摘要：作为高效的生物催化剂,酶在食品加工、医药制造、化学工业和能源开发等众多领域发挥着重要作用.然而,游离状态的酶由于存在稳定性差、易失活、难以回收利用及不适用于连续化生产等问题,限制了其广泛应用.为了解决上述难题,人们探索发展了固定化酶技术.固定化酶不仅保留了原有的催化活性,而且在稳定性方面有了显著提升,从而极大地提高了酶的利用效率.随着固定化酶材料和酶工程领域的不断发展,固定化酶技术为酶的应用开辟了更广阔的前景.沸石-咪唑骨架材料-8(ZIF-8)作为一种金属-有机骨架(MOFs)材料,因其独特的结构特性而被广泛用作酶固定化载体.然而,ZIF-8的微孔结构和固有的疏水性,以及前体物2-甲基咪唑(2-MeIm)的质子化现象,常常影响固定化酶的活性.为克服这些限制,本文采用多元配体竞争和孔隙工程相结合的策略,设计并制备了一种具有可调节亲水/疏水表面的新型多元介孔MOFs(mMOFs),并用作酶固定化载体.在mMOFs的制备过程中,采用亲水性和配位能力更强的3-甲基-1H-1,2,4-三唑(3-MTZ)和5-甲基四唑(5-MTA)配体,以部分替代传统的2-MeIm配体.随后,这些多元配体(包括2-MeIm,3-MTZ和5-MTA)与七水硫酸锌结合,在甲醇溶液中通过自凝聚作用形成透明的胶体溶液,进而完全溶解在水中.在此过程中,七水硫酸锌发挥了软模板的作用,引导介孔的形成,从而成功制备出新型多元介孔mMOFs.接着,利用这些mMOFs作为酶固定化的载体,固定了辣根过氧化物酶(HRP)和葡萄糖氧化酶(GOx),并详细研究了其催化性能.结果表明,与传统的ZIF-8载体相比,以mMOFs为载体的固定化酶展现出了更高的酶活性和稳定性.催化性能提升主要归因于mMOFs的亲水性和介孔结构改善了酶和底物间的传质,同时2-MeIm的质子化效应减弱也为酶提供了优良的微环境,稳定了酶的构象.综上,本文采用多元配体竞争与孔隙工程相结合的策略,成功构建了一种具有可调节亲水/疏水表面的新型多元介孔mMOFs,并用于酶固定化,所得固定化酶表现出较好的催化性能.通过深入的研究,揭示了该固定化酶表现出良好催化性能的作用机制,为可控设计制备性能优越的、以MOFs为载体的固定化酶提供了新思路,并为进一步拓宽MOFs材料的应用范围提供了参考.

摘要：旨在明确丝带凤蝶成虫Sericinus montelus Gray在全光谱范围内存在性二型体色,评估鸟类对丝带凤蝶性二型体色的识别度,推测性二型体色是否对雌雄丝带凤蝶个体的生存概率产生影响。先用光谱检测仪测量丝带凤蝶雌雄成虫的反射光谱,分析反射光谱特征;再通过家鸡Gallus gallus domesticus视觉模型估算丝带凤蝶雌雄体色与预设背景的颜色差异。最后以小鸡为捕食者设计行为学试验,观测小鸡捕食雌雄丝带凤蝶成虫的行为反应。反射光谱测量结果显示雌雄丝带凤蝶在可见光和紫外波段都具有体色差异,雄性在前后翅白斑测量点上的亮度明显高于雌性。鸟类视觉模型结果表明,雄性丝带凤蝶所有测量点在明暗视觉(远距离)和颜色视觉(近距离)中的识别度值都高于识别阈值3,捕食者容易识别;但是雌性丝带凤蝶前翅和后翅黄白斑识别度值在明暗视觉和颜色视觉中都介于1与3之间,捕食者不易区分。捕食行为试验数据分析发现,捕食者发现猎物的潜伏时间及攻击潜伏时间没有显著差异,但小鸡啄食雄性猎物的次数及处理时间都显著高于雌性猎物。由此可见,与雌性丝带凤蝶相比,雄性在全光谱范围内的确具有更加亮丽的体色,但这种亮丽的视觉信号更易吸引鸟类捕食者的注意,带来了更高的捕食风险。

摘要：为探究利用CRISPR/Cas13a系统获得抗马铃薯X病毒(potato virus X,PVX)马铃薯的可行性,通过设计靶向PVX中TGBp1基因的小向导RNA(small guide RNA,sgRNA),构建CRISPR/Cas13a基因编辑载体,以马铃薯栽培种Désirée为受体材料进行稳定遗传转化,并通过机械摩擦接种法鉴定转基因植株对PVX的抗性。结果显示,成功构建了靶向PVX的PVX-Cas13a载体,并获得了表达Cas13a的转基因马铃薯植株,对其中3个高表达Cas13a的株系进行PVX抗性鉴定,发现在接种PVX 10~20 d后,转基因植株系统叶上无明显发病症状,且PVX积累量均显著低于未接种PVX对照。表明靶向PVX的CRISPR/Cas13a系统能够有效抑制该病毒的积累,这为马铃薯抗PVX育种提供了一条有效策略。

摘要：硫代谢是微生物重要的生命代谢活动。微生物对外源硫酸盐的转运、同化、代谢调控以及重要含硫化合物的生物合成,不但与微生物生长代谢相关,而且影响微生物在胁迫环境下的抗逆性和鲁棒性。目前,大部分研究都聚焦在微生物硫酸盐同化过程和H_2S产生,对于微生物硫代谢与抗逆性相关的研究较少。本文总结了近年来微生物硫代谢过程中的硫酸盐转运、同化路径以及调控方式;并结合微生物在不同胁迫条件下的氧化应激反应,探讨了含硫化合物如硫化氢、谷胱甘肽和半胱氨酸等提高微生物抗逆性的机制。硫代谢与微生物抗逆性相关机制的解析不仅为理解微生物硫代谢与抗逆性提供理论基础,也为设计与构建抗逆性强的高产稳产工业菌株提供分子靶点。

摘要：目的:针对市场上出现的酸枣仁药材掺假现象,开发一种快速鉴别酸枣仁药材是否含有掺伪品的方法。方法:基于多重连接探针扩增技术(MLPA),针对酸枣仁与理枣仁ITS2序列205位点处A/G变异,以及枳椇子170位点分别设计酸枣仁、理枣仁与枳椇子的MLPA探针,MLPA扩增后依据熔解曲线Tm值差异来进行鉴别,并考察了特异性、敏感度、掺伪比等内容,以验证该方法的可行性。结果:酸枣仁、理枣仁和枳椇子分别与特异性探针在85.56℃、87.26℃和83.93℃处出现单一扩增峰,表明探针特异性好;通过不断稀释DNA模板,仍旧可以检测出0.05 ng酸枣仁DNA量,同样酸枣仁中掺入10%的伪品均可被有效检出,表明该方法具有高灵敏度。结论:该研究建立的酸枣仁药材及其混伪品鉴别方法具有特异性强、灵敏度高的特点,对于解决酸枣仁药材掺伪问题具有良好的推广应用价值。

摘要：【目的】原核生物有两条代谢途径N-甲基化途径(Pmt途径)和磷脂酰胆碱合酶途径(Pcs途径)合成磷脂酰胆碱(PC)。本文对土壤细菌Pseudomonas sp.593的磷脂酰胆碱合成进行了研究,试图弄清楚假单胞菌的磷脂酰胆碱的合成途径。【方法】通过氨基酸序列比较,获得已报道的磷脂酰胆碱合酶(Pcs)的氨基酸保守序列,并设计简并引物,从Pseudomonas sp.593总DNA中PCR扩增出磷脂酰胆碱合酶基因(pcs)的片段,然后用扩增的DNA片段作探针,对Pseudomonas sp.593基因组DNA亚克隆文库进行菌落原位杂交,获得pcs全基因序列;利用同源重组原理进行活体突变,获得Pseudomonas sp.593 pcs-突变体;采用薄层层析(TLC)法分析细菌总磷脂,检测PC含量以及pcs基因活性。【结果】TLC分析显示Pseudomonas sp.593细菌仅在添加外源胆碱的M9或LB培养基中生长时才合成PC;从Pseudomonas sp.593细菌中克隆出894 bp的DNA序列,编码的蛋白具有磷脂酰胆碱合酶活性;活体缺失pcs基因后,Pseudomonas sp.593 pcs-突变体在添加或不添加胆碱的条件下都不能合成PC。【结论】Pcs途径是土壤Pseudomonas sp.593乃至其它假单胞菌合成磷脂酰胆碱的唯一途径。

摘要：目的获得并分析黄连(Coptis chinensis Franch.)中自然抗性相关巨噬细胞蛋白(Natural Resistance-Associated Macrophage Protein,NRAMP)的编码基因。方法 根据黄连基因组测序结果中的NRAMP基因序列设计特异性引物,经PCR扩增得到黄连NRAMP5编码序列,进行TA克隆、测序及生物信息学分析。结果 得到黄连NRAMP5 cDNA序列,全长1611bp,编码536个氨基酸,通过与Genbank上的其他蛋白序列比对,将其命名为CcNRAMP5;序列分析表明黄连NRAMP5基因编码的氨基酸序列包含一个典型的NRAMP结构域(PF01566),是一种拥有11个跨膜结构域,亚细胞定位于质膜处的膜蛋白,具有疏水性强的特点。二级结构中肽链构象主要包括α-螺旋与无规则卷曲两部分;三级结构模型具有葡萄球菌锰转运突变体(MntH)的晶体结构。通过系统进化关系分析推测其可能具有二价金属离子转运功能。结论 首次通过克隆得到黄连NRAMP5基因,并运用生物信息学方法对其理化性质、结构特征等进行了分析预测,这些结果将为黄连NRAMP5基因的功能研究以及其对镉转运的调控机制提供理论依据。

摘要：生物燃料替代化石燃料可解决当前全球正面临的能源危机和环境危机。通过筛选、改造微生物,利用可再生资源高效生产具有经济效益和社会效益的生物燃料已成为可持续生物制造的重大发展方向。基于系统生物学理解并设计细胞工厂生物燃料的合成途径与调控网络,利用合成生物学手段开发高产稳产微生物细胞工厂是实现生物燃料经济生产的重要手段。本文概述了当前生物燃料的主要种类及对应的代谢途径,并总结了当前主要生物燃料的生产情况。重点介绍从微生物物质代谢、能量代谢、生理代谢和信息代谢四个方面去认识、改造、开发微生物底盘细胞使其成为高产稳产的生物能源细胞工厂。此外,本文也对当前生物能源的生产瓶颈和挑战进行了总结,并从酶元件库的挖掘、合成途径的创建与优化、底盘细胞的理解和性能改善、发酵工艺的智能控制等方面提出了未来的发展方向和目标任务,强调了在未来的研究中,信息技术(IT)和生物技术(BT)交叉融合是能源细胞工厂构建的发展趋势,可为高效生物燃料细胞工厂的构建提供工具和资源,加速生物能源的产业化进程。

摘要：介绍了发酵工程与设备课程设计的目的、内容、组织、成绩的评定以及对生物工程专业的教学意义。

摘要：以屠宰场废弃动物血液为原料,经高温干燥、粉碎为血粉,以此血粉为吸附剂,研究血粉添加量、溶液初始浓度、吸附温度、溶液pH、吸附时间对废水中Cd2+吸附量与去除率的影响。结果表明,在25℃、pH=5时,4 g血粉对初始浓度为20mg·L^(-1)的镉离子溶液(100 m L)振荡吸附2 h后,溶液中剩余镉离子浓度为0.1 mg·L^(-1),Cd2+的去除率为99.38%,达到污水综合排放标准(GB 8978-1996)中镉排放限值0.1 mg·L^(-1);血粉对镉离子的吸附反应符合Langmuir等温吸附方程,可决系数为0.999 7,Cd2+的理论饱和吸附量为10.24 mg·g-1。为了使剩余Cd2+浓度达到更低(电镀废水排放标准),在吸附工艺上设计出2步吸附法,即第1次吸附后的混合液进行过滤,再将滤液加1 g血粉进行第2次吸附。结果表明,2步吸附法大大降低了溶液中剩余Cd2+离子浓度,即经过第1步、第2步吸附后,溶液中剩余Cd2+离子浓度降至0.006 mg·L^(-1),达到或低于电镀污染物排放标准(GB 21900-2008)对Cd2+的排放限值(0.05 mg·L^(-1))。这是常规吸附剂活性炭、石英砂、高岭土等所不能达到的技术指标,为废水去除Cd2+提供了一种可能的新技术。