发酵五碳糖和六碳糖产乙醇的细菌研究进展*

农作物废弃物中含有大量木质纤维素,经预处理或水解后能得到各种糖类的混合物,这些糖包括五碳糖和六碳糖(混合糖)。中报道了国内外近20年来在利用细菌发酵混合糖产乙醇方面的研究进展。重点介绍了几种重组大肠杆菌Escherichia coli和运动发酵单胞菌Zymomonas mobilis利用混合糖产乙醇的特性。     

L-六碳糖形成机制的研究进展

糖及其衍生物在许多初级或次级代谢过程中发挥着重要作用。糖结构与功能的多样性和糖在疾病诊断与治疗中的重要性推动了糖生物学的快速发展。D型糖,尤其是D-六碳糖在糖中占据着主导地位,L-六碳糖也是许多重要糖蛋白复合物、多糖及抗生素的组成成分。了解L-六碳糖的形成机制有助于理性改造糖的结构并开发其应用价值。L-六碳糖通常由3,5位差向异构酶或5位差向异构酶催化D-六碳糖的C5位异构化形成,这种转变赋予了糖在构型上的多样性,并在许多天然产物中起决定生物活性的作用。对3,5位差向异构酶和5位差向异构酶的功能及晶体结构的研究揭示了L-六碳糖的形成机制。本文综述了L-六碳糖形成过程中不同类型的3,5-位差向异构酶和5-位差向异构酶的催化机制,揭示L-六碳糖在生理和医药领域的重要意义。     

植物的糖信号及其对碳氮代谢基因的调控

介绍了植物蔗糖和已糖转运蛋白（SUT,HXT）及各自糖转运功能与调控,总结了不同糖类的胞内信号转过程及其对碳,氮代谢基因表达调控的最新研究进展,同时分析了蛋白激酶如已糖激酶（HXK）,SNF1相关激酶（SnRK1)等在植物糖信号转导中的作用,以及糖信号与氮信号的互作及对同化物分配的调控。     

碳谱在甙结构测定中的应用

本文以齐墩果烷型五环三萜皂甙为例,较为详细地总结归纳了~(13)C-NMR谱在糖的数目,构型、构象、连结位置以及糖链数目等方面的应用规律,以及~(13)C-NMR谱在甙键稳定性、糖的连接顺序等方面的研究概况。     

利用五碳糖产高纯度L-乳酸的大肠杆菌基因工程菌的构建

[目的]本研究以已敲除多个产杂酸酶基因的大肠杆菌(Escherichia coli)乙醇工程菌SZ470(△frdBC △ldhA △ackA △focA-pflB △pdhR::pflBp6-pflBrbs-aceEF-lpd)为起始菌株,进一步敲除其乙醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase,ADH)基因,同时插入带有自身启动子的乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)的L-乳酸脱氢酶(L-lactate dehydrogenase,LLDH)基因,构建可利用五碳糖同型发酵L-乳酸重组大肠杆菌.[方法]利用λ噬菌体Red重组系统构建乙醇脱氢酶基因(adhE)缺失菌株Escherichia coli JH01,并克隆P.acidilactici的ldhL基因,利用染色体插入技术将其整合到JH01基因组,构建产L-乳酸大肠杆菌基因工程菌Escherichia coli JH12,利用无氧发酵15 L发酵罐测定重组菌株L-乳酸产量.[结果]工程菌JH12在15 L发酵罐中以6％的葡萄糖为碳源进行发酵,发酵到36 h的过程中葡萄糖的消耗速率为1.46 g/(L·h),乳酸生产强度为1.14 g/(L·h),乳酸的产量达到41.13 g/L.发酵产物中未检测到琥珀酸、甲酸的生成,仅有少量乙酸生成,L-乳酸纯度达95.69％(L-乳酸在总发酵产物的比率).工程菌JH12以6％的木糖为碳源进行发酵,发酵到36 h的过程中葡萄糖的消耗速率为0.88 g/(L·h),乳酸生产强度为0.60 g/(L·h),乳酸的产量达到34.73 g/L.发酵产物中杂酸少,乳酸的纯度高达98％.[结论]本研究通过基因敲除、染色体插入及无氧进化筛选获得一株产L-乳酸的大肠杆菌工程菌JH12,该菌株不需利用外源质粒,稳定性好,可利用五碳糖进行发酵,发酵产物中杂酸少,L-乳酸的纯度高.本研究为L-乳酸大肠杆菌工程菌的构建提供一定的技术支持,同时也为大肠杆菌L-乳酸的工业化生产提供了参考依据.     

转化酶和己糖激酶调控草莓聚合果内糖积累

以设施栽培的草莓品种‘枥乙女’为试材,用高效液相色谱法分析了果实发育进程中草莓聚合果内不同部位糖含量及相关酶活性的变化。果实成熟过程中草莓聚合果果顶部分含糖量高,中间部位次之,果柄端最低。转化酶活性呈现与糖含量相似的梯度变化。己糖激酶和果糖激酶则表现出与糖梯度相反的变化。上述结果表明,聚合果顶端转化酶活性高,有利于形成蔗糖梯度,从而促进光合产物向果顶端转移;聚合果近果柄端的己糖代谢酶活性高,促进果柄端的己糖消耗,导致果柄端相对低的糖含量。     

糖科学与糖工程的相互联系

糖科学与糖工程的相互联系李远川（霍普金斯大学生物系,美国）关键词糖科学糖工程几年前的《纽约人》杂志上曾刊登过一幅漫画：生活在当代的牛顿摆起了地摊,叫卖那些从树上掉下的苹果。尽管这些苹果曾使牛顿发现万有引力,但漫画中的这位摩登牛顿不会由此沉浸于对自然界...     

凝集素碎片的糖结合活性

用固相合成法分别合成了羊蹄甲、小扁豆和欧洲百脉根３种植物凝集素中的某些糖结合活性部位的肽段。用毛细管电泳法观察到这些肽段和拟糖蛋白以及寡糖之间有一定的结合能力,而且表现出相对的专一性。     

糖、糖、“糖”——什么是糖?

糖类是自然界中最常见的一类生物分子,但是糖类因不同的人群可以有三种不同的理解.一是科学上的糖类,二是生活中的糖类,三是作为甜味剂的"糖"类.因为甜味是一个生理上的感觉,凡能与甜味受体相互作用的均是甜味剂,其中有些是糖的"糖",也有不是糖的"糖".     

浙北地区常见绿化树种光合固碳特征

高固碳能力的树种选择是营造优质碳汇林,发展碳汇林业的重要基础工作.以浙北地区常见的30种造林绿化树种为研究材料,利用LI-6400便携式光合测定仪,测定树木光合日变化及不同光强梯度下光合作用的光响应特性,并根据实验观测值进行计算,对30个树种的日净固碳量和光合生理拟合参数进行Ward法聚类分析和因子分析.结果表明:香樟的固碳量最大((11.374±1.020) g·m-2·d-1),其次为碧桃、垂柳、石栎、无患子,固碳量最小的为红叶李((2.178±0.605) g·m-2·d-1),香樟和红叶李的日净固碳量有极显著差异(P＜0.01);树木的生理特性指标分析进一步反映了树种在浙北地区生长适应性及固碳能力大小,同时,根据树木的生理特性指标进行因子分析和聚类分析的结果,香樟、碧桃在浙北地区生长适应性较好,其次为无患子、垂柳、女贞等;根据树种固碳量及生理指标综合测定分析,建议在浙北地区造林绿化中可以优先选用香樟、碧桃、垂柳、无患子、石栎、女贞这些树种.     

糖芯片研究进展

糖芯片是生物芯片的一种,是继基因芯片、蛋白质芯片、组织芯片等之后发展起来的一种很有前景的生物检测技术。随着糖生物学和糖组学的研究进展,糖芯片正逐步发展为该领域的新型研究手段。介绍了糖芯片技术及其制作方法,高通量分析平台以及糖芯片在生物学研究和医学领域的具体应用,同时也对糖芯片技术的发展进行了展望。     

人脑醛糖还原酶的纯化和一些基本性质

使用DEAE纤维素柱层析、PBE-94层析聚焦、NADP~+-Sepharose 4B亲合层析及SephadexG-100凝胶过滤分离纯化了人脑醛糖还原酶。在DEAE层析中,用咪唑-HCI缓冲液替代了磷酸缓冲液,改善了分离效果。在聚丙烯酰胺及SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳中,纯化的人脑醛糖还原酶均呈一条区带。它的pI为5.6,最适pH为6.5,分子量为36,000,底物特异性和氨基酸组成与其它哺乳动物的醛糖还原酶有相似性。开链式醛糖是醛糖还原酶的真正底物,它在开链式和半缩醛的平衡体系中占比例极小,因而推知醛糖还原酶对此底物有很高的K_(cat)和K_(cat)/K_m值,能有效地将它们还原成相应的醇。     

6 种温带森林碳密度与碳分配

量化森林碳储量及其分配格局是森林碳循环和陆地生态系统模型的重要研究内容. 采用样地清查和异速生长方程法测定了相同气候条件下林龄相近(42~59 年生)的6 种典型温带森林类型 (杨桦林、硬阔叶林、红松林、兴安落叶松林、杂木林和蒙古栎林)的碳密度和碳分配格局. 结果表明, 所处的立地条件和植被组成不同的6 种温带森林, 其生态系统组分碳密度(除碎屑碳库外)差异不显著, 但用林分胸高断面积标准化之后则存在显著差异. 6 种温带森林的总碳密度在 186.9~349.2 tC/hm² 之间波动; 其中, 植被碳密度、碎屑碳密度和土壤碳密度分别在86.3~122.7, 6.5~10.5 和93.7~220.1 tC/hm² 之间波动, 占总碳密度的(39.7±7.1)%(均值±标准差), (3.3±1.1)%和 (57.0±7.9)%. 在植被碳库中, 乔木层占99%以上. 叶生物量、中细根(直径<5 mm)生物量、根冠比、中细根生物量与叶生物量之比分别在2.08~4.72 tC/hm², 0.95~3.24 tC/hm², 22.0%~28.3%, 34.5%~122.2%之间波动. 6 种森林中, 红松林的叶生产效率(总生物量与叶生物量之比)最低(22.6 g/g), 兴安落叶松林的中细根生产效率(总生物量与中细根生物量之比)最高(124.7 g/g). 除蒙古栎林外, 其他5 种森林的中细根碳密度(包括死活中细根量)均随土壤层次加深而下降; 而蒙古栎林的中细根碳密度的垂直分布却有下移趋势. 两种人工林(红松林和兴安落叶松林)的粗木质残体碳密度显著低于4 种天然林. 本研究指出, 特定森林碳分配格局的分异主要受植被类型、经营历史、局域土壤的水分和养分有效性等因素的共同作用, 同时也为温带森林碳循环模型提供了重要的构建和校验参数.     

植物糖感知和糖信号传导

糖在植物的生命周期中具有重要作用,它不仅是一种能量来源和结构物质,同时还是一种信号分子,它调控植物的生长发育和基因表达.本文综述了植物糖感知和糖信号传导的不同机制和遗传基础,以及糖信号和激素信号间的相互关系.     

肝癌细胞系差异性表达的糖结合蛋白研究

糖结合蛋白(glycan-binding protein,GBP)在细胞生命周期中扮演着重要角色,如细胞识别、运输、免疫、代谢、增殖分化及细胞间的相互作用等.目前,对GBP的改变对细胞生物过程产生影响的研究甚少.本研究用糖芯片技术对肝癌细胞系Hep G2和正常肝细胞系L02表达的GBP进行研究;糖细胞化学验证确定差异表达GBP在肝癌细胞系中的变化和分布.结果显示,8种糖探针(如SL、LNT和Gal NAc等)和5种糖探针(如Man、Man-9-Glycan,Xyl等)分别对应的GBP在Hep G2细胞中表达上调或下调.糖细胞化学结果显示:Gal NAc识别的GBPs主要表达在Hep G2的胞膜、中央胞质、核周胞质区域,而在L02的相同区域表达减弱;Neu Ac识别的GBPs主要表达在L02的胞膜区及核周胞质区,而在Hep G2细胞的相同区域表达减弱.这些数据为寻找新的肝癌发病机制和抗肿瘤策略提供了有用信息.     

糖生物信息学数据库

糖生物信息学是在糖生物学和糖组学发展的基础上,结合计算机技术,对生命活动过程中,参与糖链及与其相互作用的蛋白质等分子研究所产生的数据进行获取、储存、解析、模拟以及预测等内容的综合学科.糖生物信息学数据库是糖生物信息学发展到一定阶段,对糖组学等研究中产生的数据进行专门储藏与查询的应用工具.目前国际互联网中存在近百个糖生物信息学相关数据库,涉及内容包括糖链结构、参与糖链合成的基因或者蛋白质、糖结合蛋白、代谢通路、糖链或相互作用蛋白质等分子三维结构,或糖组学实验结果等领域.本文将归纳总结糖生物信息学数据库,为现有研究提供帮助.     

植物糖感知和糖信号传导

糖在植物的生命周期中具有重要作用,它不仅是一种能量来源和结构物质,同时还是一种信号分子,它调控植物的生长发育和基因表达。本文综述了植物糖感知和糖信号传导的不同机制和遗传基础,以及糖信号和激素信号间的相互关系。     

我国主要森林生态系统碳贮量和碳平衡

在广泛收集资料的基础上,估算了我国主要森林生态系统的碳贮量和碳平衡通量,分析了它们的区域特征。主要结果如下：1)我国森林生态系统的平均碳密度是258.83t·hm^-2,基本趋势是随纬度的增加而增加;其中植被的平均碳密度是57.07t·hm^-2,随纬度的增加而减小;土壤碳密度约是植被碳密度的3．4倍,其区域特点与植被碳密度呈相反趋势,随纬度升高而增加;凋落物层平均碳密度是8.21t·hm^-2,随水热因子的改善而减小。2)森林生态系统有机碳库包括植被、土壤和凋落物层3个部分,采用林业部调查规划设计院1989～1993年最新统计的我国森林资源清查资料,估算我国主要森林生态系统碳贮量为281.16×10⁸t,其中植被碳库、土壤碳库、凋落物层碳库分别为62.00×10⁸t、210.23×10⁸t、8.92×10⁸t。落叶阔叶林、暖性针叶林、常绿落叶阔叶林、云冷杉(Picea-Abies)林、落叶松(Larix)林占森林总碳贮量的87％,是我国森林主要的碳库。3)我国森林生态系统在与大气的气体交换中表现为碳汇,年通量为4.80×10⁸t·a^-1,基本规律是从热带向寒带,碳汇功能下降,这取决于系统碳收支的各个通量之间的动态平衡;阔叶林的固碳能力大于针叶林。我国森林生态系统可以吸收生物物质、化石燃料燃烧和人口呼吸释放总碳量(9.87×10⁸t·a^-1)的48.7％。     

红花菜豆凝集素的糖结合专一性

经肼解、Ｂｉｏ－Ｇｅｌ Ｐ－２柱层析、ＮａＢ＾３Ｈ４和ＮａＢＨ４还原,制备各种来源的、氚标记在还原末端的、还原末端为Ｎ－乙酰氨基葡萄糖醇的混合寡糖,经Ｂｉｏ－Ｇｅｌ Ｐ－４凝胶柱分离,以及用糖苷酶酶解,制备了各种不同类型的氚标记的寡糖。这些寡糖在固定化的ＰＣＬ－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ柱上亲和层析,根据各种类型寡糖在ＰＣＬ－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ柱上的层析行为,确定红花菜豆（矮生红花变种）凝集素（ＰＣＬ）的