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无机纳米材料-微生物杂合系统的研究进展
1
作者 宋浩 张妍 刘其敬 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2026年第1期1-16,共16页
随着CO_(2)排放问题日益严峻,有效减少碳排放是目前最受关注的热点问题.通过物理封存和化学转化等技术固定CO_(2)能耗大且安全性有待评估,而微生物固定CO_(2)技术凭借其环境友好成为可持续碳捕集方案之一.天然固碳微生物通过卡尔文循环... 随着CO_(2)排放问题日益严峻,有效减少碳排放是目前最受关注的热点问题.通过物理封存和化学转化等技术固定CO_(2)能耗大且安全性有待评估,而微生物固定CO_(2)技术凭借其环境友好成为可持续碳捕集方案之一.天然固碳微生物通过卡尔文循环等7种途径固定CO_(2),然而这些途径的固碳效率仍然面临能量供给不足、关键酶催化效率低等问题,限制了其在工业化碳捕集和转化中的广泛应用.一方面,通过合成生物学和代谢工程等方法可以优化光合自养微生物、化能自养微生物和异养微生物的固碳效率,并将CO_(2)高效转化为多种高值化学品.另一方面,无机纳米材料-微生物杂合系统将半导体纳米材料与微生物结合,利用材料优良的光-电转化性能不仅可以增强光能的捕获和电子传递效率,同时能够显著提升CO_(2)转化为高值化学品的效率.本综述总结了微生物天然固定CO_(2)的7种途径,阐述了光合自养、化能自养和异养微生物固碳途径优化机制的近期进展.同时,总结了这些工程细胞及材料-细胞杂合体系统的设计构建技术,分别介绍了直接电子传递下的无机纳米材料-微生物杂合系统和电子载体介导下的无机纳米材料-微生物杂合系统的重要应用,阐述了纳米材料在固定CO_(2)过程中的关键作用和原理,并展望了该领域的未来发展趋势. 展开更多
关键词 二氧化碳捕集 微生物 合成生物学 杂合系统
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诊疗合成生物学赋能精准医疗
2
作者 崔宗强 门冬 张先恩 《合成生物学》 北大核心 2026年第1期1-2,共2页
合成生物学作为融合工程学理念与生命科学原理的前沿交叉学科,正以“理性设计-精准构建-高效转化”的核心逻辑,推动生物医学从“被动应对”向“主动设计”跨越。其中,诊疗合成生物学作为该领域最具临床价值的分支之一,通过对生物分子、... 合成生物学作为融合工程学理念与生命科学原理的前沿交叉学科,正以“理性设计-精准构建-高效转化”的核心逻辑,推动生物医学从“被动应对”向“主动设计”跨越。其中,诊疗合成生物学作为该领域最具临床价值的分支之一,通过对生物分子、细胞及微生物的模块化设计与工程化改造,构建可编程、高特异、强靶向的诊疗工具,为疾病的精准诊断、高效治疗及预后监测提供了崭新的解决方案。 展开更多
关键词 细胞 诊疗工具 模块化设计 生物分子 精准医疗
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生物制造背景下地方高校生物工程专业实践课程体系重构
3
作者 程仕伟 乔洪金 +3 位作者 张兴晓 姜琳琳 刘玉静 陈卫卫 《食品工业》 2026年第1期123-125,共3页
生物制造产业蓬勃发展对专业技能人才提出新要求,在此新形势下的地方高校生物工程专业实践课程体系建设面临新挑战。我校通过核心课程实验筑牢学科专业技能、专业综合实验强化综合应用能力、专业综合实践提升服务产业素养等3个方面,实... 生物制造产业蓬勃发展对专业技能人才提出新要求,在此新形势下的地方高校生物工程专业实践课程体系建设面临新挑战。我校通过核心课程实验筑牢学科专业技能、专业综合实验强化综合应用能力、专业综合实践提升服务产业素养等3个方面,实现生物工程实践课程体系的重构优化,经实践应用后取得较好的教学改革效果,得到学生的普遍认同。新的实践课程体系紧跟生物制造产业新动向,符合区域生物产业的用人需求,为地方高校生物工程专业提供实践课程体系建设新经验。 展开更多
关键词 生物制造 地方高校 生物工程 实践课程体系 合成生物学
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基于股骨三点弯曲工况的骨骼建模简化方法研究
4
作者 孙彦彬 李求平 《机械》 2026年第1期66-72,共7页
为了提升骨骼有限元建模的效率并减少仿真求解时间,本文以人体股骨为例,提出了一种基于三点弯曲实验的建模简化方法。首先,采用传统建模手段构建股骨模型,并通过三点弯曲仿真与尸体实验结果对比验证其有效性。随后,分别采用包覆填充与... 为了提升骨骼有限元建模的效率并减少仿真求解时间,本文以人体股骨为例,提出了一种基于三点弯曲实验的建模简化方法。首先,采用传统建模手段构建股骨模型,并通过三点弯曲仿真与尸体实验结果对比验证其有效性。随后,分别采用包覆填充与全局填充方法生成两种简化模型,并对三者进行三点弯曲仿真测试。结果表明:尽管包覆填充方法建模效率较高,但求解速度仍不理想;相比之下,使用全局填充方法建立的模型不仅建模迅速,且具有最短的求解时间,在保持模拟准确性的同时显著降低了计算时间。该方法为骨骼建模提供了高效实用的简化方案。 展开更多
关键词 骨骼建模 有限元分析 生物力学 三点弯曲仿真
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密瓜皮高吸水树脂的制备及其性能研究
5
作者 李媛 陈禄荣 +3 位作者 方苏怡 龙汐璇 汤凯恩 刘湛军 《湖南城市学院学报(自然科学版)》 2026年第1期66-72,共7页
哈密瓜(简称密瓜)在食用后,会产生许多的瓜皮废弃物,处理不当会对环境造成污染。本文以密瓜皮为原料、丙烯酸为单体,加入改性坡缕石,采用溶液聚合法制备密瓜皮高吸水树脂,研究了不同因素对其吸水性能的影响,并对最佳制备条件下的吸水树... 哈密瓜(简称密瓜)在食用后,会产生许多的瓜皮废弃物,处理不当会对环境造成污染。本文以密瓜皮为原料、丙烯酸为单体,加入改性坡缕石,采用溶液聚合法制备密瓜皮高吸水树脂,研究了不同因素对其吸水性能的影响,并对最佳制备条件下的吸水树脂进行红外、扫描电镜表征测定。结果表明:当密瓜皮与丙烯酸质量比为9∶100、中和度为80%、改性坡缕石含量为9%、交联剂含量为0.30%、引发剂含量为1.2%时,高吸水树脂在蒸馏水、自来水、0.9%NaCl溶液中均分别达到最大溶胀率;当密瓜皮高吸水树脂粒径为0.425~0.850 mm时,测得其在溶胀平衡时树脂溶胀率分别高达50.4、43.2、37.5 g/g,且温度保持在25℃时,高吸水树脂维持75.6%的保水率。可见,其具有优异的吸水能力,适配多场景应用需求。 展开更多
关键词 高吸水树脂 哈密瓜皮 坡缕石 溶胀率
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单细胞转录组联合生物传感——宫颈癌分子诊断方法研发新框架
6
作者 鄢震 赵超 +8 位作者 安佳慧 谢文菁 彭汉勇 张晓波 李明珠 陈新 徐丽 谢群慧 魏丽惠 《合成生物学》 北大核心 2026年第1期113-128,共16页
宫颈癌(cervical cancer)作为全球性女性健康威胁之一,其精准诊疗是临床的迫切需求。现行的“三阶梯”宫颈癌筛查策略虽然已将宫颈癌的主要致病因素之一——高危型人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)感染纳入其中,但因HPV感染并非... 宫颈癌(cervical cancer)作为全球性女性健康威胁之一,其精准诊疗是临床的迫切需求。现行的“三阶梯”宫颈癌筛查策略虽然已将宫颈癌的主要致病因素之一——高危型人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)感染纳入其中,但因HPV感染并非宫颈癌患病的充分必要条件,筛查的假阳性率较高,容易导致过度诊疗,急需发展有效且功能明确的宫颈癌分子标志物(molecular markers),辅助临床诊疗,提高诊断的精准度。目前宫颈癌分子标志物的发现与转化过程中存在两个瓶颈问题:一是现有分子标志物研发技术手段对其功能解析的分辨率不足,难以克服肿瘤异质性的干扰;二是现有分子标志物检测方法在灵敏度和定量可靠性等方面的不足,导致了对其临床功能的验证和临床转化的限制。本文提出了一种联合单细胞转录组(single cell RNA sequencing,scRNA-seq)与生物传感(biosensing)技术的研究框架,以推动更高功能分辨率的宫颈癌分子标志物的发现,和面向临床应用的分子诊断方法的技术转化。该框架引入了目前先进单细胞转录组以及基于合成生物学原理设计的生物传感系统,如面向分子标志物的定量和组织分布研究的高灵敏的原位杂交技术和CRISPR-Cas介导的核酸检测新技术,这些技术作为关键的“转化引擎”,可为宫颈癌的早期发现和精准诊疗赋能。该多技术联合策略有望建立更具临床应用价值的宫颈癌分子诊断分层体系,推动宫颈癌诊疗从单纯的“病毒筛查”向“分子精准诊断”跨越,最终改善患者的预后管理与生存质量。 展开更多
关键词 宫颈癌 癌症分子标志物 生物传感 单细胞转录组 精准诊疗
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胶原多肽对地衣芽孢杆菌的铬胁迫保护
7
作者 张博 刘和峻 +4 位作者 杨铭 韦韩博 孟勇 李霞 廖学品 《皮革科学与工程》 北大核心 2026年第1期10-18,70,共10页
【目的】探究生物质基胶原多肽(Biomass-based collagen peptide,BCP)对地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)的铬胁迫保护性能,揭示BCP的氨基酸组成与胁迫保护性能之间的内在联系,为微生物的重金属胁迫保护提供新思路。【方法】以BCP... 【目的】探究生物质基胶原多肽(Biomass-based collagen peptide,BCP)对地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)的铬胁迫保护性能,揭示BCP的氨基酸组成与胁迫保护性能之间的内在联系,为微生物的重金属胁迫保护提供新思路。【方法】以BCP为研究对象,B.licheniformis为实验菌株,系统研究BCP在B.licheniformis铬胁迫保护中的应用性能。采用活菌计数法测定B.licheniformis的活菌浓度,运用全自动氨基酸分析仪测定多肽的氨基酸含量,采用扫描电镜观察细胞形态,并运用能量散射谱分析B.licheniformis表面的元素分布等。【结果】高浓度铬会对B.licheniformis造成严重的胁迫损伤,而引入BCP后,6 h的活菌浓度提高了4倍。BCP能增强细胞膜的稳定性以抵抗铬胁迫,且其保护作用具有浓度依赖性。与其他多肽相比,BCP具有更强的胁迫保护性能。引入甘氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸后,120 h的OD600分别提高了9.80%、15.08%和35.97%,且这三种氨基酸均能较好地维持细胞形态。【结论】BCP能提高B.licheniformis铬胁迫耐受性,且该功能与其特殊氨基酸组成密切相关。同时,开拓了BCP在重金属胁迫保护领域的新应用。 展开更多
关键词 胶原多肽 地衣芽孢杆菌 铬胁迫 重金属 细胞形态
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生物工程专业选修课微型项目重构式教学案例
8
作者 王红云 袁晓君 +3 位作者 王天慧 高娟 贝毅桦 肖俊杰 《生物学杂志》 北大核心 2026年第1期126-130,共5页
以生物工程专业两门选修课为试点,以专业领域内的科技前沿成果为核心,开展微型项目重构式教学,即通过反思式、对比式学习,设计优选方案解决最新被关注的科学问题。课前,教师通过超星平台提供关键词及微型项目线索;学生完成信息检索,理... 以生物工程专业两门选修课为试点,以专业领域内的科技前沿成果为核心,开展微型项目重构式教学,即通过反思式、对比式学习,设计优选方案解决最新被关注的科学问题。课前,教师通过超星平台提供关键词及微型项目线索;学生完成信息检索,理解并发现问题,确立微型研究项目。课中,基于课程资料及检索成果,学生通过合作提出微型项目的解决方案;师生共同完成四方评价。课后,授课团队为学生开放省部级科研平台进行微型项目的科研实践与论证,完成理论教学与实践教学的闭环培养。多数学生认为该授课模式及教学内容对他们的科研生活产生正面影响,有助于优化专业选修课的教学生态。 展开更多
关键词 生物工程专业 专业选修课 微型项目重构 理论与实践闭环
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嗜热拟青霉耐热阿拉伯木聚糖酶的异源表达及其对麦芽糖化的影响
9
作者 杨行 张文姣 +4 位作者 闫协民 赵伟 江正强 闫巧娟 杨绍青 《食品工业科技》 北大核心 2026年第1期189-196,共8页
目的:发掘耐热木聚糖酶并探究其在麦芽糖化中的应用潜力。方法:克隆嗜热拟青霉(Paecilomyces thermophila)J18木聚糖酶(PtXynA)基因,将其在黑曲霉中进行异源表达,在5 L发酵罐中采用液体深层发酵制备重组酶(PtXynA),进一步探究酶的酶学性... 目的:发掘耐热木聚糖酶并探究其在麦芽糖化中的应用潜力。方法:克隆嗜热拟青霉(Paecilomyces thermophila)J18木聚糖酶(PtXynA)基因,将其在黑曲霉中进行异源表达,在5 L发酵罐中采用液体深层发酵制备重组酶(PtXynA),进一步探究酶的酶学性质,最后评价重组酶在麦芽糖化中的应用效果。结果:重组菌经液体深层发酵96 h后,木聚糖酶的酶活力达到904.0 U/mL,蛋白含量为1.4 mg/mL。重组酶在pH7.0和70℃下表现出最高酶活力,在pH5.5~9.0和75℃以下保持稳定。PtXynA显示出严格的底物特异性,对小麦阿拉伯木聚糖(1993.2 U/mg)的比酶活力最高,其次为燕麦木聚糖(1782.5 U/mg)、榉木木聚糖(1552.0 U/mg)和桦木木聚糖(1238.7 U/mg)。在麦芽糖化过程中添加木聚糖酶(200 U/g麦芽),麦芽汁的过滤时间和黏度分别降低了43.9%和10.8%。结论:PyXynA具有优良的酶学特性,在啤酒糖化过程中显示出较大应用潜力。 展开更多
关键词 嗜热拟青霉 异源表达 嗜热木聚糖酶 阿拉伯木聚糖酶 麦芽糖化
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重组微小囊担子菌氨肽酶DmpA高效催化生产L-肌肽
10
作者 孙晓瑄 张瑞婕 +3 位作者 孙雯 陈凌宇 朱显峰 张保国 《食品工业科技》 北大核心 2026年第1期226-235,共10页
本实验研究了一种来自微小囊担子菌MCA4210(Cystobasidium minutum MCA 4210)的氨肽酶基因dmpA催化合成L-肌肽的能力,构建基因工程菌株,以L-组氨酸和β-丙氨酸甲酯盐酸盐为底物催化合成L-肌肽,旨在提高L-肌肽的合成效率。将Cystobasidiu... 本实验研究了一种来自微小囊担子菌MCA4210(Cystobasidium minutum MCA 4210)的氨肽酶基因dmpA催化合成L-肌肽的能力,构建基因工程菌株,以L-组氨酸和β-丙氨酸甲酯盐酸盐为底物催化合成L-肌肽,旨在提高L-肌肽的合成效率。将Cystobasidium minutum MCA 4210来源的DmpA经密码子优化后在大肠杆菌BL21(DE3)(Escherichia coli BL21(DE3))中异源表达,并通过与麦芽糖结合蛋白(Maltose Binding Protein,MBP)进行融合表达提高目的蛋白可溶性表达和粗酶活性,构建重组菌株BL21(DE3)-MBP-DmpA,对重组菌株进行诱导表达条件和转化条件的探究。结果表明,实验成功将目的基因片段与MBP相连得到重组菌株BL21(DE3)-MBP-DmpA,经诱导条件优化粗酶活达到了145 U;经转化条件优化L-肌肽产量高达55.72 g/L,产率达54.54%。本研究将具有L-肌肽合成功能的Cystobasidium minutum MCA 4210来源的DmpA在大肠杆菌中异源表达,通过添加助溶标签和条件优化实现了L-肌肽的高效生产,所得L-肌肽的产量为目前报道最高,为基因工程菌工业化生产L-肌肽提供了实验基础,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 氨肽酶 DMPA L-肌肽 麦芽糖结合蛋白 异源表达 酶催化转化
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利用甲醇合成透明质酸及其寡糖的毕赤酵母细胞工厂的构建与优化
11
作者 叶子扬 朱泰承 +1 位作者 李寅 毛相朝 《食品工业科技》 北大核心 2026年第5期217-226,共10页
透明质酸是一种广泛用于食品、医药和化妆品领域的高价值糖胺聚糖。为探索更绿色、经济的透明质酸生产方式,本研究以毕赤酵母为细胞工厂,评估了利用一碳甲醇合成透明质酸的可行性。首先,在毕赤酵母中设计并构建了透明质酸合成途径,通过... 透明质酸是一种广泛用于食品、医药和化妆品领域的高价值糖胺聚糖。为探索更绿色、经济的透明质酸生产方式,本研究以毕赤酵母为细胞工厂,评估了利用一碳甲醇合成透明质酸的可行性。首先,在毕赤酵母中设计并构建了透明质酸合成途径,通过液相色谱和质谱分析对产物进行了定量和定性检测,验证了细胞工厂的成功构建。在此基础上,筛选了不同来源的透明质酸合酶以提升产量。结果显示,来源于兽疫链球菌的透明质酸合酶seHAS具有最高的合成效率,在摇瓶发酵条件下透明质酸产量达到941 mg/L,分子量约1100 kDa。此外,本研究还筛选了高活性表达的透明质酸降解酶,并通过外源添加或共表达的方式,探究了透明质酸生产效率的限制因素。结果表明,降解酶FhChAC能够在毕赤酵母中高效表达。通过外源添加或共表达FhChAC能有效释放积累在细胞表面的透明质酸多糖,并将其降解为寡糖,从而显著提升生产效率。通过以上优化,最终在摇瓶发酵中获得了5.6 g/L不饱和二糖形式的透明质酸寡糖产物。本研究为工程毕赤酵母利用一碳甲醇生产透明质酸提供了重要的理论和技术参考。 展开更多
关键词 透明质酸 毕赤酵母 代谢工程 透明质酸降解酶 透明质酸合酶 甲醇
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黑曲霉β-甘露聚糖酶的高效重组表达、表征及在水解咖啡渣中的应用
12
作者 姚琪 孙丹阳 +2 位作者 闫巧娟 李延啸 江正强 《食品工业科技》 北大核心 2026年第3期156-162,共7页
咖啡渣是速溶咖啡生产过程中产生的主要副产物,含有丰富的半乳甘露聚糖,利用甘露聚糖酶能够将其水解为具有多种功能活性的甘露糖和甘露寡糖,有效提高产品附加值。本研究将黑曲霉(Aspergillus niger)来源的β-甘露聚糖酶基因(AnMan26)在... 咖啡渣是速溶咖啡生产过程中产生的主要副产物,含有丰富的半乳甘露聚糖,利用甘露聚糖酶能够将其水解为具有多种功能活性的甘露糖和甘露寡糖,有效提高产品附加值。本研究将黑曲霉(Aspergillus niger)来源的β-甘露聚糖酶基因(AnMan26)在黑曲霉工程菌(FBL-B)中进行重组表达,表征了该酶的酶学性质,进而将其用于水解咖啡渣制备甘露糖和甘露寡糖。结果表明:重组黑曲霉经168 h高密度发酵后,甘露聚糖酶产酶水平达1830 U/mL。该酶的最适pH为5.0,最适温度为45℃,在pH3.0~7.0和45℃以下保持稳定。将An Man26和α-半乳糖苷酶复配水解微波处理后的咖啡渣,水解8 h后咖啡渣中甘露聚糖的水解率为42.3%,水解产物得率为20.3%,主要成分为甘露糖(44.1%)、甘露二糖(2.5%)、甘露三糖(10.9%)和甘露六糖(1.5%)。该酶具有优良的酶学性质,能够有效水解咖啡渣制备甘露糖和甘露寡糖,为咖啡渣的高值化利用提供了理论和实践基础。 展开更多
关键词 黑曲霉 Β-甘露聚糖酶 高效表达 酶学性质 咖啡渣
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重组Ⅱ型人源化胶原蛋白的分离与纯化工艺
13
作者 孟子璇 石伟伟 +5 位作者 章麦菲 季磊 杜家富 张部昌 黄训端 吴杭 《生物学杂志》 北大核心 2026年第1期91-96,共6页
为建立重组Ⅱ型人源化胶原蛋白Ⅱ-23k的分离与纯化工艺,先通过对不同离子交换柱纯化效果的比较,确定层析柱类型;再考察发酵液的澄清过滤、浓缩换液、离子交换层析的纯化效果,建立Ⅱ-23k的分离与纯化工艺。结果表明,与Q强阴离子、SP强阳... 为建立重组Ⅱ型人源化胶原蛋白Ⅱ-23k的分离与纯化工艺,先通过对不同离子交换柱纯化效果的比较,确定层析柱类型;再考察发酵液的澄清过滤、浓缩换液、离子交换层析的纯化效果,建立Ⅱ-23k的分离与纯化工艺。结果表明,与Q强阴离子、SP强阳离子和CM弱阳离子交换柱相比,DEAE弱阴离子柱层析效果最佳,在缓冲液pH为7.0时,经DEAE柱流穿模式层析,得到的Ⅱ-23k纯度大于95%,回收率大于90%。采用切向流过滤(tangential flow filtration, TFF)的中空纤维微滤进行发酵液的澄清过滤、TFF平板膜包超滤进行浓缩换液、离子交换层析进行纯化,建立澄清过滤-浓缩换液-DEAE柱流穿-冻干的分离与纯化工艺,得到的Ⅱ-23k纯度约95%,无色素残留,浓缩换液的平均回收率约75%,DEAE柱流穿的平均回收率约78%,总回收率最高接近60%。研究建立了基于TFF和一步柱流穿模式层析的重组Ⅱ型人源化胶原蛋白分离与纯化工艺,为其放大生产及工业化制备提供参考。 展开更多
关键词 重组Ⅱ型人源化胶原蛋白 分离与纯化 离子交换层析 流穿模式 切向流过滤
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人工智能在DNA设计中的研究进展
14
作者 刘欢 郭发旭 +4 位作者 赵晓燕 黄龙雨 王健 周国民 张建华 《生物技术通报》 北大核心 2026年第1期51-66,共16页
DNA设计是根据特定功能需求定向构建与优化基因组功能元件,已成为合成生物学与精准育种等前沿领域的关键核心技术。传统设计方法受限于对复杂调控网络认知不足及序列搜索空间巨大等瓶颈,难以实现高效、精准的序列创新。近年来,人工智能... DNA设计是根据特定功能需求定向构建与优化基因组功能元件,已成为合成生物学与精准育种等前沿领域的关键核心技术。传统设计方法受限于对复杂调控网络认知不足及序列搜索空间巨大等瓶颈,难以实现高效、精准的序列创新。近年来,人工智能技术,特别是深度生成模型与预测模型的融合应用,正深刻重塑DNA设计的理论基础与技术范式。该范式通过学习海量组学数据中蕴含的“调控语法”,能够在超长基因组序列背景下实现高分辨率的功能预测、多模态信息整合与条件可控的序列生成。本文系统综述了人工智能在DNA设计中的前沿进展,重点阐述了深度生成与预测模型在启动子、增强子等多层级调控元件设计、序列优化及作物育种等领域的关键技术路径与应用实例。通过构建“设计—预测—优化—验证”的智能化闭环,人工智能不仅显著提升了复杂功能元件的设计效率与准确性,更催生了性能超越天然元件的“超天然”序列。展望未来,随着人工智能与合成生物学、实验自动化等领域的深度融合,DNA设计有望实现从智能化设计到高通量实验验证的完整闭环,从而加速生命科学基础研究与现代农业育种等领域的创新突破。 展开更多
关键词 人工智能 DNA设计 生成模型 预测模型
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重组大肠杆菌转化L-阿拉伯糖合成木糖醇
15
作者 徐旭东 袁东旭 +2 位作者 林建平 蒋亦琪 吴绵斌 《高校化学工程学报》 北大核心 2026年第1期63-70,共8页
L-阿拉伯糖是半纤维素水解液的重要成分,在木糖结晶制备过程中,由于分离困难常随母液排放,造成资源浪费与环境污染。本研究在大肠杆菌E.coli W3110中构建了将L-阿拉伯糖转化为木糖醇的生物合成途径。通过构建包含木糖醇生物合成所需的L... L-阿拉伯糖是半纤维素水解液的重要成分,在木糖结晶制备过程中,由于分离困难常随母液排放,造成资源浪费与环境污染。本研究在大肠杆菌E.coli W3110中构建了将L-阿拉伯糖转化为木糖醇的生物合成途径。通过构建包含木糖醇生物合成所需的L-阿拉伯糖异构酶(AraA)、D-阿洛酮糖-3-差向异构酶(DPE)、L-木酮糖还原酶(LXR)3种酶的多顺反子表达模块,并敲除E.coli W3110基因组上L-阿拉伯糖代谢支路的araBAD以及lyxK基因,成功获得木糖醇生产菌株ΔW-DLA。以10 g·L^(-1)L-阿拉伯糖为底物、10 g·L^(-1)甘油为共底物进行摇瓶发酵,结果显示发酵30 h时,木糖醇产量达8.26 g·L^(-1),L-阿拉伯糖质量转化率为92.3%。进一步通过单因素以及响应面实验对工程菌ΔW-DLA的培养基组成进行了优化,优化后ΔWDLA发酵24 h生产9.46 g·L^(-1)木糖醇,木糖醇生产速率比优化前提高了39.3%。本研究为木糖母液的资源化利用提供了新的途径。 展开更多
关键词 L-阿拉伯糖 大肠杆菌 木糖醇 响应面优化
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普沙根瘤菌β-1,3/α-1,3-葡聚糖合成途径关键酶β-D-呋喃果糖苷酶的高通量生物信息学分析
16
作者 宗恩祥 赖鲸慧 +4 位作者 代梦琦 赵蕾 赵衎 牛思远 徐友强 《食品工业科技》 北大核心 2026年第1期215-225,共11页
本研究基于基因组注释信息,探讨普沙根瘤菌的β-1,3/α-1,3-葡聚糖合成途径,重点关注该合成途径中第一步关键酶β-D-呋喃果糖苷酶作用机制和潜在催化效率,通过靶向挖掘其他微生物源β-D-呋喃果糖苷酶数据进行高通量生物信息学统计对比... 本研究基于基因组注释信息,探讨普沙根瘤菌的β-1,3/α-1,3-葡聚糖合成途径,重点关注该合成途径中第一步关键酶β-D-呋喃果糖苷酶作用机制和潜在催化效率,通过靶向挖掘其他微生物源β-D-呋喃果糖苷酶数据进行高通量生物信息学统计对比分析。结果表明普沙根瘤菌源β-D-呋喃果糖苷酶的序列和结构具有高度的相似性和保守性,其活性区域关键位点Tyr196和Asp257对催化底物起到重要作用。经数据库高通量靶向挖掘,发现含有潜在表达β-D-呋喃果糖苷酶的微生物中细菌源6007株、真菌源746株。其中,代表性细菌菌株Francisella tularensis OHARA和真菌菌株Fusarium fujikuroi IMI 58289的β-D-呋喃果糖苷酶潜在催化效率相对较高,分别为10.73和27.40 L·mol^(-1)·s^(-1)。进一步分析表明,不同来源的β-D-呋喃果糖苷酶活性腔体空间大小、瓶颈半径的差别是导致其催化效率存在差异的原因之一。本研究为深入理解普沙根瘤菌β-1,3/α-1,3-葡聚糖的合成机制提供了重要依据,也为开发利用其他微生物资源高效发酵生产β-1,3/α-1,3-葡聚糖奠定了基础,对推动相关领域的发展具有重要意义。 展开更多
关键词 普沙根瘤菌 β-1 3/α-1 3-葡聚糖 合成途径 Β-D-呋喃果糖苷酶 高通量靶向挖掘
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单环芳基葡萄糖苷类底物侧链基团对黑曲霉β-葡萄糖苷酶活性的影响
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作者 黄瑞琳 彭程 +2 位作者 唐艺玲 倪辉 李利君 《食品工业科技》 北大核心 2026年第6期160-170,I0005-I0010,共17页
β-葡萄糖苷酶能水解芳基葡萄糖苷,在食品和生物转化领域具有重要应用价值。为了探究底物侧链基团对β-葡萄糖苷酶活性的影响,克隆表达了黑曲霉β-葡萄糖苷酶(β-D-Glu)。通过虚拟饱和突变结合实验验证,在β-D-Glu结合口袋4Å范围... β-葡萄糖苷酶能水解芳基葡萄糖苷,在食品和生物转化领域具有重要应用价值。为了探究底物侧链基团对β-葡萄糖苷酶活性的影响,克隆表达了黑曲霉β-葡萄糖苷酶(β-D-Glu)。通过虚拟饱和突变结合实验验证,在β-D-Glu结合口袋4Å范围内鉴定出关键氨基酸,利用分子对接和分子动力学模拟分析酶与底物的构效关系。β-DGlu对结构相似但侧链不同的单环芳基葡萄糖苷底物存在显著差异,对水杨苷、熊果苷和p NPG的酶活分别为44.72、103.97和839.02 IU/mL。关键氨基酸残基R98突变对不同底物的催化活性呈现特异性影响:R98F突变使水杨苷活性提升至原始酶的266.08%,而R98I和R98Q则分别降低至37.62%和35.05%;3个突变体对熊果苷的活性均有所下降,但对p NPG的活性则基本保持不变。其中,R98F突变体对水杨苷的催化活性显著提高,同时对熊果苷和p NPG的活性分别降低16.44%和7.54%。分子对接和分子动力学模拟结果表明,单环芳基葡萄糖苷类底物侧链基团的极性和给电子能力差异使底物与酶结合模式不同;R98F改变了结合口袋入口处构象柔性及催化关键氨基酸与底物的结合强度,推测突变通过提高对水杨苷糖苷键的断键能力和水解反应速度,从而特异性提高了其水解活性。本研究结果有助于揭示β-葡萄糖苷酶对不同芳基葡萄糖苷类底物的水解特征,为该酶设计改造提供科学依据。 展开更多
关键词 Β-葡萄糖苷酶 酶活性 侧链基团 单环芳基糖苷类底物 分子动力学模拟
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基于microRNA与生物信息学筛选非梗阻性无精子症的生物标志物
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作者 李志宏 陈淼琪 +10 位作者 袁晓珺 黄华君 黄琬婷 周飘雁 曾晨 冯许诺 杨洛瑶 黄树强 谭翠钰 陈彩蓉 颜秋霞 《遗传》 北大核心 2026年第3期301-312,共12页
microRNA(miRNA)在非梗阻性无精子症(non-obstructive azoospermia,NOA)的发生中发挥着重要作用,但目前仍缺乏对其调控靶基因表达介导NOA发生分子机制的研究。本研究从GEO数据库获取NOA相关的miRNA数据集,通过差异分析、加权基因共表达... microRNA(miRNA)在非梗阻性无精子症(non-obstructive azoospermia,NOA)的发生中发挥着重要作用,但目前仍缺乏对其调控靶基因表达介导NOA发生分子机制的研究。本研究从GEO数据库获取NOA相关的miRNA数据集,通过差异分析、加权基因共表达网络分析(weighted correlation network analysis,WGCNA)和LASSO回归筛选得到4个关键miRNA。基于miRDB数据库预测miRNA的靶点基因,与NOA转录组数据集的差异表达基因(differential expressed genes,DEGs)取交集,获得18个DEGs。精子发生评分模型显示18个DEGs总表达水平与精子发生评分呈显著正相关,证明上述DEGs可能与NOA的发生相关。将18个DEGs纳入机器学习,最终鉴定出4个最具有诊断价值的关键基因MGARP、FER1L5、SNX2和PAPOLB。在NOA小鼠模型中,MGARP与SNX2表达上调,而FER1L5与PAPOLB表达下调,与NOA数据集表达趋势一致。以上结果表明MGARP、FER1L5、SNX2和PAPOLB可作为NOA的新型标志物,为NOA的机制研究与临床诊断提供理论基础和实验依据。 展开更多
关键词 MIRNA 非梗阻性无精子症 精子发生 机器学习 生物信息学
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水环境微塑料赋存特征与微生物修复研究进展
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作者 彭伟康 赵欣鑫 +5 位作者 邱若琪 刘惠 张少华 杨凯 赵佐平 文广 《现代化工》 北大核心 2026年第2期36-41,共6页
系统综述了微生物(如细菌、真菌、藻类)通过生物吸附和生物降解去除微塑料的机制,重点探讨了胞外聚合物和酶的关键作用,阐明了环境因素对微塑料生物降解效率的影响,并剖析了复合菌群协同降解的优势以及合成生物学在优化降解菌株中的应... 系统综述了微生物(如细菌、真菌、藻类)通过生物吸附和生物降解去除微塑料的机制,重点探讨了胞外聚合物和酶的关键作用,阐明了环境因素对微塑料生物降解效率的影响,并剖析了复合菌群协同降解的优势以及合成生物学在优化降解菌株中的应用前景。通过对比物理、化学方法的局限性,强调了生物技术的创新性和必要性,提出了强化微生物修复技术联用和工程化应用的展望。 展开更多
关键词 微塑料 水环境 功能微生物 生物降解 胞外聚合物
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综合生态净化系统对凡纳滨对虾养殖尾水的净化效果
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作者 王凌宇 江敏 +2 位作者 吴昊 李昊霖 舒达 《水产学报》 北大核心 2026年第3期112-125,共14页
【目的】为了解综合生态净化系统对凡纳滨对虾连片淡水池塘养殖尾水的净化效果,本研究连续2年对系统各单元进出水水质指标进行监测。【方法】利用高通量测序技术和生物信息学分析方法,探讨各单元的微生物群落结构,采用相关分析和随机森... 【目的】为了解综合生态净化系统对凡纳滨对虾连片淡水池塘养殖尾水的净化效果,本研究连续2年对系统各单元进出水水质指标进行监测。【方法】利用高通量测序技术和生物信息学分析方法,探讨各单元的微生物群落结构,采用相关分析和随机森林模型评价优势微生物与水质因子的关系。【结果】按照上海市《水产养殖尾水标准》(DB31/1 405—2023)要求,养殖尾水中超标指标主要为总悬浮物(TSS)和总氮(TN),超标率分别为36.84%和5.26%,经系统各单元处理后,TSS、TN、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)和总氨氮(TAN)含量显著降低,出水水质达标。系统各单元沿程微生物丰富度增加,变形菌门、放线菌门和蓝藻菌门是共有优势菌门。前5种优势菌属分别解释了NO_(3)-N、TN和TAN含量变化的51.50%、23.42%和18.44%。hgcI_clade为最主要的优势菌属,丰度沿程逐渐增加,对TN、NOx有重要影响,呈显著负相关。【结论】综合生态净化系统能够明显改善养殖尾水水质,各处理单元对尾水中不同水质指标的改善效果各不相同,处理单元中可有效促进营养盐代谢的微生物菌群沿程逐渐占据优势,对含氮污染物的去除有重要影响。本研究为多级养殖尾水处理系统的实际应用和进一步优化提供参考。 展开更多
关键词 凡纳滨对虾 养殖尾水 生态净化系统 水质净化 微生物群落结构
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