海藻酸钠明胶协同固定化的研究

目的:研究不同因素对固定化微胶囊的影响以及不同物质向微胶囊扩散的规律。方法:采用海藻酸钠与明胶协同固定化制备微胶囊,考察了海藻酸钠、明胶浓度等因子对微胶囊直径与机械强度的影响,以及牛血清蛋白与葡萄糖向微胶囊扩散的状况,并利用非稳态传递模型计算了这两种物质在微胶囊中的有效扩散系数。结果:随着海藻酸钠质量浓度的升高,微胶囊的直径与机械强度逐渐增大。制备的最优条件是CaCl2浓度为10%,滴定速度为180滴/min,最优浸泡时间为30min。在此条件下,葡萄糖与牛血清蛋白的有效扩散系数分别为4.63×10-5cm2/min、1.01×10-7cm2/min。结论:海藻酸钠明胶协同固定化制备的微胶囊作为一种生物载体,非常适合细胞或酶的固定化。     

微生物水泥相关酶的研究进展

微生物诱导碳酸钙沉积(microbial induced calcium carbonate precipitation,MICP)是微生物通过新陈代谢在其周围微环境中形成碳酸钙沉积的一种自然现象,根据其原理目前研发出了“微生物水泥”。因其具有绿色环保、经济高效的特点,已成为生物、土木、环境等领域的研究热点。文中就与微生物水泥密切相关的关键酶——脲酶、碳酸酐酶的研究进展进行了系统综述,主要包括两种酶的基因、蛋白结构、调控机制、工程菌的构建以及脲酶与碳酸酐酶在MICP过程中的协同关系等,并对MICP未来的发展作出展望。在现有研究基础上,借助生物信息学、合成生物学等前沿技术,开发能适应广泛环境、高性能的生物水泥,这将开启MICP研究的一个新阶段。     

假单胞菌属脂肪酶的分子生物学研究进展

微生物脂肪酶是商品化脂肪酶的主要来源,并广泛应用于诸多工业领域。与其他微生物脂肪酶相比,细菌脂肪酶催化反应的类型更多、活性更高、稳定性更好,其中又以假单胞菌属(Pseudomonas)脂肪酶的性能最为优越。作为性能最为优越、应用最为广泛的一类脂肪酶,假单胞菌属脂肪酶研究一直是脂肪酶领域的热点。就假单胞菌属脂肪酶的分子生物学研究进展进行归纳和述评,包括基因资源挖掘及克隆、基因表达调控及分泌机制、活性过表达策略、蛋白质结晶及3D结构解析、蛋白质工程,并对其未来研究方向做出展望,以期为后续研究提供有益参考。     

基于易错PCR技术的短小芽孢杆菌YZ02脂肪酶基因BpL的定向进化

利用易错PCR技术对短小芽胞杆菌(Bacillus pumilus)YZ02脂肪酶基因BpL进行两轮定向进化研究, 分别获得最佳突变株BpL1-7和BpL2-1369, 其脂肪酶活力比出发酶分别提高了2倍和6倍。序列分析表明, 突变体BpL2-1369有4个碱基发生了突变: T61C/C147T/A334G/T371A, 其中有3个碱基突变导致了氨基酸的改变。通过SWISS-MODEL数据库模拟脂肪酶的结构显示, 3个突变氨基酸分别位于第1个a螺旋的第3个氨基酸、第4和第5个b折叠之间的转角以及第5个b折叠的第1个氨基酸位置。将野生型脂肪酶基因BpL和进化后的基因BpL2-1369的高效表达产物经Ni-Agarose柱和Sephadex-G75纯化后, 酶学性质测定表明: 突变脂肪酶的比活力比野生型脂肪酶提高了1.31倍, Km值由8.24 mmol/L降低至7.17 mmol/L; 在pH>8.0时的稳定性较野生型脂肪酶有所提高。     

四种底栖螺类饥饿代谢的研究

研究了四种常见优势底栖螺类的饥饿代谢(R,mgO2/ind.d)与温度(T,℃)、体重(Wd,mg dry-wt或Ww,mg wet-wt)的关系,并计算出三者间的复合关系,分别是:铜锈环棱螺,R=0.044Wd0.537e0.061T;长角涵螺,R=0.0004Ww0.9405·e0.0735T;纹沼螺,R=0.004Wd1.072e0.091T;短沟蜷,R=0.023Wd0.777e0.042T。       

固态发酵生产微生物脂肪酶

脂肪酶在水相和非水相中都具有催化活性,在众多工业领域应用前景十分广阔.但脂肪酶的生产成本仍然过高,限制了其在某些工业领域的大规模使用.固体发酵因具有设备比较简单、能耗低、成本低、对环境危害小、易于推广等诸多优点,已逐渐成为微生物脂肪酶生产的一个重要方式.由于能源成本的抬高和人们环保意识的加强,自上世纪90年代以来,原来一直认为技术含量较低的固态发酵技术重新受到重视并得到了快速的发展.综述了固态发酵在脂肪酶生产中的应用研究,重点介绍了固态发酵生产脂肪酶的特点、脂肪酶固态发酵的影响因素及其生物反应器.     

洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶：一种应用前景广阔的生物催化剂

洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶对有机溶剂（醇）、热、氧化剂、表面活性剂、去污剂、蛋白酶等具有良好的抗性,在有机合成、对映体拆分、非水相催化等领域应用十分广泛。综述了洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶的发酵生产、分离纯化、基因克隆与表达、固定化与生物印迹、蛋白质结构解析及应用研究等,并展望了其未来发展方向,以期为该工业酶的研发与广泛应用提供参考。     

基于T7表达系统的洋葱伯克霍尔德菌G63脂肪酶同源高效表达

为实现对洋葱伯克霍尔脂肪酶的可控高效表达, 将目前被广泛使用的T7重组蛋白高效表达系统移植到洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia)G63中进行脂肪酶同源表达。首先采用PCR从大肠杆菌BL21(DE3)中得到T7 RNA 聚合酶基因(T7 RNAP)并将其克隆到致死质粒pJQ200SK上, 然后在T7 RNAP 前后各加入500 bp用于同源重组的片段, 再通过三亲本杂交把T7 RNAP整合到B. cepacia基因组上, 使T7 RNAP受到脂肪酶基因(lipA)启动子调控。接着把lipA和它的伴侣基因lipB单独或全部克隆到载体pUCPCM和pBBR22b上, 构建出pBBR22blipAB、pBBR22blipA、pUCPCMlipAB、pUCPCMlipA、pUCPCMΔlipAlipB、pUCPCMΔlipA、pUCPCMΔlipB七种表达质粒, 通过电转化将上述表达质粒转化到含T7 RNAP的B. cepacia宿主菌中, 最终得到一系列脂肪酶基因工程菌。通过摇瓶诱导发酵发现含表达质粒pUCPCMlipAB的工程菌脂肪酶酶活最高, 达到607 U/mg, 与野生菌相比酶活力提高2.8倍, 并且除含pUCPCMΔlipB的工程菌外, 其它工程菌的脂肪酶酶活均有不同程度提高。野生菌与工程菌pUCPCMlipAB的发酵液经硫酸铵沉淀, Sephadex G-75凝胶过滤纯化后, 比酶活分别为29 984 U/mg和30 875 U/mg。以上结果表明, 构建的基于T7表达系统的B. cepacia脂肪酶基因工程能有效提高脂肪酶的表达量, 同时说明分泌信号PelB和增强转录的核糖体接合位点对脂肪酶的表达有促进作用。     

利用毕赤酵母发酵废液培养原始小球藻的研究

以毕赤酵母发酵废液为水源并提供部分C源和N、P,在500 mL摇瓶中,比较了发酵废液培养基与SE基础培养基对原始小球藻的生长影响,并通过单因素和正交优化发酵废液培养基。结果表明,发酵废液培养基适合于原始小球藻的培养。利用发酵废液培养小球藻,在添加葡萄糖0.05 mol/L,硝酸钠0.01 mol/L,磷酸二氢钾0.003 mol/L,海绿素浓度300μL/L,培养7 d后最高生物量达6.56 g/L,油脂含量达33.68%,两者均高于SE基础培养基。油脂的脂肪酸组成分析表明,废液培养基培养下小球藻油脂的脂肪酸组成主要是C16∶0(25.12%)、C18∶0(4.69%)、C18∶1(50.46%)、C18∶2(6.78%)、C18∶3(8.58%),而SE培养基培养的小球藻油脂脂肪酸组成主要是C16∶0(24.56%)、C18∶0(20.36%)、C18∶1(16.66%)、C18∶2(14.32%)、C18∶3(30.98%),两种培养基培养所得藻油脂肪酸组成虽相差较大,但均适合作为生物柴油的原料。     

胜利河连续系统中蜉蝣优势种的生产量动态和营养基础

大型底栖动物在河流生态系统中发挥着重要作用, 2009 年3月至2010 年3月间对长江中游支流巴河流域的胜利河大型底栖动物群落优势种类的生产力进行为期1 周年的调查研究, 结果表明, 主要蜉蝣优势种扁蜉、等蜉和红斑蜉的生活史为3代/年、3代/年和 2代/年。现存量呈现出1-3级河流增加,而4级又较3级有所下降的趋势。采用龄期频率法( instar-frequency method) 测算的平均周年生产量分别为扁蜉, 200.13 g/(m².a) , P/B 为23.69; 等蜉, 82.06 g/(m².a), P/B 为18.12;红斑蜉, 12.30 g/(m².a), P/B 为8.78。三种蜉蝣的生产量动态在时间上与现存量动态较一致,但彼此各不相同。扁蜉的日均产量于2009年3月在二级河流中达到最大(363.56 mg/m².d),等蜉于2010年3月在三级河流中到达最大(282.76 mg/m².d),而红斑蜉于2009年3月在一级河流中到达最大(33.36 mg/m².d)。生产量的营养基础分析结果表明,扁蜉前肠内含物中无形态碎屑、动物组织、植物纤维、丝状藻类、硅藻所占平均比例为74.37%,4.19%,17.11%,4.29%,0.04%,对生产量的贡献率分别为77.15%,11.27%,6.57%,4.95% ,0.04%;等蜉前肠内含物中无形态碎屑、动物组织、植物纤维、真菌、丝状藻类和硅藻所占平均比例为65.64%,6.17%,23.04%,0.54%,4.53%,对生产量的贡献率分别为: 68.16%,16.61%,8.86%,1.03%,5.23%,0.09%,0.10%;红斑蜉前肠内含物中,无形态碎屑、动物组织、植物纤维、真菌、丝状藻类和硅藻所占平均比例为41.14%,5.96%,38.04%,1.34%,11.21%,2.31%,对生产量的贡献率分别为46.67%,17.52%,15.98%,2.81%,14.13%,2.91%。这与我们在黑竹冲和叹气沟的研究结果存在一定差异,可能与这些溪流自身环境和地区分布有关。