腈转化酶在精细化学品生产中的应用

腈化合物是一类重要的用于合成多种精细化学品的化合物,它们容易制备,并且可以合成多种化合物。传统化学水解方法将腈化合物转化为相应的羧酸或酰胺通常需要高温、强酸、强碱等相对苛刻的条件,腈转化酶(腈水解酶、腈水合酶和酰胺酶)由于其生物催化过程具有高效、高选择性、条件温和等特点,在精细化学品的合成中越来越受到人们的关注。许多腈转化酶已经被开发出来并用于精细化学品的生产。以下介绍了腈转化酶在医药及中间体、农药及中间体、食品与饲料添加剂等精细化学品生产中的应用。随着研究的不断深入,将会有更多的腈转化酶被开发出来并用于精细化学品的生产。     

水溶性X线造影剂的肾毒理

水溶性X线造影剂(Radiographic Contrastmedia,简称RCM)临床上广泛用于静脉尿路造影、血管造影、CT增强等,经血管引入体内后绝大部分经肾脏排泄,可影响肾脏的正常生理过程,尤其对于一些原有肾功能不良、糖尿病、心功能不全等患者,RCM可以导致肾功能急性下降(Radiocontrast Nephrotoxicity,简称RCN)。由于临床上关于RCN的报道多为回顾性分析,没有严格的对照研究,RCN的定义也不确切,因此RCN发病率各家报导不一。如将RCN定义为造影检查后24小时内血清肌酐上     

农用化学品污染及预防建议

农用化学品是农业生产的重要组成部分,其安全问题也成为人们关注的焦点。农用化学品可分为化肥、农药、农膜3类。化肥主要用于提高土壤肥力,增加农作物产量,不合理使用则会改变土壤性质,降低土壤肥力,并且对生态环境以及人类健康造成不可忽视的危害。农药主要用于杀菌、杀虫、除草等,在促进和保障农作物健康生长中发挥重要作用,但农药的滥用造成农药事故频发,农药的毒性富集作用以及残留问题越发引起人们的关注。农膜主要用于农膜覆盖栽培技术,农膜的原料主要是聚乙烯树脂等高分子化学物质,在土壤中很难降解,造成的环境污染问题日益突出。各种农用化学品的不合理使用,可降低农产品的质量,使其在出口贸易中受到极大限制,造成巨大的经济损失。本文在肯定农用化学品在现代化农业生产中的巨大贡献的同时,深入分析了其污染状况及危害,总结了当前国际上对于化肥、农药、农膜的研究进展以及所取得的成果,最后提出了科学使用农用化学品的建议。     

中链化学品微生物制造

中链脂肪酸（C₆-C₁₂）衍生的化学品包括脂肪醇、脂肪烃、中链酯、ω-修饰脂肪酸等,这些化合物是生物燃料、聚合物、日用化学品、特种化学品的重要组分。天然微生物底盘不能合成中链脂肪酸,而通过操纵脂肪酸合成、逆β-氧化等碳链延伸途径,尤其是表达生成游离中链脂肪酸的硫酯酶,可使大肠埃希菌、酿酒酵母等微生物细胞合成超过1 g/L的中链脂肪酸。引入脂肪酸衍生反应,如羧基还原、脱羧、ω-氧化等,可合成许多中链化学品。本文综述了中链化学品合成的酶学基础以及代谢工程策略,为中链化学品高效生物制造提供参考和思路。     

抗生素在环境中的转归及其生态毒性

抗生索被长期大量地用于人和动物的疾病治疗,并以亚治疗剂量添加于动物饲料长期用于动物疾病的预防和促进生长,大部分抗生紊不能完全被机体吸收,而有高达85％以上抗生素以原形或代谢物形式经由病人和畜禽粪尿排人环境,经不同途径对土壤和水体造成污染。最近研究显示在城市废水和表面水中检测到了抗生索的存在。但关于抗生素在环境中的分布、迁移和稳定性等的研究资料很少。环境中的抗生素会对环境生态系统包括细菌、水生生物、土壤生物和植物等产生危害,并产生大量耐药菌,对人类健康构成威胁。为评估抗生素在环境中潜在的危害,就抗生素在环境中的分布、转归及对环境和人的危害等方面进行综述,并对今后的研究方向作了探索。     

单细胞凝胶电泳技术及在土壤生态毒理学中的应用

单细胞凝胶电泳技术又称为彗星实验,是最近几年发展起来的一种快速、简单、灵敏、可靠的检测细胞核DNA损伤的技术。总结了近几年来单细胞凝胶电泳技术的发展、原理、方法及其应用,并指出其下一步的发展趋势。彗星实验中,镶嵌于琼脂糖中的细胞核在电场中向正极移动,因细胞核与DNA片段迁移速率不同,而形成类似“彗星”的图像。目前采用的彗星实验有多种,可以检测诸如DNA双链断裂、单链断裂、碱不稳定位点等多种类型的DNA损伤。碱性彗星实验因其高灵敏度而被广泛采用。彗星实验的主要步骤包括细胞核悬浮液的获得、彗星电泳胶板制备、细胞裂解、DNA变性解旋、电泳、中和、染色和观察等。目前彗星实验广泛应用于各个研究领域,近年来开始用于环境污染的基因毒性研究和生物监测,并取得了迅速发展。     

多氯联苯的环境毒理研究动态

本文综述了当前国内外对多氯联苯这种持留性有机污染物环境生态毒理的研究现状,详细论述了多氯联苯的来源、分布、迁移变化等环境行为,特别强调了多氯联苯这种持留性有机污染物在生态系统中因食物网营养关系产生的积累、富集、放大进而影响人类健康的可能性,并对多氯联苯对生物影响的早期预警研究作了展望。     

从微生物群落中获得超强纤维素酶

<正>近日,位于美国劳伦斯伯克利国家实验室的能源部联合生物能源研究所(JBEI)的研究人员在《自然-微生物学》上发表论文,报道了新型纤维素酶的发现,这些酶将有助于将植物降解成可用于生物燃料和生物基化学品的基础成分。与传统方法不同,这些纤维素酶不是从分离的微生物中获取的,而是从微生物群落中培养获得的。     

适冷酶:性能与应用

由耐寒微生物产生的适冷酶显示出较高的催化活力,并常与热敏感性有关。运用X射线的结晶学理论,这一特性已开始逐渐为人所知,且控制它们对低温适应能力的机制各不相同。这些酶的应用为生物技术提供了巨大的发展潜力,例如在清洁剂和食品行业中用于生产精细化学品以及在生物环保处理中的应用。     

我刊副主编李寅研究员课题组在大肠杆菌中实现碳浓缩固碳

<正>将CO2转化为燃料或化学品,是实现CO2的资源化利用、缓解资源能源短缺和温室效应的一种途径。经遗传改造的蓝细菌或者藻类等光合自养微生物,可以将CO2转化为包括乙醇、丁醇、丙酮、异丁醛、乳酸等在内的数十种化学品,但由于自养生物生长速度慢,将CO2通过生物方法转化为这些化学品的效率还比较低。     

糖基化学品的生物制造

正目前,糖基化学品的合成主要通过提取法、化学合成法来生产,然而这些合成法存在严重的弊端。化学合成法会带来严重的环境污染且生物活性低;提取法收率较低,原料有限。代谢工程作为一种重要糖基化学品合成工具,已经成为替代原有化学合成方法的有效策略。综述了N-乙酰氨基葡萄糖、木糖醇、海藻糖、甘草酸等几种应用广泛的精细糖基化学品的生物制造与应用,并讨论了生物制造糖基化学品的前景和挑战。     

酿酒酵母细胞器区室化合成化学品的研究进展

公认食品安全的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是合成生物学中被广泛研究的底盘细胞,常作为生产高值或大宗化学品的微生物细胞工厂。近年来,通过各种代谢工程改造策略,已有大量化学品的合成途径在酿酒酵母中建立并优化,且部分化学品具备了产业化价值。作为真核生物,酿酒酵母具有完整的细胞内膜系统及其组成的复杂细胞器区室,而这些细胞器区室往往含有某些化学品合成所必需的较高浓度前体底物(如线粒体中的乙酰辅酶A),或更加充足的酶、辅因子、能量等,可为目标产物的生物合成提供更适宜的物理、化学环境,但同时不同细胞器的结构特点有时也成为特定化合物合成的障碍。为此,研究人员在深入分析不同细胞器自身特点的基础上,结合目标化学品合成途径与细胞器之间的适配度,对细胞器开展了大量针对性改造工作以提高产物合成效率。本文详细综述了酿酒酵母中线粒体、过氧化物酶体、高尔基体、内质网、脂滴和液泡等细胞器的途径改造及优化策略,以及利用细胞器区室化合成化学品的研究进展,并对目前存在的困难和挑战以及未来研究方向进行了总结与展望。     

用一种霉菌或细菌将废木材转变为用于工业的化学品

<正> 美国密执安大学的微生物学家正在集中研究分解木质素的一些微生物。这些细菌和霉菌降解木材主要产生二氧化碳和水,另外还有一些能用于树脂、塑料、胶粘剂和各种其它产品的有用化合物。目前,这些化学品是从日益减少的石油资源中获得的。该大学分子遗传中心已从密执安生物技术研究所得到一笔赠款,用来进行转变木质素微生物的基本研究。全世界大约有30个不同实验室也在研究木质素的转变。在过去十年里,已经研究出几种方法,能测定出长在腐朽木材上的许多微生物中,哪些     

大肠杆菌细胞工厂的创建技术

大肠杆菌作为一种重要的模式工业微生物,在医药、化工、农业等方面具有广泛的应用。近30年来,多种代谢工程改造的新策略和新技术,被用于设计、构建和优化大肠杆菌化学品细胞工厂,极大地提高了生物法合成化学品的生产速率和产量。文中将从大肠杆菌途径设计、合成途径创建与优化和细胞全局优化三个方面,对大肠杆菌代谢改造起重要推动作用的技术进行综述,并对大肠杆菌代谢工程中关键技术的应用进行了展望。     

工业化学品的生态毒理学剖面分析

在过去的十年里,已经证明工业化学品不仅出现在被应用的地区,而且其出现也是全球性的,或者是超地区性的。这就导致了环境化学品未曾预料到的和非故意的到处存在,包括在食物甚至人体内。因此,国际上一致同意,对一切(至少目前是这样)新的化学品进行必要的试验,其中包括物理化学、生态毒理学和毒理学诸方面。物理化学和毒理学领域的评价方法已经建立,新的生态毒理学领域的相应的试验方法仍处在发展阶段。生态毒理学的筛选方法有两条途径:第一,模拟一个尽可能小的生态系,并在这个模拟小生态系里试验有关的物质;第二,选择一些能够用于生态毒理学评价的参数,然后在应用条件下研究这些参数。       

平台化学品短链支链脂肪酸和短链支链醇的微生物代谢工程

短链支链脂肪酸和短链支链醇均为重要的平台化学品,是合成多种高附加值产品的前体物质,市场需求巨大。目前两者的生产主要是利用基于石化原料的化学合成法。化学合成法存在着严重依赖化石燃料、反应效率低以及极易造成环境污染等缺点。微生物代谢工程的快速发展为这些平台化学品的生产提供了一条极具潜力的生物合成路线。利用微生物代谢工程技术构建生产这些平台化学品的微生物细胞工厂具有绿色清洁、可持续发展和经济效益好等独特优势。本文系统综述了近年来微生物代谢工程技术在短链支链脂肪酸和短链支链醇合成方面的研究进展,包括所涉及的宿主菌株、关键酶、代谢途径及其改造等,并探讨了未来的发展前景。     

合成生物学在微生物细胞工厂构建中的应用

通过微生物发酵的方法生产大宗化学品和天然产物能够部分替代石油化工炼制和植物提取。合成生物学技术的发展极大地提高了构建微生物细胞工厂生产大宗化学品和天然产物的能力。一方面综述了合成生物学在构建细胞工厂时的关键技术,包括最优合成途径的设计、合成途径的创建与优化、细胞性能的优化;另一方面,介绍了应用这些技术构建细胞工厂生产燃料化学品、大宗化学品和天然产物的典型案例。     

剌毒鱼毒素研究进展

刺毒鱼是具有发达棘刺的有毒鱼类,其由表皮组织转化而成的毒腺能分泌毒液,毒液通过棘刺注入猎物体内,引起剧痛、痉挛、红肿、呕吐、溶血、心肌麻痹和血压下降等症状。已发现的刺毒鱼毒素主要来自鼬鱼、鲶鱼、江觚、鲈鱼等,其毒性组分主要为具有溶血活性、酶活性及神经毒性的蛋白质或多肽。目前仅有一种石头鱼（stonefish）抗毒素用于临床。本文就刺毒鱼的种类、毒素生化及药理特征的最新进展作一简要综述。     

稀土元素的生物安全性探讨

采用微核检测、单细胞凝胶电泳、同工酶等技术研究了稀土元素遗传毒理效应的有关结果。大量试验表明,稀土元素断裂DNA的能力,因而在一定浓度范围内,稀土元素确有致突变性。稀土元素在土壤中可专性吸附、不可降解,在动植物和人体皆有累积效应,因此稀土元素的生物安全性值得深入探讨。     

化学腐蚀性组织工程皮肤检测模型的构建

利用组织工程学方法,以牛I型胶原为支架,人表皮角质形成细胞和真皮成纤维细胞为细胞来源,构建化学腐蚀性检测用组织工程皮肤模型。选用欧洲替代方法验证中心(the Interagency Coordinating Committee on the Validation of Alternative Methods,ICCVAM)制定的体外测试化学品腐蚀性最小执行标准中的8种化学品为检测物质。在检测实验中,8种化学品(固体10mg、液体25μl)分3min、1h局部接触组织工程皮肤模型表面,MTT方法测定细胞活力,相对细胞活力值作为判定腐蚀性的标准。结果表明,构建的组织工程皮肤检测模型结构完整,含有基底层、棘层、颗粒层和角质层,能准确判断7种化学品的腐蚀性。构建的组织工程皮肤模型可以作为检测工具用于化学品腐蚀性的检测。