烃的微生物摄取机制研究进展

综述了近期在烃的微生物摄取机制方面的研究进展。对提高环境生物整治效果而言,微生物对非水溶性底物,尤其是烃的摄取机制是重要的课题。随着理论认识的深入和研究手段的丰富,在该领域已有了更多发现和结论。介绍了表面活性剂对烃摄取的影响,细胞表面性质的调整和烃的跨膜输送等方面的近期研究结果;同时,提供了细胞亚微结构分析,细胞趋化性等相关证据,指出了在该领域尚待解决的问题。     

铜绿假单胞菌对长链烷烃的摄取模式

研究了一株铜绿假单胞菌(CGMCC 1.1785)摄取长链烷烃的模式。铜绿假单胞菌1．1785能够以固态的长链烷烃为唯一碳源生长,在培养过程中产生表面活性代谢物。烃与水相的界面面积是细菌生长重要的影响因素,说明传质限制的存在。由于该菌不能够利用鼠李糖脂增溶的烃作为碳源,因此添加鼠李糖脂能够强化烃摄取的主要原因是烃界面的扩大。细胞表面疏水性从开始的急剧升高到后来的不断下降,说明在不同生长阶段细胞对烃的摄取模式是不同的。由此认为,铜绿假单胞菌1.1785既没有通过表面活性剂介导模式获取烃,也并非完全通过直接接触模式获取烃。据此提出该菌采用了一种运动接触的烃摄取模式,其趋化运动能力在这种摄取过程中起到重要作用。     

铜绿假单胞菌对长链烷烃的摄取模式*

研究了一株铜绿假单胞菌(CGMCC 1.1785)摄取长链烷烃的模式。铜绿假单胞菌1.1785能够以固态的长链烷烃为唯一碳源生长,在培养过程中产生表面活性代谢物。烃与水相的界面面积是细菌生长重要的影响因素,说明传质限制的存在。由于该菌不能够利用鼠李糖脂增溶的烃作为碳源,因此添加鼠李糖脂能够强化烃摄取的主要原因是烃界面的扩大。细胞表面疏水性从开始的急剧升高到后来的不断下降,说明在不同生长阶段细胞对烃的摄取模式是不同的。由此认为,铜绿假单胞菌1.1785既没有通过表面活性剂介导模式获取烃,也并非完全通过直接接     

石油烃降解菌的研究进展

该文归纳了细菌、真菌和藻类对石油烃的降解作用;讨论了微生物降解石油烃的影响因素,包括微生物种类、石油烃种类、温度、pH、营养物质、电子受体等;总结了微生物固定化技术、生物表面活性剂和基因工程技术在微生物降解石油烃领域的应用;最后,提出今后生物降解石油烃的研究重点可能是开发具有高效降解能力的菌群联合体。     

低温微生物修复石油烃类污染土壤研究进展

耐冷菌、嗜冷菌等低温微生物广泛存在于极地、高山以及高纬度等土壤环境中,是石油烃类污染物在低温条件下降解与转化的重要微生物资源.利用低温微生物的独特优势,石油污染土壤的低温生物修复技术的研究成为当前热点领域.本文系统综述了低温石油烃降解菌的分类及冷适机制,低温微生物对不同类型石油烃组分的降解特征和降解机理,低温环境中接种降解菌、添加营养物质和表面活性剂等强化技术在石油污染土壤中生物修复的应用.以及微生物分子生物学技术在低温微生物降解石油烃的研究现状,为拓展我国石油污染土壤生物修复技术提供参考.     

MATH法表征环境微生物细胞表面疏水性的研究进展

环境微生物的细胞表面疏水性对其生长代谢过程以及在环境领域的应用效率具有重要影响。目前用于测试细胞表面疏水性最常用的方法是碳氢吸附能力(Microbial adhesion to hydrocarbons,MATH),该方法因具有操作简便、有一定的准确度等优点在环境、生物工程、医学、食品等领域应用广泛。本文综述了MATH法在环境微生物领域中的污泥絮体性能表征、有机物降解、膜污染和破乳方面的应用,同时介绍了MATH法在实验操作、计数方法和数据分析方面的优化。最后展望了该方法今后的研究方向。     

生物表面活性剂对微生物生长和代谢的影响

综述了生物表面活性剂在微生物生长和代谢过程中的影响。根据其分子结构特征 ,系统分析了生物表面活性剂通过与难溶底物和微生物细胞之间的相互作用促进烷烃摄取的机理 ,利用该机理可以合理解释生理现象。生物表面活性剂还在参与细胞代谢活动的过程中发挥特殊功能。     

微生物有机酸转运蛋白的研究进展

转运蛋白是一类膜蛋白,可介导生物膜内外化学物质的跨膜转运及信号交换。有机酸转运蛋白在微生物有机酸代谢的跨膜转运过程中发挥重要作用,根据转运蛋白有机酸转运的方向不同可以分为摄取转运蛋白和外排转运蛋白。在微生物代谢中,有些有机酸可以作为能源直接参与体内代谢,有些是能量转换过程中的重要中间产物;摄取转运蛋白的过表达,可以促进微生物细胞获取能源物质,高效的生产目标产物;有机酸摄取转运蛋白敲除或外排转运蛋白表达,有利于底盘细胞外排更多目标产物,进而促进有机酸的生物合成。研究有机酸转运蛋白的结构和功能,有助于解析微生物细胞有机酸生物合成及利用的机制,对于提高工业微生物对有机酸的利用及生物合成具有重要作用。本文综述了微生物有机酸转运蛋白分类和结构、转运方式和转运功能等方面,重点综述了转运蛋白在有机酸生产中的应用,为工业微生物有机酸的高效生物合成及未来发展提供参考。     

长链烷烃降解菌的降解特性

对长链烷烃降解菌的降解能力和摄取模式进行了研究。评价14株烃降解菌利用中长链烃生长的能力,发现只有少数烃降解菌能够获得良好生长,其中Mycobacterium fortuitum514,Pseudomonas aeruginosa1785和Pseudomonas marginata766等3株菌能够高效降解C20到C33的长链烷烃。辛烷不能支持这些长链烷烃降解菌的生长,说明其烃氧化酶与Pseudomonas oleovorans的OCT质粒编码的单氧酶不同。此外,M.fortuitum不产胞外表面活性剂,而P.aeruginosa和P.marginata则是表面活性剂产生菌,然而三者在以烃为碳源生长时均显示出很高的细胞表面疏水性。根据生长现象分析3株菌采用了不同的烷烃摄取模式。     

耐有机溶剂极端微生物的耐受机制及应用

耐有机溶剂微生物是一类新颖的极端微生物,直到20世纪80年代才被系统地研究.它们通过各种耐受机制,有效抵御或降低有机溶剂对其细胞产生的毒害作用.因此,在全细胞催化、环境污染治理等领域,耐有机溶剂极端微生物具有广阔的工业应用前景.此外,深入透彻地了解耐有机溶剂极端微生物的各种耐受机制,有助于利用基因工程技术改造和优化现有耐有机溶剂极端微生物的各种性能,进一步拓展其工业应用领域.本文将从囊泡外排、改变细胞膜磷脂结构和组成等4个方面概述近年来耐有机溶剂极端微生物的耐受机制研究新进展,并介绍它们在全细胞催化等领域的应用.     

细菌冰核基因的应用研究

细菌冰核基因的应用研究已成为生物冰核领域的研究热点,研究涉及细菌细胞表面展示、促冻杀虫、报告基因、病原微生物高敏检测、作物抗寒育种等多个领域,显示良好应用前景。通过对国外在该方面的研究现状的综述,和我们在冰核基因促冻杀虫研究方面重要进展的介绍,对今后我们拟开展的这一研究工作进行了展望。     

微生物细胞表面呈现技术研究进展

微生物细胞表面工程是近年来发展起来的,它利用细胞表面展示技术使外源蛋白固定化于细胞表面,从而生产微生物细胞表面蛋白。微生物细胞表面工程可用于细胞催化剂、细胞吸附剂、活疫苗、生物传感器的开发等。微生物细胞表面工程具有广阔的应用前景,但是国内对这一领域的研究刚起步。在介绍细胞表面工程的基础上,对微生物细胞表面工程技术进展进行了综述,展望了对该技术的发展。     

细菌对重金属吸附和解毒机制的研究进展

随着采矿、冶炼和电镀等工业的不断发展,重金属对环境造成的污染也日益严重。近年来提出的微生物修复法,因其成本低和无二次污染等优点而引起国内外学者的广泛关注。目前,用来去除环境中重金属的微生物主要有真菌、藻类、放线菌及细菌等,其中细菌对重金属的微生物吸附和解毒机制研究较为广泛。将从细胞结构的角度,即细菌细胞外部、细胞表面和细胞内部等三方面概述重金属胁迫下细菌的吸附和解毒机制研究进展,主要内容包括细胞外部的沉淀机制、细胞表面的吸附机制以及细胞内部的解毒机制,并提出未来可能的发展方向,旨为重金属污染的微生物修复技术提供理论依据和实践参考。     

微生物细胞表面工程研究进展*

微生物细胞表面工程是近年来发展起来的,它利用细胞表面展示技术使外源蛋白固定化于细胞表面,从而生产微生物细胞表面蛋白。微生物细胞表面工程可用于细胞催化剂、细胞吸附剂、活疫苗、生物传感器的开发等。微生物细胞表面工程具有广阔的应用前景,但是国内对这一领域的研究尚刚起步。在介绍了细胞表面工程的基础上,对微生物细胞表面工程技术进展进行了综述,并对该技术的发展给予展望。     

油藏微生物及其压力适应机制

目前我国油田开发主要处于高含水后期,微生物驱提高石油采收率技术(MEOR)以低成本、环境友好等独特的优势引起了石油工业界的重视。实际上,经过半个多世纪的发展,MEOR已经成为提高采收率的重要前沿技术。高压是油藏的主要环境特征,在影响油藏微生物生存与活性等方面具有重要作用。本文从油藏及其微生物的主要特征、微生物对高压环境的适应机制以及高压下微生物降解烃的代谢特征等方面进行了综述。介绍了对油藏微生物资源、群落结构、微生物在油水相中分布的认识,微生物乳化原油机制,以及微生物在油藏厌氧环境中协同代谢、受温度和压力影响的特点,并列举了MEOR的矿场应用。在高压适应机制上,微生物主要通过改变和调整细胞膜结构、增加胞内脂质组分和表达胞内特殊酶等作用来实现对压力的适应;在高压下烃降解微生物代谢速率低于常压,而且耐压菌和嗜压菌具有不同的烃降解效率。     

Ⅳ型菌毛可视化方法及其在菌毛功能研究中的应用

Ⅳ型菌毛(type Ⅳ pili, TFP)作为细菌表面的重要蛋白结构，是细菌的感知器官及运动器官，在细菌生理学、细胞黏附、宿主细胞入侵、DNA摄取、蛋白质分泌、生物被膜形成、细胞运动和电子传递等方面发挥着多种作用。近年来，随着研究方法的深入和技术设备的发展，尤其是随着多种菌毛可视化工具的开发，越来越多的研究揭示了它在生命活动中的各种功能，大大加快了微生物单细胞领域的研究步伐。本文重点讨论了TFP可视化方法及在菌毛功能研究中的应用，为更好地研究和利用TFP功能提供更多的思路，为其未来在生物学、医学以及生态学中的应用提供一定的理论基础。     

酿酒酵母表面展示表达系统及应用

酵母细胞表面展示表达系统是一种固定化表达异源蛋白质的真核展示系统,即把异源靶蛋白基因序列与特定的载体基因序列融合后导入酵母细胞,利用酿酒酵母细胞内蛋白转运到膜表面的机制（GPI锚定）使靶蛋白定位于酵母细胞表面并进行表达。它利用细胞表面展示技术使外源蛋白固定化于细胞表面,从而生产微生物细胞表面蛋白,可应用于生物催化剂、细胞吸附剂、活疫苗、环境治理、蛋白质文库筛选、高亲和抗体、生物传感器、抗原／抗体库构建、免疫检测及亲和纯化、癌症诊断等领域。国内对这一方面研究较少,本文主要介绍了该技术的基本原理、研究现状、应用及其发展前景。     

土壤矿物与微生物相互作用的机理及其环境效应

土壤矿物与微生物相互作用是地球表层系统中重要的生态过程.微生物或生物分子与矿物间的吸附(粘附)是两者相互作用的基础.吸附(粘附)是一个由分子间力、静电力、疏水作用力、氢键和空间位阻效应等多种作用力或作用因素共同决定、影响的物理化学过程.因此,微生物和矿物的表面性质如表面电荷、疏水性和它们所处的环境条件如pH、电解质浓度、温度等,都影响着矿物-微生物吸附(粘附)过程.微生物细胞或酶可吸附于矿物表面,其结果是细胞代谢或酶活性会发生明显变化,并进一步影响土壤中诸多相关的生态、环境过程.结合4种典型的初始吸附理论:表面自由能热力学理论、DLVO理论、吸附等温线理论和表面复合物理论及本课题组近年来的研究成果,对土壤矿物与微生物相互作用的类型、机理、作用力和现代研究技术等方面的最新研究进展进行了较为全面的论述,对土壤矿物-微生物相互作用的环境效应进行了讨论,并就该领域今后研究工作的特点及应关注的问题进行了展望.     

表面自由能在环境微生物粘附研究中的应用进展

在环境领域中,对微生物粘附的利用和控制越来越受到研究者的关注。其中,微生物的表面自由能作为细胞表面重要特性,对微生物的粘附行为有重要影响。本文总结了微生物粘附过程中涉及的热动力学理论、Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(DLVO)以及扩展DLVO理论,阐述了微生物表面自由能在该过程的重要性。基于此,介绍了接触角表征微生物表面自由能的方法体系及影响因素;分析了微生物表面自由能及其分量的分布特征、与物质组成的关系。最后根据被粘附对象的不同,总结了环境微生物表面自由能在固体基质、液体基质或者微生物相互之间粘附中的应用;指出未来研究发展的方向应关注环境微生物表面自由能的标准化表征及其在复杂环境中的应用。     

研发动态

<正>中科院微生物所发现新型人冠状病毒感染机制中科院微生物所高福课题组对2012年在中东发现的高致病性新型冠状病毒MERS-CoV进行了研究,发现人CD26分子(又称二肽基肽酶4)是MERS-CoV在细胞表面的受体,从而揭示了该病毒对人的感染机制,相关研究成果发表在最新出版的Nature上。