研磨应充分,在研磨时可以加入生理盐水或PBS或者直接加细胞培养液,研磨完全后冻融一到三次,冻融的目的是为了让细胞完全破裂将细胞内的病毒释放到溶液中。然后低速离心,取上清用0.22微米的滤膜过滤,去过滤后的液体接种细胞。此时须注意,并不是所有病毒接种是都需要让细胞完全长满细胞瓶,一般是不能产生细胞病的病毒最好在细胞长到40%左右接种,而能产生细胞病变的则需要完全长满细胞瓶以后再接种病毒。接种过程中为避免污染可以加入双抗,或者其他抗生素。 第三接种后观察,某些能产生细胞病变的病毒很容易观察,直接在显微镜下就能看是否分离成功;如果病毒不产生细胞病变,则需要用其他的方法来检测,比如可用荧光抗体染色、PCR或者其他方法。不过大部分情况下第一代都不容易看到或者效果不好,这时你可以再传几代试试。如果再传四~五代以后都没有的话,那恭喜你,你失败了,或者你的方法有问题,或者根本就没有你要分离的病毒,或者在分离过程中你的病毒就已经死了。 用细胞分离病毒大概就是这个过程,当然某些病毒可能还没有相应的传代或者原代细胞,如果要分离就只能用易感动物了,操作都是相似的,无非都是采样、样品处理、接种、接种后检测观察、收集病毒而已。上面说到的方法都是从动物组织中分离,当然如果不是组织,比如你要从粪便或者尿液或取的拭子上分离,则可直接将其用生理盐水、PBS或细胞培养液稀释(要尽量摇匀如果是拭子的话应多挤压摇匀)然后离心取上清过滤接种细胞就可以了。 新高考生物复习专题:遗传与进化 一、单选题 1.下列关于科学家探究“DNA是遗传物质”实验的叙述,正确的是( ) A.分别给小鼠注射R型活细菌和加热杀死的S型细菌,小鼠均不死亡 B.用含35S标记的噬菌体侵染细菌,子代噬菌体中也有35S标记 C.用烟草花叶病毒核心部分感染烟草,可证明DNA是遗传物质 D.用含32P标记的噬菌体侵染细菌,离心后上清液中具有较强的放射性 2.同源染色体上的DNA分子之间最可能相同的是 A.碱基对的排列顺序 B.磷酸二酯键的数目 C.脱氧核苷酸的种类 D.(A+T)/(G+C)的比值 3.下图中字母代表正常细胞中所含有的基因,下列说法错误的是() A.①可以表示经过秋水仙素处理后形成的四倍体西瓜的体细胞的基因组成 B.②可以表示果蝇体细胞的基因组成 C.③可以表示21三体综合征患者体细胞的基因组成 D.④可以表示雄性蜜蜂体细胞的基因组成 4.下列有关DNA分子结构的叙述,错误的是( ) A.双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团 B. DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接 C.嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定 D. DNA分子两条链反向平行 5.原核生物某基因原有213对碱基,现经过突变,成为210对碱基(未涉及终止密码子改变),它指导合成的蛋白质分子与原蛋白质相比,差异可能为( ) A.少一个氨基酸,氨基酸顺序不变 B.少一个氨基酸,氨基酸顺序改变 C.氨基酸数目不变,但顺序改变 D. A;B都有可能 6.在黑腹果蝇(2n=8)中,缺失一条点状染色体的个体(单体,如图所示)仍可以存活,而且能够繁殖后代,若两条点状染色体均缺失则不能存活。若干这样的黑腹果蝇单体相互交配,其后代为单体的比例为() A. 1 B. 1/2 C. 1/3 D. 2/3 7.下列有关染色体、DNA;基因、脱氧核苷酸的说法,不正确的是( ) A.基因一定位于染色体上 B.基因在染色体上呈线性排列 C.四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性 D.一条染色体上含有1个或2个DNA分子 8.某种植物果实重量由三对等位基因控制,这三对基因分别位于三对同源染色体上,对果实重量的增加效应相同且具叠加性。已知隐性纯合子和显性纯合子果实重量分别为150g和270g.现将三对基因均杂合的两植株杂交,F1中重量为190g的果实所占比例为() A. 3 / 64 B. 5 / 64 C. 12 / 64 D. 15 / 64 9.人类镰刀形细胞贫血症的病因如下图。下列叙述正确的是 A.①过程需要DNA聚合酶的参与 计算机病毒处理常用办法 1、预防病毒的好习惯 1)建立良好的安全习惯。 对一些来历不明的邮件及附件不要打开,不要上一些不太了解的网站、不要执行从Internet 下载后未经杀毒处理的软件,不要共享有读写权限的文件夹或磁盘,机器间文件的拷贝要先进行病毒查杀; 2)经常升级安全补丁。 一部分病毒是通过系统安全漏洞进行传播的,像红色代码、尼姆达、SQL Slamer、冲击波、震荡波等病毒,我们应密切关注病毒、漏洞预警,即使修补系统漏洞补丁; 3)使用复杂的用户口令。 有许多病毒是通过猜测用户口令的方式攻击系统的。因此使用复杂的口令,会提高计算机的病毒防范能力;一般来讲,复杂的口令须具备:长度8位或8位以上,口令中必须含字母、数字而且字母分大小写; 4)迅速隔离受感染的计算机。 当计算机发现病毒或异常时应立刻断网,以防止计算机受到更多的感染,或者成为传播源; 5)了解一些病毒知识。 这样可以及时发现新病毒并采取相应措施,使自己的计算机免受病毒破坏。如果能了解一些注册表知识,就可以定期看一看注册表的自启动项是否有可疑键值;如果了解一些内存知识,就可以经常看看内存中是否有可疑程序。 6)安装专业的防毒软件进行全面监控。 在病毒日益增多的今天,应该使用防病毒软件进行病毒防范,在安装了防病毒软件之后,还要经常进行病毒库的升级,并打开实时监控(如文件双向监控)器进行监控。 2、怎样区别计算机病毒与故障 在清除计算机病毒的过程中,有些类似计算机病毒的现象纯属由计算机硬件或软件故障引起,同时有些病毒发作现象又与硬件或软件的故障现象相类似,如引导型病毒等。这给用户造成了了困惑,许多用户往往在用各种病毒软件查不出病毒时就去格式化硬盘,不仅影响了工作、减少了硬盘的寿命,而且还不能从根本上解决问题。所以,有必要正确区分计算机的病毒与故障,下面的经验供用户参考: 1)计算机病毒的现象 在一般情况下,计算机病毒总是依附某一系统软件或用户程序中进行繁殖和扩散,病毒发作时危及计算机的正常工作,破坏数据与程序,侵犯计算机资源。计算机在感染病毒后,往往有一定规律性地出现一些异常现象,比如: A. 屏幕显示异常。屏幕显示出不是由正常程序产生的画面或字符串, 出现显示混乱现象; B. 程序装载时间明显增长, 文件运行速度显著下降; C. 用户没有访问的设备出现异常工作信号; D. 磁盘出现莫名其妙的文件和坏块, 卷标发生变化; E. 系统自行引导; F. 丢失数据或程序, 文件字节数发生变化; G. 内存空间、磁盘空间异常减小; H. 异常死机或自动重启; I. 磁盘访问时间比平时明显增长; J. 系统引导时间明显增长。 2)与病毒现象类似的硬件故障 硬件的故障范围不太广泛,比较容易确认,但在处理计算机异常现象时易被忽略。排除硬件故障是解决问题的第一步。 生物必修二知识点总结一、遗传的基本规律 (1)基因的分离定律①豌豆做材料的优点:(1)豌豆能够严格进行自花授粉,而且是闭花授粉自然条件下能保持纯种。(2)品种之间具有易区分的性状。②人工杂交试验过程:去雄(留下雌蕊)→套袋(防干扰)→人工传粉③一对相对性状的遗传现象:具有一对相对性状的纯合亲本杂交,后代表现为一种表现型,F1代自交,F2代中出现性状分离,分离比为3:1。 ④基因分离定律的实质:在杂合子的细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,具有一定的独立性,生物体在进行减数分裂时,等位基因会随同源染色体的分开而分离,分别进入到两个配子中,独立地随配子遗传给后代。 (2)基因的自由组合定律 ①两对等位基因控制的两对相对性状的遗传现象:具有两对相对性状的纯合子亲本杂交后,产生的F1自交,后代出现四种表现型,比例为9:3:3:1。四种表现型中各有一种纯合子,分别在子二代占1/16,共占4/16;双显性个体比例占9/16;双隐性个体比例占1/16;单杂合子占2/16×4=8/16;双杂合子占4/16;亲本类型比例各占9/16、1/16;重组类型比例各占3/16、3/16 ②基因的自由组合定律的实质:位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。在进行减数分裂形成配子的过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离,同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。 ③运用基因的自由组合定律的原理培育新品种的方法:优良性状分别在不同的品种中,先进行杂交,从中选择出符合需要的,再进行连续自交即可获得纯合的优良品种。 记忆点: 1.基因分离定律:具有一对相对性状的两个生物纯本杂交时,子一代只表现出显性性状;子二代出现了性状分离现象,并且显性性状与隐性性状的数量比接近于3:1。 2.基因分离定律的实质是:在杂合子的细胞中,位于一对同源染色体,具有一定的独立性,生物体在进行减数分裂形成配子时,等位基因会随着的分开而分离,分别进入到两个配子中,独立地随配子遗传给后 儿童呼吸道感染的常见病毒 呼吸道感染是儿童感染性疾病中最常见的疾病,其中90%由病毒引起,近年来不断报道有新的病毒出现,如人类偏肺病毒、博卡病毒和H1N1甲型流感病毒等,单最常见的呼吸道病毒仍主要为:呼吸道合胞病毒(RSV)、腺病毒(ADV)、甲型流感病毒(FLuA)、乙型流感病毒(FLuB)、副流感病毒(PIV1、PIV2、PIV3和PIV4)冠状病毒(OC43和229E)和鼻病毒(HRV)等。 人偏肺病毒属于副粘液病毒科,是RNA病毒。人偏肺病毒是2001年新发现的,它感染症状与合胞病毒相似,至少在人类传播了50年。偏肺病毒是引起儿童急性下呼吸道感染的重要病毒病原,仅次于合胞病毒。偏肺病毒是继RSV之后引起婴幼儿毛细支气管炎的第二位的重要的病原。它还可诱发哮喘。它在温带的流行季节一般是冬季和早春。流行高峰一般出现在RSV和流感病毒之后,副流感病毒之前。 呼吸道合胞病毒是一种RNA病毒,属副粘液病毒科。该病经空气飞沫和密切接触传播。多见于新生儿和6 个月以内的婴儿。潜伏期3~7日。婴幼儿症状较重,可有高热、鼻炎、咽炎及喉炎,以后表现为细支气管炎及肺炎。少数病儿可并发中耳炎、胸膜炎及心肌炎等。成人和年长儿童感染后,主要表现为上呼吸道感染。确诊可分离病毒及做血清补体结合试验和中和试验。应用免疫荧光技术检查鼻咽分泌物中病毒抗原,可作快速诊断。治疗以支持和对症疗法为主,有继发细菌感染时,可用抗菌药治疗。预防同其他病毒性呼吸道感染。 流感病毒属于RNA病毒的正黏病毒科,分甲、乙、丙3个型。其中甲型流感病毒为常见流感病毒,甲型流感病毒最容易发生变异,甲型流感病毒的亚型则被人们称为“禽流感”,禽流感(Bird Flu)是由禽流感病毒引起的一种急性传染病,也能感染人类,感染后的症状主要表现为高热、咳嗽、流涕、肌痛等,多数伴有严重的肺炎,严重者心、肾等多种脏器衰竭导致死亡,病死率很高。此病可通过消化道、呼吸道、皮肤损伤和眼结膜等多种途径传播,人员和车辆往来是传播本病的重要因素;乙型流感,是由乙(B)型流感病毒引起的流行性感冒,其特点是起病急骤,畏寒、发热,体温在数小时至24小时内升达高峰,39-40℃甚至更高。伴头痛,全身酸痛,乏力,食欲减退。呼吸道症状较轻,咽干喉痛,干咳,可有腹泻。颜面潮红,眼结膜外眦充血,咽部充血,软腭上有滤泡。可用奥司他韦、利巴韦林等药物治疗,也可用中药治疗。 副流感病毒是副粘病毒科的,它是RNA病毒。它可以分为1 — 4型,它4种亚型各有不同的临床和流行病学特征,像1型和2型的副流感病毒是婴幼儿急性喉气管支气管炎的主要的病毒病原,那么2型和2型的这个副流感病毒与1型和3型相比,在儿童中较少引起下呼吸道感染。3型副流感病毒是导致婴幼儿肺炎和毛细支气管炎的主要的病毒病原,比较常见,它的流行季节是夏季。另外4型目前最近也是引起比较多的重视,它可以引起上呼吸道、下呼吸道感染。 冠状病毒是RNA病毒。现在发现了5种感染人类的冠状病毒,比较常见的就是229E、OC43,像SARS、NL63和HPU1都是2003年以后发现的。那么冠状病毒感染在全世界是非常普遍的,是成人上呼吸道感染的重要的病原之一。在儿童中也可引起下呼吸道感染,它在冬季可以造成流行。另外文献报道NL63与哮吼和川崎病的关系还是有一定的关系,但是还有 《遗传与进化》综合能力测试(二) 一、选择题(1~30题,每题1分;31~40题,每题2分) 1.若某动物的体细胞内有两对同源染色体,分别用A和a、B和b表示。下列各组精子的染色体组成中,哪一组可能是由同一个精原细胞经减数分裂形成的?() A.AB、ab、ab、AB B.AB、aB、aB、AB C.AB、Ab、aB、ab、 D.aB、aB、ab、ab 2.某男学生在体检时发现是红绿色盲患者,医生在询问该家族病史时得悉该生的母亲既是色盲又是血友病患者,而父亲性状正常。医生在未对该生作任何检查情况下就在体检单上记录了患有血友病,这是因为()。 A.血友病为X染色体上的隐性基因控制 B.血友病由X染色体上的显性基因控制 C.父亲是血友病基因携带者D.血友病由常染色体上的显性基因控制 3.用32P和35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,然后进行测试,在子代噬菌体的化学成分中,可测到()。 A.有32P B.有35S C.有35S和32P D.有35S或32P 4.DNA分子的多样性和特异性主要是由于()。 A.分子量大 B.具有规则的双螺旋结构 C.碱基对的不同排列方式 D.磷酸和脱氧核糖的相间排列 5.下列各项中,复制、转录、翻译的主要场所依次是()。 A.细胞核、细胞质、细胞质 B.细胞核、细胞核、核糖体 C.细胞核、细胞质、核糖体 D.细胞核、细胞质、线粒体 6.下列关于“中心法则”含义的叙述中,错误的是()。 A.表示遗传信息的传递方向 B.表示基因控制蛋白质合成的过程 C.DNA只能来自DNA的复制 D.基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状 7.具有100个碱基对的1个DNA分子区段,内含40个胸腺嘧啶,如果连续复制两次,则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸()。 A.60个 B.80个 C.120个 D.180个 8.20世纪50年代以来,分子生物学和分子遗传学得到了飞速发展,如转基因技术、克隆技术、基因芯片技术的发展。上述这些技术的理论基础是()。 A.孟德尔遗传规律 B.摩尔根遗传规律 C.DNA结构及其功能 D.人类基因组计划 9.下列各项中,错误的是()。 A.一种氨基酸只能被一种tRNA运载 B.一种tRNA只能运载一种氨基酸 C.一种氨基酸可以由多种密码子决定 D.信使RNA上碱基顺序决定氨基酸顺序 10.下列有关遗传规律的叙述中,错误的是()。 A.遗传规律适用于一切生物 B.遗传规律只适用于高等植物 C.遗传规律在配子形成过程中起作用 D.遗传规律在受精作用过程中起作用 11.下列生理活动中,能使基因A和a分别进入两个子细胞的是()。 A.有丝分裂 B.减数分裂 C.细胞分化 D.受精作用 12.鉴别一株高茎豌豆是不是纯合体,最简便的方法是()。 A.自交 B.测交 C.杂交 D.测交或杂交 13.一对夫妇为单眼皮,丈夫的父母均为双眼皮。这对夫妇经手术后均明显地变为双眼皮,则他们所生的孩子一定是()。 A.双眼皮 B.单眼皮 C.眼皮介于单双之间 D.不能确定 14.下列各项中,属于单倍体的是()。 A.由玉米种子发育成的幼苗 B. 由蛙的受精卵发育成的蝌蚪 想想Facebook、LinkedIn、Youtube、Dropbox和Skype都有什么共同点?除了都非常成功之外,或许它们共同的特点就是能在快速增长过程中运用很有效的病毒式营销了。 至于这些公司是怎么做到的,来看看下面这八种方式吧。 1、天生的传播特性(Inherent virality) 这是最原始的一种病毒式传播,可以称得上是口碑效应。简单说就是如果你的产品足够好,自然会将你的用户转变为“传播者”。虽然刚开始这种传播效果并不明显,但经过一段时间后,就会出现爆炸性的增长,Skype就是最典型的例子。当然这种方式效果最好,但也较难实现。 2、协同效应传播(Collaboration virality) 这种传播是指虽然一个产品对单独一个用户来说是有价值的,但如果他推荐使用该产品的用户越多,这个产品对他来说产生的价值就会越大,那么使用者就会形成病毒式传播。比如Dropbox,你虽然可以用Dropbox存储文件,但如果可以和其他人共享文件,Dropbox就会给你带来更大的价值。 3、沟通效应传播(Communication virality) 这种情况一般会在交流工具中出现。通过某种交流工具(比如邮件),某个名称经常会在交流过程中出现,久而久之人们就会记住这个品牌。比如使用某种工具定期、群发、设定对象的发送邮件或微博时,人们收到的内容最后经常会有“由xx工具发送”类似的标注,这样人们就会不经意的记住这个产品。这也是一种病毒式传播,就像你经常会在别人的微博下看到“来自FaWave”、“来自36氪”一样。 4、激励效应传播(Incentivized virality) 这个其实很简单。比如你在一个网站上邀请了其他人加入进来的时候,系统会给你相应的奖励,就像Dropbox会给你增加空间、某些游戏会给你发放金币一样。这种策略虽然很简单,但屡试不爽,只要你不搞得原用户对此感到恶心就行。 5、可植入性传播(Embeddable virality) 这种病毒式营销非常适合内容性网站,比如以文章、视频、资料等为主要内容的网站。在这些内容里面,原创者会把原创信息植入进去,这样无论这些内容怎样传播,原创信息都会被用户看到。这看起来像是“软文”,但其实并不是软文。最简单的例子就是现在已经泛滥的“视频广告”,前面来一段感天动地、制作精良的短篇,最后来了个毫不相干的品牌名称(当然,有一些广告还是有关联的)。 6、签名式传播(Signature virality) 顾名思义,就是在传播本体最后加上一个签名。最常见的比如你做在线调查,最后生成调查报告时,通常会有一句“来自xxx调查网站”。或者当你看到信息图的时候,最后都会有一个“本信息图汉化来自36氪”的小图标。 7、社交化传播(Social virality) 这种传播依附现有的社交网络,当用户使用该产品的时候,社交网络会将相关信息显性或隐性地传播给其他用户。比如美国最大的社交网络游戏商Zynga就是通过这种方式,当你在玩某一游戏时,其他好友就会收到你正在玩这个游戏的信息,这样吸引新用户的速度就会变得更快。所以,这就是为什么很多网站会通过Facebook、微博等社交网络来授权注册账户。 8、话题性传播(Pure word of mouth virality) 注意,这不是单纯的口碑效应。当然,这里面有一些口碑效应的因素,但不全是。话题性传播是指人们愿意讨论这款产品或和这款产品相关的事件。比如你的产品确实很酷,或者出现了一个很值得人们讨论的话题,人们在讨论中便会记住你的产品或相关信息。但这种效果很难量化,因为如果话题只是该产品创始人的八卦信息的话,很难知道有多少人会因为这个八卦信息而使用你的产品。最后要注意的是,话题有好有坏。如果你制造的是反面话题的话,那就不是病毒式营销了,而是公关危机了。 如何量化病毒性传播 说完了上面这八种病毒式传播的方式,那我们该如何量化它呢?最懒最聪明的建议就是——不要去量化它。 Vol.32No.9 Sep.2016 赤峰学院学报(自然科学版)JournalofChifengUniversity(NaturalScienceEdition)第32卷第9期(上) 2016年9月协同进化数值优化算法及其应用分析 梁树杰 (广东石油化工学院高州师范学院,广东 高州525200) 摘 要:探讨协同进化数值优化算法在无约束优化、约束优化、多目标优化问题及其在不同领域的应用情况,旨在充分发 挥协同进化数值优化算法的作用,进而为各领域的发展奠定基础. 关键词:协同进化算法;数值优化;应用中图分类号:O224;TP273.1 文献标识码:A 文章编号:1673-260X(2016)09-0006-02 协同进化作为一种自然现象,具有普遍性,超过两个种群间经相互影响,便会出现此现象,可用于解释种群间的适应性,将其用于生物学研究,促进了生物进化.在进化计算研究方面,协同进化算法作为一种快速发展的最优化算法,他是传统进化算法的一种扩展.这种算法的模型包含了两个和多个种群.不同的种群在生态系统中协同进化,并且相互作用,最终使得生态系统不断进化[1].协同进化算法在许多领域得到了广泛的应用[2].在许多非常困难的问题上,协同进化算法都证明了其作为优化算法的有效性.文章综述了国内外学者的研究内容,介绍了进化算法、协同进化算法等,重点阐述了其在各类问题中的应用,旨在为协同进化数值优化算法的推广提供可靠的理论保障.1协同进化数值优化算法的概况1.1进化算法 在人类生存与发展过程中涉及众多的优化问题,与分析问题相比,优化问题属于逆问题,在求解方面具有较大的难度,造成此情况的原因主要为优化问题的可行解为无穷多个,但要在可行解集合中获取最优化解,通常情况下,利用数学规划法可实现对相关问题的处理,但实际计算过于繁琐,进而难以保证计算的准确性与有效性.为了满足实际需求,进化算法随之出现,它作为算法工具具有创新性与高效性,适应了数值优化问题的求解奠定了坚实的基础. 进化计算技术属于人工智能技术,它主要是通过对自然界生物进化过程及机制的模拟,以此实现了对相关问题的求解,其具有自组织、自适应与自学习的特点.进化算法是由生物学知识逐渐发展而来的,即:生物种群的优胜劣汰、遗传变异等,在此过程中生命个体对环境的适应力不断在 增强.通过国内外学者的不断探索与研究,进化算法及其相关的计算智能方法日渐丰富,其中进化数值优化算法吸引了众多学者的目光[3]. 与传统优化算法相比, 进化算法具有一定的特殊性,其优势显著,主要表现在以下几方面:处理对象为编码,通过编码操作,使参数集成为个体,进而利于实现对结构对象的直接操作;便于获得全局最优解,借助进化算法,可对群体中的多个个体进行同时处理,从而提高了计算准确性,降低了计算风险性;不需要连续可微要求,同时可利用随机操作与启发式搜索,从而保证了搜索的明确性与高效性,在此基础上,它在各个领域的应用均取得了显著的成效,如:函数优化、自动控制、图像处理等.但进化算法也存在不足,主要表现为其选择机制仍为人工选择,在实际问题处理过程中,难以发挥指导作用;同时,局部搜索能力相对较差,难以保证解的质量[4]. 为了弥补进化算法的不足,相关学者通过研究提出了新型计算智能方法,具体包括免疫进化算法,它主要是利用自然免疫系统功能获得的,此方法在数据处理、故障诊断等方面均扮演着重要的角色;Memetic算法属于混合启发式搜索算法,其利用了不同的搜索策略,从而保证了其应用效果;群智能算法主要分为两种,一种为蚁群算法,另一种为粒子群算法,前者可用于多离散优化问题方面;后者主要利用迭代从而获取了最优解,由于其具有简便性与实用性,因此其应用较为广泛;协同进化算法作为新型进化算法,其分析了种群与环境二者间的关系,并对二者进化过程中的协调给予了高度关注[5].1.2协同进化算法 收稿日期:2016-05-23 基金项目:广东省教育研究院课题项目(GDJY-2015_F-b057);茂名市青年名师培养项目成果 传统优化算法 协同进化算法 简化问题无法简化复杂的问题.简化问题,利用分解分解问题等方式,对复杂问题的简化,从而实现求解.兼容性相对简单,算法相对独立.兼具了不同优点,发挥了不同搜索算法的作用,保证了种群间的有效协同进化. 应用领域 应用领域相对独立. 适应了各领域的需求,在各个领域均涉及协同思想. 表一 协同进化算法与传统优化算法的对比 在数值优化领域中应用协同进化算法,相关的研究成果主要体现在无约束优化、约束优化与多目标优化等方面. 在第一类问题方面.对于进化算法而言,其经典的应用领域 便是无约束数值优化,经过不断实际,此技术的应用日渐成 6-- DOI:10.13398/https://www.360docs.net/doc/6314526129.html,ki.issn1673-260x.2016.17.003 遗传算法( GA , Genetic Algorithm ) ,也称进化算法。遗传算法是受达尔文的进化论的启发,借鉴生物进化过程而提出的一种启发式搜索算法。因此在介绍遗传算法前有必要简单的介绍生物进化知识。 一.进化论知识 作为遗传算法生物背景的介绍,下面内容了解即可: 种群(Population):生物的进化以群体的形式进行,这样的一个群体称为种群。 个体:组成种群的单个生物。 基因 ( Gene ) :一个遗传因子。 染色体 ( Chromosome ):包含一组的基因。 生存竞争,适者生存:对环境适应度高的、牛B的个体参与繁殖的机会比较多,后代就会越来越多。适应度低的个体参与繁殖的机会比较少,后代就会越来越少。 遗传与变异:新个体会遗传父母双方各一部分的基因,同时有一定的概率发生基因变异。 简单说来就是:繁殖过程,会发生基因交叉( Crossover ) ,基因突变( Mutation ) ,适应度( Fitness )低的个体会被逐步淘汰,而适应度高的个体会越来越多。那么经过N代的自然选择后,保存下来的个体都是适应度很高的,其中很可能包含史上产生的适应度最高的那个个体。 二.遗传算法思想 借鉴生物进化论,遗传算法将要解决的问题模拟成一个生物进化的过程,通过复制、交叉、突变等操作产生下一代的解,并逐步淘汰掉适应度函数值低的解,增加适应度函数值高的解。这样进化N代后就很有可能会进化出适应度函数值很高的个体。 举个例子,使用遗传算法解决“0-1背包问题”的思路:0-1背包的解可以编码为一串0-1字符串(0:不取,1:取);首先,随机产生M个0-1字符串,然后评价这些0-1字符串作为0-1背包问题的解的优劣;然后,随机选择一些字符串通过交叉、突变等操作产生下一代的M个字符串,而且较优的解被选中高中生物《遗传与进化》综合测试题.总结
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