耐有机溶剂微生物的耐受机制、改造策略和应用北大核心

耐有机溶剂微生物在生物燃料生产、全细胞催化、酶制剂的开发和生物修复等领域具有非常重要的作用。该文简要介绍了耐有机溶剂微生物及其耐受机制,并从基因过表达、基因敲除和全局转录机制三个方面总结了增强微生物有机溶剂耐受性的方法。通过对耐有机溶剂微生物应用的局限性进行分析,认为未来研究中应注重将微生物耐受表型和具体利用相结合,达到有机溶剂耐受和实际产出的最佳平衡状态,为耐有机溶剂工程菌的改造和选育提供参考。     

烷烃溶剂对耐有机溶剂极端微生物地衣芽孢杆菌YPl产胞外蛋白酶的影响

考察了添加5％（V／V）浓度的正庚烷、正辛烷、正癸烷、十二烷、十四烷、十六烷等烷烃溶剂对耐有机溶剂极端微生物地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）YPl的生长及产胞外蛋白酶的影响。结果表明5％（v／v）浓度的各种烷烃瘩剂对YPl蛋白酶的稳定性及菌体生物量均无显著影响,正庚烷、正辛烷、正癸烷等溶剂显著抑制YPl产蛋白酶,而十二烷、十四烷、十六烷能提高YPI产蛋白酶1倍以上。发酵液中十四烷的浓度（1％-8％,V/V与蛋白酶的活力呈正相关性,添加十四烷后发酵过程中蛋白酶活力的显著增加出现在菌体生长的对数后期。培养过程中添加十四烷能导致YPl菌体形态显著变小。首次报道了烷烃溶剂对极端微生物产蛋白酶的影响。     

烷烃溶剂对耐有机溶剂极端微生物地衣芽孢杆菌YP1产胞外蛋白酶的影响

考察了添加5％(V/V)浓度的正庚烷、正辛烷、正癸烷、十二烷、十四烷、十六烷等烷烃溶剂对耐有机溶剂极端微生物地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)YP1的生长及产胞外蛋白酶的影响。结果表明5％(V/V)浓度的各种烷烃溶剂对YP1蛋白酶的稳定性及菌体生物量均无显著影响, 正庚烷、正辛烷、正癸烷等溶剂显著抑制YP1产蛋白酶, 而十二烷、十四烷、十六烷能提高YP1产蛋白酶1倍以上。发酵液中十四烷的浓度(1％－8％, V/V)与蛋白酶的活力呈正相关性, 添加十四烷后发酵过程中蛋白酶活力的显著增加出现在菌体生长的对数后期。培养过程中添加十四烷能导致YP1菌体形态显著变小。首次报道了烷烃溶剂对极端微生物产蛋白酶的影响。     

极端嗜酸微生物

一般认为,极端嗜酸微生物指那些生长ｐＨ上限为３．０最适生长ｐＨ在１．０～２．５之间的微生物。它们一般分布于金属硫矿床酸性矿水、生物滤沥堆、煤矿床酸性矿水以及合硫温泉和土壤中,包括原核和真核两大类。其中原核嗜酸微生物依生长的温度范围不同又可划分成常温型、中温型和高温型３个类群。由于嗜酸微生物在低品位矿生物滤沥及煤的脱硫等方面有重要应用前景,因此受到广泛重视。１极端嗜酸微生物的多样性及主要类群在极端酸性环境中的真核生命几乎完全限于微生物。在黄石公园的温泉水体中已分离到光合作用的藻类。从其它一些地方金…     

极端微生物及其应用研究进展

极端微生物是指在高/低温、高/低p H、高盐、高压等极端环境条件下生存的微生物.特殊的生存条件导致其具有特殊的遗传背景和代谢途径,并可产生功能特殊的酶类和活性物质.随着系统生物学和合成生物学技术的发展,极端微生物作为一类特殊的微生物群体,在生物医疗、生物能源和生物材料等领域具有巨大的应用潜力.极端微生物相关研究也对生命起源与演化、生物工程技术等领域的发展具有重大意义.本文对极端环境及极端微生物的概念和分类进行了回顾,综述了极端微生物在不同环境条件下的适应机制及其酶的应用,并介绍了合成生物学在极端微生物研究中的应用情况.此外,由于极端微生物和极端酶的特殊性和高效性,本文还探讨了极端微生物开发过程中的挑战,以及其在航空航天与国防安全领域的综合应用潜力,并指出了相关研究的必要性.     

极端环境中的低温微生物及其应用

在地球这个大的生态系统中存着着广泛的低温环境,低温微生物就生活在这些特殊的生态环境中,对其进行研究既可丰富生物多样性的研究内容,还可以利用其特殊的基因及产物服务于人类,也是利用生物资源的重要方面,简述了低温微生物的生态分布,适用低温的分子机制及其环境保护、食品、医药等从个领域中的开发应用前景。     

微生物耐铝机制的研究进展

铝毒是酸性土壤中限制作物生产最主要的因素。微生物与铝作用逐渐受到关注,一些微生物特别是模式微生物的耐铝机制已被提出。主要综述了酵母,假单胞菌及其它微生物耐铝机制的研究进展,并展望了微生物耐铝机制研究发展的方向。     

极端微生物的研究概况

结合古细菌介绍了极端微生物的几种类型及其生理特点,适应机制及其应用概况。     

烷烃溶剂对耐有机溶剂极端微生物地衣芽孢杆菌YP1产胞外蛋白酶的影响

考察了添加5%(V/V)浓度的正庚烷、正辛烷、正癸烷、十二烷、十四烷、十六烷等烷烃溶剂对耐有机溶剂极端微生物地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)YP1的生长及产胞外蛋白酶的影响.结果表明5%(V/V)浓度的各种烷烃溶剂对YP1蛋白酶的稳定性及菌体生物量均无显著影响,正庚烷、正辛烷、正癸烷等溶剂显著抑制YP1产蛋白酶,而十二烷、十四烷,十六烷能提高YP1产蛋白酶1倍以上.发酵液中十四烷的浓度(1%-8%,VIV)与蛋白酶的活力呈正相关性,添加十四烷后发酵过程中蛋白酶活力的显著增加出现在菌体生长的对数后期.培养过程中添加十四烷能导致YP1菌体形态显著变小.首次报道了烷烃溶剂对极端微生物产蛋白酶的影响.     

耐受有机溶剂洋葱伯克霍尔德菌ZYB002全细胞脂肪酶酶学性质

一株对多种有机溶剂具有良好耐受能力的产脂肪酶菌株ZYB002经分子鉴定为洋葱伯克霍尔德菌。其产生的细胞结合脂肪酶最适温度为65°C,最适pH为8.0,在低于70°C和pH3-8.5的范围内,全细胞脂肪酶保持稳定。Ca2+、K+、Na+和NO3-等离子对脂肪酶活性有激活作用,而Zn2+有抑制效应。全细胞脂肪酶对正丁醇有较强的耐受能力,但曲拉通X-100对脂肪酶活性有强烈的抑制效应。洋葱伯克霍尔德菌ZYB002全细胞脂肪酶良好的碱稳定性、热稳定性和有机溶剂耐受性,表明该全细胞脂肪酶具有重要的工业应用潜力。     

从植物根际定向批量筛选广谱有机溶剂耐受性脂肪酶产生菌

洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶是一类具有重要工业应用价值的优良脂肪酶之一。根据已公布的洋葱伯克霍尔德菌基因组信息, 在传统的洋葱伯克霍尔德菌选择性培养基中添加适量的氨苄青霉素和卡那霉素, 从植物根际的土壤中筛选洋葱伯克霍尔德菌。对获得的单菌落再用含罗丹明B指示剂的产脂肪酶定性检测平板检测, 从4个根际土壤中筛选到35株产脂肪酶的洋葱伯克霍尔德菌, 阳性率达到65%。其中15株对体积浓度为10%的苯、己烷和正庚烷同时具有耐受性。用recA基因分子鉴定上述15株菌种, 全部属于洋葱伯克霍尔德菌菌群。     

内毒素耐受的机制研究

内毒素是革兰阴性菌细胞壁的成分,能够激发机体的免疫反应。当细菌释放大量的内毒素到血液,即可引起内毒素血症,内毒素血症可以伴随多种疾病出现,引起致死性感染性休克,循环功能衰竭,其病死率极高。内毒素耐受是指机体接受小剂量内毒素刺激后对后续内毒素刺激的反应性降低,表现为促炎因子释放减少而抗炎因子释放增加,机体发热,缺氧,低血压,休克的症状减轻。内毒素耐受的发生机制极其复杂,受机体内多种因素的调节,但目前尚无明确的结论。近年来,有关其机制的研究有许多报道,其中,对内毒素耐受的信号机制的研究最为广泛,大量的研究表明内毒素的主要受体,细胞内的信号蛋白,负调控因子以及转录因子可能在内毒素耐受的发生过程中起重要作用。也有报道表明免疫细胞的凋亡,染色体修饰和基因重排以及小RNA的参与可能诱导内毒素耐受的发生。本文从细胞、分子水平对内毒素耐受的发生机制进行综述,拟对炎症性疾病如内毒素血症的预防和治疗提供理论依据。     

非水相脂肪酶催化有机硅醇的酯化反应

非水相酶催化是酶工程研究热点之一。本文介绍了来自Ｃ．ｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ的脂肪酶催化有机硅醇和脂肪酸的酯化反应。该酶可催化有机硅醇与脂肪酸的酯化反应,并对不同链长的脂肪酸底物、有机溶剂极性及水含量等进行了初步研究。     

有机酸在植物解铝毒中的作用及生理机制

酸性土壤上铝毒是限制作物产量的一个重要障碍因子,具有螯合能力的有机酸在植物铝的外部排斥机制和内部耐受机制均具有重要作用,在铝的外部排斥解毒过程中,植物通过根系分泌有机酸进入根际,如柠檬酸,草酸,苹果酸等与铝形成稳定的复合体,阻止铝进入共质体,从而达到植物体外解除铝毒害效应的目的,且分泌的有机酸对铝的胁迫诱导表现出高度的专一性,分泌的关键点位于根尖,不同的物种间分泌的有机酸种类,分泌的模式及生理机理存在差异,在铝积累型植物的内部解毒过程中,有机酸与铝形成稳定的化合物,降低植物体内铝离子的生理活性,从而降低细胞内铝离子的毒害效应,如绣球花中铝与柠檬酸形成1：1的复合体,荞麦内铝与草酸形成1：3的复合体,本文就有机酸在植物忍耐和积累铝中的作用及生理机制作一简要综述。     

Enzymatic Production of Alkyl Esters Through Lipase-Catalyzed Transesterification Reactions in Organic Solvents: Solvent Effects and Prediction Capabilities of Equilibrium Conversions

The solvent effect on the equilibrium position of the transesterification reaction of hexanol with ethyl acetate catalyzed by a lipase has been investigated in a variety of non-polar and polar solvents - and binary mixtures. The results obtained indicate that the solvent effect on the equilibrium conversion is very small as compared to that for the direct esterification reactions.

Equilibrium conversions were then predicted using the equilibrium constant for the reaction obtained from Gibbs free energy of formation information for reactants and products in combination with the UNIFAC activity coefficient model. A solvent independent equilibrium conversion was obtained, which was in good agreement with the observed average value for all solvents. This indicates that UNIFAC provides satisfactory estimates of the activity coefficients but its group contribution structure does not allow the prediction of the small differences in conversion among the solvents examined.

Finally plots of these conversions versus the solvent octanol/water partition coefficient or the solubility of water in the solvent, that provide the correct trend in direct esterification reactions, did not achieve the same for transesterification.     

脂肪酶催化猪油与辛酸酸解制备功能性脂反应条件的优化

目的:探索有机溶剂体系中酶法酸解猪油与辛酸制备减热量型功能性脂的最佳反应条件。方法:采用响应曲面法中的3水平5因子2星点部分因子试验设计,评价酸解反应中的5个关键因素,即酶量、反应时间、反应温度、底物比率和水分添加量及其交互作用对辛酸插入率的影响,确定最佳反应条件。结果:建立了辛酸插入率对5个变量的一个2次多项式数学模型,该模型极显著(P<0.0001),拟合优度良好。通过主效应分析,得出每个因子对模型的贡献程度从大到小依次为反应温度(负效应)>底物比率>反应时间>酶量(在实验范围内,水分不影响辛酸插入率)。借助模型方程产生的等高线图及统计软件,分析得出最大辛酸插入率下各个因子的最适水平分别为酶量16%,反应时间36h,反应温度50℃,底物比率3.8,水分添加量5%。在此条件下辛酸插入率达到了50.5mol%,与模型预测值50.7mol%非常吻合。结论:应用响应曲面法对有机溶剂体系中酶法酸解猪油与辛酸制备减热量性脂的反应条件进行优化是合理可靠,科学迅速的,且有效的。     

有机溶剂对缢蛏碱性磷酸酯酶分子构象和催化活力的影响

本文初步研究了三种有机溶剂甲醇、二甲基甲酰胺、二氧六环对缢蛏碱性磷酸酯酶(ALP)分子构象和催化活力的影响。发现在有机溶剂作用下,ALP的荧光发射光谱、紫外差光谱、园二色光谱都发生了显著的变化,而酶经甲醇、二甲基甲酰胺预处理后酶活力提高,经二氧六环预处理后活力下降,但当测活体系中有三种有机溶剂存在时,酶的活力却被大大抑制。     

Immobilization of Lipase from Rhizopus Niveus: A Way to Enhance its Synthetic Activity in Organic Solvent

Lipase (EC 3.1.1.3) from Rhizopus niveus was immobilized by physical adsorption on various carriers, including different types of Celite, Spherosil and Duolite. After the enzyme immobilization, the recovered hydrolytic and synthetic activities on the different carriers were then determined. The results showed that the highest synthetic activity was obtained when Duolite XAD 761 was used as the carrier. However the recovered hydrolytic activity after the immobilization on this resin was relatively low although this carrier showed the best protein loading capacity. The highest recovered hydrolytic activity was observed when the lipase was immobilized on Celite Hyflo-Supercel using an immobilization buffer adjusted to pH 4. The comparison of the free and immobilized lipase specific activities suggest that the immobilization on Celite Hyflo-Supercel, Spherosil XOA 200 and silica has enhanced the lipase hydrolytic activity. On the other hand, the use of the lipase immobilized on Duolite XAD 761 as biocatalyst of synthetic reaction, compared to that of the free enzyme, allows the reaction initial velocity to be increased 12.2-fold. In addition, the synthetic activity of the lipase immobilized on Duolite XAD 761 was shown to be maximum at a water activity in the range of 0.32-0.52.     

有机大米产业化与野生稻种质利用

针对有机大米产量明显低于普通大米的问题,本文论述了有机大米产业化与野生稻优异种质利用的关系,分析了野生稻优异基因利用现状、目前存在的问题以及解决问题的途径。提出在有机水稻品种选育过程中,通过利用野生稻优异基因,提高有机水稻品种抗病虫性、抗逆性(耐寒、耐旱、耐贫瘠)和光合效率等特性,从而推动野生稻优异种质利用,提高企业经济效益,解决化学物质残留和污染等问题。