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108043051,邵越,微生物转化技术应用

微生物转化技术在现代医药工业中的应用

生工082 学号：108043051 邵越

摘要：对微生物转化技术在现代医药工业应用上的独特优势，特别是在手性药物或药物中间体制备、借助微生物转化手段实施组合生物催化在新药筛选方面发挥的积极作用进行了阐述分析。

关键词：微生物转化技术；生物催化；关键中间体

1.概述

在过去的30多年中，微生物转化或酶转化技术在有机化学合成领域中的尝试不仅使理论研究获得广泛开展，在实际应用方面也取得了长足的进步。许多化学合成工艺相当复杂的药物、食品添加剂、维生素、化妆品和其它一些精细化工产品合成过程中的某些重要反应，目前已经能够用微生物或酶转化技术得以替代。在许多国外文献中经常能够看到的描述这种技术的名词有：microbial transformation、microbial conversion、biotransformation、biotransconversion和enzymation等［1，2］。微生物转化的本质是某种微生物将一种物质(底物)转化成为另一种物质(产物)的过程，这一过程是由某种微生物产生的一种或几种特殊的胞外或胞内酶作为生物催化剂进行的一种或几种化学反应，简言之，即为一种利用微生物酶或微生物本身的合成技术。这些具有生物催化剂作用的酶大多数对其微生物的生命过程也是必需的，但在微生物转化过程中，这些酶仅作为生物催化剂用于化学反应。由于微生物产生的这些能够被用于化学反应的大多数生物催化剂不仅能够利用自身的底物及其类似物，且有时对外源添加的底物也具有同样的催化作用，即能催化非天然的反应(unnatural reactions)，因而微生物转化可以认为是有机化学反应中的一个特殊的分支。某种特殊的微生物能够将某种特定的底物转化成为某种特定的产物，其本质是酶的作用。因此，对酶转化无需多作解释，它与微生物转化的差别仅在于：前者是一个单一的酶催化的化学反应，而后者为了实现这一酶催化反应，需要为微生物提供一个能够生物合成这些酶的条件，因此，从这一角度来看，这似乎是真正的生物转化。另外，尽管用于生物转化的酶大多来自于微生物，但也可以是来自于动物和植物的酶。而对于一个具体的生物转化来说，究竟是采用微生物转化技术，还是采用酶转化技术，这要综合考虑实现这一过程的诸多因素，如成本、环境、技术装备和质量要求等。在研究一个微生物(或酶)转化过程时，需要仔细地考虑诸多方面的问题如：所用转化底物的选择、所用微生物对不同底物转化能力的考察、转化路线或转化反应的选择等。其中最主要的是寻找适合于所设计转化过程的微生物，以及如何来提高这种微生物的转化能力，即提高这种酶活力。再则是发现一种新的酶或一种新的反应以便为设计一个新的微生物转化过程提供一条线索。为了寻找能够适合作为生物催化剂的微生物酶，除了有必要对原来已知的一些重要的酶或反应进行重新评价外，一种更为有效的方法是筛选新的微生物菌株或酶［3～6］。用于微生物转化的菌株或酶的筛选的范围应该尽可能地广，因为至目前为止已经发现了3000余种能够催化各种化学反应的酶，其中有些酶的催化效果比化学催化剂好；另外，微生物的多样性和其生理生化特性的多样性(它们能够修饰和降解许许多多有机化合物)，使我们有可能找到某种微生物或酶来催化某种特定的和所期望的化学反应。

2.生物转化与药物开发的应用

愈来愈多的研究表明，作为治疗用药物的外消旋体混合物有着不可避免的缺点，而美国FDA公布的手性药物指导原则无疑加快了从头开始开发单一异构体药物或利用外消旋体转换技术从已有的药物中开发单一异构体药物的步伐。手性药物制备的关键技术是不对称合成技术。多年来，有机化学工作者已经研究开发了许多种用化学的方法进行不对称合成的技术，但近20多年来，很多长期从事化学合成研究的工作者对微生物和酶反应发生了兴趣，与此同时，很多长期从事微生物和酶的研究的工作者对如何将此应用于有机合成发生了兴趣，从而使生物催化转化(biocatalytic transformation)成为一种进行不对称合成的重要技术。

应用生物催化转化技术进行不对称合成与化学合成法相比较具有的优越性有：1)转化底物某一基团的专一性强，即对不需要转化的基团无需保护；2)通过对用于某一转化的微生物进行菌种选育和转化条件的优化，可以得到极高的转化率；3)生物催化转化的反应条件温和且对环境的污染很小。特别是近年来DNA重组技术的应用和新的转化系统的开发应用，使愈来愈多的原来使用化学方法进行不对称合成的化合物有可能被生物催化转化的方法来替代［7～10］。

利用生物转化技术进行手性药物的开发主要进行两个方面的工作：一是进行药物关键中间体的制备，因为利用生物催化转化方法制备对映体纯化合物(enantiopure compounds)具有很大的吸引力，但试图利用这种方法来完成所期望的复杂的有机合成往往是困难的，甚至是不可能的，而利用这种方法获得某一关键中间体是切实可行的；另外，尽管用化学的方法能够在实验室条件下获得所需要的手性药物，但往往是由于成本和技术问题难以实现产业化。因此用化学生物化学的制备路线具有独特的优越性，即所谓的“绿色合成工艺”；二是进行消旋化合物的生物拆分或转化，得到单一构型的药物分子。

3.组合生物催化与新药发现组合

生物转化(催化)(combinatorial biocatalysis)，是指利用一种以上的具有特殊转化功能的微生物或酶，对同一个母体化合物进行组合转化，以得到化学结构的多样性，它是从已知化合物中寻找新型衍生物以及从简单化合物制备复杂化合物的有效手段。从某种角度讲，它比化学合成的方法更为简单和有效。这是一个新的研究领域。天然产物的多样性和其结构的复杂性，是存在于生物体内大量酶的作用结果。生物体内负责一系列重要生命活动的酶，在体外同样具有相同的催化能力。因此，只要体外的催化环境与体内相仿，则能够实现一系列复杂的，特别是用传统化学合成方法难以实现的化学反应。利用生物催化剂或化学合成酶催化相结合的方法，能够大大地增加衍生物的多样性，以及能够有效地对复杂天然产物的结果修饰和从简单的分子构建新的化合物库，在这过程中，往往能够发现新的生理活性物质。生物催化剂为扩大组合化学提供了各种合成的可能性。

利用生物催化发现先导化合物的优越性在于：1)可能进行反应的范围广；2)能够定向进行区域选择性和立体选择性；3)不需基团保护和脱保护，一步实现所需的反应；4)在温和和均一的条件下可容易地实现自动化和一步反应的重现性；5)温和的反应条件保证了复杂易变的分子结构的稳定性；6)高的催化活性可以降低催化剂的用量；7)酶的固定化可以使催化剂反复和循环使用；8)生物催化剂可在环境中完全被降解。

4.近年来一些相关课题的进展

4.1 甾体类微生物转化的研究甾体药物包括激素类药物和非激素类药物：前者如性激素、类皮质激素和蛋白同化激素等；后者有抗细菌和抗肿瘤药物等。由于其不可取代的用途及治疗适应证不断扩大，甾体药物越来越引起人们的重视。利用生物转化技术进行甾体药物生产主要有植物甾醇的边链切除，以得到关键中间体ADD和4AD，以及进行立体选择性的

羟化反应。(1)利用微生物转化切除边链，制备甾体药物关键中间体ADD和4AD微生物对甾体边链的裂解转化是一个很慢的过程，因为底物和产物的溶解性都很差，且底物传递至细胞的过程和产物传出细胞的过程都很慢。因此，如何提高底物的溶解性一直是提高微生物转化率的重要步骤。我国在微生物转化菌株的菌种选育、转化条件的优化和转化系统的研究方面进行了数年的研究工作［14～17］，最终已经获得了具有产业化价值的微生物转化技术，即以天然维生素E生产下脚料(含有混合植物甾醇)为底物制备甾体药物关键中间体ADD和4AD的工业化路线。(2)利用微生物转化选择性羟基化，制备甾体药物关键中间体11OHADD、11OH4AD，以及抗心衰新药依普利酮关键中间体11OH坎利酮我们分别进行了以ADD、4AD以及坎利酮为底物的微生物转化菌株的筛选、选育，以及转化条件的优化等大量研究工作，最终获得了具有产业化价值的微生物转化制备工艺(3)利用微生物转化技术，获得多种4AD结构类似物很多甾体药物的关键中间体与4AD的结构类似物有关，我们筛选了多种具有不同特性的微生物菌株对4AD进行转化，结果得到了一系列的4AD结构类似物。(4)利用微生物转化技术，从植物混合甾醇直接生产睾酮在我们多年对植物甾醇微生物转化边链切除的研究过程中，发现了一个非常有意义的现象：即在经过诱变处理的大量微生物转化菌种中，发现了一株能够直接将植物甾醇转化成睾酮的菌株。同时，转化条件的改变能够使睾酮的转化率大大地提高。进一步的研究表明，能够将植物甾醇直接转化成大量睾酮的微生物菌株，其17羰基还原酶的活性比较高，因而将已经转化的ADD和4AD中17位的羰基还原成为羟基，分别获得睾酮和去氢睾酮，以及另外一个17位边链发生改变的结构类似物。经过大量的菌种选育工作和转化条件的优化工作，已经获得了一条利用微生物转化直接从混合植物甾醇制备睾酮的工业化工艺路线。

4.2 降糖药物米格列醇的研究开发米格列醇(miglitol)的发现源于对微生物发酵产物野尻霉素的研究，研究显示该原来作为抗沙门氏菌的抗生素具有较强的α葡萄糖苷酶抑制作用，继而成为第一个具有开发价值的淀粉酶抑制剂。1脱氧野尻霉素(1deoxynojirimycin)由野尻霉素还原而得，也可由多种链霉菌和芽孢杆菌产生，同样具有糖苷酶抑制作用。N取代1脱氧野尻霉素具有更好的降糖效果，米格列醇就是其中之一。米格列醇的结构与葡萄糖相似，能够可逆地竞争性抑制假单糖α葡糖苷酶，减少单糖的代谢，降低在小肠的吸收。根据文献报道，有多种制备米格列醇的化学合成工艺。其中有以6脱氧6氨基山梨醇为原料，经雷尼镍催化还原后，再与环氧乙烷反应而成。也可以先与环氧乙烷反应后，再在钯碳催化下还原制得。另外，也有多种利用生物转化和化学合成相结合的方法，以及先用微生物发酵制备野尻霉素或1脱氧野尻霉素后再用化学合成的方法来制备米格列醇。本中心研究开发的米格列醇制备工艺采用生物转化与化学合成相结合的方法，简要工艺流程如图7所示。本制备工艺的关键是筛选具有高效氧化氨基葡萄糖的微生物菌株，以及能够实现产业化的转化工艺。

4.3降糖药物伏格列波糖的研究开发伏格列波糖(voglibose)是新一代的α葡糖苷酶抑制剂，最初是从某种放线菌培养液中发现的氨基糖类似物，口服后能竞争拮抗性地抑制肠道内双糖类水解酶(α葡糖苷酶)，延缓糖尿病患者餐后血糖的迅速上升从而抑制餐后高血糖。同时伏格列波糖明显降低身体的脂肪量，肥胖的减轻使胰岛素受体敏感性增加，进而使空腹血糖逐渐明显下降。据文献报道，伏格列波糖的制备除了通过全化学合成获得外，还有以下几条路线：一条路线是由有效霉素产生菌发酵，从发酵液中分离出大组分有效霉素A，经生物转化后得到关键中间体valienamine和validamine，再经过化学合成即可得到终产物；或是从有效霉素发酵液中分离出小组分有效霉素G，生物转化得到关键中间体valienamine和valiolamine，两者经适当步骤的化学合成反应后即可得到终产物；第二条路线是从有效霉素发酵液中分离出小组分valienamine，经化学合成后得到终产物；第三条路线是从有效霉素发酵液中分离出小组分valiolone，同样经适当化学合成反应后得到终产物；第四条路线是由D葡萄糖经一系列的化学反应直接合成得到终产物。

4.4 N乙酰神经氨酸的研究开发N乙酰神经氨酸(Neu5Ac)是合成抗病毒药物扎那米韦的前体，其本身也具有多种重要的应用价值。目前有三种不同的生物转化方法制备：途径Ⅰ是一个相对简单的醛缩反应；途径Ⅱ涉及到反应前体ManNAc的磷酸化；途径Ⅲ所合成的产物Neu5Ac9P需要进一步用另外的酶脱磷酸化。这些合成方法均可在体外进行，目前已经用于工业化生产的是途径Ⅰ。

目前易采用途径Ⅰ的生物转化方法，首先从E.coliC600中成功地扩增了N乙酰神经氨酸裂合酶基因(nal)，通过同源性比较发现，它与来源于E.coli K12的nal序列完全一致。氨基酸序列比对结果表明，136和164位的氨基酸也为赖氨酸和酪氨酸，与文献报道的活性中心位点一致。进而，将该基因通过EcoRI和BamHI两个酶切位点，严格控制起始密码子和启动子间距离的情况下克隆到高表达载体pYG5上，构建成新的质粒pLY2，并进行其表达研究。然后对粗酶的制备、转化条件的优化、分析检测方法的建立，以及产物的分离纯化等进行了研究，初步获得了一条适合工业化生产N乙酰神经氨酸的路线。

参考文献

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高通量测序：环境微生物群落多样性分析

(5)高通量测序：环境微生物群落多样性分析微生物群落多样性的基本概念环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代谢机理是微生物生态学的研究热点。长期以来，由于受到技术限制，对微生物群落结构和多样性的认识还不全面，对微生物功能及代谢机理方面了解的也很少。但随着高通量测序、基因芯片等新技术的不断更新，微生物分子生态学的研究方法和研究途径也在不断变化。第二代高通量测序技术（尤其是Roche 454高通量测序技术）的成熟和普及，使我们能够对环境微生物进行深度测序，灵敏地探测出环境微生物群落结构随外界环境的改变而发生的极其微弱的变化，对于我们研究微生物与环境的关系、环境治理和微生物资源的利用以及人类医疗健康有着重要的理论和现实意义。在国内，微生物多样性的研究涉及农业、土壤、林业、海洋、矿井、人体医学等诸多领域。以在医疗领域的应用为例，通过比较正常和疾病状态下或疾病不同进程中人体微生物群落的结构和功能变化，可以对正常人群与某些疾病患者体内的微生物群体多样性进行比较分析，研究获得人体微生物群

落变化同疾病之间的关系；通过深度测序还可以快速地发现和检测常见病原及新发传染病病原微生物。研究方法进展环境微生物多样性的研究方法很多，从国内外目前采用的方法来看大致上包括以下四类：传统的微生物平板纯培养方法、微平板分析方法、磷脂脂肪酸法以及分子生物学方法等等。近几年，随着分子生物学的发展，尤其是高通量测序技术的研发及应用，为微生物分子生态学的研究策略注入了新的力量。目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包括:DGGE/TGGE/TTGE 、 T-RFLP 、SSCP、FISH 、印记杂交、定量 PCR、基因芯片等。 DGGE 等分子指纹图谱技术，在其实验结果中往往只含有数十条条带，只能反映出样品中少数优势菌的信息；另一方面，由于分辨率的误差，部分电泳条带中可能包含不只一种 16S rDNA 序列，因此要获悉电泳图谱中具体的菌种信息，还需对每一条带构建克隆文库，并筛选克隆进行测序，此实验操作相对繁琐；此外，采用这种方法无法对样品中的微生物做到绝对定量。生物芯片是通过固定在芯片上的探针来获得微

土壤微生物群落结构影响因素及研究方法的现状与展望6

土壤微生物群落结构影响因素及研究方法的现状与展望摘要: 土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分, 在土壤有机物质分解和养分释放、能量转移等中起着重要作用。随着人们对生物群落结构多样性重要性认识的不断深入及研究方法的不断改进, 土壤微生物群落结构多样性, 尤其是群落结构的研究工作逐渐受到生态学家的重视。本文从土壤微生物群落结构多样性的影响因素以及研究方法等方面阐述了目前国内外土壤微生物群落结构多样性的研究现状, 并对其未来研究方向进行了合理展望。关键词:微生物,群落结构, 土壤微生物群落 Review and prospects on methodology and affecting factors of soil microbial community structure Abstract:Soil microorganisms are important components of soil ecosystem and play central roles in biogeochemicalcycling such as organic matter decomposition, mineral nutrient release, and energy transformation. Along with the intensive comprehension of the importance of microbial community structure diversity and the rapid development of methodology, more and more studies have focused on soil microbial community structure diversity. This review introduces the current development of methodology and affecting factors of soil microbial community structure diversity. We also discussed the directions of future research on soil microbial community structure diversity. Key words: biodiversity, community structure ; soil；microbial community 引言土壤微生物主要指土壤中那些个体微小的生物体,主要包括细菌、放线菌、真菌,还有一些原生动物和藻类等。土壤微生物是影响土壤生态过程的一个重要因素, 土壤微生物在土壤形成、生态系统的生物地球化学循环、污染物质的降解和维持地下水质量等方面都具有重要作用。由于土壤中微生物个体微小, 数量多,土壤微生物分离和鉴定困难,土壤环境条件复杂等原因, 目前为止大约仅1～10%的土壤微生物被分离和鉴定,这些限制了对土壤微生物在陆地生态系统中重要作用的认识。虽然,对土壤微生物的认识有限,但这并没有影响它们在维护整个陆地生态系统稳定中的重要作用。近年来,随着研究的日益深入,对土壤微生物群

微生物在生活生产中的应用

微生物在生活中的应用高二（）陈立嵩医药领域食品领域工农业领域 1。微生物在工业生产中的应用工业包括重工业和轻工业两大门类，轻工业生产中的很大一部分就是微生物生产，还有一部分虽不能算微生物生产，但也有微生物的参与。 ①发酵工业就是微生物生产的行业。（食品领域）发酵工业是轻工业中重要的一个行业，其产品包括（1）所有的抗生素类药品、微生素类药品、绝大部分激素类产品和其他转基因类药品和疫苗；（2）酱、醋、酒、酱油、味精等日常生活用品。 ②微生物在轻纺工业中的应用植物轻纺是利用植物的纤维素，动物轻纺则利用动物蛋白质，但植物和动物的原料都不仅仅含纤维素和蛋白质，还含有其他物质，去除这些不需要物质的最简单、最经济的方法就是微生物降解法。 ③微生物在环保工业中的应用工农业生产和人类生活中产生的一些物质由于其分子量太大不能参加生物小循环而成为污染物，这些污染物通过微生物的降解成为小分子进入生物小循环，污染物就变成了资源。例如分解利用分解塑料的细菌分解塑料。 2微生物在农业生产中的应用 ①生物固氮利用固氮微生物进行生物固氮，既能减少生产投入，又能避免环境污染，且能提高作物产量。 ②生物农药利用能够导致农业害虫至病或者分泌物能直接毒死害虫的微生物，减少害虫对农作物的危害，成本低且能维持生态平衡。 ③食用菌生产

食用菌是一类能够为人类直接食用的微生物，农民通过一定的程序大规模培育这种微生物，为人类提供营养丰富的食品。 ④生物肥料生物肥料是通过微生物生产的一种农用肥料，俗称农家肥，是绿色食品生产所采用的主要肥料。 1.生活:a：维持人或动物体内代谢正常如大肠杆菌负责制造人体所需维生素; b：制造燃烧气体如甲烷细菌是沼气的制造者 c：引起疾病如破伤风杆菌引起破伤风; 2.医药:a：各种生物毒素(消炎药)的制造:如阿莫西林片（胶囊）、环丙沙星片（胶囊）、罗红霉素片（胶囊）、阿奇霉素片（胶囊、注射剂）、氯霉素片（注射液）、四环素、土霉素等 b：用防线菌改良后制造紫杉醇(抗癌药) 4.农业: a:帮助植物维持生理需求如根瘤固氮菌 b:提高土壤肥力如硝酸杆菌和亚硝酸杆菌(分解动植物尸体形成无机盐) c:生物农药:利用能够导致农业害虫至病或者分泌物能直接毒死害虫的微生物，减少害虫对农作物的危害，成本低且能维持生态平衡。 d:食用菌生产:食用菌是一类能够为人类直接食用的微生物，农民通过一定的程序大规模培育这种微生物，为人类提供营养丰富的食品。 e:生物肥料:生物肥料是通过微生物生产的一种农用肥料，俗称农家肥，是绿色食品生产所采用的主要肥料。 5.工业: a：基因工程里的载体如土壤农杆菌 b：细胞杂交的生物手段 c:细胞侵染实验的方法 d:食品里制醋,酒,酸奶,面粉发酵

微生物种群的鉴定方法选择

目前用于湿地微生物群落结构分析的技术主要有平板计数法、荧光染色法、Biolog微平板分析、微生物醌指纹法、磷脂脂肪酸(PLFA)谱图、荧光原位杂交(FISH)技术等。近年来，变性梯度凝胶电泳、随机扩增多态性DNA标记、单链构象多态性等方法在湿地研究中也开始应用，对湿地中微生物的研究起到显著的推动作用。以期为利用现代分子技术研究人工湿地中微生物种群净化机理提供参考。 1 PCR-DGGE(Polymerase Chain Reac-tion and Denaturing Gradient Gel Electro-phoresis) 1.1 DGGE 原理 DGGE(变性梯度凝胶电泳)技术是由Fischer和Lerman于1979年最先提出的，主要是用于检测DNA突变的一种电泳技术。1993年Muzyers等首次将DGGE 技术应用于分子微生物学研究领域。DGGE利用序列不同的DNA片段在聚丙烯酰胺凝胶中解链温度不同的原理，通过梯度变性胶将DNA分开。与其它电泳系统相比，它不是基于核酸分子量的不同将DNA片段分开，而是根据序列的不同将片段大小相同的DNA序列分开。当双链DNA分子在含梯度变性剂(尿素、甲酰胺)的聚丙烯酰胺凝胶中进行电泳时，其解链的速度和程度与其序列密切相关，相同碱基对数目的双链DNA分子由于碱基对组成的不同，解链所需要的变性剂浓度也不同，当某一双链DNA序列迁移到变性凝胶的一定位置，并达到其解链温度时,即开始部分解链，解链程度越大，迁移阻力大，DNA分子的迁移速度随之减小，产生的迁移阻力与电场力相平衡时，具有不同序列的DNA片段则停留于凝胶的不同位置，形成相互分开的条带图谱。理论上只要选择的电泳条件足够精细，最低可检测到只有1个碱基差异的DNA片段。 1.2 PCR-DGGE 在人工湿地研究中的应用 1.2.1 微生物数量、丰度及多样性 Dong等用PCR-DGGE技术鉴别分析用来处理猪圈废水的湿地基质中微生物的情况，得出菌种的分布与总磷、硝酸盐、磷酸盐的浓度显著相关，从进水到出水中微生物的多样性及丰度显著降低，其优势种为Pseudomonas sp.(假单胞菌), Arthrobac-ter sp.(节细菌属), Bacillus sp.(杆状菌)。通过系统发育分析表明一部分16S rRNA的基因序列与不可培植的反硝化细菌具有极大的相关性，而这些反硝化细菌的活动对湿地中氮的去除起着重要的作用。Yin等利用DGGE技术分析处理受污染景观湖水的三个水平潜流湿地中微生物的多样性、总的微生物群落的改变以及氨氧化细菌的组成。通过PCR对携带单加氧酶的基因序列进行扩增，得出季节的变化对微生物群落的多样性和组成具有影响；序列分析说明湿地中氨氧化细菌是不可培养的，其菌群中含有大量的亚硝化单胞菌类似序列。Guo等利用

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用(新编版)

( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用(新编版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用 (新编版) 摘要：本文结合堆肥化、卫生填埋两种现行的城市生活垃圾处理工艺，主要介绍了城市生活垃圾生物处理过程中的微生物种群，以及通过分析开发出的新的微生物技术，指出了应用于城市生活垃圾处理的高效的微生物技术的研究方向。关键词：城市生活垃圾微生物强化微生物处理技术基因工程随着城市化进程在全球范围的加速，城市化带来的环境污染和人类聚居状况恶化等问题，已成为世界各国共同关心的问题。城市生活垃圾（Municipalsolidwaste,简称MSW）是在城市日常生活及为城市生活提供服务的活动中产生的固体废弃物，是城市环境的主要污染物之一。目前，城市生活垃圾处理处置的方法主要包括卫生填埋（Sanitarylandfill）、堆肥化(Composting)、焚烧(Incineration)

三种，其中前两种处理方式均属于生物处理技术。具体来说，MSW生物处理技术就是城市生活垃圾中固有的或外添加的微生物，在一定控制条件下，进行一系列的生物化学反应，使得MSW中的不稳定的有机物代谢后释放能量或转化为新的细胞物质，从而MSW逐步达稳定化的一个生化过程。 1.城市生活垃圾生物处理中主要的微生物 MSW生物处理技术主要包括好氧和厌氧生物处理。好氧生物处理如：好氧堆肥、生物反应器填埋等，其工艺中的微生物主要有细菌、放线菌、真菌等微生物种群。厌氧生物处理，如：厌氧消化、厌氧填埋等，其工艺中的微生物又称“瘤胃微生物”，主要有水解细菌、产氢产乙酸菌群和产甲烷菌群等。 1.1城市生活垃圾好氧生物处理中的微生物 1.1.1细菌在MSW好氧生物降解过程中，细菌凭借强大的比表面积，可以快速将可溶性底物吸收到细胞中，进行胞内代谢。总的来说，其数量要比放线菌和真菌多得多。当然，在不同的环境中分离的细菌在

污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性测定方法

第26卷第10期 2006年10月生态学报ACT A EC O LOGIC A SI NIC A V ol.26,N o.10Oct.,2006 污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性测定方法陈承利,廖　敏3 ,曾路生 (污染环境修复与生态健康教育部重点实验室,浙江大学环境与资源学院,杭州　310029)基金项目:国家重点基础研究发展规划“973”资助项目(2002C B410804);国家自然科学基金资助项目(40201026) 收稿日期:2005206227;修订日期:2006205220 作者简介:陈承利(1982～),男,浙江平阳,硕士,主要从事土壤环境化学与环境生态毒理学研究.E 2mail :clchen1982@1631com 3通讯作者C orresponding author.E -mail :liaom in @https://www.sodocs.net/doc/ed14607230.html, or liaom inzju1@1631com Found ation item :The project was supported by National K ey Basic Research Support F oundation of China (N o.2002C B410804)and National Natural Science F oundation of China (N o.40201026) R eceived d ate :2005206227;Accepted d ate :2006205220 Biography :CHE N Cheng 2Li ,M aster ,mainly engaged in s oil environmental chem istry and ecotoxicology.E 2mail :clchen1982@1631com 摘要:土壤微生物在促进土壤质量和植物健康方面发挥着重要的作用,土壤微生物群落结构和组成的多样性及其变化在一定程度上反映了土壤质量。为了更好地了解土壤健康状况,非常有必要发展有效的方法来研究污染土壤微生物的多样性、分布以及行为等。回顾了近年来国内外污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性的测定方法,包括生物化学技术和分子生物学技术,现将它们的原理、优缺点、实用性及其发展动态作一阐述,同时指出结合这两种技术可为微生物群落分析提供一个更全面的、精确的方法。关键词:污染土壤;微生物多样性;分子生物学;BI O LOG;P LFA ;PCR ;DNA 文章编号:100020933(2006)1023404209　中图分类号:Q143,Q938,S154　文献标识码:A Methods to measure the microbial community structure and functional diversity in polluted soils CHE N Cheng 2Li ,LI AO Min 3,ZE NG Lu 2Sheng (MOE K ey Laboratory ,Environmental Remediation and Ecosystem H ealth ,College o f Environmental and Resources Sciences ,Zhejiang Univer sity ,Hangzhou ,310029,China ).Acta Ecologica Sinica ,2006,26(10):3404～3412. Abstract :S oil m icroorganisms ,such as bacteria and fungi ,play im portant roles in prom oting soil quality and im proving plant health and nutrition ,thus in fluencing terrestrial ecosystems.Increasing anthropogenic activities ,such as spraw ling urbanization ,agricultural development ,pesticides utilization ,and pollutions from all sources ,can potentially affect soil m icrobial community com position and diversity ,leading to deterioration of soil quality and fertility.H owever ,it is yet to be determ ined how these changes in m icrobial diversity can in fluence surface and ground ecosystems.T o that end ,there is an acute need for reliable and accurate methods to study the community structure and tax onomy of soil m icroorganisms.W ithout the development of effective methods for studying the m icrobial diversity ,distribution ,and behavior in polluted soil ,a thorough understanding of m icrobial diversity ,as well as its im pact on soil health ,cannot be achieved. The determ ination of species diversity depends on several factors including the intensity of each species ,the total number of species present ,species evenness ,and the spatial distribution of species.M ethods to measure m icrobial community structure and functional diversity in polluted soils can be classified into tw o groups ,i.e.,biochem ical 2based techniques and m olecular biological 2based techniques.T ypically ,diversity studies include the relative com parisons of communities across a gradient of stress and disturbance.W ith current techniques ,it is difficult to study true diversity due to lack of know ledge on com position and the techniques to determ ine the accuracy of the extraction or detection methods.T raditionally ,the analysis of soil m icrobial

微生物应用技术

100学年度第一学期微生物应用技术 Final Examination 学生__________ 学号:_____________ ★请勿选择你报告的题目来回答 I. 解释名词 (30分选六题): 1. 何谓Molecular farming, 为何用植物? 2. 生分解性 3. 芽孢杆菌在工业上的应用优势（1）Bacillus及其代谢产物已广泛应用于食品、医药、饲料中，目前尚未发现有任何毒副作用，是一种安全的菌种。（2）Bacillus可以耐受不良的环境，如80℃的高温环境，pH2-3的酸性环境。并且对营养要求简单，代谢快，易于分离和保存。（3）Bacillus不仅对革兰氏阳性菌有抑菌作用，对革兰氏阴性菌和真菌也有抑制效果。 4. 生物相容性用来描述生物医用材料与生物体相互作用情况的概念。若生物材料相容性好，表示： a.该材料能够与身体相互适应 b.不会对身体有显着或严重的不良反应 c.身体也不会引起材料性能的改变可分为：血液反应、免疫反应、组织反应、生物化学反应 5. 解说液化淀粉的功用 6. Plant Transformation 7. 白色生技的应用 8. NDM-1超级细菌 9. 抗药性结核分枝杆菌产生 10. 专利三特性（1）排他性：为了保护一发明或创作其正当权益，而向政府提出申请，经过审查认为符合专利法的规定，因而给予申请人在一定期间享有专有排除他人未经其同意而制造、贩卖、使用或为上述目的而进口该物品之权，或专有排除他人未经其同意而使用该方法及使用、贩卖或为上述目的而进口该方法直接制成物品之权，这种排他性就是专利权特性。（2）时间性：发明、新型、新式样专利均自公告之日起给予专利权。专利权只在专利权期限内有效，期限届满，权力消灭，技术内容即成公共财产。（3）地域性：专利系采属地主义，因此，虽已向外国申请专利，但如欲在我国

微生物转化

微生物转化在植物类中药研究中的应用班级：科研一班学号：2013110039 姓名：杜风丽

微生物转化在植物类中药研究中的应用摘要:对微生物转化在植物药成分研究中的应用取得的进展进行了综述，利用微生物对植物药成分进行转化是中药高效利用的一条新思路，可显著推动我国的植物药资源的高效开发与利用，有利于在短时间内研制出具有自主知识产权的新药。关键词:微生物;植物药;生物转化中药是我国民族医药的瑰宝，长期以来人们一直从现有药材中寻找有效成分。尤其植物药，从现有资源中发现新的具有生理活性作用的化合物越来越难。另外，原有植物药成分存在着的体内代谢途径不清楚、药效不强、毒副作用大、稳定性差等缺点，影响了它们的应用。要解决这些问题，一方面要对现有的植物药成分进行化学结构改造，获得新的化合物，开发新的药理活性;另一方面，要选择合适的手段，对植物药成分的体内药代动力学进行研究，更好地阐明植物药成分的药效，发挥中药在世界医药中的作用。生物转化是近五十年来发展起来的一门科学，微生物转化是生物转化的一部分，而真菌种类繁多、营养要求相对较低、易于培养，是一种有效的生物转化载体。使用真菌作为生物转化体系，以植物药成分研究为出发点，进行植物药成分的转化和体内药物代谢的研究已经初步取得了一些成果。 1.紫杉醇紫杉醇是从红豆杉属植物的树皮中分离提取到的一种二萜类化合物，亦是继阿霉素和顺铂后备受青睐的抗癌药，但其来源一直缺乏[1]。美国施贵宝公司Patel等利用微生物转化方法进行紫杉醇的半合成，他们分别从白色类诺卡菌、藤黄类诺卡菌、莫拉菌的发酵液中分离得到c-13紫杉醇酶、C-7木糖苷酶和c-10去乙酰酶，分别将红豆杉中的几种紫杉烷如巴卡亭Ⅲ、紫杉醇C、cephalomannie、10一去乙酰基紫杉醇等的7，10，13位进行水解，得到较多而单一的10 去乙酰一巴卡亭3，该产物为紫杉醇合成的重要前体化合物，再利用化学反应，连接上13位的侧链，即可得到紫杉醇[2-3] 。这提示了生物转化技术有利于紫杉醇前体物质的得到，从而为紫杉醇的来源提供了一个新的有效途径。 2.喜树碱喜树碱是Wall和Wani等从珙桐科乔木、我国特有的植物喜树的树叶和树皮中分离得到的具有较强的抗肿瘤和抗病毒活性的生物碱。微生物转化喜树碱可以获得10，羟基喜树

生活污水处理厂微生物群落结构解析

生活污水处理厂微生物群落结构解析发表时间：2018-11-27T16:00:33.133Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第21期作者：安海金[导读] 其中共有19种优势微生物的丰度在1%以上，共有355中菌属的所占比例高于0.01%。通过试验结果可以分析得到A城的城市污水处理厂的水质中有比较丰富的微生物资源，这些微生物资源也为污水处理提供微生物基础。安海金山西华瑞鑫环保科技有限公司山西省太原市 030024摘要：本文的研究对象是A城的城市生活污水处理厂，研究方法为高通量测序技术，最终获得解析功能单元中微生物群体结构结果。通过高通量测序得出ACE指数为20653.4，Chaol指数为12145.8，Shannon指数为6.6，Simpson指数为0.005。其中共有19种优势微生物的丰度在1%以上，共有355中菌属的所占比例高于0.01%。通过试验结果可以分析得到A城的城市污水处理厂的水质中有比较丰富的微生物资源，这些微生物资源也为污水处理提供微生物基础。关键词：生活污水；微生物群体；结构解析引言：随着工业经济的不断发展，国家越来越重视对工业污染的处理要求，污水处理也是一项重要内容。如果污水处理不达标，排放出不符合要求的污水，会直接对湖水、河水产生负面影响，比较常见的就是水体富营养化。在城市污水处理的过程中，脱氮除磷是重要内容，污水处理厂中存在大量的微生物菌属，了解其群落结构特征可以为脱氮除磷在理论上提供帮助，便于脱氮除磷工作在实际工作中的推进。目前，城市污水处理厂使用的主要方法是氧化沟工艺，从微生物群体结构出发来解析的还比较少。本文以A城的污水处理厂为例，使用污水处理厂中的活性污泥作为研究对象，采用高通量测序技术从各级分类水平上分析污水处理厂中的微生物多样性以及其群落结构特征，希望能为氧化沟污水处理提供补充性的理论支持。 1材料与方法 1.1污水处理厂概况 A城污水处理厂位于市区东南河边，每天处理污水量达10—15吨。该污水处理厂的进水水质中TP（总磷）为2.7mg/L，氨氮为18.7mg/L，YN（总氮）为24.5mg/L，化学需氧量为242.8mg/L，升华需氧量为109.5mg/L。处理污水主要使用氧化沟，水力停留时间为十小时。 1.2高通量测序该方法是指将氧化沟厌氧池中的活性泥污放入冰盒后带回实验室立即试验，借助试剂盒的帮助提取微生物基因组DNA，为了检测抽取基因的完整性，需要使用到1%的琼脂糖凝胶电泳，之后用试剂盒来检验基因组DNA的浓度。每个样品需重复三道工序，首先进行3分钟的95℃预变；之后是保持30s的95℃、55℃、72℃的循环，包含25个循环；最后是在72℃下保持5分钟。对PCR产物进行琼脂糖电泳并回收，使用Qubit2.0DNA检测产物的定量，再通过IlluminaMiseq测试平台对PCR产物做高通量测序。 1.3微生物群落结构分析通过对所得序列的质量控制除去不合格的引物序列、短片段和低质量序列，对剩下的序列进行相似性分析，使用uclust软件划分操作分类单元。同时对所选序列进行物种分类，分为门、纲、目、科、属这几个基本单位，根据各单位内的序列数量进行统计分析，绘制物种有关图表。 2结果与讨论 2.1污水处理效果试验时的污水温度处于25—35℃的区间内，笔者对该污水处理厂的进水浓度进行了累计频率分析，结果为该污水处理厂的出水水质是符合一级B类排放标准的。在该污水处理厂升级改良后，出水水质满足一级A类排放标准。 2.2污泥中微生物多样性分析最初共获得了28560条有效序列，通过质量控制后分为4435个分类操作单元，即OUT。对有效序列进行的是α指数多样性分析，结果为ACE指数为20653.4，Chaol指数为12145.8，Shannon指数为6.6，Simpson指数为0.005。后续可根据OUT数目、ACE指数、Chaol指数等绘制丰富度稀疏图或Shannon指数图等，从数值中可以分析出序列数量是接近饱和的，这也表明了污泥中有较多的微生物物种，并且其丰度与多样性都很高。 3微生物群落结构解析 3.1门水平群落结构分析试验结果表明大部分的细菌为变形菌门和浮霉菌门这两类，这两类细菌也是比例超过了20%比例的细菌。变形菌门细菌都是革兰氏阴性菌，有学者指出变形菌门有利于污水中有机物的祛除。浮霉菌门对去除水体中的氨氮和亚硝酸盐氮也有很大的作用，它主要存在于淡水水体、海洋沉积物、污水处理系统、土壤等厌氧环境中。其他占比比较大的细菌还有酸杆菌门、衣原体门、放线菌门、厚壁菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门，这些细菌都可以处理污水中的有机物，具有相似的作用。 3.2纲水平群落结构分析在纲水平下，浮霉菌纲是最主要的，比例达23%左右，其他比较重要的有γ-变形菌纲、α-变形菌纲、β-变形菌纲等，加起来的比例在25%左右。α-变形菌纲是一种自养微生物，可以在硝化过程中发挥作用；γ-变形菌纲与β-变形菌纲具有相同点，都为兼性异氧菌，参与COD 的降解过程，在污水处理中发挥重要作用。 3.3目水平群落结构分析目水平下的细菌种类较多，比例最高的是浮霉菌目，比例在20%以上，明显高于其他目。变形菌门比例也不低，但种类很多，包括根瘤菌目、红螺菌目、假单胞菌目、黄色单胞菌目、军团菌目、交替单胞菌目、脱硫弧菌目、伯克氏菌目、交替单胞菌目等。衣原体目的比例也比较多，同样包括很多种类，比如鞘脂杆菌目和暖绳菌目等。 3.4科水平群落结构分析

水体生物膜微生物群落结构特征研究

水体生物膜微生物群落结构特征研究姓名：XXX 学号：xxxxx 专业：环境科学与工程导师：XXX 1研究背景水体生态系统中包含大量的水生生物及微生物系统，其中生物膜即为微生物菌群在水体中的表现形式之一。水体中的生物膜主要是由大量微生物附着在固体表面，并以水体中的营养物质为养分不断地生长繁殖，通过微生物胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances，以下简称EPS）对细胞的粘附、凝聚形成一定结构的微生物膜。生物膜广泛存在于河湖水体的表层沉积物、岩石及悬浮颗粒表面，它的存在对水体污染物质的吸附、降解起到很大的作用。水体生物膜中的微生物在水体物质循环及能量流动中起着重要作用，可影响水体中营养物质的分布及转化，同时生物膜特征的变化也主要是由于水体环境因子、营养元素的变化引起的，故水体生物膜特征是水体环境变化和演替的重要标志。 2研究意义水体营养物质、温度及水动力是影响生物膜形成、生长的主要原因，同时微生物的生命活动可影响水体营养物质的分布及迁移转化。研究不同水体生物膜胞外聚合物含量、微生物群落结构特征对了解水环境变化、营养物质转换具有指导意义，对自然水体的自我修复、生态治理具有现实意义。 3研究内容（1）不同水体生物膜EPS特征；（2）不同水体生物膜群落结构特征；（3）生物膜微生物群落与营养要素、EPS中蛋白、多糖的响应； 4创新点大量的研究侧重于水体沉积物，而本研究主要侧重于上层水体边侧附着的生物膜分布特征，以及水流剪切力对生物膜的影响。

Research on Characteristics of Biofilm Microbial Community Structure in argodromile 1 Background Aquatic ecosystem contains a large number of aquatic organisms and microbial systems, including biofilm which is one of the manifestations of microbial flora in water. Biofilm is dominated by a large number of microorganisms which grow and reproduce with nutrients constantly, attached to a solid surface, with cells adhered and cohered to the extracellular polymeric substances(EPS) to form certain biofilm structure. Biofilm is widely present in sediments,surface of rock and suspended particles in water, its presence on the adsorption and degradation of water pollutants plays a significant role. Biofilms in water plays an important role in nutrient cycling and energy flow. affects the distribution and transformation of nutrients in water, the changes of water environment factors and nutrient elements can also affect the characteristics of the biofilm. Biofilm characteristics is an important symbol of water environment change and succession. 2 Significance Water nutrients, temperature, and hydrodynamics force are the main factor that affect the biofilm’s formation and growth, while microbial life events can also affect the distribution ,transformation and migration of nutrients in the water.Understanding the structure of the microbial community and biofilm extracellular polymer substances content in different kind of water has guiding significance to know the changes in water environment,and the conversion of nutrient.It also has practical significance for natural water body self-healing and ecological management. 3 Research (1) EPS characteristics of different water bodies; (2) Biofilm community structure characteristics of different water bodies; (3) The relationships between biofilm microbial communities and nutrients, proteins and polysaccharides in EPS.

微生物转化植物次生代谢产物进展

网络出版时间：2013-05-06 17:12 网络出版地址：https://www.sodocs.net/doc/ed14607230.html,/kcms/detail/11.1759.TS.20130506.1712.005.html 微生物转化植物次生代谢产物研究进展邹宇1，马堃1，尹冬梅2,* （1.大连民族学院生命科学学院，辽宁大连116600；2.上海应用技术学院生态技术与工程学院，上海201418）摘要：植物次生代谢产物具有许多重要的生理功能，它的微生物转化成为近年来的研究热点。本文综述了植物次生代谢产物的种类和功能以及微生物转化植物次生代谢产物的类型和特点，展望了微生物转化技术在生物活性物质生产和医药保健品研发等领域的广阔应用前景。关键词：微生物转化，植物次生代谢产物，研究进展 Research advance of microbial transformation of plant secondary metabolite ZOU Yu1, MA Kun1, YIN Dong-mei2,* (1. College of Life Science, Dalian Nationalities University, Liaoning Dalian 116600, China; 2. Ecology School, Shanghai Institute of Technology, Shanghai 201418, China) Abstract: The plant secondary metabolites possessed many important physiological functions and its microbial transformation became a hot research topic in this field in recent years. In this paper, several species and function of plant secondary metabolite had been summarized. Meanwhile, various types and characteristics of microbial transformation of plant secondary metabolite had been introduced. Moreover, it was predicted that microbial transformation would have wide application prospect in production of bioactive substances and development of pharmaceuticals and health foods. Key words: microbial transformation; plant secondary metabolite; research advance 中图分类号：TS03 文献标识码：A 文章编号：植物是人类赖以生存的重要物质基础，它不仅提供生命活动所需的碳水化合物、蛋白质和脂类等初生代谢产物，同时也提供许多具有重要生理功能的次生代谢物产物，如生物碱、酚类、萜类和黄酮类等化合物。早在远古时代，人类就将这些植物次生代谢产物用于制作香料和食物防腐等，直到今天，这些次生代谢产物仍然在人类生活中扮演着重要角色[1]。然而，长期盲目采集致使生态环境遭受严重破坏，许多重要的野生植物资源趋于灭绝。而且，在通常情况下，天然植株中具有生物活性的次生代谢产物含量很低，提取成本过高；而采用化学合成法，又会遇到工艺流程复杂、副产物多、易造成环境污染以及存在安全隐患等许多问题[2-3]。面对上述诸多难题，科学工作者探索了应用微生物转化法来获取植物次生代谢产物的新途径。近年来，此领域的研究已取得许多令人鼓舞的进展，本文就此进行综述，旨在为今后的研究提供参考。 1 植物次生代谢产物的种类和功能植物次生代谢产物种类繁多，结构复杂，包括酚类、黄酮类、糖苷类、萜类、甾类、皂苷类、生物碱等。按照结构和功能植物次生代谢产物可分为酚类、萜类和生物碱三大类。 1.1 酚类物质广义的酚类化合物分为黄酮类、多酚类和醌类。黄酮类是一大类以苯色酮环为基础，具有C6-C3-C6结构碳架的酚类化合物，很多黄酮类成分用于心血管疾病的治疗，如从槐树槐米中提取的黄酮类物质——芦丁可用于治疗毛细血管脆性而引起的出血症以及辅助治疗高血压等[4]。多酚类是苯环上含有一个或多个烃基取代基的化合物，具有较强的抗氧化能力，可清除的自由基，抑制脂质过氧化，保护细胞免受氧化胁迫损伤[5]。醌类化合物是萘、蒽等苯式多环烃的芳香族氧化物，它的存在是植物呈色的主要原因之一。一些醌类化合物是植物抗菌、抗癌的主要活性成分，如胡桃醌、茜草素、紫草宁等[6]。 1.2 萜类化合物萜类是由多个异戊二烯单元组成的化合物，通过异戊二烯途径，不同个数的异戊二烯单元分别组成单 * 通讯联系人作者简介：邹宇（1979-），男，博士，讲师，研究方向：食品生物技术。