生物加工过程 /oa 目次 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901000 2019年01月30 00:00 2019年01期 0 00 366534 大肠杆菌微细胞工厂生产萜类化合物研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901001 萜类化合物(terpenoids)是自然界中分布最广泛的天然产物,因其多样的生理活性和经济价值而被人们认识和开发。近年来,代谢工程及合成生物学的发展使得生物合成萜类化合物备受关注。本文中,笔者总结了萜类化合物合成的路线及其在大肠杆菌研究中取得的进展,探讨和展望了可能的发展方向,为大肠杆菌微细胞工厂合成萜类产物的研究提供参考和启示。 2019年01月30 00:00 2019年01期 1 7 1986321 王崇龙,曹智钦,覃小华,李郁梅,卫功元 微生物实验室进化的研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901002 当前,微生物细胞工厂的构建逐渐成为工业上生产大宗和精细化学品的重要手段。然而,微生物遗传背景的复杂性及表型间相互影响的不可预测性限制了人们对微生物的理性改造。因此,在缺乏遗传背景基础上仍能获得目标表型的微生物实验室进化手段逐渐成为当今生物化工领域的研究热点。近年来,随着微生物连续培养技术及体内连续进化策略的深入研究,微生物实验室进化取得了较大进展。本文中,笔者将对近年来微生物实验室进化策略进行综述,为其后续研究及应用提供借鉴。 2019年01月30 00:00 2019年01期 8 14 1263059 朱晁谊<sup>1</sup>,朱牧孜<sup>2</sup>,李爽<sup>1</sup> 大DNA体内组装技术进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901003 DNA组装技术是合成生物学的关键共性技术。目前,小分子DNA组装大多采用体外组装策略,而大分子DNA的组装则更多地借助宿主自身的重组机制在体内完成,常用的宿主包括酿酒酵母、大肠杆菌和枯草芽孢杆菌等。本文中,笔者综述了近年来体内大分子DNA组装的研究进展。 2019年01月30 00:00 2019年01期 15 22 1013978 王培霞<sup>1,2</sup>,马渊<sup>1,2</sup>,吴毅<sup>1,2</sup> 基于肌红蛋白的氧激活蛋白的理性设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901004 金属酶催化了生命活动及工业催化中的很多重要反应。天然金属酶的研究往往受限于蛋白质本身结构复杂、表达纯化困难等问题。通过理性设计,可以在分子量小、结构简单、易于表达的骨架蛋白中模拟天然金属酶的结构、光谱和功能,构建人工金属酶。人工酶可以为天然酶的机制研究提供新的平台。本文中,笔者探讨以肌红蛋白为骨架蛋白,通过结构特征的模拟、非天然氨基酸的引入等手段,模拟氧激活蛋白,尤其是氧化酶。综述以对理性设计得到的人工氧化酶的反应中间体进行研究的进展,发现金属酶活性中心的酪氨酸作为催化反应的关键残基,对于氧化反应的调控非常重要; 而在小分子量骨架蛋白中模拟天然金属酶是一种人工金属酶分子设计的方法,可以用于研究血红素酶外的其他金属酶。 2019年01月30 00:00 2019年01期 23 28 1760697 于洋 CYP116B家族单加氧酶的发现、表征及分子改造研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901005 CYP116B家族单加氧酶属于细胞色素P450单加氧酶的第IV家族,能够催化包括羟化、硫醚氧化、<i>O</i>-脱烷基、<i>N</i>-脱烷基和环氧化等在内的多种类型反应,具有广阔的应用前景。近年来,多个CYP116B家族成员酶的发现、分子改造及底物谱拓展使人们对它的酶学性质有了更为深入的理解,为开发新型具有工业应用潜力的CYP116B家族成员酶提供了研究基础。本文中,笔者主要从CYP116B家族单加氧酶的发现、表征、分子改造及结构功能关系等方面综述CYP116B在生物催化领域的研究进展。 2019年01月30 00:00 2019年01期 29 35 2096557 李仁结,张龑,许建和,郁惠蕾 多孔整体柱固定化酶研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901006 高效固定化酶载体的构建对于提高酶催化的反应速率和效率以及延长酶的使用寿命至关重要。多孔整体柱具有大的贯穿孔道和良好的通透性,易于改性,化学稳定性高。作为固定化酶的载体,可以为底物和产物提供快速的对流传质性能,从而提高酶催化的速率和效率,在保持酶高效专一及温和的催化反应特性的同时,克服了游离酶的不足,具有贮存稳定性高、操作连续可控、易分离回收、可重复使用、工艺简便等一系列优点。本文中,笔者总结了多孔整体柱应用于固定化酶的研究进展,探讨了不同整体柱材料和固定化酶方法对酶催化反应性能的影响。 2019年01月30 00:00 2019年01期 36 43 2179586 陈佩佩,龚林军,吕永琴 淀粉样β蛋白质构象转换及其抑制的分子动力学模拟 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901007 阿尔茨海默病(AD)是多发于老年人的神经退行性疾病。淀粉样<i>β</i>蛋白质(A<i>β</i>)的错误折叠和聚集与AD的发生与发展密切相关。以A<i>β</i>的错误折叠和聚集为靶标进行AD防治药物研究已成为近年来AD研究领域的热点之一。从初始的<i>α</i>-螺旋结构或无规卷曲构象转换形成富含<i>β</i>-折叠结构是A<i>β</i>聚集的关键步骤。本文中,笔者综述利用分子动力学(MD)模拟研究A<i>β</i>构象转换的分子机制,介绍MD模拟在小分子和多肽抑制剂抑制A<i>β</i>构象转换中的应用。 2019年01月30 00:00 2019年01期 44 52 1322670 李丽<sup>1</sup>,刘夫锋<sup>2</sup> 原子力显微镜在测定颗粒与细胞相互作用中的应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901008 凭借独特的尺寸效应和理化性质,纳微颗粒在生物医药领域的应用日益广泛,其与细胞的相互作用也备受关注,对其进行定量测量和机制研究愈发重要。目前,原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)由于具有高灵敏度(皮牛级)、高分辨率(纳米级)以及在生理环境中可进行实时检测等优势成为检测颗粒与细胞相互作用的重要工具。利用AFM检测颗粒与细胞相互作用,有助于确定作用过程中的重要参数,解释颗粒在药物递送、免疫响应和细胞力学等应用方面深层次的机制。本文中,笔者就原子力显微镜检测颗粒与细胞相互作用及其应用进行系统的综述,并对其未来的发展方向进行展望。 2019年01月30 00:00 2019年01期 53 59 1070342 宋翠<sup>1,2</sup>,张潇<sup>1</sup>,魏炜<sup>1,2</sup>,马光辉<sup>1,2</sup> 丁醇的生物炼制及研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901009 丁醇因其优越的燃烧性能成为目前最具研发前景的生物燃料之一,它通常以可再生资源为原料,经丙酮-丁醇-乙醇(ABE)发酵获得。尽管ABE发酵曾是最古老的大规模发酵工艺之一,但由于原料成本高,发酵液中丁醇浓度低以及较高浓度的丙酮、乙醇和有机酸等副产物积累等问题,导致丁醇的生物炼制仍然不具有经济竞争力。本文中,笔者从原料选择、原料预处理、纤维素酶酶解和丁醇发酵4个方面介绍丁醇生物炼制的基本流程以及相关研究,以进一步分析丁醇生产的主要瓶颈,并从生产菌株改造和丁醇分离2个方面总结近年来的相关研究进展。最后,讨论了未来丁醇生产研究的重点并指出菌株改造的方向。 2019年01月30 00:00 2019年01期 60 71 1166248 肖敏,吴又多,薛闯 微藻处理废水的研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901010 微藻可以高效利用废水中的部分小分子有机质、氮和磷等污染物合成生物质,并达到处理废水的目的。近年来,利用微藻进行农业废水、工业废水、城市废水和含农药以及抗生素等有害废水的处理等有了一些新的尝试。本文中,笔者重点分析了微藻处理废水中藻种选育、藻菌共培养、藻菌絮体、工艺集成和反应器设计以及可持续综合开发等关键技术问题。其中,藻菌共培养可以发挥微藻和菌的各自优势,提高废水处理效率。藻菌絮体技术还具有便于采收的特点,具备进一步研究的潜力。针对不同废水的处理需求,笔者提出合理构建绿色可持续发展路线,推动微藻处理废水的更广泛应用。 2019年01月30 00:00 2019年01期 72 82 1210139 林海龙<sup>1</sup>,赵权宇<sup>2</sup>,黄和<sup>2</sup> 膜分离技术在水果加工中的研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901011 传统工艺对果汁/果酒澄清或浓缩时,普遍存在澄清效果不佳、工艺过程能耗大以及操作温度高、风味物质损失严重等生产缺陷,膜分离技术能够解决传统工艺存在的问题,具有常温下操作、分离过程无相变、选择性高且能耗低等优点。本文中,笔者综述新近的研究成果,对膜材料、膜组件和操作参数的选择进行讨论,概述膜分离技术在果汁/果酒澄清或浓缩中的效果及对其品质的影响,阐述在水果加工过程中膜污染的形成机制及控制和清洗办法,并对膜技术在水果加工领域的应用前景进行展望,以期为相关的研究者和企业提供技术参考。 2019年01月30 00:00 2019年01期 83 93 1869175 郭浩<sup>1,2</sup>,黄钧<sup>1,2</sup>,周荣清<sup>1,2,3</sup>,吴重德<sup>1,2</sup>,金垚<sup>1,2</sup> 葡萄糖3-脱氢酶工程菌的构建、表达及其合成3-酮对硝基苯井冈霉胺 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901012 采用基因挖掘技术,从NCBI数据库发现来源于<i>Glaciecola polaris</i>的葡萄糖3-脱氢酶基因,该基因经密码子优化后合成,构建pET28b-G<i>p</i>G3DH重组表达载体,转入大肠杆菌<i>E.coli</i> BL21中进行重组表达,结果显示:G<i>p</i>G3DH实现了部分可溶表达,其分子量为5.5×10<sup>4</sup>。随后,优化了GpG3DH的表达条件,结果发现,重组菌在TB培养基中37 ℃培养至OD<sub>600</sub>为0.8时,加入IPTG至终浓度为0.5 mmol/L,16 ℃诱导表达10 h,GpG3DH酶活为2.83×10<sup>-2</sup> U/mL。进一步将重组菌用于3-酮对硝基苯井冈霉胺的细胞转化法合成,细胞用10 mmol/L的EDTA处理,在pH为7.5、25 ℃的条件下转化32 h,3-酮对硝基苯井冈霉胺的产率(<i>Y</i><sub>3-K</sub><i><sub>p</sub></i><sub>NPV</sub>)为0.54。 2019年01月30 00:00 2019年01期 94 98 1093536 张建芬,柯薇,陈虹 重组腈水解酶催化合成(S)-3-氰基-5-甲基己酸 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901013 (<i>S</i>)-3-氰基-5-甲基己酸是合成普瑞巴林的关键手性中间体。笔者以表达来源于<i>Brassica rapa </i>subsp<i>.</i>的重组腈水解酶工程菌<i>Br</i>Nit为催化剂,不对称水解外消旋异丁基丁二腈(IBSN)制备(<i>S</i>)-3-氰基-5-甲基己酸。考察反应温度、pH以及不同底物浓度和金属离子对全细胞催化IBSN水解的影响。结果表明:全细胞催化的最适温度为30 ℃,最适pH为8.0,最适底物浓度为180 mmol/L。在此条件下,利用10 g/L湿菌体催化水解IBSN,反应6 h转化率可达45.1%,产物对映体过量值(<i>e.e.</i>值)达到97.9%。 2019年01月30 00:00 2019年01期 99 103 1147830 李恩杰,汤晓玲,吴哲明,郑仁朝 一株同步硝化-反硝化菌的絮凝特性 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901014 研究了1株克雷伯氏菌(<i>Klebsiella</i> sp.TN-10)的硝化反硝化性能,结果表明,该菌能高效降解铵态氮(NH<sup>+</sup><sub>4</sub>)、硝态氮(NO<sup>-</sup><sub>3</sub>)和亚硝态氮(NO<sup>-</sup><sub>2</sub>)。在初始NH<sup>+</sup><sub>4</sub>质量浓度为77.93 mg/L的培养基中,<i>Klebsiella</i> sp.TN-10能够在20 h内降解93.3%的NH<sup>+</sup><sub>4</sub>,其硝化速率为3.02 mg/(L·h); 在初始NO<sup>-</sup><sub>3</sub>和NO<sup>-</sup><sub>2</sub>质量浓度分别为64.03和87.68 mg/L的培养基中,TN-10能够在40 h内降解95.44%的NO<sup>-</sup><sub>3</sub>和93.44%的NO<sup>-</sup><sub>2</sub>。测定了该菌株在不同生长周期的自聚集能力和聚集动力学,结果表明,该菌在衰亡期呈现更好的自聚集性。对菌株TN-10的胞外聚合物(EPS)组成进行了研究,结果表明,其蛋白质含量为23.84 mg(以每克干细胞质量计),多糖含量为18.64 mg(以每克干细胞质量计)。红外图谱表明,EPS主要成分为蛋白质和多糖。测定EPS的圆二图谱,对EPS中蛋白质二级结构进行深入分析,结果表明<i>α</i>-螺旋占主要比例,为55.08%。本研究对深入认识TN-10的特点具有重要意义,也可为硝化反硝化菌胞外聚合物研究提供重要参考。 2019年01月30 00:00 2019年01期 104 109 1095065 李丹,梁锡宏,李政威,金垚,吴重德,周荣清 毕赤酵母表达环状芽胞杆菌壳聚糖酶及其水解产物组成与结构分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201901015 壳寡糖具有抗炎、抗肿瘤及激活植物免疫等一系列生物活性,这些生物活性的发挥与其结构直接相关。为最大程度发挥壳寡糖的生物活性并确定其结构与功能关系,有必要制备不同结构特征的壳寡糖。笔者优化并全基因合成环状芽胞杆菌壳聚糖酶基因,利用毕赤酵母进行分泌表达; 用该酶水解制备低脱乙酰度壳寡糖,使用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱对其组分进行分离及鉴定,使用核磁共振确定其末端结构特征。结果表明:所得壳聚糖酶蛋白质量浓度达0.77 mg/mL,水解产物中包含至少37种不同的壳寡糖组分,这些组分的还原末端主要由氨基葡萄糖组成,非还原末端同时包含氨基葡萄糖及<i>N</i>-乙酰氨基葡萄糖。本研究为壳寡糖结构与功能关系的阐释奠定基础。 2019年01月30 00:00 2019年01期 110 116 1671474 程功,焦思明,贾培媛,任立世,冯翠,张毓宸,李建军,杜昱光