基于神经网络和遗传算法的木糖醇发酵培养基优化研究

发酵过程机理复杂、影响因素众多。菌种的生理生化特性及发酵的工艺确定之后 ,适宜的培养基配方成了发酵水平、原料成本高低的决定因素。为了优化培养基配方 ,采用遗传算法是一种行之有效的方法。遗传算法 (ＧＡ)是基于达尔文进化论和孟德尔遗传学说来实现随机、自适应、并行性全局搜索的一种无须数学模型的优化算法。与其它搜索方法相比 ,ＧＡ的优越性主要有 :(1)在搜索过程中ＧＡ不易陷入局部最优 ,即使所定义的目标函数非连续、不规则或伴有噪声 ,它也能以很大的概率找到全局最优解 ;(2 )由于ＧＡ固有的并行性 ,使得它非常适合于大规模并…     

米曲霉木糖醇脱氢酶的分子模建与对接

[目的]研究米曲霉木糖醇脱氢酶基因的结构与功能.[方法]克隆测序来源于米曲霉的木糖醇脱氢酶(XDH)基因,利用Swiss-MODEL和Modeller对XDH进行三级结构模建,通过PROCHECK和Prosa2003对得到的4个目标模型进行评价,从中得到一个最佳模型.在同源建模的基础上,通过分子对接软件MolsoftICM-Pro,对辅因子进行对接,预测了XDH与NAD+、Zn2+作用的相关残基.寻找底物木糖醇与XDH结合的可能活性口袋,用Molsoft模拟XDH与木糖醇的对接,预测了酶与底物作用的关键氨基酸残基.[结果]结构分析显示,米曲霉XDH含有醇脱氢酶家族锌指纹结构和典型醇脱氢酶Rossmann折叠的辅酶结合域,属于Medium-chain脱氢酶(MDR)家族.通过对接研究,预测了XDH与NAD+之间形成氢键的氨基酸有Asp206、Arg211、Ser255、Ser301和Arg303,这些氨基酸位于结合域,与Zn2+形成氢键的氨基酸有His72和Glu73,位于催化域,与天然底物木糖醇形成氢键的氨基酸有Ile46、Ile349、Lys350和Thr351,位于催化域.[结论]所得信息对XDH分子定向改造、拓展米曲霉工业应用范围有重要意义.     

米曲霉6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因gsdA的克隆及生物信息学分析

6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化6-磷酸葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖酸,并生成NADPH,是微生物胞内磷酸戊糖途径(PPP)的关键酶。本研究以食品安全菌米曲霉CICC2012为材料,克隆获得6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因(GenBank登录号:JN123468)。序列分析表明,该酶是由222个氨基酸组成的亲水性蛋白;128～134位氨基酸序列DHYLGKE为活性区域;170～176位氨基酸序列GTEGRGG可能为辅因子结合位点。进化树分析表明,米曲霉6-磷酸葡萄糖脱氢酶同其他丝状真菌及酵母的G6PDH较相似。     

仙女湖及入湖河流浮游植物功能类群与环境因子的相互关系

文章分析了仙女湖及入湖河流浮游植物群落结构和功能类群的时空分布特征, 探讨了影响其时空分布规律的关键环境因子。调查期间共鉴定表层水体中浮游植物82种(属), 包括蓝藻15种(属), 绿藻33种(属), 硅藻23种(属), 甲藻3种(属), 裸藻5种(属), 隐藻2种(属), 金藻1种(属)。各季节平均密度和生物量分别在7.95×106—2.19×109 cells/L和10.52—792.91 mg/L变化。群落功能类群的结果表明, 冬、春河流生境中具硅质结构的无鞭毛个体浮游植物(硅藻门)占据主导地位(Ⅵ功能群), 而湖区生境中具鞭毛、中等到大型的单细胞或群体浮游植物(如隐藻和甲藻)具有明显优势(Ⅴ功能群); 而夏秋季节不同生境中虽然Ⅵ型浮游植物数量仍然相对较高, 但是具伪空胞的、较大表面积/体积比的丝状个体浮游植物(Ⅲ型)以及具胶质鞘、小的表面积/体积比的群体类的浮游植物(如蓝藻, Ⅶ功能群)在某些河流和湖泊生境中的比重有显著增长。功能类群与环境因子的相关分析表明: 冬、春季Ⅴ与Ⅵ功能群浮游植物生物量主要受到总氮和总磷水平影响; 而夏、秋季节Ⅲ与Ⅶ功能群浮游植物受到水温、浊度、总氮和总磷水平的多重影响。     

发酵过程中细胞浓度在线检测系统*

利用微机软、硬件技术,设计了一套比浊法细胞浓度在线检测系统,并应用于5L发酵罐中木糖醇发酵过程细胞浓度在线检测。该系统能及时、较准确地反映发酵过程中菌体浓度随时间的变化情况,在规模化生产中具有较强的适用性、通用性,可为实现其它分析仪器的计算机在线检测系统提供值得借鉴的设计思路和实现方法。     

米曲霉木糖还原酶基因的克隆及序列分析

木糖还原酶（XR, EC 1.1.1.21）是真菌微生物代谢木糖的关键酶之一。本文以米曲霉基因组DNA为模板,克隆木糖还原酶基因（xr,GenBank登录号：FJ957890.1）,并对XR的序列、系统进化树、理化性质及蛋白结构等进行生物信息学分析。结果表明： xr基因序列长1449 bp,其中开放阅读框长960 bp,编码319个氨基酸,蛋白质分子质量35.9 kDa,等电点为5.78;米曲霉XR与其他菌种XR有较高的同一性,含有醛酮还原酶家族的两个指纹结构和一个参与辅酶结合活性位点指纹结构,以及醛酮还原酶家族典型的（β/α）8 TIM桶结构,说明米曲霉XR属于醛酮还原酶家族。     

克雷伯杆菌甘油脱氢酶和1,3-丙二醇氧化还原酶的动力学机制

本研究主要对克雷伯杆菌甘油转化1,3-丙二醇代谢途径中的2个关键酶甘油脱氢酶(GDH)、1,3-丙二醇氧化还原酶(PDOR)反应机制和动力学进行了研究。首先,通过初速度和产物抑制动力学研究确定了GDH、PDOR双底物酶促反应机制为有序BiBi机制,明确了由反应物消耗到产物生成之间的历程。其次,建立了GDH、PDOR双底物酶促反应动力学模型,由动力学模型可知,在偶合反应中,如果GDH和PDOR酶量相同,GDH氧化反应成为限速反应,而辅酶I将主要以氧化型NAD+形式存在。动力学信息为酶法合成1,3-丙二醇和代谢工程研究提供理论指导。     

微生物法生产烷烃研究进展

烷烃在自然界中广泛存在。它不仅是化石能源的主要组成部分,而且在润滑剂、化妆品、水果保藏、植物防护等方面具有广泛的应用价值。本文概述了天然产烷烃的微生物及其烷烃的天然合成途径及其途径中关键酶催化的作用机理,并对近几年国内外运用代谢工程手段改造微生物使其细胞合成烷烃的研究进展作了介绍。微生物生产烷烃可以通过改造烷烃的天然合成菌株或通过在模式微生物中引入异源烷烃合成途径两种方法来强化。最后文章讨论了微生物法生产烷烃存在的不足和今后研究的方向与展望。     

基于底栖生物完整性指数的赣江流域河流健康评价

底栖生物完整性指数(B-IBI)是最为广泛应用的水生态系统健康评价指数之一。根据2009—2010年期间赣江流域60个采样点的底栖动物数据(15个参照点,45个受损点),对17个生物参数进行分布范围、判别能力和Pearson相关性分析,确定了B-IBI指数体系由总分类单元数、甲壳和软体动物分类单元数、甲壳和软体动物%和BI指数构成。采用比值法统一各生物参数量纲,将各个生物参数分值加和得到B-IBI指数值。根据参照点的B-IBI值的25%分位数值最终确定赣江流域河流健康评价标准。评价结果表明,赣江流域60个采样点中19个为健康,19个为亚健康,14个为一般,8个较差。综合来看,赣江流域河流处于健康-亚健康状态:上游各支流中绵水、贡江、上犹江和桃江为健康状态,章水、濂水、梅江和平江为较差状态;中游各支流健康评价结果多为健康-亚健康状态,而乌江为较差状态;下游各支流为健康-亚健康状态;赣江干流上健康评价的结果均为健康。