Rikunarita-ORG/Wikinium huggingface dataset:
# 不產氧光合作用[编辑]

**不產氧光合作用**（英語：Anoxygenic photosynthesis）是指不以水为电子供体，而不产生氧气的光合作用。其光反应与碳反应均与產氧光合作用有所不同。常见的替代水作为光反应电子供体的物质是硫化氢，其产物是糖类和硫单质（取代了氧气），如下反应式：

CO2+H2S→C6H12O6+S+H2O
綠硫細菌、紫硫细菌等光合细菌采用这一种方式进行光合作用。
# 热通量[编辑]

通过某一面积的热通量 WIKINIUM\_MATH\_PH\_0
**热通量**（英語：heat flux），是指通过单位面积的热能，是具有方向性的矢量，又称为**热流密度**，即单位时间内通过单位面积的热量，其在国际单位制的单位为瓦特/平方米（W/m2）。

## 傅立叶定律

对一般条件下的大多固体而言，热能转移的方式主要为热传导，故此时热通量满足傅立叶定律。对一维情形而言，

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_2
其中 WIKINIUM\_MATH\_PH\_4 为热导率， WIKINIUM\_MATH\_PH\_6 为温度分布，负号表明热能从高温部分向低温部分转移。

类似地，在多维情形中，可以得到

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_8
# 自發過程[编辑]

**自發過程**（英語：spontaneous process），或**自發程序**，是系統隨時間釋放自由能、移往自由能更低且更加熱力學平衡的能量狀態的過程。自由能變化的正負值取決於熱力學的測量傳統，當系統釋放自由能，系統自由能變化為負值，而外界自由能變化為正值。

隨著過程的條件不同，所採用的自由能也不相同。例如，當考慮恆溫恆壓過程時，應採用吉布斯自由能；而考慮恆溫恆容過程時，則採用亥姆霍茲自由能。

由於降低系統自由能為自發過程的特色，因此該過程不需外界提供能量即可發生。

於孤立系統的情形之下，系統邊界無任何能量交換，增加系統熵的方向為自發過程的方向。

## 概論

一般而言，過程的自發性只決定該過程是否「能夠」自發，但並不代表該過程「將會」發生。換句話說，自發性是必須的，但並不足以使過程發生。此外，自發性也無法決定該過程之速率快慢。比如說，於室溫常壓下，鑽石轉化成石墨是一個自發的過程。儘管如此，這個自發過程卻是極緩慢的。

## 由自由能決定自發性

當過程為恆溫恆壓時，能以吉布斯自由能決定其自發性，其數學式如下：

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_0
由上式可知，吉布斯自由能（G）變化量之正負取決於焓（H）、熵（S）之變化量以及絕對溫度（T）之大小。當絕對溫度之值等於焓變化量對熵變化量之比值時，吉布斯自由能之變化量為零。

當過程之吉布斯自由能變化量為：

* 負值，該正向過程為自發。
* 正值，該正向過程為非自發，但反向過程為自發。
* 零，該過程處於熱力學平衡，系統隨時間無淨變化。

藉由上式，討論焓變化量與熵變化量對吉布斯自由能變化量之影響，分為四種情況：

* 當熵變化量大於零，且焓變化量小於零，過程必然自發。
* 當熵變化量小於零，且焓變化量大於零，過程必然不自發，但逆過程必然自發。
* 當熵變化量大於零，且焓變化量大於零，過程於高溫狀態下自發、低溫狀態下不自發。
* 當熵變化量小於零，且焓變化量小於零，過程於低溫狀態下自發、高溫狀態下不自發。

於後兩個情況下，可由焓變化量對熵變化量之比值大小，決定該過程之溫度為高溫或低溫。

## 由熵決定自發性

當利用熵變化量作為判斷過程自發性之函數時，需要特別留意系統與外界的定義。由熱力學第二定律，當孤立系統之熵值隨時間而增加，則該過程為自發。然而，當考慮之系統為開放或封閉時，以上敘述應修正為：總熵（包含系統熵與外界熵）需隨時間增加。其數學式應表示為：

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_2
## 相關條目

* 吸能反應
* 擴散作用

## 參考資料
# 點突變[编辑]

三种类型的点突变的图示。
**點突變**（英語：point mutation）是突變的一種類型，在遗传材料DNA或RNA中，會使單一個鹼基核苷酸替換成另一種核苷酸。通常这个术语也包括只有作用於單一鹼基對的插入或刪除。

## 点突变分类

點突變可依發生位置對基因功能的影響而作以下分類：

### 转换/颠换的分类

转换（Alpha）和颠换（Beta）。
1959年，恩斯特·福瑞斯將點突變細分成“转换”與“颠换”兩類型。

* **轉換突變**：嘌呤替换另一个嘌呤，或嘧啶替换另一个嘧啶。
* **顛換突變**：嘌呤替换嘧啶，或反之亦然。

转换（Alpha）和颠换（Beta）在突变速率有系统的差异。转换突变大于颠换突变约10倍以上。

### 功能的分类

* 無義突變（nonsense mutation）：使原本可製造蛋白質的密碼變成停止密碼。
* 错义突变（missense mutation）：使密碼所對應的氨基酸改變。
* 沉默突变（silent mutation）：密碼改變，但對應的氨基酸不變。

## 参考资料

* 醫學主題詞表（MeSH）：Point+Mutation
# 佩尔-奥洛夫·勒夫丁[编辑]

| 佩尔-奥洛夫·勒夫丁 Per-Olov Löwdin |
| --- |
| 出生 | (1916-10-28)1916年10月28日  瑞典乌普萨拉 |
| 逝世 | 2000年10月6日(2000-10-06)（83歲）  瑞典乌普萨拉 |
| 居住地 |  瑞典  美国 |
| 国籍 |  瑞典 |
| 母校 | 乌普萨拉大学 |
| 知名于 | 分子轨道计算 量子化学 摄动理论 |
| 奖项 | 尼尔斯·玻尔国际金奖 (1987年) |
| **科学生涯** |
| 研究领域 | 物理学家 |
| 机构 | 乌普萨拉大学 佛罗里达大学 |
| 博士導師 | Ivar Waller |
|  |

**佩尔-奥洛夫·勒夫丁**（Per-Olov Löwdin）(1916年10月28日—2000年10月6日) 是瑞典物理学家，在乌普萨拉大学从1960年至1983年是教授，同时是佛罗里达大学的教授直到1993年。

勒夫丁在1969年当选为瑞典皇家科学院的成员，并且从1972年到1984年他是该科学院诺贝尔物理学奖委员会的成员。他是量子化学国际期刊和量子化学进展系列的创始人。他是国际量子分子科学院的创始成员。

* Jan Linderberg, Biographical Memoir, Proc. Am. Phil. Soc. 147 (2) (2003)
* Per-Olov Löwdin Curriculum Vitae. International Journal of Quantum Chemistry. 2002, **90** (1): 1–11. doi:10.1002/qua.10096.
* Kimio Ohno Early Ideas in the history of Quantum Chemistry （页面存档备份，存于互联网档案馆） (1976)
* Per-Olov Löwdin Short Curriculum Vitae
* The Löwdin Lectures, Uppsala University
* Quantum Theory Project （页面存档备份，存于互联网档案馆） founded by Löwdin at the University of Florida in 1960
# 碱基对[编辑]

DNA鹼基對的化學結構
**碱基对**（base pair）是双链核酸的基本组成单位，由两个核碱基通过氢键相互结合而成；它们形成了DNA双螺旋的结构单元，并促成DNA和RNA的折叠结构。碱基对也是编码遗传信息的化学结构。

组成碱基对的碱基包括腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、脲嘧啶（U）。在DNA或某些双链RNA分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA两条链之间的距离保持不变，使碱基配对遵循一定的规律，腺嘌呤一定与胸腺嘧啶或者在RNA中的尿嘧啶配对，鸟嘌呤与胞嘧啶配对。这就是碱基互补配对原则。它常被用来衡量DNA和RNA的长度（尽管RNA是单链）。它还与核苷酸互换使用，尽管后者是由一个五碳糖、磷酸和一个碱基组成。

鹼基對通常簡寫作**bp**；**千鹼基對**為**kbp**或**kb**。**兆鹼基对**即百萬對鹼基，簡寫作**Mbp**，而**千兆碱基对**简写作**Gbp**。

人类也成功的将人造碱基对加入到了DNA中。

## 氫鍵與穩定性

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上圖，具有一個三氫鍵的**G.C**碱基對。下圖是有一個兩氫鍵的**A.T**碱基對。碱基之间的非共价氢键以虚线表示。擺動的線代表與戊糖的連接，並指向小溝的方向。

氫鍵是上述鹼基配對規則所依據的化學交互作用。氫鍵供體和受體的適當幾何對應關係只允許「正確」的對穩定形成。 GC含量高的DNA比GC含量低的 DNA更穩定。然而，至關重要的是，堆疊相互作用主要負責穩定雙螺旋結構；沃森-克里克鹼基配對對整體結構穩定性的貢獻很小，但它在互補性特異性中的作用卻至關重要，因為這是中心法則的模板依賴性過程的基礎（例如DNA複製）。

較大的核鹼基（腺嘌呤和鸟嘌呤）屬於雙環化學結構，稱為嘌呤；較小的核鹼基（胞嘧啶和胸腺嘧啶（以及尿嘧啶））屬於單環化學結構，稱為嘧啶。嘌呤只能與嘧啶互補：嘧啶與嘧啶的配對在能量上是不利的，因為分子之間相隔太遠，無法建立氫鍵；嘌呤與嘌呤的配對在能量上是不利的，因為分子之間太接近，會產生重疊排斥。AT或GC或UA（在RNA中）的嘌呤-嘧啶碱基配对可形成适当的双链结构。唯一的其他嘌呤-嘧啶配對是AC和GT以及UG（在RNA中）；這些配對是錯配，因為氫給體和氫受體的模式不一致。在RNA中，有兩個氫鍵的GU配對確實相當常見（請參閱搖擺鹼基對）。

成對的DNA和RNA分子在室溫下相對穩定，但兩條核苷酸鏈會在熔點以上分離，而熔點則取決於分子的長度、錯配程度（若有）以及GC含量。較高的GC含量會導致較高的熔點溫度；因此，嗜熱溫熱菌（Thermus thermophilus）等嗜極生物的基因組特別富含GC也就不足為奇了。反之，基因組中需要頻繁分離的區域 - 例如，經常轉錄基因的啟動子區域 - 則相對較缺乏GC（例如，請參閱TATA盒）。在設計PCR反應的引物時，也必須考慮GC含量和熔解溫度。

## 碱基类似物和嵌入

核苷酸的化学类似物可以取代正确的核苷酸并建立非规范的碱基配对，导致DNA复制和DNA转录中的错误（主要是點突變）。这是由于它们的等排(isosteric)化学性质。一种常见的诱变碱基类似物是5-溴尿嘧啶，它类似于胸腺嘧啶，但可以与烯醇形式的鸟嘌呤碱基配对。

其他化学物质，称为DNA嵌入，可插入单链上相邻碱基之间的间隙，并通过“伪装”为碱基来诱导框移突變，导致DNA复制机制在插入位点跳过或嵌入额外的核苷酸。大多数嵌入都是大型多環芳香烴化合物，是已知或疑似致癌物質。例子包括溴化乙锭和吖啶。

## 錯配修復

錯配的鹼基對可能因DNA複製錯誤而產生，也可能作為同源重組過程中的中間體而產生。錯配修復過程通常必須識別並正確修復長序列正常DNA鹼基對中的少數鹼基錯配。為了修復DNA複製過程中形成的錯配，已經進化出幾種不同的修復過程來區分模板鍊和新形成的鏈，以便只去除新插入的錯誤核苷酸（以避免產生突變）。 DNA错配修复一文中描述了DNA複製過程中用於錯配修復的蛋白質，以及過程中缺陷的臨床意義。基因轉換一文中描述了重組過程中錯配校正的過程。

## 图集

* 腺嘌呤（左）与胸腺嘧啶（右）的配对
* 鸟嘌呤（左）与胞嘧啶（右）的配对

* DAN—webserver version of the EMBOSS tool for calculating melting temperatures
# 嘧啶二聚体[编辑]

DNA胸腺嘧啶二聚体的形成。光子的作用所导致在一条DNA链上的两个连续碱基结合到一起，从而破坏正常碱基配对的双链结构。
**嘧啶二聚体**（英語：pyrimidine dimer，简称PD），是DNA或RNA中的相邻碱基，如胞嘧啶及胸腺嘧啶，在紫外线的诱导下進行光化学合成，於碳-碳雙鍵生成共价键而形成的一种化合物，是突变产生的原因之一 。在双链RNA中，紫外線也可能導致脲嘧啶二聚體生成。紫外線二聚體的常見例子包括环丁烷嘧啶二聚体及6-4光产物。它們改變了DNA原有結構，令聚合酶無法正常運作，DNA無法複製。嘧啶二聚体可通過光致活作用或核苷酸切除修复的作用來修復。如果最終無法修復，可引致突變。

## 種類

 胸腺嘧啶光化二聚體的例子包括:6-4光产物（左）及環丁烷（右）
環丁烷嘧啶二聚体(CPD)由嘧啶的碳-碳雙鍵的偶联反应所生成，共有四個環。它們影響了DNA复制時的鹼基配對，導致突變。

6-4光产物又稱6,4嘧啶-嘧啶酮。它的生成率只有環丁烷嘧啶二聚体的三分之一，但有更大可能引發突變。孢子光產物溶酶為修複胸腺嘧啶二聚體的另一途徑。

## 誘變

跨損傷聚合酶常令嘧啶二聚体轉化為突變。這種反應於原核生物（SOS反应）及真核生物中都存在。雖然胸腺嘧啶二聚體是在紫外線損傷中較為常見，但因跨損傷聚合酶較常以腺嘌呤修復DNA，故胸腺嘧啶二聚體通常能正確修複。反之，環丁烷型嘧啶二聚体中的胞嘧啶則易受脫氨作用攻擊，轉化為胸腺嘧啶。

## DNA修復

黑色素瘤，一種皮膚癌
嘧啶二聚體會導致DNA的局部構象改變，故可被修復酶察覺。在絕大部分的生物中，損害亦可借由光致活作用修複，但諸如人類的胎盤動物則無此機制。光致活作用中，光裂合酶將環丁烷嘧啶二聚体直接以光化学作用還原。修復酶察覺損傷後，會吸收波長>300 nm的光線（即荧光及紫外光），令光化学作用產生，將二聚体還原。

核苷酸切除修复則是更通用的DNA維修方式。在這過程中，環丁烷嘧啶二聚体被切除，並合成新的DNA來填補該區域。著色性乾皮症正是因患者無法進行核苷酸切除修复而導致的遺傳病，患者皮膚細胞被紫外光破壞後無法修復，導致皮膚變色及誘發癌變。人類中，沒有修復的嘧啶二聚體可引致黑色素瘤。
# 嘧啶[编辑]

| 嘧啶
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| --- |
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|  |
| 首选IUPAC名 Pyrimidine
 |
| 别名
 | 1,3-二氮杂苯
 |
| 识别
 |
| CAS号
 | 289-95-2 Y |
| PubChem
 | 9260 |
| ChemSpider
 | 8903 |
| SMILES
 | * C1=CN=CN=C1
 |
| InChI
 | * 1/C4H4N2/c1-2-5-4-6-3-1/h1-4H
 |
| InChIKey
 | CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYAT |
| ChEBI
 | 16898 |
| KEGG
 | C00396 |
| MeSH
 | pyrimidine |
| 性质
 |
| 化学式
 | C4H4N2 |
| 摩尔质量
 | 80.088 g·mol⁻¹
 |
| 熔点
 | 20–22 ℃
 |
| 沸点
 | 123–124 ℃
 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。
 |

**嘧（mì）啶（dìng）**（英語：pyrimidine）是一种含二氮的杂环芳香化合物，分子式為C4H4N2。嘧啶由2个氮原子取代苯分子间位上的2个碳形成，是一种二嗪；和吡啶一样，嘧啶保留了芳香性。嘧啶与嘌呤同为核酸中最重要的组成部分。

**嘧啶碱**泛指结构中含有嘧啶母核（pyrimidine core）的含氮碱基化合物，如：胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶。

嘧啶母核
## 嘧啶与核酸

形成DNA和RNA的五种碱基中，有三种是嘧啶的衍生物：胞嘧啶（**C**ytosine）、胸腺嘧啶（**T**hymine）、尿嘧啶（**U**racil）。

* 胞嘧啶
* 胸腺嘧啶
* 尿嘧啶

其中胸腺嘧啶只能出现在脱氧核糖核酸中，尿嘧啶只能出现在核糖核酸中，而胞嘧啶两者均可。在碱基互补配对时，胸腺嘧啶或尿嘧啶与腺嘌呤以2个氢键结合，胞嘧啶与鸟嘌呤以3个氢键结合。

* 杂环化合物
* 芳香性
* 吡啶
* 哒嗪（1,2-二氮杂苯） - 吡嗪（1,4-二氮杂苯）
* DNA - RNA
* 嘌呤
# 二聚體[编辑]

羧酸是能夠形成二聚體的簡單例子，當中兩個分子以氫鍵連結
**二聚体**（dimer）或稱**二聚物**、**双体**，在不同領域中有不同意義，但基本涵義都表示相同或同一種類的物質，以成雙的型態出現，可能具有單一狀態時沒有的性質或功能。在化學中，凡是两个分子结合成一个新的物质，无论是物理作用还是化学变化，都可以将生成的物质称为**二聚体**。

**二聚化**（dimerization）又称**二聚合**、**二聚**，则是指将两个分子或离子藉由化学键连接起来的过程，形成的键可强可弱。许多对称的化学物质被描述为二聚体，即使其单体未知或高度不稳定。

二聚体常见的例子包括二聚氯化亚铜、二聚氯化铝、二乙烯酮、气态的二聚羧酸、二聚环戊二烯、二聚环丁二烯等等，它可以是聚合物中的一種特例。蔗糖由葡萄糖和果糖单元縮合而成，則蔗糖雖為一個分子，仍歸屬為一種二聚体。

## 生物化学中的二聚体

生物化學和分子生物學中所探討的雙體通常是如同蛋白質、核酸等可觀察的高分子，在形成的過程中，若兩個亚基相同稱為**同源二聚体**（homo-），若是不完全相同的單體組合而成，則稱為**异源二聚体**（hetero-）。生化所探討的雙體若以共價鍵方式連結，則通常使用雙硫鍵連結單體，而絕大多數卻不是以共價鍵的方式組合而成，例如核糖體。

* 單體
* 三聚體
* 寡聚体
* 聚合物

## 参考

* （英文） 反轉錄酶（页面存档备份，存于互联网档案馆）
* （英文） 同質、異質雙體蛋白（页面存档备份，存于互联网档案馆）
# 光裂合酶

| DNA光裂合酶 |
| --- |
| A deazaflavin photolyase from *Anacystis nidulans*, illustrating the two light-harvesting cofactors: FADH− (yellow) and 8-HDF (cyan). |
| 标识符 |
| 符号 | FAD\_binding\_7 |
| 蛋白质家族数据库（Pfam） | PF03441 |
| 蛋白质互联数据库（InterPro） | IPR005101 |
| 蛋白质站点（PROSITE） | PDOC00331 |
| 蛋白质结构分类数据库2（SCOP2） | 1qnf / SCOPe / SUPFAM |
|

| 可用的蛋白质结构： |
| --- |
| 蛋白质家族数据库（Pfam）
   | 结构 / ECOD
   |
| 蛋白质数据库（PDB） | 结构生物信息学研究合作实验室PDB; PDB欧洲; PDB日本 |
| 蛋白质数据库概述（PDBsum） | 结构概述 |
| 蛋白质数据库（PDB） | 1u3cA:214-492 1u3dA:214-492 1iquA:176-418
1iqrA:176-418 1dnpB:202-469 1tezD:207-472
1owmA:207-472 1qnf :207-472 1owpA:207-472
1owoA:207-472 1owlA:207-472 1ownA:207-472

1np7B:213-453 |

 |

**光裂合酶**（Photolyases，EC 4.1.99.3），化学式为：C2624H3984O730N708S13P2為一種DNA修復酵素，專門修復遭受紫外線破壞的DNA。此酵素的作用需要可見光協助活化及DNA修復。光裂合酶修復DNA的過程稱為光學活作用（photoreactivation）。

由系統發生學來看，光裂合酶是一個相當古老的酵素，從細菌、真菌，到動物體內都有，且在植物體內尤為重要。人類等胎盤哺乳類體內則並無此酵素活性，而是使用另一種較無效率的核苷酸切除修復法來取代光裂合酶。

DNA中相鄰的胸腺嘧啶受到紫外線的照射時，會形成共價鍵，形成環丁烷橋，稱為胸腺嘧啶二聚體。形成胸腺嘧啶二聚體的基因會導致基因在複製和轉錄時出現錯誤。光裂合酶會接在DNA上，切除胸腺嘧啶二聚體，並修復回原本的樣子。

 A UV radiation induced thymine-thymine cyclobutane dimer (right) is the type of DNA damage which is repaired by DNA photolyase. Note: The above diagram is incorrectly labelled as thymine as the structures lack 5-methyl groups.
光裂合酶為一種黄素蛋白，內含兩個捕光性辅因子。所有的光裂合酶都含有FADH−，並可根據他的第二輔因子分為兩類。第一類為葉酸性光裂合酶，其第二輔因子的成分為次甲基四氫葉酸蝶呤（Methenyltetrahydrofolate，MTHF），稱。第二類則為脫氮黃素性光裂合酶，其第二輔因子為8-羥-7,8-二甲基-5-脫氮核黃素（8-hydroxy-7,8-didemethyl-5-deazariboflavin，8-HDF）。FAD本身即有酵素活性，第二輔因子則可在低光狀態下加速反應進行。被光活化的光裂合酶會將FADH−的電子，轉移給胸腺嘧啶二聚體來裂解二聚體。

除了第二輔因子之外，光裂合酶也可根據序列相似性分為兩種，第一種主要在革蘭氏陰性菌、陽性菌、嗜鹽古菌、真菌，和植物體內。Proteins containing this domain also include *Arabidopsis thaliana* cryptochromes 1 and 2, which are blue light photoreceptors that mediate blue light-induced gene expression and modulation of circadian rhythms.

、可以將光裂合酶分為兩類。The first class contains enzymes from Gram-negative and Gram-positive bacteria, the halophilic archaebacteria Halobacterium halobium,以及真菌與植物。阿拉伯芥的Cryptochrome 1與2亦含有此種結構域，作為促進藍光基因表現與調整昼夜节律的光受體。

The second class are named cryptochrome (Cry), found in species as diverse as Drosophila, Arabidopsis, Synechocystis, and Human (Cry-DASH). These were previously assumed to have no DNA repair activity because of negligible activity on double-stranded DNA. A study by A. Sancar and P. Selby provided evidence to suggest this branch of cryptochromes have photolyase activity with a high degree of specificity for cyclobutane pyrimidine dimers in single-stranded DNA. Their study showed that VcCry1 from *Vibrio cholerae*, X1Cry from *Xenopus laevis*, and AtCry3 from *Arabidopsis thaliana* all had photolyase activity on UV irradiated ssDNA in vitro.

有些防曬油含有此酵素，宣稱可以治癒紫外線曬傷。

## 人類體內含光裂合酶之蛋白

* CRY1
* CRY2

## 參考文獻

* 维基共享资源上的相關多媒體資源：光裂合酶
# 黄素蛋白

| 黄素蛋白 |
| --- |
| FMN结合蛋白athal3 |
| 标识符 |
| 符号 | 黄素蛋白 |
| 蛋白质家族数据库（Pfam） | PF02441 |
| 蛋白质互联数据库（InterPro） | IPR003382 |
| 蛋白质结构分类数据库2（SCOP2） | 1e20 / SCOPe / SUPFAM |
|

| 可用的蛋白质结构： |
| --- |
| 蛋白质家族数据库（Pfam）
   | 结构 / ECOD
   |
| 蛋白质数据库（PDB） | 结构生物信息学研究合作实验室PDB; PDB欧洲; PDB日本 |
| 蛋白质数据库概述（PDBsum） | 结构概述 |

 |

**黄素蛋白**（英語：Flavoprotein）是指含有一个核黄素的核酸衍生物——黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)或黄素单核苷酸(FMN)的蛋白质。

黄素蛋白涉及到一系列广泛的生物过程，包括但不限于：生物发光、清除由氧化应激所致的自由基、光合作用、DNA修復与细胞凋亡。黄素蛋白中黄素辅因子的光谱特性使它成为了在活性位点内所发生变化的自然指示器，这也使得黄素蛋白成为了被研究最多的蛋白质家族。

黄素蛋白具有黄素单核苷酸(FMN)或黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)作为一个修复基团或作为一个辅因子。 黄素通常是紧密结合的（参见例如adrenodoxin还原酶，其中FAD深埋在酶中）。 大约5-10％的黄素蛋白具有共价连接的FAD。 根据可用的结构数据，FAD结合位点可分为200多种不同类型。

* eMedicine Dictionary上的Flavoprotein
* The menu "science" of the program STRAP（页面存档备份，存于互联网档案馆） provides A comprehensive collection of all flavo-proteins with known 3D-structure. It compares the protein structures to elucidate phylogenetic relationships.

此条目包含有源于Pfam以及InterPro的属于公有领域的文本 IPR003382
# 超導量子干涉儀[编辑]

SQUID的传感部件
**超導量子干涉儀**（英語：**S**uperconducting **QU**antum **I**nterference **D**evice），為一種極高靈敏度的磁力计，可用以探測極小磁場；其工作原理是利用包含約瑟夫森接面的超導線圈。

SQUIDs可以探测低到5阿托特斯拉（5×10−18 T）的磁场。SQUID可分為两种：直流和射頻。射頻SQUID只需要一个約瑟夫森接面, 虽然灵敏度较前者低，然生产成本更低。

## 直流SQUID的原理

直流SQUID有两个平行约瑟夫节组成一个超导线圈，其功能建立在约瑟夫森效应的基础之上。首先，在没有外场的情况下，输入电流**I**被分成两路；其次，加上外场，产生感生电流**Is**，又称屏蔽电流，感生电流与原来两路电流方向一个相同一个相反融入,成为**I/2+Is**和**I/2-Is**；最后，当任何一路电流大小超越约瑟夫节的临界电流时，约瑟夫节两端就有了电压。

如果外加磁场流超过半个磁流元，SQUID 会与众不同得产生相反方向的感应电流来补上那小半个磁流元。原因有两点：一是超导线圈包含的磁流必须为整数倍的磁流元 ，二则产生感应电流屏蔽原来的大半个磁流元所花费的能量大于补上小半个磁流元所需的能量。显然，屏蔽电流在磁流为半整数倍的磁流元时会更改方向。所以临界电流会随着外加磁场而震荡. 如果输入电流总是大于临界电流，则 SQUID 总是处于电阻模式. 电压是外加磁场的函数，震荡周期是磁流元**Φ0**. 由于直流SQUID的电流-电压是特性曲线是滞后类型, 一个分流电阻**R**架设于节的两端来消除滞后回线， (对铜氧化物超导来说本身的节的电阻就够了). 屏蔽电流等于外加磁场流除以超导线圈自身的电感. 这样， **ΔΦ** 约等于 **ΔV** 的函数(磁流-电压转换)[1][2] :

∆V = R ∆I

2I = 2 ∆Φ/L, 这里 L 超导线圈的自感

∆V = (R/L) ∆Φ

## 應用

腦磁成像儀
目前作為醫學上核磁共振成像儀的新版本，增強其解析度。另外作為地底石油與礦物的探勘偵測也在試驗中，軍事上有增強反潛機探測潛艇的能力，但還在理論階段。

## 相關條目

* 約瑟夫森效應
* 超導現象

* Clarke, John; Braginski, Alex I. (编). The SQUID Handbook: Applications of SQUIDs and SQUID Systems **2**. Wiley-VCH. 2006. ISBN 978-3-527-40408-7.
# 量子力学的宇宙学诠释[编辑]

**量子力学的宇宙学诠释**是量子力学的一种诠释，由宇宙学家安东尼·阿吉雷与马克斯·泰格马克提出。

阿吉雷与泰格马克指出，在宇宙永恒暴胀的前提下，无限三维空间将包含无限多的行星以及任意量子系统的无限多的复本。根据宇宙学诠释，一个量子系统的波函数并非描述了包含这一系统所有可能性的某一假想集合，而是描述了在我们所处的无限空间中，该系统的所有复本的实际空间的总和。在这一诠释下，波函数并不会坍缩。同时，量子不确定性则来源于观察者无法定位自己究竟处于系统的哪一复本之中。

宇宙学家亚历山大·维连金亦支持量子力学的宇宙学诠释，认为该诠释厘清了量子力学的基础。

* 量子力学诠释
# 阿弗沙爾實驗

**阿弗沙爾實驗**（**Afshar experiment**）是一項光學實驗，可能可以挑戰量子力學中的互補原理（principle of complementarity），雖然當前仍未有物理學方面的共識。此實驗是首先由伊朗科學家沙赫里亞爾·阿弗沙爾（Shahriar Afshar）於2001年設計與執行，其結果看起來與量子力學的標準預測相一致；不過據稱其違背了恩格勒特格林伯格二元性關係（Englert-Greenberger）。
# 量子技術

**量子技術**（英語：Quantum Technology）是一門新兴的物理和工程领域，它的原理基于量子力学的種種特性， 如量子纠缠、量子叠加和量子隧穿 ，應用在如量子计算、量子传感器、量子密码学 、量子模拟、量子计量和量子成像等領域 。

## 應用

### 安全通信

### 计算

### 量子模拟器

### 傳感

## 参見

* 量子计算
* 量子信息科学
* 量子计算优越性
* 纳米科学量子
* 原子工程

* "Focus on Quantum Science and Technology Initiatives Around the World （页面存档备份，存于互联网档案馆）", Quantum Science and Technology (2019)
* "National Strategy for Quantum Technologies （页面存档备份，存于互联网档案馆）" UK Quantum Technologies strategy
* "Gadgets from the Quantum Spookhouse （页面存档备份，存于互联网档案馆）," Science News, Vol. 160, No. 23, Dec. 8, 2001, p. 364.
* "Spooky Timing: Quantum-linked photons coordinate clock ticks （页面存档备份，存于互联网档案馆）," Science News, Vol. 166, No. 13, Sept. 25, 2004, p. 196.
* "Kittens Catch Phase （页面存档备份，存于互联网档案馆）," Jonathan P. Dowling, Nature 450, 362-363 (15 November 2007).
* "Quantum-enhanced positioning and clock synchronization （页面存档备份，存于互联网档案馆）," Nature 412, 417-419 (26 July 2001).
* B. Bylicka, D. Chruściński, S. Maniscalco Non-Markovianity as a Resource for Quantum Technologies arXiv:1301.2585 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
* G.J. Milburn, M.J. Woolley, «Quantum nanoscience» Contemporary Physics, Vol. 49, No. 6, (2008) 413—433.
* V.E. Tarasov, «Quantum Nanotechnology» International Journal of Nanoscience. Vol.8. No.4-5. (2009) 337—344. （页面存档备份，存于互联网档案馆）
* Quantum Feedback Control and Metrology with Cold Atoms
* Quantum Atomic Gravity Gradiometer
* Real World Quantum Effects Demonstrated （页面存档备份，存于互联网档案馆）
* EPJ Quantum Technology （页面存档备份，存于互联网档案馆） Springer journal
* Quantum Science and Technology （页面存档备份，存于互联网档案馆） IOP Publishing journal
# 量子群[编辑]

在數學物理中，**量子群**(**quantum group**)是一系列代數結構的通稱，是霍普夫代數之特例，可以看作q-量子化的李代數。雖其名中有一「群」字，但量子群不是群。量子群表示理論可產生杨-巴克斯特方程解；以此可以構造紐結的不變量。

* Vyjayanthi Chari / Andrew Pressley (1995),《A Guide to Quantum Groups》，劍橋大學出版社，ISBN 0521558840
# 量子演算法[编辑]

**量子演算法**（Quantum algorithm；量子算法）是在量子計算中，於量子計算的現實模型上運行的演算法，最常用的模型是量子線路的計算模型。經典（或非量子）演算法是有限的指令序列，或用於解決問題的分步驟過程，其中每個步驟或指令都可以在經典計算機上執行。同樣地量子演算法是一個循序漸進的過程，其中每個步驟都可以在量子計算機上執行。儘管所有經典演算法也可以在量子計算機上執行，量子演算法一詞通常用於那些看起來本質上是量子的演算法，或者使用量子計算的某些特性，例如量子疊加、或量子糾纏等。

使用經典計算機對於不可判定問題仍然無法使用量子計算機判定。量子演算法的有趣之處在於它們可能比經典演算法更快地解決一些問題，因為量子演算法利用的量子疊加及量子糾纏可能無法解決在經典計算機上進行有效的模擬（參閱量子計算優越性）。

最著名的演算法是用於因式分解的蕭爾演算法以及用於搜索非結構化數據庫，或無序列表的格罗弗算法。蕭爾演算法比最著名的經典分解算法（普通數域篩選法）運行得快得多（呈指數級）。對於相同的任務，格羅弗演算法的查詢複雜度跟經典演算法相比有平方的加速。

## 参見

* 量子计算
* 量子編程
* 量子图灵机
* 秀尔算法
* 量子比特
* 量子信息科学
* 量子计算优越性

## 註釋

* The Quantum Algorithm Zoo: A comprehensive list of quantum algorithms that provide a speedup over the fastest known classical algorithms.
* Andrew Childs' lecture notes on quantum algorithms （页面存档备份，存于互联网档案馆）
* The Quantum search algorithm - brute force （页面存档备份，存于互联网档案馆）.

### 調查

* Smith, J.; Mosca, M. Algorithms for Quantum Computers. Handbook of Natural Computing. 2012: 1451. ISBN 978-3-540-92909-3. S2CID 16565723. doi:10.1007/978-3-540-92910-9\_43.
* Childs, A. M.; Van Dam, W. Quantum algorithms for algebraic problems. Reviews of Modern Physics. 2010, **82** (1): 1–52. Bibcode:2010RvMP...82....1C. S2CID 119261679. arXiv:0812.0380 . doi:10.1103/RevModPhys.82.1.
# 量子有限自动机

在量子计算，**量子有限自动机** (**QFA**) or **量子状态机** 是 概率自动机 或 马尔可夫决策过程的量子模拟.。它们提供了现实世界 量子计算机的数学抽象。可以定义几种类型的自动机，包括*一次测量*和*多次测量*自动机。量子有限自动机也可以理解为 有限类型子位移的量子化, 或 马尔可夫链的量子化。反过来，QFA是几何有限自动机或**拓扑有限自动机**的特例。

自动机通过接收有限长度的 字符串来工作 WIKINIUM\_MATH\_PH\_0 信件数量 WIKINIUM\_MATH\_PH\_2 来自有限 字母表 WIKINIUM\_MATH\_PH\_4 , a并为每个这样的字符串分配一个 概率 WIKINIUM\_MATH\_PH\_6 表示自动机处于 接受状态; 的概率。也就是说，指示自动机是接受还是拒绝字符串。

QFA所接受的语言不是确定性有限自动机的常规语言，也不是概率有限自动机的随机语言。对这些**量子语言**的研究仍然是一个活跃的研究领域。
# 量子模拟器[编辑]

在这张量子模拟器晶体的照片中，离子发出荧光，表明量子位都处于相同的状态（“1”或“0”）。在适当的实验条件下，离子晶体会自发形成这种近乎完美的三角晶格结构。*图片来源：Britton/NIST*
囚禁离子量子模拟器图解：模拟器的核心是一个二维铍离子晶体（图中蓝色球体）；每个离子的最外层电子是一个量子位（量子比特，红色箭头）。离子被一个叫做彭宁离子阱（未显示）的装置中的大磁场所限制。在陷阱内部，晶体顺时针旋转。*图片来源：Britton/NIST*
**量子模拟器**允许以可编程的方式研究量子系统。在这种情况下，模拟器是专门用于提供有关特定物理问题的见解的特殊用途设备。 量子模拟器与通常可编程的“数字”量子计算机形成对比，后者能够解决更广泛的量子问题。

**通用量子模拟器**是由Yuri Manin于 1980 年和Richard Feynman于 1982 年提出的量子计算机。

量子系统可以用图灵机或量子图灵机来模拟，因为经典图灵机能够模拟通用量子计算机（因此也可以模拟任何更简单的量子模拟器），这意味着从可计算性理论的角度来看它们是等价的。经典计算机对量子物理的模拟已被证明是低效的。 换句话说，量子计算机在可计算性方面并不比传统计算机提供额外的*能力*，但人们怀疑它们可以比传统计算机更快地解决某些问题，这意味着它们可能属于不同的复杂度类别，这就是量子图灵机可用于模拟量子系统的原因。这就是所谓的量子优越性，其核心思想是存在某些问题只有量子图灵机才能在可行的时间内解决。

量子计算机可以使用与原始系统中粒子数相似的量子比特数来模拟由许多粒子组成的量子系统。 这已经扩展到更大类别的量子系统。

量子模拟器已经在许多实验平台上实现，包括超冷量子气体系统、极性分子、囚禁离子、光子系统、量子点和超导电路等。

## 解决物理问题

物理学中的许多重要问题，特别是低温物理学和多体物理学，仍然不太为人所理解，因为其背后的量子力学极其复杂。传统计算机（包括超级计算机）不足以模拟仅包含 30 个粒子的量子系统，因为希尔伯特空间的维数会随着粒子数量的增加而呈指数增长。 我们需要更好的计算工具来理解和合理设计材料，这些材料的性质被认为取决于数百个粒子的集体量子行为。 量子模拟器为理解这些系统的特性提供了另一种途径。这些模拟器可以清晰地实现特定感兴趣的系统，从而可以精确地实现它们的属性。对系统参数的精确控制和广泛可调性可以清楚地解开各种参数的影响。

量子模拟器可以解决传统计算机上难以模拟的问题，因为它们直接利用真实粒子的量子特性。具体来说，他们利用了量子力学的一种称为叠加的特性，其中量子粒子同时处于两种不同的状态，例如，与外部磁场对齐和反向对齐。至关重要的是，模拟器还利用了第二种量子特性，即纠缠，使得即使是物理上分离良好的粒子的行为也能相互关联。

最近，量子模拟器已被用来获得时间晶体 和量子自旋液体。

## 囚禁离子模拟器

基于离子阱的系统为模拟量子自旋模型中的相互作用提供了理想的环境。 由包括NIST在内的团队建造的离子阱模拟器可以设计和控制数百个量子比特之间的相互作用。 之前的努力无法超越 30 个量子比特。该模拟器的功能比以前的设备强10倍。它通过了一系列重要的基准测试，表明它有能力解决传统计算机无法建模的材料科学问题。

囚禁离子模拟器由数百个铍离子组成的微小单平面晶体组成，其直径小于 1 毫米，悬浮在称为彭宁离子阱的装置内。每个离子的最外层电子充当微小的量子磁铁，并用作量子位，即传统计算机中“1”或“0”的量子等价物。在基准实验中，物理学家使用激光束将离子冷却至接近绝对零度。然后，精心定时的微波和激光脉冲使量子比特相互作用，模仿实验室中很难研究的材料的量子行为。尽管这两个系统表面上看起来不同，但它们的行为在数学上是相同的。通过这种方式，模拟器可以让研究人员改变天然固体中无法改变的参数，例如原子晶格间距和几何形状。

Friedenauer 等人对 2 个自旋进行了绝热操控，展示了它们分离为铁磁状态和反铁磁状态。 Kim 等人将囚禁离子量子模拟器扩展到 3 个自旋，其中全局反铁磁 Ising 相互作用表现出失控现象，并展示了失控与纠缠之间的联系 ；Islam 等人利用绝热量子模拟，证明了随着自旋数从 2 增加到 9，顺磁和铁磁有序之间的相变逐渐增强 Barreiro 等人通过与开放库耦合，创建了一个与最多 5 个捕获离子相互作用的自旋数字量子模拟器 ，Lanyon*等人*演示了最多 6 个离子的数字量子模拟。 Islam 等人演示了横向 Ising 模型的绝热量子模拟，该模型具有可变（长）程相互作用，最多可容纳 18 个捕获离子自旋，并展示了通过调整反铁磁相互作用范围来控制自旋挫败水平。 美国国家标准与技术研究院的 Britton 等人通过实验对数百个量子比特系统中的伊辛相互作用进行了基准测试，以用于量子磁性研究。 Pagano 等人报道了一种新型低温离子捕获系统，用于长期存储大型离子链，并演示了对多达 44 个离子链进行相干的单量子比特和双量子比特操作。 Joshi 等人研究了 51 个单独控制离子的量子动力学，实现了长程相互作用的自旋链。

## 超冷原子模拟器

许多超冷原子实验都是量子模拟器的例子。这些实验包括研究光学晶格中的玻色子或费米子、幺正费米气体、光镊中的里德堡原子阵列。这些实验的共同点是能够实现通用哈密顿量，例如哈伯德哈密顿量或横向场伊辛哈密顿量。这些实验的主要目的包括识别低温相或追踪各种模型的非平衡动力学，这些问题在理论上和数值上都是难以解决的。 其他实验实现了传统材料难以或不可能实现的凝聚态模型，例如Haldane 模型和Harper-Hofstadter 模型 ，或模拟格子规范理论 。

## 超导量子比特

使用超导量子位的量子模拟器主要分为两类。首先，所谓的量子退火器在绝热斜坡之后确定某些哈密顿量的基态。这种方法有时被称为绝热量子计算。其次，许多系统模拟特定的哈密顿量，并研究它们的基态性质、量子相变或时间动态。 近期的一些重要成果包括在驱动耗散Bose-Hubbard 系统中实现莫特绝缘体，以及研究与量子比特耦合的超导谐振器晶格中的相变。

* 哈密顿模拟
* 量子图灵机
* 量子计算

## 参考

* Deutsch 1985 年的论文

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# 天体运行论

| De revolutionibus orbium coelestium |
| --- |
| 初版, 纽伦堡:Johannes Petreius. 1543 *（按圖閱讀本作品）* |
| 作者 | 尼古拉·哥白尼 |
| 编者 | Johannes Petreius  |
| 語言 | 拉丁语 |
| 主题 | 天文學 |
| 类型 | 论著  |
| 出版資訊 |
| 出版机构 | Johannes Petreius |
| 出版時間 | 1543年 |
| 出版地點 | 普法爾茨-諾伊堡公國  |
| 頁數 | 405 |
| 中文譯本 |
| 譯名 | 天体运行论/天球运行论  |
| 公版在线阅读 |
| 原始文本 | 拉丁文維基文庫上的《De revolutionibus orbium coelestium》 |

《**天体运行论**》（拉丁語：De revolutionibus orbium coelestium）是波兰天文学家哥白尼所著的一本讲述他自己的天文学说的著作。

## 簡介

標題頁, 第2版, 巴塞尔, *Officina Henricpetrina*, 1566
1506年，哥白尼在回国任教士不久，开始写作《天体运行论》。1512年，哥白尼把他任职城堡西北角的箭楼建为自己的小型天文台，用自制简陋的仪器进行天文观测，计算、研究。他在《天体运行论》一书中所引用的27个观测数据，大部分是在这里记录下来的。约在1536年，哥白尼写成了《天体运行论》，创立了“日心說”。1543年，《天体运行论》出版。由于哥白尼害怕引起各方面的攻击，他在书的序中写明将他的著作献给教宗保祿三世。他认为，在教皇的庇护下，《天体运行论》也许可以问世。除了这篇序之外，《天体运行论》还有另外一篇教士安德烈亚斯·奥西安德写的前言。当时哥白尼重病在身，委托这位教士出版发行。奥西安德尔为使这书能安全发行，假造了一篇无署名的前言，说书中的理论不一定為行星在空间的真正运动，不过是为编算星表、预推行星的位置而想出来的一种人为的设计。这篇前言在半个多世纪的时间里，骗过了许多人。

据说，1543年5月24日，垂危的哥白尼在病榻上见到了从纽伦堡寄来的《天体运行论》样书。他只摸了摸书的封面，便与世长辞了，但據記載，哥白尼在著作出版前半年已因腦中風喪失知覺，並長期昏迷在床。

## 评价

《天体运行论》出版后很少引起人们的注意。一般人不懂，而许多天文工作者只把这本书当作编算行星星表的一种方法。《天体运行论》在出版后七十年间，曾经遭到马丁·路德的斥责：*「聲名暴起的占星術士......這個笨蛋想要把整個天文科學逆轉過來,可是《聖經》告訴我們,約書亞命令太陽靜止不動**,沒有說要地球不動。」*，但未引起罗马教廷的注意。后来布鲁诺和伽利略公开宣传日心说，危及了教会的统治，罗马教廷才于公元1616年把《天体运行论》列为禁书。

《天体运行论》中的天体实际上是指天球，因为哥白尼并没有抛弃托勒密天文学中的天球概念。行星仍然是被镶嵌在水晶球壳中，随着球壳运转。
哥白尼本人也没有想摆脱托勒密传统。对于此书，中国天文学界有一个旧译名“天旋论”。1953年，在为纪念哥白尼诞辰480周年出版的《纪念哥白尼》一书中，竺可桢、戴文赛等科学家采用了“天体运行论”的译名。而科学界一直有学者指出这一译名存在问题，因为书名中的“orbium”并非代表天体，而是指带动可见天体的（假想的）看不见的透明天球。商务印书馆的最新中译本便是采用了“天球运行论”的新译名。

## 目錄

《天体运行论》共六卷。

1. 第一卷共14章，主要论太阳居宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳运行。
2. 第二卷共14章，主要球面天文學與天體的視運動，卷末附有恆星位置研究與以黃經、黃緯為內容的星座描述表。
3. 第三卷共26章，主要论二分、二至點的岁差、黃赤交角變化與及其相關。
4. 第四卷共32章，论月球的运行和日月食。
5. 第五卷共36章、第六卷共9章，此兩卷主要论水星、金星、火星、木星和土星五大行星的視運動情況。

## 参看

* 哥白尼
* 日心说

## 扩展阅读

* *De revolutionibus orbium coelestium*, Norimbergae, J. Petreium, 1543 (Vicifons)
* 《天球運行論》張卜天 譯，商務印書館2016年6月第1版， ISBN 9787100122054
* 《天體運行論》張卜天 譯，台灣大塊文化2005年2月初版，ISBN 9867291050
* 《天體運行論》葉式煇 譯，北京大學出版社1992年10月初版，2006年5月再版，ISBN 9787301095478
* 《無人讀過的書：哥白尼〈天體運行論〉追尋記》，歐文‧金格里奇 著，王今、徐國強 譯，三聯書店2008年4月初版，ISBN 9787108026927
* 《追蹤哥白尼：一部徹底改變歷史但沒人讀過的書》金格瑞契 著，賴盈滿 譯，台灣遠流出版2007年10月初版，ISBN 9789573261681
# 假说

**假说**（英語：Hypothesis），即指按照预先设定，对某种现象进行的解释，即根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及其规律性提出的推测和说明，而且數據經過詳細的分類、歸納與分析，得到一個暫時性但是可以被接受的解釋。任何一种科学理论在未得到实验确证之前表现为假设学说或假说。

科研人員最好能夠提出不止一個假設去解釋觀測到的現象，否則同行其他科學家也通常會提出不同解釋，這樣往往會出現激烈的科學爭論。一種假設經廣泛嚴格審查且其他與其相反的觀點被淘汰後，該假設即可考慮作爲學說。

有的假设还没有完全被科学方法所证明，也没有被任何一种科学方法所否定，但能够产生深远的影响。如1900年德国物理学家马克斯·普朗克为解决黑体辐射谱而首先提出量子论（量子假说），1913年丹麦物理学家尼尔斯·玻尔提出的玻尔原子理论大大推进了现代物理学发展进程。

## 著名的假說

### 數學

* 黎曼猜想
* 連續統假設
* 遍歷理論

### 統計學

* 假說檢定
* 虛無假說
* 對立假說

### 物理學

* 以太理論、狹義相對論
* 萬有引力
* 遍歷理論
* 牛頓運動定律
* 暗物質
* 大爆炸理論
* 各種月球的起源

### 化學

* 亞佛加厥定律

### 生物學

* 無生源論
* 災變論、均變論
* 拉馬克主義（「獲得性遺傳」和「用進廢退說」）
* 自然選擇（天擇）

### 经济学

* 库兹涅茨假说

* 科學
	+ 科學方法

## 參考資料