氮源流加对Alcaligenes eutrophus积累聚β-羟基丁酸的影响

以真养产碱杆菌(Alcaligenes eutrophus)为 聚β羟基丁酸(PHB)的生产菌株,在分析了PHB发酵过程参数变化的基础上,进一步探讨了PHB合成期不同的硫酸铵流加速率对PHB合成的影响。研究结果表明,在PHB合成阶段,培养基中氮源的完全缺乏,导致细胞合成PHB能力的下降;在PHB合成期,不同的氮源流加速率对PHB合成过程存在着显著的影响,当流加速率较小时,尽管最终胞内PHB含量很高,但细胞干重、PHB浓度和PHB生产强度都较低。当氮源流加速率过大时,会导致最终胞内PHB含量显著下降,使PHB浓度和PHB生产强度降低。当硫酸铵流加速率在05g/h左右时,可以得到较好的发酵效果。     

生物降解塑料PHB的研究概况

论述了生物降解塑料PHB的生产状况、PHB的性能、生物降解性以及PHB在工农业生产特别是在医学领域中的应用。说明PHB在替代化学合成塑料、缓解环境危机和提供新型功能性生物医用材料等方面具有重要意义。     

基于Petri网T不变量的PHB新陈代谢建模分析(英文)

从拓扑结构的角度分析生化反应网络是生物信息学研究中的一个热点问题。通过将两种传统的途径分析方法(基元模式和极端途径)与Petri网的T不变量分析进行了比较,结果表明:它们本质上是一致的,但是采用Petri网的T不变量分析更便捷。然后,利用Petri网技术构建了PHB代谢模型。对该模型作了结构分析,将计算得到的23个T不变量进行了分组:I组表示简单的可逆反应,II组表示循环的反应,III组可用于调控ATP/ADP比率,IV组是与PHB生产直接相关的反应,可用于代谢工程以提高PHB的产率。最后讨论了Petri网的T不变量分析在这个领域中的应用。     

运动发酵单胞菌积累聚羟基丁酸提高乙醇产量

运动发酵单胞菌是一种很有潜力的酒精生产菌。PHB是生物合成的一种聚酯,有研究表明,该类物质在微生物体内的积累能够提高宿主菌的抗逆能力。本文对运动发酵单胞菌进行了如下改造：将PHB合成操纵子phbCAB与来源于运动发酵单胞菌的丙酮酸脱羧酶的启动子准确融合,插入广泛宿主载体pBBR1MCS-1中,并利用电转化的方法转入运动发酵单胞菌中。在重组菌中检测到了PhaA和PhaB的酶活;并首次在运动发酵单胞菌中实现了PHB的积累。摇瓶实验表明,前48小时重组菌的乙醇积累量提高了约10%,后续发酵中可能由于葡萄糖耗尽,重组菌与野生菌乙醇积累量差别不大。     

未来的生物塑料

聚-β-羟丁酸（PHB）是一种热塑性聚酯,在Ralstonia eutropha和Bacillus megaterium等细菌中常有出现。虽然PHB是可被生物降解的,而且不需依赖化石资源,但这种生物塑料的生产成本在传统上远高于基于石油生产的塑料。发表在《Microbial Cell Factories》的最新研究描述了一种用微藻生产PHB的方法。     

透明颤菌血红蛋白基因在产PHB重组大肠杆菌中的引入

将透明颤菌血红蛋白基因 (vgb)采用插入染色体的方式引入产聚 β 羟基丁酸酯(PHB)重组大肠杆菌VG1 (pTU1 4)中 ,以从分子水平上提高克隆菌对氧的利用率 ,解决PHB发酵生产过程中的供氧矛盾 ,透明颤菌血红蛋白的一氧化碳差光谱分析明表 ,vgb基因可以在VG1 (pTU1 4)中成功表达 ,且其表达量受溶氧水平的调控。Vgb基因的引入可以同时促进菌体生长和PHB产品的积累 ,且溶氧水平越低 ,VHB表达量越高 ,这种促进作用就越明显     

塑料马铃薯——生物聚合物的研究

废弃的化学合成塑料已成为自然公害。人们采用塑料中添加淀粉的生物方法,这对解决塑料废物虽不彻底,但已走出了第一步。在不久的将来化学合成的塑料将被生物制造的塑料所取代。今日的农场将转变为塑料生产工厂。几年前英国帝国化学工业公司开始利用真养产碱杆菌Alcaligenes eutrophus生产一种称为聚羟丁酸的聚合物(Polyhydroxybutyrate,PHB),它在细菌中的作用就像人体中的脂肪或植物中的淀粉一样可用来供给能量。A.eutrophus生产PHB需要     

植物生产新型生物聚合物PHB的研究进展

聚-β-羟基丁酸酯(polyhydroxybutyrate,PHB)是一种可完全生物降解和具有良好生物相容性的高分子材料,可作为传统塑料的替代品,在塑料、化学药品和饲料市场上具有巨大的商业应用价值。近年来,用植物生产新型生物聚合物PHB的技术取得一定进展,可望通过农业生产提供可再生的工业原料,这使得它具有广泛的发展前景。采用转基因方法可以大幅度提高用植物生产PHB的产量,包括控制启动子来驱使转基因表达,减少内源性酶在竞争性代谢途径中的活性,通过插入的基因来增加聚合物的碳含量。这些研究成果增加了我们对碳的可获取性的了解和区分不同的植物细胞器、细胞和器官类型的能力,推动了用植物生产PHB及其他产物的进展。     

利用基因工程菌VG1(pTU14)产聚β-羟基丁酸酯的研究

本文对透明颤菌血红蛋白基因 (vgb)和λ噬菌体裂解基因 (S RRz)在不同宿主大肠杆菌中的外源表达及其在聚β 羟基丁酸酯 (PHB)生产中的应用进行了研究。实验结果表明 ,同时携带vgb、S RRz和 phbCAB三种基因的产PHB基因工程菌VG1 ( pTU1 4) ,经过 82h的摇瓶补料分批培养 ,菌体浓度可以高达 2 5 9g/L ,PHB百分含量则可在 52h时达到 95%以上 ;此外 ,该菌株不仅可以实现摇瓶高密度发酵培养和PHB产品的大量积累 ,还可以同时实现菌体细胞的可诱导裂解破壁 ,因此是一株具有潜在工业应用价值的多功能PHB生产菌株。     

利用基因工程菌VG1(pTU14)产聚β-羟基丁酸酯的研究

本文对透明颤菌血红蛋白基因(vgb)和λ噬菌体裂解基 因(SＲＲz)在不同宿主大肠杆菌中的外源表达及其在聚β羟基丁酸酯(PHB)生产中的应用进行了研究。实验结果表明,同时携带vgb、SＲＲz和phbCAB三种基因的产PHB基因工程菌VG1(pTU14),经过82h的摇瓶补料分批培养,菌体浓度可以高达25.9g/L,PHB百分含量则可在52h时达到95%以上;此外,该菌株不仅可以实现摇瓶高密度发 酵培养和PHB产品的大量积累,还可以同时实现菌体细胞的可诱导裂解破壁,因此是一株具有潜在工业应用价值的多功能PHB生产菌株。     

美发明可加快生物降解的纳米杂交技术

美国康奈尔大学材料科学与工程系贾内利斯教授研究小组在美国化学学会最新出版的《生物大分子》杂志上发文称,他们发明了一种新的可生物降解的“纳米杂交”聚羟基丁酯(PHB)塑料,其分解速度比现在的任何塑料都要快。PHB塑料可由细菌制得,被广泛认为是石化塑料的绿色替代品,可用于包装、农业和生物医药等。由于PHB塑料的易碎性和其生物降解速度难以预测,尽管在20世纪80年代就有商业化的产品,但其实际应用还很有限。贾内利斯教授及其同事对PHB塑料进行了改良,他们将纳米级的黏土颗粒(或称纳米黏土)掺入PHB塑料中,然后和未经改良的PHB塑料进行比较。结果发现,改良PHB塑料的强度明显高于未改良PHB塑料。经“纳米杂交”的PHB塑料在7周后几乎全部分解,而作为其对照物的未改良PHB塑料却看不到分解的迹象。研究人员还发现,通过控制PHB塑料中的纳米黏土掺杂量,还可对其生物降解速度进行精细调控。美发明可加快生物降解的纳米杂交技术@张春鹏     

变废为宝：利用活性污泥生产生物可降解塑料聚-3-羟基丁酸酯

活性污泥(简称污泥)是废水处理产生的副产物,量大而且难以处理。本研究通过对污泥的高温热裂解处理,获得可用于培养微生物的营养物质。实验发现污泥热裂解液可以取代培养嗜盐单胞菌Halomonas CJN的氮磷源、酵母膏和微量元素,来生产生物可降解塑料聚-3-羟基丁酸酯(PHB)。进一步发现厌氧发酵污泥热裂解液产生的乙酸可以取代葡萄糖来作为碳源支持微生物的生长。这样,可以实现利用污泥热裂解液来生产生物塑料PHB。通过进一步在Halomonas CJN中构建附加PHB合成路径,可以实现完全用污泥热裂解液来高效生产PHB,粗略估计使PHB的制造成本从30 000元/t下降到20 000元/t,实现污泥变废为宝的目标。     

真养产碱杆菌二级连续培养系统中稀释率对聚β－羟基丁酸合成的影响

在研究真养产碱杆菌WSH3一级连续培养动力学的基础上,采用二级连续培养系统对不同稀释率下聚β－羟基丁酸的生产进行了研究。结果表明：在一级连续培养系统中,当稀释率为0．2lh^-1时,细胞干重最大值达27．1g／L;二级培养系统中,稀释率为0．14h^-1时细胞干重最大值为47．6g／L;在稀释率为0．12h^-1时,PHB的生产强度达到最大值为2．50g／(L.h)．但胞内PHB含量仅为47．6％;在稀释率为O．075h^-1时,产物对基质的转化率达到最大值为0．38g／g'此时PHB的生产强度达2．14g,(L·h)和胞内PHB含量±72．1％;随着细胞比生长速率的增长,细胞中PHB含量和单位菌体合成PHB的量不断下降。     

短须嗜热单孢菌聚羟基脂肪酸酯解聚酶的表达、热稳定性改造及在PHB降解中的应用

聚羟基脂肪酸酯解聚酶(polyhydroxyalkanoate depolymerase,PHAD)可用于聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)的降解回收,为开发热稳定性好的PHAD,本研究在大肠杆菌(Escherichiacoli)BL21(DE3)中成功表达了来自短须嗜热单孢菌(Thermomonospora umbrina)的PHA解聚酶(TumPHAD),并通过二硫键理性设计获得了热稳定性提升的突变体A190C/V240C,其最适温度为60℃,比野生型提高20℃,50℃半衰期为7h,是野生型酶的21倍。将突变体A190C/V240C用于典型PHA之一的聚羟基丁酸酯(polyhydroxybutyrate,PHB)降解,在50℃条件下,PHB的2 h和12 h降解率较野生型分别提高了2.1倍和3.8倍。本研究获得的TumPHAD突变体A190C/V240C具有耐高温、热稳定性好和PHB降解能力强的特点,对PHB的降解回收具有重要意义。     

聚-β-羟基丁酸(PHB)在细菌建立感受态中的作用

介绍了PHB作为细胞膜上的物质运输通道成分在细菌感受态中的结构、分布、分析方法以及其可能的作用 ,阐明了PHB的合成与细菌感受态建立的关系和PHB在感受态细胞摄取外源DNA时的作用方式 ,同时也对控制生物体合成PHB的相关基因和酶作了简要介绍 ,并探讨了研究PHB的实际意义。     

抗增殖蛋白Prohibitin与肿瘤

抗增殖蛋白(prohibitin,PHB)是进化上高度保守的蛋白,广泛分布于不同种属的生物细胞。PHB不同的亚细胞器定位决定了它在调节细胞周期、增殖凋亡、核转录、细胞分化、细胞黏附、维持线粒体形态及功能等方面有重要作用。同时,PHB及其翻译后修饰也参与了PI3K/AKT、Ras/Raf/MAPK等信号通路的调控。近年来,PHB功能及其机制研究有助于我们揭示恶性肿瘤疾病形成的分子机制,将为预防和治疗这些疾病提供理论基础。     

遗传工程改良植物

利用作物生产生物可降解塑料 多羟基链烷酸酯(PHA)是一类可制造部分或整体可生物降解的塑料制品的化合物,存在于各种细菌中。曾通过细菌发酵进行过商品化生产。通过改变发酵过程中所用的碳源和细菌菌株可生产具有各种特性的PHA聚合物。但人们认为,细菌PHA的生产成本比合成塑料高,由此限制了它在消费产品中的应用程度。如果编码PHA生产的基因能够转移并在作物中表达,则可以百万吨的规模低价合成,与之相比,细菌发酵才以千吨规模生产PHA。 为了探讨在植物中合成PHA的可行性,华盛顿Carnegie研究院的研究人员将两个细菌基因(编码合成100%可降解PHA多羟基丁酸(PHB)的酶)转移到拟南芥中。结果发现,转基因植株液泡、核和胞质中含有少量的PHB,但质体或线粒体中却不含PHB。同时,转基因植株生长缓慢、产籽量降低。但若     

真养产碱菌利用高果糖浆积累聚β-羟基丁酸的研究

真养产碱菌(Alcaligenes eutrophus)H16能以果糖为碳源在无机合成培养基上积累聚p-羟基丁酸(PHB)。将该菌用富含果糖的高果糖浆(HFS)培养,PHB的积累可达到果糖发酵水平,但发现高浓度的果糖和葡萄糖对菌体生长及PHB积累有抑制作用。采用补料分批培养技术可降低果糖和葡萄糖的抑制。并可大幅度提高产量,菌体干重达16—20g/L,PHB产量7.0—7.6g/L,PHB的产率达0.24g/g果糖。     

PHB/PLLA组织工程前交叉韧带支架材料改性的实验研究

目的:探索体外构建组织工程前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)的三维支架材料。方法:以聚羟基丁酸已酯/聚左旋乳酸(PHB/PLLA1:1)制备"三明治"样结构共聚物并测量其孔隙率等指标。以I型胶原对制备的PHB/PLLA支架进行杂化,获得PHB/PLLA胶原杂化支架。扫描电镜观察其表面结构。将兔皮肤成纤维细胞(SF)接种于PHB/PLLA支架与PHB/PLLA胶原杂化支架,观察其在材料上生长情况。结果:PHB/PLLA支架杂化后胶原填充于纤维空隙,分布比较均匀。体外培养的胶原杂化支架材料上要比PHB/PLLA支架有更多的皮肤成纤维细胞生长。结论:胶原杂化有利于细胞种植和生长,PHB/PLLA胶原杂化支架具有良好的三维构型和生物相容性,有望为前交叉韧带损伤的修复提供了一种新型的支架材料。     

Hsp70A-RBCS2融合启动子调控PHB合成酶基因在莱茵衣藻中的表达

利用Hsp70A-RBCS2融合启动子构建了新型的莱茵衣藻表达载体,并获得了聚-β-羟基丁酸（PHB）合成酶基因（phbC）的衣藻表达载体p105C124和pH105C124.通过＂珠磨法＂分别将上述两个衣藻表达载体导入细胞壁缺陷的莱茵衣藻CC-849（Chlamydomonas reinhardtii CC-849）中,得到了具有Zeomycin抗性的转基因藻株.Hsp70A-RBCS2启动子介导的外源基因遗传转化效率明显高于RBCS2启动子,Southern杂交结果显示,phbC基因以低拷贝数整合进莱茵衣藻的基因组DNA中.在光照下,Hsp70A-RBCS2融合启动子能够有效调控phbC基因在莱茵衣藻中的转录和翻译,得到的蛋白产物具有PHB合成酶活性,40℃热激诱导可使PHB合成酶的酶活性提高到1.8倍.因此,Hsp70A-RBCS2融合启动子可使phbC基因在莱茵衣藻中实现可诱导的表达,该研究对利用衣藻合成PHB具有重要的学术意义,进一步的研究将通过＂共转化＂法获得二价或三价的转基因藻,最终实现在转基因藻中合成PHB.