细胞膜磷脂脂肪酸组成对自絮凝酵母质膜ATP酶响应酒精刺激的影响及其与菌体耐酒精的关系

研究揭示细胞膜磷脂脂肪酸组成与质膜ATP酶在酵母菌耐酒精中的一种新颖关系。实验表明,细胞膜磷脂脂肪酸组成特点对生长于未添加酒精条件下的自絮凝颗粒酵母质膜ATP酶活性没有影响,但却明显影响生长于添加酒精(1％～10％,V／V)条件下的菌体质膜ATP酶对酒精激活的敏感性：预培养于添加0．6mmol／L棕榈酸、亚油酸、或亚麻酸条件下的菌体的质膜ATP酶的最大激活水平分别为各自酶的基态水平(未激活)的3．6、1．5和1．2倍,而对照组(预培养于未添加脂肪酸条件下的菌体)的相应值为2．3倍,酶产生上述最大激活水平时的酒精浓度分别为7％、6％、6％、和7％(V/V)。酶激活后米氏常数Km、最适pH和对钒酸钠(质膜ATP酶特异性抑制剂)的敏感性等性质不变,但最大反应速度υmax明显增加。实验表明,细胞膜磷脂脂肪酸组成特点对提高菌体的耐酒精能力越有利,则其质膜ATP酶被酒精激活的幅度越大,说明菌体耐酒精能力的提高与其质膜ATP酶对酒精激活的敏感性的增加密切相关。细胞膜磷脂脂肪酸组成会影响酵母菌质膜ATP酶对酒精激活的敏感性是观察到的新的实验现象。     

外源脂肪酸对酒精诱导自絮凝颗粒酵母细胞膜磷脂脂肪酸组成变化的影响

实验将自絮凝颗粒酵母培养于同时添加脂肪酸 (0.6mmol/L)和酒精 (6 %～ 9% ,V/V)条件下以考察其细胞膜磷脂脂肪酸组成的变化。与单独添加棕榈酸相比 ,同时添加酒精引起细胞膜磷脂棕榈酸含量明显增加 ,伴随 9十四碳烯酸、棕榈油酸和油酸含量明显减少 ;与单独添加亚油酸相比 ,同时添加酒精未引起细胞膜磷脂亚油酸含量明显变化 ,但引起油酸含量明显增加 ,伴随 9 十四碳烯酸、棕榈油酸和棕榈酸含量减少 ;与单独添加亚麻酸相比 ,同时添加酒精引起细胞膜磷脂亚麻酸含量减少 ,伴随油酸含量显著增加 ,同时 9 十四碳烯酸、棕榈油酸和棕榈酸含量减少。存活率实验证实 ,上述变化是菌体对酒精刺激的适应性响应 ,因为 ,与培养于仅添加脂肪酸条件下的菌体相比 ,培养于同时添加酒精条件下的菌体耐酒精能力明显提高。研究表明 ,棕榈酸和油酸都可通过加强细胞膜渗透屏障而提高菌体的耐酒精能力 ,这是饱和脂肪酸 (SFA)与不饱和脂肪酸 (UFA)可提高同一菌株耐酒精能力的新的实验现象 ,揭示UFA与SFA在影响酵母菌耐酒精能力的机制上存在共同的作用方式     

絮凝特性对自絮凝颗粒酵母耐酒精能力的影响及作用机制

首次报道絮凝特性提高酵母菌耐酒精能力的现象及其机制。融合株SPSC与其两亲本粟酒裂殖酵母变异株和酿酒酵母变异株于 30℃经 18% (V/V)酒精冲击 7h的存活率分别为 52%、37%和 9%。细胞膜磷脂脂肪酸组成分析表明 ,两絮凝酵母 (融合株SPSC和粟酒裂殖酵母变异株 )的棕榈酸含量均约为非絮凝酵母 (酿酒酵母变异株 )的两倍 ,而棕榈油酸和油酸的含量明显低于后者。研究表明 ,当两絮凝酵母在培养中由于柠檬酸钠的作用 (抑制絮凝体的形成 )而以游离细胞生长存在时 ,其细胞膜磷脂棕榈酸含量显著下降 ,而棕榈油酸和油酸的含量明显增加 ,结果细胞膜磷脂脂肪酸组成特点与酿酒酵母变异株相似 ;而且实验表明 ,絮凝特性的消失伴随菌体耐酒精能力的急剧下降 ,变得与酿酒酵母变异株的水平相当。这些结果提示两絮凝酵母具有较强的耐酒精能力与其细胞膜磷脂脂肪酸组成中含有更高比例的棕榈酸有关。     

膜蛋白氨基酸组成通过改变膜流动性影响粟酒裂殖酵母和酿酒酵母融合株耐酒精能力

实验显示,一种氨基酸混合液（含异亮氨酸、甲硫氨酸和苯丙氨酸,添加浓度分别为1.0、0.5和2.0g/L）能显著提高自絮凝酵母——粟酒裂殖酵母和酿酒酵母融合株SPSC的耐酒精能力。实验将菌体分别培养于添加（试验组）和未添加（对照组）该氨基酸混合液的条件下,然后收集菌体进行酒精（20%,V/V）冲击试验（30℃,9h）,结果,试验组的菌体尚有一半以上的存活细胞,而对照组的菌体全部死亡。通过对试验组和对照组的菌体细胞膜蛋白质氨基酸组成分析发现,试验组的菌体耐酒精能力提高与所添加氨基酸组入菌体的细胞膜密切相关。以DPH为荧光探针的细胞膜流动性测定分析进一步揭示,氨基酸组入菌体的细胞膜后,细胞膜能有效抵抗高浓度酒精冲击诱发的膜流动性的提高,从而维持膜的稳定。因此,实验首次揭示膜蛋白氨基酸组成可通过改变膜流动性而影响酵母菌的耐酒精能力。     

细胞膜磷脂棕榈酸含量对自絮凝颗粒酵母耐酒精能力的影响及作用机制

研究揭示细胞膜磷脂脂肪酸组成与酵母菌耐酒精能力的一种新颖关系及其机制。分别培养于添加 0 6mmol L棕榈酸、亚油酸或亚麻酸不同条件下的自絮凝颗粒酵母 ,其细胞膜富含各自所添加的脂肪酸。细胞膜富含棕榈酸、亚油酸或亚麻酸的三种菌体于 30℃经 2 0 %(v v)酒精冲击 6h的存活率分别为 5 2 %、1 8%和 0。通过考察三种菌体于 30℃在 1 5 %(v v)酒精冲击下的细胞膜透性发现 ,细胞膜富含棕榈酸的菌体的胞外核苷酸平衡浓度分别仅为细胞膜富含亚油酸或亚麻酸菌体的 48%和 32 %,其细胞膜透性系数 (P′)分别仅为后者的 37%和 2 0 %,且三者的胞外核苷酸浓度和P′由小到大的排列顺序均与它们的存活率由高到低的排列顺序完全一致。因此 ,细胞膜富含棕榈酸的菌体具有较强的耐酒精能力是与其在高浓度酒精冲击下可维持较低的细胞膜透性密切相关的 的。     

自絮凝酵母SPSC01在组合反应器系统中酒精连续发酵的研究

建立了一套由四级磁力搅拌发酵罐串联组成、总有效容积4000mL的小型组合生物反应器系统 ,其中一级罐作为种子培养罐。以脱胚脱皮玉米粉双酶法制备的糖化液为种子培养基和发酵底物 ,进行了自絮凝颗粒酵母酒精连续发酵的研究。种子罐培养基还原糖浓度为100g L ,添加 (NH₄)₂HPO₄ 和KH₂PO₄ 各 20g L ,以0.017h^-1 的恒定稀释速率流加 ,并溢流至后续酒精发酵系统。发酵底物初始还原糖浓度 220g/L ,添加 (NH₄)₂HPO₄ 15g/L和KH₂PO₄2 5g/L ,流加至第一级发酵罐 ,稀释速率分别为 0.017、0.025、0.033、0.040和0.05 0h^-1。实验数据表明 ,自絮凝颗粒酵母在各发酵罐中呈部分固定化状态 ,在稀释速率0.040h^-1 条件下 ,发酵系统呈一定的振荡行为 ,其他四个稀释速率实验组均能够达拟稳态。当稀释速率不超过 0 0 33h^-1 ,流出末级发酵罐的发酵液中酒精浓度可以达到 12 % (V/V)以上 ,残还原糖和残总糖分别在 0 11%和 0 35 % h^-1,流出末级发酵罐的发酵液中酒精浓度可以达到12%（V/V）以上,残还原糖和残总糖分别在0.11%和0.35%（W/V）以下。在稀释速率为0.033h^-1时,计算发酵系统酒精的设备生产强度指标为3.32（g·L^-1·h^-1）,与游离酵母细胞传统酒精发酵工艺相比,增加约1倍。     

利用酵母菌细胞转化肉桂酸生成L-苯丙氨酸

对利用酵母菌转化肉桂酸生成L-苯丙氨酸的方法进行了菌株筛选、菌体细胞培养、转化反应条件以及产物提取等方面的探索。从13个属的71株酵母菌中选到转化生成L-苯丙氨酸较高的粘红酵母(Rhodosorula glusinis)As 2.102菌株。经实验得出该菌株的最佳培养条件为:在含有1.5%酵母膏、1%葡萄糖、1.5%蛋白胨、0.05%L-苯丙氨酸、0.05% KH₂PO₄、0.5%NaCl、pH5.0的培养基中,30℃振荡培养20小时;最佳转化条件     

细胞膜蛋白质氨基酸组成对自絮凝颗粒酵母耐酒精能力的影响及作用机制

揭示细胞膜组分与酵母菌耐酒精能力的一种新颖关系及其机制。实验显示 ,培养于添加和未添加 3种氨基酸 (异亮氨酸、甲硫氨酸和苯丙氨酸 ,添加浓度分别为 1 0、0 5和 2 0g L)条件下的自絮凝颗粒酵母于 30℃经2 0 % (V V)酒精冲击 9h的存活率分别为 5 7%和 0 ,表明添加该 3种氨基酸能显著提高菌体的耐酒精能力。细胞膜蛋白质氨基酸组成分析和细胞膜流动性测定表明 ,所添加 3种氨基酸是通过组入菌体细胞膜、改变细胞膜流动性从而提高菌体的耐酒精能力的 ,即当细胞膜蛋白质氨基酸组成中异亮氨酸、甲硫氨酸和苯丙氨酸含量明显增加时 ,菌体能有效抵抗高浓度酒精冲击引发的细胞膜流动性的升高 ,从而维持细胞膜的稳定。细胞膜蛋白质氨基酸组成会影响细胞膜的流动性 (膜蛋白中异亮氨酸、甲硫氨酸和苯丙氨酸含量明显增加时膜流动性降低 )是一种新的实验现象。     

高温放线菌V4菌株热稳定β-淀粉酶的产生及其性质的研究

高温放线菌V₄菌株(Thermoactinomyces sp.V₄)产生的β－淀粉酶最适反应温度为70℃,最适pH为6,酶的热稳定性良好,50℃(4h)不失去酶活力,55℃(2h)保持最初活力的92％,酶对可溶性淀粉的水解率达77％,纸层析结果显示水解产物主要为麦芽糖,经旋光测定,水解产物具有β－构型。巯基抑制剂对此β－淀粉酶无抑制作用。V₄菌株同时产生异淀粉酶及少量的－菌一淀粉酶。     

蜜环菌胞外漆酶的合成、纯化及性质研究

研究了蜜环菌胞外漆酶合成条件和酶学性质。实验表明,培养基初始pH5.5、培养温度25℃有利于菌株产酶;与麦芽糖、山梨糖和半乳糖相比,纤维二糖和棉子糖作为碳源时漆酶产量更高;有机氮源比无机氮源有利于漆酶合成。泥炭提取液可显著诱导漆酶生成,当其含量为50%时,菌株漆酶最高产量是对照组的7倍。在蜜环菌发酵上清液中检测到3个漆酶同功酶组分,其主要活性（约占75%）组份漆酶A经 (NH₄)₂SO₄沉淀、制备级PAGE电泳和阴离子交换柱层析被分离纯化至电泳均一,SDSPAGE法测得酶亚基分子量59kD,凝胶过滤色谱法测定活性酶分子量58kD。纯化的漆酶A等电点pI为4.0,氧化愈创木酚的最适反应pH为5.6,最适温度为60℃,在60℃和65℃时半衰期分别为45min和36.8min,在pH5.2～7.2范围内稳定性较好。100mmol/L Cl^-对该酶有显著抑制作用,1mmol/L SO^2-₄ 对漆酶有激活作用,1mmol/L NaN₃可完全抑制酶活性,10 mmol/L EDTA对漆酶活没有明显影响,1mmol/L Cu²⁺对漆酶有激活作用。以愈创木酚为底物时,测得酶的K_m=1.026mmol/L,V_max=5μmol/(min·mg);以ABTS为底物时,测得其K_m=0.22mmol/L,V_max=69μmol/(min·mg)。     

假丝酵母99-125脂肪酶的发酵工艺研究

对假丝酵母99-125脂肪酶的发酵工艺条件进行了一系列研究。选择了合适的培养基成分并进行优化 ,获得了最优的摇瓶培养基配方 (% ,W/V) :豆油 4.0 ,全脂豆粉 4.0 ,K₂HPO₄0.1,KH₂PO₄ 0.1。产酶水平能达到 5000IU/mL。在 30L发酵罐上进行初步放大实验 ,其产酶水平能达到 8100IU/mL。在1m³发酵罐上进行中试放大 ,产酶水平可达到 8000IU/mL。     

焦曲霉产木聚糖酶的研究*

从1144株真菌中筛选到一株产木聚糖酶活力较高的焦曲霉(Aspergillus ustus)。该菌株适宜的产酶条件为在4%麸皮液中添加0.5%葡萄糖,0.4%硝酸钠及0.1%氯化钠,30℃振荡培养6d,木聚糖酶活力可达2176 u/mL。酶反应的最适温度为55℃,最适pH为5.5,在pH5～8酶活力稳定。45℃保温1h,酶活力剩余35%。酶水解桦木木聚糖的Km值为4.3×10^-3g/mL,V_max值为4.9mg/(mL·min)。酶解产物以木三糖和木四糖为主,表明该酶是一种典型的内切糖苷酶。     

枯草芽孢杆菌B115优化培养及其对气单胞菌的抗菌效果的研究*

采用正交实验设计确定了枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)B115的基础培养基成份为:胰蛋白胨1%,酵母膏0.25%,氯化钠0.5%;添加成份最优组合为(NH₄)₂SO₄0.1%,(K₂HPO₄+KH₂PO₄)(1.4+0.6)%和柠檬酸三钠0.1%;添加成分最优组合与基础培养基培养产量比较,表明添加K⁺     

以摇瓶所得摄氧率为基准进行发酵放大

通过设计特殊摇瓶,用亚硫酸盐法测出摇瓶口纱布层氧通透率的基础上,在实际发酵情况下通过测定瓶内气、液相氧的变化得出其发酵过程中的摄氧率(OUR)及氧传递系数(K_La)。以特制摇瓶取得的菌体CUR为基准进行发酵过程和发酵罐的放大。通过质谱仪在线检测及采样分析,研究了3种不同供气流量及搅拌转速下的放大结果。摇瓶与发酵罐在菌体OUR、菌体产量方面吻合很好,而在整个放大过程中,发现摇瓶与发酵罐内的氧传递系数(K_La)、溶解氧(C_L)差异较大。     

脯氨酰内肽酶培养条件的优化及高密度发酵

基因工程菌E.coliBL21/pGEMPEP可以组成型表达重组的点状产气单胞菌脯氨酰内肽酶(PEP),但培养条件极大地影响着酶的产量,为了获得高效表达,首先测定了工程菌表达PEP的稳定性并考察了培养温度、pH、发酵时间、碳源、氮源、无机盐等对产酶的影响,得到了优化的发酵条件,L9(3⁴)正交试验进一步明确了摇床转速、培养温度、pH值、培养时间对产酶量的影响都有高度的统计学意义。在此基础上利用NBSBioFlo3000型5L自控发酵罐进行了高密度、高表达发酵、经20h培养,最终菌体密度达OD₆₀₀60(相当于干菌体225g/L),PEP表达量为28%,每升发酵液中含PEP酶315g。     

微生物发酵稻草生产饲料蛋白培养条件的研究

研究了糙皮侧耳 (Pleurotusostreatus)和康氏木霉 (TrichodermaKoningii)发酵稻草生产饲料蛋白的培养条件。在实验室条件下 ,培养基的基本组成为稻草 80g ,麸皮 2 0g ,(NH₄)₂SO₄2g ,葡萄糖 2g,KH₂ PO₄1g。原料 :水为 1∶3 ,pH5.5～6.0 ,接种量 10%,培养温度28℃～30℃ ,培养周期10d。产物分析结     

多聚磷酸盐激酶双底物通道腔的理性设计及其在无细胞催化生产谷胱甘肽中的应用

三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)是一种重要的辅助因子,参与许多需能的生物催化反应。多聚磷酸盐激酶(polyphosphate kinases,PPK)由于其底物聚磷酸盐廉价易得,可以为消耗ATP的反应提供能量。本研究选择哈氏噬纤维菌(Cytophaga hutchinsonii)来源的ChPPK,进行了底物谱和耐受性分析,通过分子对接和定点突变,理性改造多聚磷酸盐激酶的双底物通道腔来提高PPK酶的催化活性。与野生型相比,筛选得到突变体ChPPK_K81H-K103V的相对酶活提高了326.7%,同时,双突变扩大了ChPPK的底物利用范围与耐受性,提高了该酶的耐热性与耐碱性。基于该ATP再生系统,本研究偶联谷胱甘肽双功能酶GshAB和ChPPK_K81H-K103V,破细胞后采用无细胞催化生产谷胱甘肽,加入5 mmol/L ATP后,该体系6 h可以生产(25.4±1.9) mmol/L的谷胱甘肽,比突变前的催化体系提高了41.9%。优化无细胞催化体系的缓冲液、裂解液菌体量、补料时间后,无细胞体系可产生(45.2±1.8) mmol/L谷胱甘肽,底物l-半胱氨酸的转化率达到90.4%。提高ChPPK生产ATP的能力,可有效增强底物的转化率,降低催化成本,实现了无细胞催化生产谷胱甘肽的高产量、高转化率与高经济价值的统一。本研究提供了一种绿色高效的ATP再生系统,可为消耗ATP的生物催化反应平台提供可持续动力。     

蜗牛酶中一种人参皂苷Rb1水解酶的分离纯化

通过DEAE-Sepharose离子交换分段层析,DEAE-Sepharose离子交换梯度层析和Sephadex G100凝胶过滤层析三种方法的联用从中华白玉蜗牛消化酶中分离出一种人参皂苷Rb1水解酶。分离后该酶在SDS-PAGE上呈单一蛋白质条带。应用SDS-PAGE和凝胶过滤层析对分子量的测定,提示该酶是由4个分子量为110～115 kD的相同亚基组成的同源四聚体。Rb1为底物的动力学参数K_m和V_max分别为0.790 mmol/L和10.192 μmol/min/mg。该酶对人参皂苷Rb₁糖键进行有选择的水解,可水解人参皂苷Rb₁C₂₀位的一个糖苷键生成人参皂苷Rd。     

用合成多肽制备抗体研究绿豆抗氰呼吸与交替氧化酶表达关系

按照交替氧化酶(alternative oxidase,AOX)位于线粒体内膜外侧亲水区S螺旋的氨基酸序列,用固相法合成由12个氨基酸残基组成的多肽,将此多肽与α-牛胰凝乳蛋白酶原A相连,用作半抗原,免疫家兔制备人工合成12肽的抗体.将此抗体与来自绿豆幼苗不同器官线粒体的总蛋白分别进行Western杂交,可观察到绿豆幼苗线粒体中具有两条清晰的AOX杂交带,它们的分子量分别为35和38 ku.同时,取绿豆幼苗的子叶、真叶和下胚轴,分别测定和计算它们的呼吸参数,可以得知真叶器官组织具有最大的总呼吸(V_t)、交替途径容量(V_alt)及交替途径实际运行量(ρV_alt);其次是子叶的V_t和ρV_alt;下胚轴的V_t和ρV_alt最低,但是V_alt却高于子叶.绿豆幼苗不同器官的有关呼吸参数测定结果与AOX表达的Western分析基本一致:真叶的V_t特别是ρV_alt最高,也具有35和38 ku的AOX的杂交多肽; 其次是子叶的V_t和ρV_alt,且在子叶中,只见一条分子量为38 ku的AOX多肽;下胚轴的V_alt和ρV_alt都最低,Western杂交显示只有一条分子量为38ku的多肽,而且表达量较少.35 ku的AOX可能对真叶的ρV_alt作出了主要贡献.     

产α-淀粉酶的米曲霉菌株筛选及产酶条件的研究

从51株米曲霉(Aspergillus oryzae)中筛选到5株产α-淀粉酶活力较高的菌株,对其中的5037号菌株进行了产酶条件的试验:最适培养温度为30—33℃,时间为2.5天,3天以后酶活力开始下降;pH3.5—6.0之间对产酶活力影响均不大;外加碳源以糊精和瓜干粉较好,其中玉米粉加量以5%最好;外加氟源中NH₄NO₃和尿素等对酶的形成有促进作用;NH₄Cl抑制酶的形成。在最适产酶条件下,酶活力平均达438.8u/ml。