混合菌群发酵秸秆合成菌体蛋白及其动力学分析

混合菌群发酵秸秆可有效提高秸秆纤维的降解率及菌体蛋白的转化率,对拓广蛋白饲料来源、减少环境污染起到积极的作用。本研究以小麦秸秆为原料,在纤维素酶水解预处理的基础上,以米曲霉作为先导菌,进一步分解残留的粗纤维,为后期发酵提供充足的碳源。根据不同微生物的代谢特征和协同机理,试验确定了发酵阶段混合菌群的组成为:米曲霉、产朊假丝酵母和枯草芽胞杆菌;接种顺序为:先接种米曲霉,再接种产朊假丝酵母,最后接种枯草芽胞杆菌。正交试验表明,影响发酵主要因素的主次顺序为:秸秆与麸皮配比>接种比例>发酵时间>接种量>发酵温度;发酵的最适条件为:米曲霉的接种量2.5%,发酵12h后接入5%的产朊假丝酵母,继续发酵8h后接入2.5%的枯草芽胞杆菌,发酵温度为28℃,秸秆与麸皮的配比为4∶1,尿素添加量为1.2%;结合动力学分析,将混合菌群的发酵时间优化为35h,发酵产物中粗蛋白含量由原来的5.47%提高到25%左右。对最适发酵条件下的动力学过程进行了探讨,建立了以Logistic方程为基础的数学模型和动力学方程。本研究表明,混合菌群发酵秸秆提高了发酵产物中的粗蛋白含量。动力学分析对于了解发酵机理、掌握整个发酵过程中混合菌群生长的动态变化、优化发酵工艺具有重要的指导意义。     

人工微生物混菌系统机制解析中的组学应用及进展

人工微生物混菌系统的生物工程应用价值日益受到重视,使得对于混菌系统中成员菌间的相互作用机制研究也成为近年来的一个热点。其研究结果一方面可以为现有人工混菌系统的进一步优化提供理论依据,另一方面也为全新混菌系统的人工构建提供新的思路和策略,进而促进人工微生物混菌系统未来规模化应用。基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等研究方法能够高通量分析各种生物分子、提供大量的数据与信息,多组学分析可以获得混菌系统中细胞的“全景”,在揭示人工微生物混菌系统中各个成员间的相互作用的研究中有着特殊的意义。文中综述了近年来多种组学技术在人工微生物混菌系统机制解析中的应用及研究进展,从代谢网络、能量代谢、信号转导、膜转运、胁迫响应、混菌系统的稳定性以及结构合理性等方面探讨混菌系统机制解析的最新进展,以期为利用合成生物学、基因组编辑等新兴生物技术改造微生物混菌系统实现其工程化应用提供理论依据。     

基于硒化镉量子点磁微球的微悬臂梁式免疫传感器片上磁分离

应用了以硒化镉量子点为荧光探针,具有磁性和抗体双重靶向功能的聚苯乙烯磁微球.设计了基于此种磁微球的新型微悬臂梁式免疫传感器,满足在液相环境中,借助嵌入到聚苯乙烯磁微球的荧光探针及微球表面的特异性抗体探针,达到生物分子的定性检测,借助具有纳米机械响应的微悬臂梁及微平面电感线圈,达到生物分子的定量检测及传感器的复用性,解决传统微悬臂梁式免疫传感器的不足.着重对三种粒径尺寸的硒化镉量子点进行了表征,同时针对片上磁分离的机理,梁上微电感线圈的结构,微磁场对磁微球的吸引进行了研究,设计并优化出满足新型微悬臂梁式免疫传感器所需的蛇形微平面电感线圈.通过生物磁分离实验,验证了设计及优化的结果,实现了用于生物分子分离的片上磁分离技术.     

依赖于微环境的TGFβ信号

转化生长因子β（transforming growth factor β，TGFβ）家族成员是一类分泌的细胞因子，在胚胎发育、免疫调节、伤口修复、细胞增殖和抑制等过程中发挥重要作用。其中,TGFβ1、TGFβ2和TGFβ3在进化上最晚出现，并以潜伏态分泌。有别于家族中的大多数成员，TGFβ1-3的信号具有时空区域性，并依赖于其所处的微环境。阐明依赖于微环境的TGFβ信号的多层次调控机制对于理解TGFβ信号在免疫、癌症等生理、病理条件下的功能，以及开发临床治疗策略具有重要意义。本文从TGFβ前体复合物的结构入手，并从TGFβ的激活，配体-受体识别，跨膜信号传导及转录调控等方面，论述依赖于微环境的TGFβ信号的调控机制，同时讨论肿瘤微环境中多效的TGFβ信号，进而对今后的研究方向进行展望。     

Effects of exotic plant invasion on soil nitrogen availability

外来植物入侵对土壤氮循环和氮有效性的影响是入侵成功或进一步加剧的重要原因。通过对比相同研究地点入侵区域和无入侵区域的土壤原位氮状态差异, 探讨了外来植物入侵对土壤氮有效性的影响程度和生理生态学机制。基于107篇相关研究文献数据的整合, 发现植物入侵区域相对于无入侵区域土壤总氮、铵态氮、硝态氮、无机氮、微生物生物量氮含量显著增加, 增幅分别为(50 ± 14)%、(60 ± 24)%、(470 ± 115)%、(69 ± 25)%、(54 ± 20)%。土壤硝态氮含量增幅较大反映硝化作用增强, 这可能增加入侵植物硝态氮利用以及喜硝植物的共存。温带地区植物入侵后土壤的硝态氮含量增幅显著高于亚热带地区。固氮植物入侵后土壤的总氮和无机氮含量增幅均显著高于非固氮植物入侵。木本和常绿植物入侵后土壤的总氮含量增幅分别高于草本和落叶植物入侵; 而土壤铵态氮含量的增幅没有显著差异且与固氮入侵植物占比无明显关系; 然而硝态氮含量的增幅普遍较高且与固氮入侵植物占比显著正相关。外来入侵植物固氮功能以及凋落物质量和数量是影响土壤氮矿化和硝化过程的关键因素。该研究为理解外来植物入侵成功和加剧的机制以及入侵植物功能性状与土壤氮动态之间的关系提供了新的见解。     

苋菜红在银基汞膜电极上伏安特性的研究

本文讨论了不同条件下苋菜红在银基汞膜电极上的伏安行为.发现在 pH=4时,苋菜红在-0,24V 处有很灵敏的检出信号,在此条件下,汞膜电极有良好的再现性和使用寿命;在10-100ppb 范围内,还原电流与浓度呈良好的线性关系.     

新工科背景下生物工程五层次实践教学体系的构建

强化实践教学，提升创新能力是新工科建设的关键任务之一。文中结合天津大学化工学院生物工程专业培养方案的修订内容，不断改进实践教学体系和课程内容，建立了基础实验、综合实验、课程设计、科研实践、实习实训等五层次的教学改革体系，为培养具有实践能力和创新精神的卓越创新人才，提出了创新的教学改革模式，为新工科建设提出了新的设想和新的方案。     

计算机辅助设计可溶性BLyS受体, eBCMA-Fc 融合蛋白及其在大肠杆菌中的表达

B 细胞成熟抗原 (BCMA)是 B淋巴细胞刺激因子(BLyS)的受体之一．它的胞外区与人IgG1 Fc的融合蛋白eBCMA-Fc，又称为诱饵受体，具有拮抗BLyS的活性．为了设计新的拮抗肽，基于BCMA和Fc的晶体结构，通过计算机图形学技术、分子模拟方法，建立了eBCMA-Fc融合蛋白的三维理论结构．利用均方根位移（root mean square distance, RMSD）对eBCMA-Fc融合蛋白与单体eBCMA、Fc构象差异进行分析．融合蛋白eBCMA-Fc中的eBCMA段与单体eBCMA的主链碳原子间RMSD值为0.036 nm，Fc段与单体Fc的主链碳原子间RMSD值为0.064 nm．结果表明，对比单体，融合蛋白eBCMA-Fc并未因eBCMA与Fc直接连接而发生构象的变化．分子对接方法显示,融合蛋白eBCMA-Fc中的BCMA与BLyS作用，而Fc扮演着稳定BCMA构象的支架作用．为进一步验证上述理论分析，构建eBCMA-Fc融合基因，并将载有eBCMA-Fc融合基因的原核表达质粒转化BL21 (DE3)菌、在细菌中表达．目的蛋白经蛋白A亲和柱纯化大约为36 kD，与理论预测值34 kD相近．免疫印迹表明抗人IgG抗体能够识别eBCMA-Fc融合蛋白．ELISA证实,eBCMA-Fc融合蛋白能够结合BLyS．随着eBCMA-Fc融合蛋白增加，结合BLyS的融合蛋白也相应增加．而对照人IgG,即使在高浓度条件下，也不结合BLyS．此外，eBCMA-Fc 融合蛋白能够抑制BLyS对B细胞肿瘤Daudi细胞的作用．这些研究为下一步设计和筛选BLyS拮抗肽提供了实验基础．     

CRISPR/Cas9系统纳米递送及其在肿瘤治疗中应用

新兴的CRISPR/Cas9基因编辑技术可实现在分子水平上对基因进行操作,具有设计简单、易于操作、特异性好、效率高等优点,广泛应用于肿瘤发生、发展和转移的潜在机制以及临床治疗的研究.利用纳米技术研发的非病毒纳米载体可以将CRISPR/Cas9系统高效递送到体内,为CRISPR/Cas9技术在临床领域的应用提供新途径.本文介绍CRISPR/Cas9的作用原理,简要概括目前CRISPR/Cas9系统的递送形式和常用的纳米递送载体,总结在部分肿瘤治疗中应用该技术的研究进展,并进一步对此进行展望.     

记忆水平依赖的海马-前额叶神经节律交互

海马(HPC)和前额叶皮层(PFC)的协同作用是记忆加工过程的关键,其相互作用对学习和记忆功能至关重要.大量证据表明,情景记忆的形成、巩固与检索依赖于特征神经节律在PFC和HPC脑区间的同步作用,这些节律包括theta节律、gamma节律和sharp wave ripples (SWRs)节律等.在精神类疾病中患者往往伴随出现学习记忆功能障碍,基于人类和动物的脑电研究均发现以上3种神经节律在HPC和PFC之间的同步性下降,可能作为反映精神病理下认知功能障碍的重要指标.本文从HPC-PFC网络中的神经节律研究出发,总结了theta节律、gamma节律和SWRs节律在两脑区间的协调交互模式在情景记忆中的作用,以及精神分裂症和抑郁症状态下HPC-PFC通路上神经节律的异常表现及其潜在损伤机制,为今后精神疾病的快速诊断提供客观依据.