基于光镊与拉曼光谱的红菇担孢子分析

拉曼光谱作为分子振动光谱,具有无损、无需试剂染色和快速方便的特点,在生物学领域的应用越来越广泛。拉曼镊子是光镊与拉曼光谱的结合,应用拉曼镊子技术收集单个红菇担孢子的拉曼光谱,分析单个担孢子的主要成分,不同的储存方法对担孢子成分的影响等。结果发现,单个担孢子的拉曼光谱反映了担孢子内含物的基本组成,红菇担孢子的孢内主要成分是脂类物质;不同种类的红菇担孢子的拉曼光谱基本相同,经过多年保存的孢子仍然保持其孢子内的主要成分不变。各随机选择10个担孢子的拉曼光谱进行主成分(PCA)判别分析,结果显示红菇属内不同种类的孢子无法区分。结果表明单孢子拉曼光谱可以应用于分析孢子内成分的变化,但应用于真菌分类的可能性有待进一步探索。     

光镊和拉曼光镊在生物医学研究中的应用

光镊是由美国科学家Arthur Ashkin于1986年发明的,是一种利用高度汇聚的激光束产生的三维梯度势阱来俘获、操纵微小粒子的技术。因其可俘获、操纵单个细胞,并在细胞和亚细胞层次上为生物医学研究提供方便,近年来,已越来越多地被应用于生物医学研究中。本文在介绍光镊的原理和特点的基础上,阐述了光镊(尤其是拉曼光镊)技术在生物医学领域中的研究进展、现状和展望。     

葡萄酒活性干酵母的生物学和工艺的研究*

葡萄酒活性干酵母属于活性干酵母系列,在我国尚未生产。本工作利用优良性能的葡萄酒干酵母菌株,采用我们自行发展的碳氮源流加工艺制出了在规格上及质量上可比拟于国外同类商品的产品。本文公布了糖流加累积曲线作为菌体生长量的参据。     

光镊捕获的单个解冻人血红细胞的拉曼光谱研究

红细胞的冰冻与解冻的实施为血液的长期保存提供了有效的方法。在过去的几十年中,红细胞冻存有过数种方法,其中高甘油冻存法比较普遍,因而用此方法保存红细胞是否对红细胞产生了影响及产生了什么影响是值得研究的。作者利用激光光镊拉曼光谱系统,通过拉曼光谱对冻存人血红细胞进行研究;结果显示,红细胞冻存前后的拉曼光谱有一定的变化,解冻提取后也产生了一定的变化,这些变化主要体现在对应拉曼光谱的位置和强度上。研究结果对进一步研究红细胞的冻存具有一定的参考价值。     

活性干酵母SOD摇瓶发酵条件的研究

研究了营养与环境条件对耐高温酒精活性干酵母（ＴＨ－ＡＡＤＹ）ＳＯＤ摇瓶发酵的影响。实验结果表明,初糖浓度,金属离子、ＰＨ值、通气量（装液量）和培养时间等均对ＡＡＤＹ摇瓶发酵的生物量和ＳＯＤ含量有较大的影响。在实步优化的发酵条件下,细胞生物量为３９．６ｇ／Ｌ,菌体ＳＯＤ含量为１９４８Ｕ／ｇ,发酵液产酶能力为７．７万Ｕ／Ｌ。     

利用天然载体固定化活性干酵母细胞的研究

利用天然载体——蛋清固定化市售活性干酵母细胞,再经戊二醛进行共价交联而制备的具有高转化酶活力的新型粒状固定化生物催化剂,菌体包埋量大,活力回收高,机械性能好;特别是固定化生物催化剂经冷冻后,形成了均匀的多孔状颗粒,而酶活力基本不变,机械性能增强之特性．活性干酵母固定化后,其动力学特性表现为：K’m明显增大,热稳定性大大提高．于最适条件下,连续批次搅拌反应达两个月,凝胶颗粒无细胞渗漏,表现出相当稳定的酶活力．     

基于拉曼技术的单细胞生长检测方法

目的单细胞生长检测可以更加科学地揭示微生物代谢变化的规律,为后期微生物工程应用提供指导。针对微生物生长应用于食品安全期和最佳食用期的精准检测问题,本文提出一种基于拉曼技术的单细胞生长检测方法。方法首先,通过同步培养实验采集了枯草芽孢杆菌两个批次共900个单细胞拉曼光谱(SCRS)数据,其中600个用于训练和测试,另一批次300个用于模型验证。其次,基于主成分分析的特征关系矩阵,提出CP-SP特征评估方法以筛选SCRS特征用于模型检测。再基于XGBoost构建检测模型,并应用网格搜索和交叉验证对检测模型进行调优。最后,应用混淆矩阵、ROC曲线评估模型对细胞滞后期、对数期和稳定期的检测准确率、敏感性和特异性。结果选用CP-SP筛选的第一、第二和第四主成分较特征贡献率前3个主成分的分类性能提高了3.1%,调优后的细胞生长检测模型测试准确率为96.0%,验证准确率为92.3%。结论基于拉曼技术的单细胞生长检测方法能准确识别单细胞生长状态且具有较高的泛化能力,可为食品安全和保鲜制定精准调控机制提供科学指导。     

拉曼光谱分析技术在细胞生物学研究中的应用进展

细胞是生物体结构和功能的基本单位,自被发现以来新的研究方法不断涌现。单细胞拉曼光谱能提供细胞内核酸、蛋白质、脂质含量等大量信息,可在不损伤细胞的条件下实时动态地监测细胞分子结构变化,亦可获得细胞的“分子指纹”,具有敏感性高、实时检测、活样品不需固定或染色、不损伤细胞等众多特点。近年来国内外研究者将拉曼光谱应用于细胞药物处理、细胞水平疾病诊断、单细胞生命活动监测、亚细胞结构等研究,取得了不同程度的进展。随着研究的深入,拉曼光谱分析技术必将在干细胞,癌症研究、细胞分选、药物筛选等领域大有作为。     

一种酵母细胞生长现象的实时单细胞拉曼光谱观察

用拉曼镊子观察单个即发活性干酵母(Saccharomy cescerevisiae)细胞在2.0%葡萄糖溶液中的活化过程,收集其拉曼光谱。结果发现,在某一批次的产品中,酵母细胞的1364cm-1峰强度随着细胞的活化而显著增加,531cm-1、652cm-1、1053cm-1等源自葡萄糖或葡萄糖基的信号峰也会随细胞的生长而增强,随后增强的还有1432cm-1、1448cm-1、1561cm-1等源自脂类物质的峰,而源自蛋白质及脂类的1000cm-1、1445cm-1、1655cm-1等峰的信号强度基本不变,酵母细胞代谢活跃的标志峰1603cm-1也基本不变。该批次产品中,10次实验有7次观察到上述现象,而在别的批次产品中并没有观察到该现象。用单细胞拉曼光谱实时记录了这一特殊的生长现象。     

On the origin of the 1602 cm–1 Raman band of yeasts; contribution of ergosterol

The 1602 cm^–1 Raman signature, which we call the “Raman spectroscopic signature of life” in yeasts, is a marker Raman band for cell metabolic activity. Despite the established fact that its intensity sensitively reflects the metabolic status of the cell, its molecular origin remained unclear. In this work, we propose ergosterol as the major contributor of the 1602 cm^–1 Raman signature. The theoretical isotope shift calculation for ergosterol agreed with previous observations. Furthermore, experiments showed that the Raman spectrum of ergosterol corresponds very well with the depleting spectral component in yeast that behaves together with the 1602 cm^–1 signature when the cells are under stress. This work implies that the 1602 cm^–1 Raman signature could serve as an intrinsic ergosterol marker in yeasts for the study of sterol metabolism in vivo and in a label‐free manner, which could not be done by any other techniques at the current stage. (© 2012 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

UV—A区段紫外线照射对DNA影响的拉曼光谱分析

本文检测了鲱鱼精DNA水溶液经不同时间UV－A紫外辐射后的拉曼光谱,研究结果表明,该区段紫外辐射比用UV－A和UV－B共同照射对DNA的影响要小,主链构象基本稳定。但经较长时间辐射仍会对鲱鱼精DNA造成损伤,受影响的部位主要是脱氧核糖和胸腺嘧啶碱基部分,UV－A对脱氧核糖的影响与UV－A加UV－B共同照射的结果作比较后,可以说明UV－A对脱氧核糖的损伤有累积的效应,而对于胸腺嘧啶的影响,从其各个指标的分析来看,有损伤但程度较小。本实验说明UV－A辐射条件下没有嘧啶二聚体的形成,也不存在6,4光产物形成的证明,但对于Dewar异构体的形成,有部分证明,与Taylor(1994)报道的结果相一致,UV－A没有造成DNA单链断裂现象。     

镉胁迫对丹参生长及有效成分积累的影响研究

采用盆栽试验方法,研究了镉（Cd2＋）对丹参（Salvia miltiorrhiza Bunge）的生长及其有效成分积累的影响。结果表明,镉胁迫下丹参的生长受到了显著抑制,体内Cd2＋残留量、可溶性蛋白含量和膜脂过氧化程度显著增加,叶绿素含量降低。与对照相比,镉胁迫下丹参叶片水溶性酚酸类化合物咖啡酸和迷迭香酸的含量显著降低（P〈0．05）,原儿茶酸含量增加,丹参素、原儿茶醛和丹酚酸B的含量也降低,但变化均不显著（P〉0．05）。而根系中这6种酚酸类化合物含量均降低,其中迷迭香酸的含量变化极显著（P〈0．01）。镉胁迫下丹参根系脂溶性丹参酮类化合物二氢丹参酮、丹参酮I和隐丹参酮含量均显著降低,而丹参酮lIA含量变化不显著。丹参叶片中水溶性酚酸类化合物合成关键酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）和酪氨酸氨基转移酶（TAT）的活性显著降低,而肉桂酸4一羟化酶（C4H）和4一香豆酸CoA连接酶（4CL）的活性显著升高。这些结果均说明镉胁迫可以降低丹参的产量和质量。     

WL营养琼脂对葡萄酒相关酵母的鉴定效果验证

利用WL营养琼脂对采自葡萄园和葡萄汁发酵过程中的35株酵母菌进行了分类鉴定,同时进行了5.8S-ITS和26S rDNA D1/D2区的扩增与测序。结果表明利用WL营养琼脂的鉴定结果与测序结果基本符合。WL营养琼脂是一种较为有效的葡萄酒相关酵母菌的分类鉴定培养基。     

紫外线B区对小牛胸腺DNA损伤的拉曼光谱研究

用拉曼光谱检测了远紫外区UVB(280m～320nm)对小牛胸腺DNA的损伤,并对这个区段紫外线对DNA的不同照射时间时的损伤特征进行了比较分析。实验中所用的紫外线强度与太阳光强度相当。结果表明,辐照3h以内时,UVB对DNA的构型有较明显的损伤,这可能是受到嘧啶碱基损伤的影响。相对而言,UVB对脱氧核糖和碱基的损伤要严厉得多。就碱基对的受损伤程度来说,嘧啶碱受损最严重,部分证明了环丁烷嘧啶二聚体和6-4光产物的形成。经过3h UVB照射,AT碱基对和和胞嘧啶环的堆叠程度有所瓦解,一些碱基对受到修饰。而一些拉曼特征峰强度的反复波动,则说明了长时间的紫外照射可以导致部分DNA光复活的产生。进一步分析发现,UVB以一种较快的方式对DNA产生损伤。     

Theoretical and pH dependent surface enhanced Raman spectroscopy study on caffeine

The surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) spectrum of caffeine is recorded on a silver colloid at different pH values. It is discussed on the basis of the SERS "surface selection rules" in order to characterize its vibrational behavior on such a biological artificial model. To improve the previous assignments in the Raman spectrum and for a reliable, detailed analysis of SERS spectra, density functional theory calculations (structural parameters, harmonic vibrational wavenumbers, total electron density, and natural population analysis of the molecule) are performed for the anhydrous form of caffeine and the results are discussed. The predicted geometry and vibrational Raman spectra are in good agreement with the experimental data. The flat orientation of the mainly chemisorbed caffeine attached through the pi electrons and the lone pair of nonmethylated N atoms of the imidazole ring are proposed to occur at neutral and basic pH values. At acid pH values caffeine is probably adsorbed on the Ag surface through one or both oxygen atoms, more probably through the O atom of the conjugated carbonyl group with an end-on orientation. However, the changes in the overall SERS spectral pattern seem to indicate the electromagnetic mechanism as being the dominant one.