工业微生物的噬菌体感染与防治策略

以细菌为基础的生物技术在蓬勃发展的同时也不断受到噬菌体感染的威胁,噬菌体感染已成为微生物发酵过程中的一个顽疾,其实质是噬菌体与细菌之间复杂的共进化关系。在漫长的进化过程中,噬菌体已经形成了多种针对细菌抗性系统的逃逸机制。合理的工厂设计、菌株的轮换策略和传统的基因工程方法能在一定程度上降低噬菌体感染的风险,但仍然无法避免。基于CRISPR-Cas系统的防治策略仅需噬菌体的序列信息就可以理性设计噬菌体抗性菌株,且可以通过叠加效应不断增强菌种抗性,从而避免噬菌体的逃逸;群体感应信号分子则可以从整体水平上调节细菌的噬菌体抗性。这些新发现为噬菌体感染问题的解决带了新的希望,而噬菌体基因组编辑技术和合成生物学的快速发展则将进一步加深人们对噬菌体感染防治领域的认识。     

基于信息离散性度量方法的大肠杆菌全基因组比较研究

应用方伟武教授提出的一种新的信息离散性度量方法---FDOD(functionofdegreeofdisagreement)方法对致病性大肠杆菌O157∶H7和非致病性大肠杆菌K12的全基因组序列进行了比较,分析了二者的相似序列部分,及差异较大的序列部分,证实了大肠杆菌O157∶H7核酸序列注释中可能致病的特有序列与正常序列的不同。     

一类具有时滞的生化反应模型的Hopf分支

在生物化工用肺炎杆菌与甘油转化为1,3-丙二醇的过程中会出现振荡现象,本文对出现振荡的机理进行了研究,根据生物意义,在模型中引入了时滞项,经分析和计算得到了产生Hopf分支的分支值以及分支值随控制参数变化的规律,并利用时滞微分方程的数值解法绘制了周期解的图形和相图。为这一过程的振荡机理研究提供了理论依据。并可用于指导工艺控制。     

微生物细胞连续培养过程中振荡和混沌行为的研究进展

本文对微生物细胞连续培养过程中产生振荡现象的条件,影响振荡特征（振幅和周期）的因素,振荡机理的研究和振荡行为的应用等进行了全面的论述,并指出了振荡研究的发展方向。     

微生物胞内产物分离的新方法—双水相萃取技术

本文简要地介绍了双水相萃取技术的概念,综述了双水相取技术的特点及其在内产物分离中的应用,讨论了影响细胞碎片的去除和双水相萃取效果的参数,以及成相材料的回收利用等问题,展示了双水相萃取技术的新发展。     

慢病毒介导CD36基因沉默细胞株的构建及其对caveolin-1蛋白表达的影响

CD36作为重要的清道夫受体密切参与了巨噬细胞对氧化低密度脂蛋白的摄取作用,为了进一步研究CD36的功能,本文利用慢病毒介导的shRNA干扰技术,构建了CD36基因沉默巨噬细胞(J774A.1)株,并以此为模型分析了CD36在caveolin-1蛋白表达过程中的作用。首先,针对CD36基因序列设计合成5条shRNA片段,并构建得到pLKO.1-CD36-shRNA慢病毒干扰载体,测序鉴定后与psiCHECK-Ⅱ-CD36载体共转染入293T细胞中,筛选出有效的CD36-shRNA。将慢病毒干扰载体与病毒包装质粒共转染入293T细胞,包装得到慢病毒颗粒,之后感染J774A.1细胞,经嘌呤霉素筛选后得到CD36基因沉默稳转细胞株。Western blotting及激光共聚焦检测结果表明CD36基因沉默效率达90%,并且伴随着CD36的基因沉默,与之结合的DiI-oxLDL也随之大幅降低,证明构建成功具有良好生物学活性的CD36基因沉默细胞株。最后,抑制剂处理及oxLDL给药刺激实验结果表明,CD36的基因沉默能够显著降低JNK及ERK的磷酸化水平,进而抑制了caveolin-1的蛋白表达,表明CD36能够经由JNK及EKR信号传导调节caveolin-1的蛋白表达。     

一种非线性多阶段动力系统的最优控制及数值优化

针对间歇发酵过程的非线性多阶段动力系统,建立了以初始浓度为控制变量、以生产强度为性能指标的最优控制模型.证明了非线性多阶段动力系统的主要性质、最优控制的存在性及达到最优解的必要条件.构造了优化算法并应用于实际数据计算,其数值结果表明了本文模型与算法的有效性.     

帆布固定化脂肪酶及其性能的研究

研究了用高碘酸钠氧化帆布纤维,使其纤维衍生化成为醛基,与脂肪酶交联进行固定化的过程。通过醛基被交联程度来评价交联过程的优劣。首先对纤维的氧化过程进行了简单优化,进而通过反复交联法与酶蛋白交联。以大豆油和橄榄油水解作为固定化酶的性能评价指标。实验结果表明,通过采用反复交联的方法,可提高载体表面酶蛋白质量分数30％左右。酶活力平均达到4U／cm^2,其对温度、pH的耐受性相比游离酶均有不同程度提高。同时利用油脂在固定化酶过程对酶进行保护,使其对温度、pH等的耐受性进一步增强。在维持较高水解率条件下,可在温和条件下连续反应7批,反应半衰期达140h以上。     

盐析萃取生物基化学品的研究进展

廉价生物质的生物炼制研究主要集中在菌种和发酵方面,对下游分离研究较少。廉价生物质资源的利用导致发酵液中引入更多杂质,成分较单糖发酵更复杂,致使生物基化学品的下游分离过程成为其工业化生产亟需解决的关键问题。文中介绍了一种基于两相分配差异分离亲水性生物基化学品的盐析萃取技术及其在生物基化学品分离方面的应用,重点阐述了短链醇和盐对双水相形成的影响,并对1,3-丙二醇、2,3-丁二醇、乙偶姻、乳酸等的盐析萃取研究进展进行了总结和展望。盐析萃取技术可有效地回收发酵液中的小分子亲水性产品,同时除去大多数的杂质 (细胞和蛋白质等),在生物基化学品的分离过程中将是一种有前景的分离技术。     

生物过程工程，机遇与挑战并存——生物基化学品分离提纯的难点和对策

由于全球面临的资源、能源、环境的压力甚至危机越来越大．利用可再生的生物质资源为原料经过物理、化学、生物及其集成方法加工化学品的研究和开发就显得越来越急迫．已经成为世界各国争相开展的重大课题。化学品也包括生物能源．例如乙醇、甲烷等．可通过氧化反应提供大量的热能。