腺嘌呤对大肠杆菌DH5α及其耐乙酸突变株DA19生长和代谢的影响

大肠杆菌DH5α和DA19在碳源限制的基本培养基中进行分批培养和氮源限制的基本培养基中进行连续培养,发现添加腺嘌呤会使DH5α生长改善,乙酸产生减少;对DA19的生长和代谢影响不明显。连续培养细胞的蛋白质组分析结果显示:添加腺嘌呤后DA19 purH表达水平降低,而DH5α purH表达水平不变,表明DH5α嘌呤核苷酸从头合成能力差;DH5α yddS表达上调,gnd表达水平稍有提高,细胞生长改善。     

大肠杆菌DH5α及其耐乙酸突变株DA19在氮源限制下的代谢和关键酶特性研究

在氮源限制的基本培养基中对大肠杆菌DH5α及其耐乙酸突变株DA19进行连续培养,通过测定中心代谢途径关键酶的活性分析二者代谢差异。结果表明,DA19的6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH)和异柠檬酸脱氢酶(ICDH)活性高于DH5α,而磷酸果糖激酶(PFK)和乙酸激酶(ACK)活性低于DH5α,反映了DA19进入磷酸戊糖途径(PPP)的碳流增加,而进入酵解和乙酸产生(Ack-Pta)途径的碳流减少。因此,关键酶活差异与DA19菌体关于葡萄糖得率提高、副产物乙酸和丙酮酸的生成减少相一致。添加腺嘌呤后,DH5α的G6PDH和ICDH活性增加,PFK和ACK活性降低,而DA19各酶活变化不明显。乙酸钠的添加导致除PFK外的其他酶活性均降低,尤其是DH5α的ICDH明显降低,这些结果反映的中心代谢途径流量变化也与二者生长和代谢副产物积累的变化一致。     

腺嘌呤对大肠杆菌DH5α和其耐乙酸突变株DA19 代谢流分布的影响

【目的】本文通过分析在基本培养基中添加腺嘌呤对大肠杆菌DH5α和其耐乙酸突变株DA19代谢流分布的影响,从而进一步了解二者在代谢调控方面的差异。【方法】对2个菌株分别在氮源限制基本培养基及添加腺嘌呤的氮源限制基本培养基中进行连续培养,分析两者代谢流变化差异,并与酶活测定结果进行比较。【结果】添加腺嘌呤降低了DH5α的葡萄糖比消耗速率和乙酸的比生成速率,提高了菌体关于葡萄糖的得率,而丙酮酸比生成速率变化不明显。与MN培养基相比,添加腺嘌呤后DH5α降低了乙酸分流比,提高了分泌丙酮酸和三羧酸循环分流比,同时明显改变了磷酸果糖激酶、6-磷酸葡萄糖脱氢酶和乙酸激酶酶活。与DH5α不同,添加腺嘌呤使得DA19的丙酮酸比生成速率增加了近57%,而其它参数无明显改变。与MN培养基相比,DA19在添加腺嘌呤后降低了三羧酸循环分流比,大大提高了分泌丙酮酸分流比,而关键酶活未发生明显改变。酶活变化与代谢流结果基本一致。【结论】由于大肠杆菌DH5α和DA19嘌呤核苷酸从头合成途径能力存在差异,因此添加腺嘌呤对两个菌株的代谢流分布产生了完全不同的影响。     

基因atpA、purHD和ndh的过量表达对大肠杆菌DH5α生长的影响

[目的]理解大肠杆菌DH5α及其耐乙酸突变株DA19在基本培养基中生长和乙酸积累差异的机理.[方法]根据前期针对两个菌株蛋白质组和培养中物料及能量平衡的分析,通过PCR分别扩增大肠杆菌DH5α及DA19的atpIBEFHAGDC基因、purHD基因和与NADH氧化代谢相关ndh基因及其各自的调节区,以及NADH脱氢酶Ⅰ基因(nuoA-N)的调节区.将atpA、purHD和ndh基因分别克隆到载体pTrc99a中,转化DH5α,研究基因过量表达对生长的影响.[结果]测序结果表明两个菌株的这些DNA序列与公布的大肠杆菌K-12的相应序列完全一致,在DH5α菌株中分别过量表达atpA、purHD或ndh基因可以在一定程度上改善菌体的生长.[结论]过量表达purHD或ndh基因比过量表达atpA基因的效果更好,但与DA19的生长相比仍然存在较大差距,反映了代谢全局调节的重要性.     

不同浓度外源乙酸钠对耐乙酸大肠埃希菌DA19代谢和关键酶酶活的影响

为研究外源乙酸钠对大肠埃希菌DA19生长代谢的影响,将该菌株在氮源限制基本培养基及添加不同浓度乙酸钠的氮源限制基本培养基中连续培养,测定稳态时生长代谢参数和胞内关键酶酶活。与MN培养基相比,葡萄糖比消耗速率和延胡索酸比生成速率随外源乙酸钠质量浓度增加而逐渐下降,丙酮酸比生成速率则随外源乙酸钠质量浓度增加而明显增加,而乙酸比生成速率则明显降低(除9 g/L乙酸钠外)。磷酸果糖激酶、异柠檬酸脱氢酶、异柠檬酸裂解酶、苹果酸脱氢酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和乙酸激酶酶活随外源乙酸钠质量浓度增加而呈先下降后上升的趋势,而6-磷酸葡萄糖脱氢酶则随着外源乙酸钠质量浓度增加而逐渐降低。为了应对外源乙酸钠压力,大肠埃希菌DA19的生长代谢和中心代谢途径酶活都发生了明显改变。     

微量元素对大肠杆菌生长和乙酸生成的影响研究

大肠杆菌DA19的代谢特性与培养基中添加微量元素有较大的关系。在基本培养基中,当氮源限制时,添加微量元素可以在一定程度上改善DA19菌体的生长,提高菌体得率YX/G,大大减少乙酸的生成;当氮源充分时,与不添加微量元素相比,DA19在添加微量元素后,菌体浓度大大增加,虽然葡萄糖消耗速率加快,但产乙酸仍然很少,只有不添加时的13％,YX/G提高至少60％。基本培养基中添加0.1～1mL/L的微量元素混合溶液对DA19菌体生长、乙酸生成及葡萄糖消耗没有显著影响。在单独添加不同种类的微量元素时, BO33-、Zn2+、MoO42+、Cu2+没有特别明显的影响,Al3+会抑制菌体生长和葡萄糖利用,而Co2+、Mn2+、Fe2+可以改善细胞生长,特别是添加Fe2+时,细胞生长及乙酸生成等培养结果与添加微量元素混合溶液几乎相同。     

基因atpA、purHD和ndh的过量表达对大肠杆菌DH5a生长的影响

【目的】理解大肠杆菌DH5a及其耐乙酸突变株DA19在基本培养基中生长和乙酸积累差异的机理。【方法】根据前期针对两个菌株蛋白质组和培养中物料及能量平衡的分析,通过PCR分别扩增大肠杆菌DH5a及DA19的atpIBEFHAGDC基因、purHD基因和与NADH氧化代谢相关ndh基因及其各自的调节区,以及NADH脱氢酶Ⅰ基因（nuoA-N）的调节区。将atpA、purHD和ndh基因分别克隆到载体pTrc99a中,转化DH5a,研究基因过量表达对生长的影响。【结果】测序结果表明两个菌株的这些DNA序列与公布的大肠杆菌K-12的相应序列完全一致,在DH5a菌株中分别过量表达atpA、purHD或ndh基因可以在一定程度上改善菌体的生长。【结论】过量表达purHD或ndh基因比过量表达atpA基因的效果更好,但与DA19的生长相比仍然存在较大差距,反映了代谢全局调节的重要性。     

大肠杆菌ptsHIcrr操纵子的快速敲除及敲除菌生长性能测定

敲除大肠杆菌磷酸烯醇式丙酮酸-糖磷酸转移酶系统(简称PTS系统)ptsHIcrr操纵子,考察敲除菌株生长特性并将其与ptsG敲除菌进行比较。利用I-SceⅠ特异性切割和Red同源重组方法成功构建了大肠杆菌DH5α△ptsHIcrr敲除菌。在LB培养基中,DH5α△ptsHIcrr的生长行为与DH5α和DH5α△ptsG明显不同,其最高菌密度是DH5α和DH5α△ptsG的近2倍,而DH5α△ptsG生长行为与DH5α无明显差异。但在含1%葡萄糖的LB中,DH5α△ptsHIcrr和DH5α△ptsG均表现出生长优势,最高菌密度依次是DH5α的2.8和2倍;培养液中最终乙酸含量分别是DH5α的12.2%、47%。在M9修饰培养基中,DH5α△ptsHIcrr比生长速率(1/h)和比葡萄糖消耗速率[g/(g.h)]明显低于DH5α,并略低于DH5α△ptsG。结果说明,ptsHIcrr操纵子敲除菌改变了葡萄糖的代谢速率,并呈现与ptsG基因敲除菌不同的代谢特点。     

大肠杆菌ptsG基因敲除及其缺陷株生长特性研究

在大肠杆菌磷酸转移酶系统中,葡萄糖主要由ptsG基因编码的酶ⅡCB^Glc转运入细胞。利用代谢工程技术构建ptsG基因缺陷株,有望降低葡萄糖的摄取速率,减少乙酸累积,促进菌体生长。运用PCR技术,扩增出两翼与ptsG基因上下游序列同源,中间为氯霉素抗性基因的DNA片段。经电转化,将外源DNA片段分别转入Escherichia coli DH5a、JM109中。在Red重组酶的作用下,外源DNA片段与染色体上同源区域重组,将基因ptsG敲除,构建ptsG基因缺陷株：DH5αP,JM109P。在LB培养基中,ptsG基因缺陷株的生长状况与亲株无明显差异。在含有葡萄糖的LB培养基中,DH5αP、JM109P的最高菌密度分别是对照菌株DH5α,JM109的3．47倍和4．25倍,ptsG基因缺陷株对葡萄糖的摄入量也明显高于对照菌株。重组蛋白肿瘤坏死因子(TNF)在DH5αP、JM109P中的表达量分别占全菌蛋白的24．3％、20．8％,A600分别为8．28、7．62,TNF在缺陷株中单位体积的表达量明显高于对照菌株。以上结果说明,大肠杆菌ptsG基因缺陷株具有良好的生长能力和表达外源蛋白的能力,在大肠杆菌高密度发酵研究方面具有良好的应用前景。     

一种基于途径分析提高丙酮酸产量的育种策略

为进一步提高光滑球拟酵母发酵生产丙酮酸的水平 ,在途径分析的基础上提出了一种组成型降低丙酮酸脱酸酶、但增强乙酰辅酶A合成酶活性的育种策略。通过亚硝基胍诱变 ,获得 1株乙酸需求型突变株CCTCCM2 0 2 0 19,在外加乙酸的培养基中表现出高于出发株 2 1%的丙酮酸生产能力和良好的遗传稳定性。检测突变株CCTCCM2 0 2 0 19中丙酮酸代谢相关酶的活性发现 :(1)丙酮酸脱羧酶活性降低了 4 0 % ;(2 )外加乙酸与否的条件下 ,乙酰辅酶A合成酶的活性分别提高了 10 3 5 %和 5 7 4 % ;(3)添加乙酸和突变对丙酮酸羧化酶、丙酮酸脱氢酶系、乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶的活性没有显著影响。在含有乙酸的培养基中突变株细胞干重比出发株高 2 1 7% ,可能是因为乙酰辅酶A合成酶活性的提高 ,补充了因丙酮酸脱羧酶活性降低而引起的胞质乙酰辅酶A短缺。在 7L罐中含有 6g L乙酸钠的培养基中发酵 6 2h ,丙酮酸产量达到 6 8 7g L ,对葡萄糖的产率为 0 6 5 1g g。     

粘虫中肠α-淀粉酶活性的敏感性研究

研究了不同酶反应缓冲体系、pH值、氯离子浓度以及噁唑哒嗪对5龄2日粘虫 Pseudaletia separata Walker 中肠α－淀粉酶活性的影响。结果表明,乙酸-乙酸钠缓冲体系（pH 5.8）和磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲体系（pH 8.0）有利于增强α-淀粉酶活性,比活力最高分别达到4.49和4.97。在乙酸-乙酸钠缓冲体系（pH 5.8）中,5、10、20、40和80 mmol/L氯离子浓度引起α-淀粉酶活性呈现先减弱后增强的变化规律,而在磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲体系（pH 8.0）中仅呈现减弱的趋势。1.4 mmol/L噁唑哒嗪对α-淀粉酶活性的抑制率可达70%,但抑制程度随着反应体系中蛋白含量的增加而逐渐降低。     

不同浓度的La^3＋和Cu^2＋对银杏固体培养和液体培养组织中黄酮产量的影响

以不同浓度的La^3 及Cu^2 分别加入到银杏愈伤组织的固体培养基和液体培养基中,发现La^3 浓度与细胞中黄酮含量呈负相关性;而随着Cu^2 浓度的提高,细胞中黄酮含量也提高;加入前体物(0．05g／L的苯丙氨酸和0．2g／L的乙酸钠)后,这种作用会更显著,黄酮含量比对照增加1倍到2倍．而随着Cu^2 浓度的升高,细胞生长会受到轻微的抑制,加入前体后,这种抑制作用会被缓解．Cu^2 可以认为是一种良好的非生物诱导子。     

用于质粒DNA规模化生产的大肠杆菌发酵培养基的筛选

为降低质粒DNA的生产成本,在标准LB培养基的基础上,利用国产试剂配制成十种大肠杆菌液体培养基,以pEGFPC3、pcDNAlacZ和pcDNKLYZ质粒转化的JM109和DH5α大肠杆菌为指示菌进行小规模发酵培养,定时采样测量OD600值及质粒产量,获得一种高性价比培养基。用该培养基培养重组大肠肝菌,绘制生长曲线,并于其对数生长中期进行42℃诱导。结果表明经42℃诱导后,重组大肠肝菌JM109和DH5α的质粒产量均有提高,重组JM109的产量比重组DH5α约提高20％,为低成本、大规模生产重组质粒提供了良好的技术保障。     

短芽孢杆菌a-乙酰乳酸脱羧酶基因在大肠杆菌中的克隆和表达

用PCR方法扩增短芽孢杆菌α—乙酰乳酸脱羧酶基因,引入原核表达载体pBV220中,得到重组质粒pALDl。pALDl中的ALDC基因在大肠杆菌中高效表达,每毫升发酵液产酶80单位以下,比原始菌株提高200余倍。SDS-PAGE蛋白质分析表明,大肠杆菌DH5α(pALDl)表达的ALDC占细胞总蛋白量的40％以上。研究了重组质粒稳定性,大肠杆菌DH5α(PALDl)和HB101(pALDl)分别在无选择压力下30℃连续培养50代以上,41℃诱导不同时间,DH5α(pALDl)在热诱导5h后,未发现质粒不稳定性,HB101(pALDl)在热诱导3h后,质粒基本稳定,但热诱导5h后,丢失质粒的细胞约占70％。     

大肠杆菌ptsG基因敲除及其缺陷株生长特性研究

在大肠杆菌磷酸转移酶系统中,葡萄糖主要由ptsG基因编码的酶ⅡCB^Glc转运入细胞。利用代谢工程技术构建ptsG基因缺陷株,有望降低葡萄糖的摄取速率,减少乙酸累积,促进菌体生长。运用PCR技术,扩增出两翼与ptsG基因上下游序列同源,中间为氯霉素抗性基因的DNA片段。经电转化,将外源DNA片段分别转入Escherichia coli DH5α、JM109中。在Red重组酶的作用下,外源DNA片段与染色体上同源区域重组,将基因ptsG敲除,构建ptsG基因缺陷株DH5αP、JM109P。在LB培养基中,ptsG基因缺陷株的生长状况与亲株无明显差异。在含有葡萄糖的LB培养基中,DH5αP、JM109P的最高菌密度分别是对照菌株DH5α、JM109的3.47倍和4.25倍,ptsG基因缺陷株对葡萄糖的摄入量也明显高于对照菌株。重组蛋白肿瘤坏死因子（TNF）在DH5αP、JM109P中的表达量分别占全菌蛋白的24.3%、20.8%,A600分别为8.28、7.62,TNF在缺陷株中单位体积的表达量明显高于对照菌株。以上结果说明,大肠杆菌ptsG基因缺陷株具有良好的生长能力和表达外源蛋白的能力,在大肠杆菌高密度发酵研究方面具有良好的应用前景。     

几种化学物质对小球藻生长和蛋白含量的效应

研究了不同有机和无机碳源及生长素对小球藻生长量及叶绿素和蛋白质含量的效应。葡萄糖、蔗糖、乙酸钠和碳酸氢钠及萘乙酸均能提高小球藻的生长量和叶绿素含量,对小球藻具有明显的促生效应。培养基加入乙酸钠和萘乙酸小球藻细胞蛋白质含量由对照的43．4％提高到46．9％和52．5％。     

玉米芯半纤维素水解液中抑制物对丁醇发酵的影响北大核心CSCD

半纤维素水解液抑制物对微生物细胞的毒性限制了其在丁醇发酵中的应用,旨在探讨其对产丁醇共生体系TSH06的抑制作用并为其应用于丁醇发酵奠定基础。通过稀酸水解半纤维素制得水解液,采用P2培养基稀释的半纤维素水解液为底物,分别利用NaOH和氨水调节培养基pH值,结合实时荧光定量PCR方法来研究水解液对产丁醇共生体系TSH06的抑制作用。以NaOH调节pH抑制菌体的生长,氨水调节pH菌体可生长发酵。产丁醇菌株TSH06可以在50%稀释度以下的水解液中发酵生长,并且能够耐受并降解抑制物糠醛与5-羟甲基糠醛,最终丁醇产量达到4.16-5.16 g/L,低于P2培养基中的丁醇产量(8.83 g/L)。稀释水解液中,48 h之后乙酸浓度在3.18-4.16 g/L,远大于P2培养基中的乙酸浓度(低于2 g/L)。相对于P2培养基,在50%水解液中培养的TSH06有机酸生成途径关键基因的基因转录水平明显提高,而有机酸返耗途径以及丁醇生成途径的关键基因的基因转录水平则明显下降。水解液中过多的乙酸抑制了产酸期到产溶剂期的转化,而酸的累积使得菌体在底物被完全消耗之前就趋于衰退死亡,从而造成丁醇产量的降低与底物的不完全利用。     

玉米芯半纤维素水解液中抑制物对丁醇发酵的影响

半纤维素水解液抑制物对微生物细胞的毒性限制了其在丁醇发酵中的应用,旨在探讨其对产丁醇共生体系TSH06的抑制作用并为其应用于丁醇发酵奠定基础。通过稀酸水解半纤维素制得水解液,采用P2培养基稀释的半纤维素水解液为底物,分别利用NaOH和氨水调节培养基pH值,结合实时荧光定量PCR方法来研究水解液对产丁醇共生体系TSH06的抑制作用。以NaOH调节pH抑制菌体的生长,氨水调节pH菌体可生长发酵。产丁醇菌株TSH06可以在50%稀释度以下的水解液中发酵生长,并且能够耐受并降解抑制物糠醛与5-羟甲基糠醛,最终丁醇产量达到4.16-5.16 g/L,低于P2培养基中的丁醇产量(8.83 g/L)。稀释水解液中,48 h之后乙酸浓度在3.18-4.16 g/L,远大于P2培养基中的乙酸浓度(低于2 g/L)。相对于P2培养基,在50%水解液中培养的TSH06有机酸生成途径关键基因的基因转录水平明显提高,而有机酸返耗途径以及丁醇生成途径的关键基因的基因转录水平则明显下降。水解液中过多的乙酸抑制了产酸期到产溶剂期的转化,而酸的累积使得菌体在底物被完全消耗之前就趋于衰退死亡,从而造成丁醇产量的降低与底物的不完全利用。     

内毒素耐受对核苷酸结合寡聚化结构域2信号通路的影响

为研究内毒素耐受对核苷酸结合寡聚化结构域2(nucleotide-binding oligomerization domain containing 2,NOD2)信号通路的影响,将小鼠单核-巨噬细胞RAW264.7分为两组,分别给予小剂量脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)(100ng/mL)或磷酸盐缓冲液(phosphate buffered saline,PBS)预处理20h,建立内毒素耐受组和对照组。每组细胞分别给予大剂量LPS(1 000ng/mL)或热灭活烟曲霉孢子刺激,于刺激后0、2、6、12、24h采用定量聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)检测细胞NOD2、受体相互作用蛋白2(receptor-interacting protein 2,RIP2)和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factorα,TNF-α)mRNA表达;采用酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)检测细胞上清液中白细胞介素8(interleukin 8,IL-8)和TNF-α浓度。结果显示,内毒素耐受组无论是大剂量LPS还是热灭活烟曲霉孢子刺激均不能增加NOD2、RIP2和TNF-αmRNA表达及细胞上清液中IL-8、TNF-α浓度;而对照组大剂量LPS和热灭活烟曲霉孢子刺激均可提高NOD2、RIP2和TNF-αmRNA表达及细胞上清液中IL-8、TNF-α浓度,尤以刺激后12h增加显著,与刺激前(0h)比较,差异有统计学意义(P0.05)。结果提示,内毒素耐受可能对NOD2信号通路有抑制作用。     

植醇与寡糖对红花悬浮培养细胞的生长及α-生育酚积累的效应

在红花细胞悬浮培养基中加入α-生育酚的前体植醇能显著增加α-生育酚的积累,较高浓度的植醇(50～100 ppm)能同时促进细胞的生长。在培养基中加入抗氧剂角鲨烯也能提高α-生育酚的积累。诱导因子寡糖对细胞的生长和α-生育酚含量均有提高作用,其中以寡糖F_(11)效果较佳。悬浮细胞培养基中同时加入15ppm的寡糖F_(11),75ppm的植醇和100 ppm的角鲨烯,细胞生长速率可提高23.81％,α-生育酚含量及产率分别比对照提高2.8倍和3.6倍。