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大肠杆菌工程菌株合成2-苯乙醇
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作者 赵广荣 马士委 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第9期967-974,共8页
2-苯乙醇是一种芳香醇,作为一种关键的平台化合物,主要用于合成苯乙醇苷药物,这类药物在治疗帕金森病等方面具有显著功效.随着合成生物学的快速发展,利用微生物细胞工厂生产2-苯乙醇受到越来越多的关注.本文以前期构建的产L-苯丙氨酸的E... 2-苯乙醇是一种芳香醇,作为一种关键的平台化合物,主要用于合成苯乙醇苷药物,这类药物在治疗帕金森病等方面具有显著功效.随着合成生物学的快速发展,利用微生物细胞工厂生产2-苯乙醇受到越来越多的关注.本文以前期构建的产L-苯丙氨酸的Escherichia coli BW25113 BTR19工程菌为出发菌株,通过代谢工程策略优化人工途径,降低中间产物积累,评价工程菌利用廉价的葡萄糖发酵生产2-苯乙醇的能力.进一步通过筛选苯丙酮酸脱羧酶、优化培养条件等策略提高大肠杆菌细胞工厂发酵合成2-苯乙醇的能力.相较于出发菌株,工程菌EMSW103在摇瓶中合成2-苯乙醇的产量达到190 mg/L,而通过引入抗反馈抑制的AroG^(D146N)和Phe^(AT326P)的工程菌EMSW109将2-苯乙醇的产量提高到了280 mg/L.然后将发酵条件进行优化,包括温度、转速、组分等内容,进行了单因素分析实验和正交优化实验,得到了优化后的培养基条件.工程菌EMSW110利用优化后的培养基成分作为原料能够生产出947 mg/L的2-苯乙醇,增幅为初始培养基的1.43倍.通过代谢工程策略和发酵过程优化,提高大肠杆菌合成2-苯乙醇能力的同时,挖掘出一个大规模地利用生物质原料发酵生产2-苯乙醇的潜力宿主,为生产2-苯乙醇提供了理论和实践基础. 展开更多
关键词 生物工程 合成生物学 生物技术 2-苯乙醇 大肠杆菌
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构建多酶复合体强化异戊二烯生物合成
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作者 孙慧 屈虹男 +3 位作者 孙甲琛 张根林 贾海洋 李春 《化工学报》 北大核心 2025年第7期3436-3445,共10页
针对大肠杆菌细胞工厂合成异戊二烯存在前体不足、有毒中间代谢物积累、产物流失等问题,利用合成生物学和代谢工程的方法,在大肠杆菌体内表达银白杨(Populus alba)来源的异戊二烯合酶,并通过多顺反子的形式过表达Dxs、Dxr和IspD的单个... 针对大肠杆菌细胞工厂合成异戊二烯存在前体不足、有毒中间代谢物积累、产物流失等问题,利用合成生物学和代谢工程的方法,在大肠杆菌体内表达银白杨(Populus alba)来源的异戊二烯合酶,并通过多顺反子的形式过表达Dxs、Dxr和IspD的单个或多个基因,强化大肠杆菌内源的MEP途径。为缩短中间代谢产物在酶分子间的运输距离及时间,增强途径的底物隧道效应,运用蛋白支架策略将MEP途径中Dxs、Dxr和IspD酶进行共区域化,构建异戊二烯合成的多酶复合体,获得的工程菌株BL21(DE3)-ScaS,异戊二烯产量达到24 mg/L,较游离酶形式的工程菌株BL21(DE3)-FreeS的产量提高了35.7%。并通过工程菌株BL21(DE3)-ScaS质粒稳定性研究,发现发酵过程中补加抗生素能够显著提高不相容性重组质粒pET28a-DxsDxrIspD与pET21b-GSP-IspS的稳定性。同时,利用通量平衡分析(flux balance analysis,FBA)探究合成途径中关键酶的代谢通量分布情况,从理论层面证明了上述策略的有效性,为异戊二烯微生物细胞工厂的开发及应用提供了参考。 展开更多
关键词 异戊二烯 异戊二烯合酶 蛋白支架 多酶复合体 大肠杆菌
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如何工程化生物学 被引量:3
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作者 肖文海 周嗣杰 +1 位作者 王颖 元英进 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1827-1836,共10页
随着化学学科的发展和应用需求,化学工程应运而生;随着生物学的发展和工程化需求,代表着"生物学第三次革命"的合成生物学也随之诞生。合成生物学,即生物学的工程化,它从工程学角度设计创建元件、器件或模块,以及通过这些元器... 随着化学学科的发展和应用需求,化学工程应运而生;随着生物学的发展和工程化需求,代表着"生物学第三次革命"的合成生物学也随之诞生。合成生物学,即生物学的工程化,它从工程学角度设计创建元件、器件或模块,以及通过这些元器件改造和优化现有自然生物体系,但是如何对复杂生命进行工程化一直是合成生物学工作者不断探索的重大科学问题。本文系统地阐释了迄今为止工程化生物学的4个特点:(1)模块化和标准化;(2)正交性;(3)鲁棒性;(4)适配性及其对应研究进展。最后从"设计-构建-测试"循环的研究模式入手提出了今后如何进一步有效地工程化生物学。 展开更多
关键词 合成生物学 模块化 正交性 鲁棒性 适配性 “设计-构建-检测”循环
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生物支架系统在合成生物学中的应用 被引量:1
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作者 王琛 赵猛 +3 位作者 丁明珠 王颖 姚明东 肖文海 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期4557-4567,共11页
合成生物学作为一种新兴的工程化生物学,可以在底盘细胞中引入外源基因模块实现新功能。但是如何将多种外源模块(酶)进行有效地组装从而提高其协同催化功能是急需解决的一个重大问题。由于异源酶在新宿主中存在内源环境适应性问题,限制... 合成生物学作为一种新兴的工程化生物学,可以在底盘细胞中引入外源基因模块实现新功能。但是如何将多种外源模块(酶)进行有效地组装从而提高其协同催化功能是急需解决的一个重大问题。由于异源酶在新宿主中存在内源环境适应性问题,限制了酶的生物活性。生物支架系统作为一种有效手段,可以提供有效的多酶组装系统。恰当的生物支架能够提供适应环境的柔性平台,实现多酶体系的表达调控,稳定性组装,利于酶与底物结合的区域化设计。本综述对不同类型的生物支架的研究进展进行了系统的总结。文中根据不同类型支架(蛋白型、核酸型)的特点,介绍了典型的应用范例,论述了每种支架的优势与不足,并对生物支架的常见工作机制做了详细讨论。最后对生物支架在人工细胞器设计和复杂聚合物降解等方面的应用做出展望。 展开更多
关键词 合成生物学 生物支架 多酶组装系统 生物催化 代谢路径
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生物质转化工程酿酒酵母的研究进展 被引量:5
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作者 刘贺 朱家庆 +2 位作者 纵秋瑾 李炳志 元英进 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期93-98,共6页
石油、煤炭等非再生资源的供给日益紧张,人类迫切需要对可再生资源的利用进一步开发。以生物质为原料生产纤维素乙醇具有原料可再生,成本低廉的显著优点。酿酒酵母菌株因其易于进行基因操作,并具有较高的抑制剂耐受性,被广泛用于发酵生... 石油、煤炭等非再生资源的供给日益紧张,人类迫切需要对可再生资源的利用进一步开发。以生物质为原料生产纤维素乙醇具有原料可再生,成本低廉的显著优点。酿酒酵母菌株因其易于进行基因操作,并具有较高的抑制剂耐受性,被广泛用于发酵生产纤维素乙醇。酿酒酵母作为生物质转化工程菌,在如何提升菌株对抑制剂的耐受性和木糖转化效率等方面仍具有很大的挑战。综述了在生物质转化利用上酿酒酵母工程化的研究进展。 展开更多
关键词 酿酒酵母 纤维素乙醇 抑制剂耐受 木糖利用 基因工程
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光催化-生物杂合系统设计优化用于燃料和化学品绿色合成 被引量:4
6
作者 张劢 田瑶 +3 位作者 郭之旗 王叶 窦广进 宋浩 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2774-2789,共16页
光催化-生物杂合系统耦合了光催化对光能的高收集效率和广谱吸收性能,以及生物催化温和、高效且高特异性转化的优势,可实现多种高值化学品和燃料分子的绿色、可持续合成,符合“碳中和”发展大方向。按照生物催化载体的不同,光催化-生物... 光催化-生物杂合系统耦合了光催化对光能的高收集效率和广谱吸收性能,以及生物催化温和、高效且高特异性转化的优势,可实现多种高值化学品和燃料分子的绿色、可持续合成,符合“碳中和”发展大方向。按照生物催化载体的不同,光催化-生物杂合系统可分为:光催化-生物酶杂合系统和光催化-微生物杂合系统两大类。光催化-生物酶杂合系统根据作用机制细分为:辅因子介导的间接反应体系、直接电子传递的反应体系以及混合型光催化-生物酶杂合系统;光催化-微生物杂合系统分为:直接电子传递的胞外供能模式、化学物质介导的胞外供能模式以及胞内的能量供给模式。对这些模式的具体作用机制,以及存在的优缺点和关键问题做出了综合评述,并对该领域提出了未来展望。 展开更多
关键词 生物催化 生物能源 二氧化碳捕集 光催化 杂合系统
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微生物合成乳酸的细胞工厂构建研究进展
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作者 王晓娜 田开仁 +3 位作者 吴昊 寇佳祥 乔建军 李艳妮 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期317-325,共9页
乳酸目前广泛应用于食品、医疗和化妆品行业,并因其作为可生物降解塑料聚乳酸的原料而备受关注。微生物发酵合成乳酸具有光学纯度高和底物成本低等优点,因此,研究人员利用合成生物学和代谢工程技术构建了新型微生物细胞工厂,以实现乳酸... 乳酸目前广泛应用于食品、医疗和化妆品行业,并因其作为可生物降解塑料聚乳酸的原料而备受关注。微生物发酵合成乳酸具有光学纯度高和底物成本低等优点,因此,研究人员利用合成生物学和代谢工程技术构建了新型微生物细胞工厂,以实现乳酸的高效合成。在此过程中,代谢通路的构建与优化、氧化还原平衡的调节、底物谱的拓宽以及细胞工厂鲁棒性的提高等方面是需要考虑的关键问题。文章详细介绍了微生物合成乳酸的细胞工厂构建研究进展,并对当前面临的挑战和未来的研究方向进行了探讨,旨在为工业微生物高效合成乳酸提供借鉴。 展开更多
关键词 乳酸 微生物细胞工厂 合成生物学 代谢工程 鲁棒性
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基于SVR模型的MIV法的复方苦参抗菌成分的辨识研究
8
作者 蒋建兰 庞汐伦 +1 位作者 冯佳 赵腾飞 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第2期138-146,共9页
由苦参、蛇床子、黄柏和白鲜皮四味中药材组成的复方苦参外用洗剂,因其抗菌效果而广泛应用于临床.然而,目前尚不明确复方苦参洗剂中哪些成分对于抗菌是显著有效的.本文以复方苦参洗剂为研究对象,应用化学计量法建立复方苦参中化学成分... 由苦参、蛇床子、黄柏和白鲜皮四味中药材组成的复方苦参外用洗剂,因其抗菌效果而广泛应用于临床.然而,目前尚不明确复方苦参洗剂中哪些成分对于抗菌是显著有效的.本文以复方苦参洗剂为研究对象,应用化学计量法建立复方苦参中化学成分与其对金黄色葡萄球菌抑制活性之间的组效关系模型,并通过支持向量回归(SVR)的平均影响值(MIV)法识别出复方苦参中作用显著的抑菌成分.采用HPLC-UV法建立复方苦参醇提物的指纹图谱的检测方法,用该检测方法检测了43批次不同配方或不同提取工艺得到的复方苦参醇提物,并采用内标法对43批次样品中35个共有峰进行了定量分析,采用UPLC-MS/MS对共有峰进行了定性分析.采用分光光度法测定了该43批次样品对金黄色葡萄球菌的抑制率,然后利用PSO-SVR模型建立各成分与抗菌效果的组效关系模型.在该PSO-SVR模型的基础上,采用平均影响值法识别出复方苦参洗剂中抑菌效果显著的成分.结果表明,显著抑菌活性成分为异苦参酮、非洲防己碱、小檗碱、异茴芹内酯、苦参新醇O、黄柏碱、木兰花碱、苦参酮和蛇床子素,这些成分的抑菌作用均有文献报道.本文抑菌活性成分的识别结果可为今后抑菌药物的研发提供参考. 展开更多
关键词 复方苦参 抗菌活性 组效关系 化学计量学 活性成分识别
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酵母合成单萜类化合物的研究进展 被引量:1
9
作者 高琪 肖文海 《合成生物学》 北大核心 2025年第2期357-372,共16页
单萜类化合物是一类由两个异戊二烯单元缩合而成的萜类化合物,被广泛应用于医药、食品、香料、化妆品、农业和能源等行业中。相较于植物提取和化学合成,利用微生物异源合成单萜类化合物提供了一种高效、可持续及生态友好的可替代途径。... 单萜类化合物是一类由两个异戊二烯单元缩合而成的萜类化合物,被广泛应用于医药、食品、香料、化妆品、农业和能源等行业中。相较于植物提取和化学合成,利用微生物异源合成单萜类化合物提供了一种高效、可持续及生态友好的可替代途径。酵母细胞由于具有短暂的生长周期、内源甲羟戊酸路径和完整的蛋白后修饰体系等优势,成为生物合成单萜类化合物的潜在宿主。随着合成生物学关键技术的发展,研究者们已经成功构建了合成单萜的微生物细胞工厂,但与大规模工业化生产之间还有很大距离。本文介绍了单萜的生物合成途径,除酵母内源甲羟戊酸途径外,人工构建的异源异戊烯醇利用途径与醇依赖型半萜途径也可用于单萜前体香叶基二磷酸的合成,随后围绕提高单萜前体供应、关键酶的改造和调控、区室化工程、缓解单萜的细胞毒性等几个方面阐述了利用酵母细胞合成单萜类化合物的策略和研究进展。最后基于目前单萜类化合物合成仍面临的前体供给不足与单萜及中间代谢物的细胞毒性等挑战,对未来酵母合成单萜类化合物的发展方向进行了展望,包括对单萜产生细胞毒性的具体机制进一步解析、更高效单萜合酶的挖掘与改造、动态调控单萜合成的代谢途径以及更稳定高效合成单萜宿主细胞的探索等,旨在为以后利用酵母合成单萜提供一定的指导。 展开更多
关键词 单萜类化合物 酵母 代谢工程 区室化工程 细胞毒性
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合成生物学在医药及能源领域的应用 被引量:21
10
作者 刘夺 杜瑾 +1 位作者 赵广荣 元英进 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2391-2397,共7页
合成生物学是以工程学思想为指导,对天然生物系统进行重新设计与改造,同时设计并合成新的生物元件、模块和系统的崭新学科。合成生物学是自然科学发展到现阶段的产物,并已经在医药、能源等领域取得了一些显著成果。本文综述了在工程细... 合成生物学是以工程学思想为指导,对天然生物系统进行重新设计与改造,同时设计并合成新的生物元件、模块和系统的崭新学科。合成生物学是自然科学发展到现阶段的产物,并已经在医药、能源等领域取得了一些显著成果。本文综述了在工程细胞中利用合成生物学方法构建抗疟疾药物青蒿素的前体物青蒿二烯,抗癌药物紫杉醇的前体物紫杉二烯,以及脂肪酸酯、脂肪醇、高级醇的合成途径等研究进展。此外,一些重要的合成生物学相关技术,大大加速工程细胞的重构与进化,为构建应用于生产领域的新功能细胞提供方便实用的工具。 展开更多
关键词 合成生物学 基因模块 医药 能源 合成生物技术
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微生物修复混凝土裂缝的试验观测 被引量:19
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作者 练继建 王昶力 +2 位作者 闫玥 付登锋 齐浩 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期669-679,共11页
微生物修复技术所需的菌液流动性好,修复过程中微生物代谢物与水泥基材料有着良好的相容性和界面强度,因此,具备能耗低、绿色环保、施工简便的潜力.针对微生物修复混凝土裂缝问题,通过试验研究了环境碱度对细菌生长和微生物矿化的影响,... 微生物修复技术所需的菌液流动性好,修复过程中微生物代谢物与水泥基材料有着良好的相容性和界面强度,因此,具备能耗低、绿色环保、施工简便的潜力.针对微生物修复混凝土裂缝问题,通过试验研究了环境碱度对细菌生长和微生物矿化的影响,探讨了胶结溶液的最优浓度配比和胶结时间,并将这些参数运用于后续微生物修复混凝土裂缝的试验中.试验中考虑了裂缝表观形状(裂缝深度、宽度及延伸角度)的差异,观察了碳酸钙沉淀的沉积方式,并采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)手段监测其沿裂缝界面的晶体组成和形貌.结果表明:菌体自身对环境碱性突变具有自适应能力,当环境碱性并非过高时(pH≤12),菌体在生长代谢过程中能够驱使环境pH值向着最适宜菌体自身生长的pH值(约为8.7)发展;快速诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的最佳胶结液有效浓度为0.83 mol/L,最优微生物矿化间隔时间为5 h;裂缝表观形状的差异导致细菌在裂纹表面上的吸附不均匀性,其中裂缝的宽度不直接影响微生物修复的机理,而裂缝深度和裂缝倾角会影响碳酸钙沉淀的均匀性;使用注射和漫灌胶结液的方式修复具有不同表观形状的裂缝的混凝土最好的修复效果能将混凝土的渗透性降低4个数量级(从10^(-4)m/s到10^(-8)m/s). 展开更多
关键词 混凝土 裂缝 微生物诱导碳酸钙沉淀 修复 渗透性
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人工合成微生物混菌体系的研究进展 被引量:6
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作者 杜瑾 贾晓强 元英进 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期390-395,共6页
合成生物学正在从设计构建基本功能元件和模块,逐步向着从头设计人工细胞及构建人工生物群落的方向发展,人工合成微生物混菌体系已经成为未来合成生物学研究的重要方向。本文综述了人工构建微生物群落生态关系、群落时空动态和分布式计... 合成生物学正在从设计构建基本功能元件和模块,逐步向着从头设计人工细胞及构建人工生物群落的方向发展,人工合成微生物混菌体系已经成为未来合成生物学研究的重要方向。本文综述了人工构建微生物群落生态关系、群落时空动态和分布式计算等基础研究的进展。同时,微生物混菌体系在医药、环境、能源等领域发挥着不可替代的作用,人工合成混菌体系在相关领域也表现出巨大的应用潜力。 展开更多
关键词 合成生物学 混菌体系 细胞间通讯 菌群生态关系 合成生物技术
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化学品绿色制造核心技术--合成生物学 被引量:3
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作者 肖文海 王颖 元英进 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期119-128,共10页
合成生物学即生物学的工程化,因其打破了非生命化学物质和生命物质之间的界线,推动了生命科学由理解生命到创造生命的革新,因此对科学发展和技术创新起到了颠覆性作用,引发了化学品绿色制造的巨大变革。合成生物学作为化学品绿色制造的... 合成生物学即生物学的工程化,因其打破了非生命化学物质和生命物质之间的界线,推动了生命科学由理解生命到创造生命的革新,因此对科学发展和技术创新起到了颠覆性作用,引发了化学品绿色制造的巨大变革。合成生物学作为化学品绿色制造的核心技术,主要从原料到菌种再到过程进行全链条设计和优化。本文首先从原料多样化、产品的合成与底盘细胞的选择这三个方面,综述了化学品绿色制造过程中合成生物学所起到的关键核心作用。在此基础上系统阐述了人工体系的设计与构建,并对今后如何通过发展合成生物学来促进化学品绿色制造,从'原料、底盘细胞、反应过程'这三个方面提出了相应的展望。 展开更多
关键词 合成生物学 化学品制造 生物能源 药物 原料 底盘细胞 生物过程
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防冰涂层研究进展及抗冻蛋白防覆冰应用前景
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作者 李庆斯 张黎明 张雷 《化工进展》 北大核心 2025年第5期2505-2514,共10页
户外设施表面覆冰问题严重影响了其正常运行。传统除冰方法(如加热、化学除冰剂及机械除冰)存在高能耗、环境不友好以及对设备的潜在损害等问题。因此,亟需开发绿色、经济且长效的防冰策略。近年来,构建防冰涂层已成为应对覆冰问题的重... 户外设施表面覆冰问题严重影响了其正常运行。传统除冰方法(如加热、化学除冰剂及机械除冰)存在高能耗、环境不友好以及对设备的潜在损害等问题。因此,亟需开发绿色、经济且长效的防冰策略。近年来,构建防冰涂层已成为应对覆冰问题的重要需求,也成为了防冰领域的研究热点。本综述梳理了当今防冰涂层的前沿研究进展,并讨论了防冰涂层的生物基原料替代的可能性。首先,综述了防冰涂层的主要类型(包括超疏水、超润滑、光热、电热以及活性防冰涂层)及其发展现状。其次,重点介绍并分析了自愈合防冰涂层的研究进展,讨论了自愈合特性给防冰涂层带来的重要价值。然后,总结了抗冻蛋白(AFP)的防冰作用机制与AFP防冰涂层的研究现状。最后,对防冰涂层的未来发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 防冰涂层 自愈合 抗冻蛋白 覆冰 生物基
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基于QbD理念优化苦参生物碱的分离工艺 被引量:6
15
作者 蒋建兰 单潇潇 +1 位作者 孙露 张凯旋 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期1204-1210,共7页
将质量源于设计(QbD)理念应用于苦参生物碱的纯化工艺,建立稳定可控的操作空间.以苦参总生物碱(TASF)、苦参碱(MT)和氧化苦参碱(OMT)的解吸量为工艺评价指标,静态吸附和解吸试验选取性能最优的大孔树脂作为纯化过程中的吸附剂,单因素和... 将质量源于设计(QbD)理念应用于苦参生物碱的纯化工艺,建立稳定可控的操作空间.以苦参总生物碱(TASF)、苦参碱(MT)和氧化苦参碱(OMT)的解吸量为工艺评价指标,静态吸附和解吸试验选取性能最优的大孔树脂作为纯化过程中的吸附剂,单因素和多因素显著性试验(PBD)筛选并确定关键工艺参数(CPPs),中心点复合试验(CCD)进一步优化工艺参数,建立工艺参数和工艺评价指标之间的数学模型,以此获得操作空间,在空间内、外选点,对模型及设计空间进行验证.NK-109型大孔树脂吸附性能良好,为该试验的最优树脂.上样液pH值、洗脱剂乙醇浓度和洗脱流速为该试验的显著性影响因素.关键工艺参数与工艺评价指标之间回归方程的P值均小于0.05,而失拟项均大于0.05,表明回归方程显著.在苦参总生物碱解吸量≥0.87 mg/g,苦参碱解吸量≥32.50μg/g,氧化苦参碱解吸量≥244.10μg/g的工艺指标下,设计空间为:洗脱流速≤25.0 m L/h,洗脱剂乙醇体积分数82.0%~87.0%,上样液pH值5.3~6.2.验证结果表明模型的预测能力良好,空间内的点满足工艺指标,而空间外的点无法达到生产要求,设计空间稳定.质量源于设计理念的引用可以为中药的分离纯化过程提供稳定可控的操作空间,在确定工艺指标的基础上,灵活设置工艺参数,保证产品质量可控. 展开更多
关键词 质量源于设计 苦参 纯化过程 优化
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特基拉芽孢杆菌WRN032对稻瘟病菌的生物防治潜力 被引量:3
16
作者 蒋建兰 陈玉 +3 位作者 单潇潇 孙露 乔建军 张桂山 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期935-941,共7页
植物病原真菌是农作物病害的主要致病菌,导致作物减产,严重阻碍农业发展.病原真菌种类繁多,作用机制复杂,防治难度大,传统化学防治手段无法满足当今发展需求,而生物防治是一种安全、绿色、高效的防控手段.以来源于土壤和植物根茎的多种... 植物病原真菌是农作物病害的主要致病菌,导致作物减产,严重阻碍农业发展.病原真菌种类繁多,作用机制复杂,防治难度大,传统化学防治手段无法满足当今发展需求,而生物防治是一种安全、绿色、高效的防控手段.以来源于土壤和植物根茎的多种细菌为研究对象,以菌种的抑菌活性为指标,采用牛津杯法,筛选出一株具有生物防治潜力的细菌WRN032,对黑腐皮壳菌(Rhizoctonia solani)、禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)和稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)的生长均具有不同程度的拮抗作用,其中对稻瘟病菌的抑制作用较强.使用石油醚、正丁醇和乙酸乙酯依次对菌株WRN032的发酵液进行萃取,发现其乙酸乙酯提取物对稻瘟病菌有强拮抗作用.结合生理生化鉴定及16S rDNA序列分析对其菌种进行鉴定,结果表明该细菌为特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis).对特基拉芽孢杆菌WRN032代谢产物中的活性物质进行稳定性试验,表明其在高温、强酸性、中性和弱碱性条件下均具有良好的稳定性,且对紫外光不敏感.采用柱层析法和半制备层析法对特基拉芽孢杆菌WRN032发酵液中的活性物质进行分离纯化,其纯化物对稻瘟病菌的相对抑制率与相同浓度的75%三环唑可湿性粉剂相近.当浓度为100.0μg/mL时,相对抑制率为51.2%,与75%三环唑可湿性粉剂(56.4%)基本相同.研究表明,特基拉芽孢杆菌WRN032具有作为农业生物防治剂的潜力. 展开更多
关键词 特基拉芽孢杆菌 WRN032 稻瘟病菌 分离鉴定 抑菌活性 生物防治
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合成生物学重要研究方向进展 被引量:38
17
作者 丁明珠 李炳志 +3 位作者 王颖 谢泽雄 刘夺 元英进 《合成生物学》 2020年第1期7-28,共22页
合成生物学作为一个新兴的交叉学科领域,随着DNA合成技术的进步和合成生物学理念的深入,多个研究方向取得了长足发展。本文主要对基因回路、基因组设计合成、细胞工厂和人工多细胞体系的进展进行了综述。可设计构建的人工基因线路的复... 合成生物学作为一个新兴的交叉学科领域,随着DNA合成技术的进步和合成生物学理念的深入,多个研究方向取得了长足发展。本文主要对基因回路、基因组设计合成、细胞工厂和人工多细胞体系的进展进行了综述。可设计构建的人工基因线路的复杂度逐步提升,人工控制更加精细;组装技术取得快速进展的同时,人工基因组的设计深度也在不断拓展,设计合成的人工基因组由支原体拓展向大肠杆菌,甚至真核生物酿酒酵母,推动了生物进化演化的研究;细胞工厂的设计构建在逐步挑战代谢途径更长、复杂程度更高的化合物的合成,模块化和正交化策略对复杂细胞工厂构建的支撑作用日益明显,鲁棒性和适配性成为细胞工厂构建需要考虑的重要问题;人工多细胞体系的设计构建已经从设计构建两菌体系向多菌体系扩展,通过多种原则进行设计,实现更加复杂的预期功能。本文也对合成生物学与其他学科交叉融合产生的一些新研究方向进行了简介。 展开更多
关键词 合成生物学 基因回路 基因组设计合成 细胞工厂 人工多细胞体系
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大肠杆菌调控因子工程及其菌株耐受性研究进展 被引量:1
18
作者 宋鑫 张双虹 +2 位作者 陈涛 刘训理 王智文 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2780-2789,共10页
大肠杆菌具有金字塔式的基因表达等级调控网络,调控因子的自动调控、共调控和交叉调控,构成了复杂而又精细的转录调控网络。微生物通过扰动和优化这个高效的调控网络快速地响应环境变化,而适应新的耐受条件。微生物的耐受性是由多基因... 大肠杆菌具有金字塔式的基因表达等级调控网络,调控因子的自动调控、共调控和交叉调控,构成了复杂而又精细的转录调控网络。微生物通过扰动和优化这个高效的调控网络快速地响应环境变化,而适应新的耐受条件。微生物的耐受性是由多基因控制的复杂表型,通过大肠杆菌调控因子工程,可以大尺度重构调控网络,显著改进菌株耐受性,成为了近几年的研究热点。本文总结了大肠杆菌调控因子及其工程方法,综述了通过大肠杆菌调控因子工程重构代谢网络来提高菌株耐受性的最新研究进展,展望了通过大肠杆菌调控因子工程提高菌株鲁棒性的发展方向。 展开更多
关键词 大肠杆菌 调控因子 鲁棒性 耐受性 调控网络
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从生物能源到能源合成生物学——创新合成生物技术,助力能源安全体系建设 被引量:1
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作者 吕雪峰 宋浩 《合成生物学》 CSCD 2023年第6期1051-1054,共4页
能源是人类社会发展的基础和动力,能源供应关系到国家安全和社会稳定,建立能源安全体系对保证国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要。化石能源在过去200年间支撑了人类文明的巨大发展,然而其资源储量有限、不可再生,且利... 能源是人类社会发展的基础和动力,能源供应关系到国家安全和社会稳定,建立能源安全体系对保证国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要。化石能源在过去200年间支撑了人类文明的巨大发展,然而其资源储量有限、不可再生,且利用过程中伴随着大量温室气体排放和其他环境污染,难以满足未来可持续型能源结构体系的建设需求。可再生能源是指自然界中能够循环再生、不随人类利用而减少的能源,具有清洁、低碳的特点,是能源供应技术的重要发展方向。 展开更多
关键词 能源供应 可再生能源 生物能源 合成生物学 循环再生 人类社会发展 能源结构 资源储量
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微生物燃料电池堆栈的设计开发与应用进展
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作者 宋浩 贾继朝 +2 位作者 张保财 李锋 邵舒琳 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期887-902,共16页
微生物燃料电池可将环境废水中的化学能转化为电能,并驱动和强化有机污染物降解,是生物电化学环境修复、清洁能源开发很有应用潜力的解决方案.目前,微生物燃料电池在实际应用中还存在着电池规模小、输出电能低等工程问题,成为限制其性... 微生物燃料电池可将环境废水中的化学能转化为电能,并驱动和强化有机污染物降解,是生物电化学环境修复、清洁能源开发很有应用潜力的解决方案.目前,微生物燃料电池在实际应用中还存在着电池规模小、输出电能低等工程问题,成为限制其性能和规模化应用的核心瓶颈,因此需要对微生物燃料电池进行规模化放大.然而,单纯地增加单体微生物燃料电池的体积,将增加电池内阻,导致能量损失加大,限制微生物燃料电池输出功率进一步提高,不适合工程化应用.微生物燃料电池堆栈是在保持单体微生物燃料电池性能的基础上,通过将多个单体微生物燃料电池进行串并联连接,从而有效提高微生物燃料电池的输出电压、电流以及功率,是实现微生物燃料电池规模化放大的主要手段,已经广泛应用于复杂环境中低劣生物质发电、废水处理以及化学品合成等领域.本文基于微生物燃料电池堆栈的工作原理,从产电微生物、电极材料、电池结构以及电池传质等多个方面系统分析了影响微生物燃料电池堆栈性能的关键因素,总结了微生物燃料电池堆栈结构和电路管理系统的设计原理与工程技术,分析了微生物燃料电池堆栈的重点应用领域,并针对其未来的研究方向进行了展望,以促进微生物燃料电池堆栈的工业化应用. 展开更多
关键词 微生物燃料电池 堆栈技术 生物能源 产电微生物 废物处理 生物技术
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