大肠杆菌利用蔗糖高效合成D-葡萄糖二酸的研究
大肠杆菌工程菌利用甘蔗糖蜜发酵产L-乳酸研究
大肠杆菌工程菌利用甘蔗糖蜜发酵产L-乳酸研究赵锦芳;薛葳蕤;张晓敏;王永泽;王金华【摘要】大肠杆菌HBUT-L来源于HBUT-D，因此具有快速利用蔗糖的特性。
对HBUT-L利用蔗糖及甘蔗糖蜜发酵产L-乳酸的特性进行了研究。
结果表明，该菌株在96 h的发酵过程中，可将100 g/L的蔗糖转化生成60.0 g/L乳酸，转化率达到74.0%，杂酸产量少，具有工业化开发潜力。
在玉米浆培养基中可以直接添加未经处理的甘蔗糖蜜，发酵周期持续224 h，发酵液所得乳酸产量为87.0 g/L，发酵液残糖为28.6 g/L，但乳酸产率极低，仅为0.389 g/（L•h)，后续将对甘蔗糖蜜预处理工艺进行研究，进一步提高乳酸发酵速度和产量。
%Escherichia coli HBUT-L comes from the strain HBUT-D, so it is characterized by the rapid uti1ization of sucrose. In the experiment, the characteristics of L-1actic acid fermentation from Escherichia coli HBUT-L by sugar and sugarcanemo1asses were studied. The resu1ts showed that in 96 h of fermentation process, HBUT-L cou1d convert 100 g/L of sucrose into 60.0 g/L of L(+)-1actic acid, the conversion ratio was 74%, with 1ess production of impurities and deve1opment potentia1 for industria1ization. Untreated sugarcane mo1asses cou1d be direct added into corn steep 1iquor medium, the fermentation 1ast-ed 224 h, and fermentation broth produced 87.0 g/L of L(+)-1actic acid and 28.6 g/L of residua1 sugar, however the yie1d of L-1actic acid was extreme1y 1ow and just 0.389 g/L. Subsequent1y, it needed to research the pretreatment techno1ogy of sugar mo1asses and further increase the speed and yie1d of L(+)-1actic acid fermentation.【期刊名称】《湖北农业科学》【年(卷),期】2016(055)024【总页数】5页(P6541-6544,6545)【关键词】大肠杆菌工程菌;甘蔗糖蜜;发酵;L-乳酸【作者】赵锦芳;薛葳蕤;张晓敏;王永泽;王金华【作者单位】湖北工业大学生物工程学院/发酵工程教育部重点实验室，武汉430068;湖北工业大学生物工程学院/发酵工程教育部重点实验室，武汉 430068;湖北工业大学生物工程学院/发酵工程教育部重点实验室，武汉 430068;湖北工业大学生物工程学院/发酵工程教育部重点实验室，武汉 430068;湖北工业大学生物工程学院/发酵工程教育部重点实验室，武汉 430068【正文语种】中文【中图分类】TQ92L-乳酸是一种重要的有机酸，广泛应用于食品、医药和化工领域，L-乳酸最具前景的应用在于聚乳酸（PLA），PLA是一种可降解的、具有良好使用性能的生物相容性高分子材料，用于制造可生物降解塑料，近些年一直成为关注和研究的热点［1］。
大肠杆菌利用葡萄糖的酶
大肠杆菌利用葡萄糖的酶一、介绍大肠杆菌(Escherichia coli)是一种常见的革兰氏阴性杆菌，存在于人和动物的肠道中。
它是一种嗜好性厌氧菌，具有广泛的代谢途径。
大肠杆菌可以利用各种碳源，其中葡萄糖是一种最为常见的碳源之一。
大肠杆菌需要通过酶的作用将葡萄糖分解为能量和生物物质，这些酶相互协同工作来完成代谢过程。
二、葡萄糖的进入葡萄糖进入细菌细胞主要有两种途径：经过外膜孔道从外部进入以及经过葡萄糖转运蛋白(PTS)系统进入。
通过外膜孔道的进入路径主要依赖于通道蛋白(如LamB蛋白)，负责将葡萄糖从细胞外部转运到细胞内。
而PTS系统依赖于多个酶的作用，将葡萄糖转运入细胞，并同时发生磷酸化反应。
三、大肠杆菌中的酶大肠杆菌中参与葡萄糖代谢的酶主要包括葡萄糖激酶、磷酸转化酶、还原型磷酸糖浦醛酸脱氢酶、异戊糖激酶和甲磺酰乙酰胺酶等。
这些酶在葡萄糖代谢途径中发挥着关键的作用。
1. 葡萄糖激酶葡萄糖激酶主要负责将葡萄糖磷酸化成葡萄糖-6-磷酸，这是葡萄糖在代谢途径中的第一步反应。
葡萄糖激酶是一个带有底物特异性的蛋白质，它通过与葡萄糖结合并在底物结合沟槽中发生构象变化，将磷酸基团转移给葡萄糖，形成葡萄糖-6-磷酸。
2. 磷酸转化酶磷酸转化酶主要负责将葡萄糖-6-磷酸转化为磷酸酮酸糖和磷酸葡糖胺。
这个过程涉及到多个酶的作用，其中包括磷酸转化酶A、磷酸转化酶B、磷酸化底物转移酶和磷酸葡糖胺-6-磷酸胺基转移酶。
这些酶的协同作用将葡萄糖-6-磷酸分解成多个中间产物，为进一步的代谢提供了底物。
3. 还原型磷酸糖浦醛酸脱氢酶还原型磷酸糖浦醛酸脱氢酶是一个关键酶，能将磷酸酮酸糖转化为还原型磷酸糖浦醛酸。
这个过程中，还原型磷酸糖浦醛酸脱氢酶将底物氧化并去除一分子水，产生还原型磷酸糖浦醛酸和二氧化碳。
4. 异戊糖激酶异戊糖激酶是大肠杆菌葡萄糖代谢途径中另一个重要的酶，负责异戊糖的代谢。
异戊糖是由葡萄糖-6-磷酸通过异戊糖激酶催化反应转化而来。
大肠杆菌的代谢特点与工业应用研究
大肠杆菌的代谢特点与工业应用研究近年来，随着生物技术的不断发展，大肠杆菌(Escherichia coli)的应用越来越广泛。
作为一种优良的载体细胞，大肠杆菌在基因工程、蛋白质表达、代谢工程等领域发挥着重要作用。
本文将介绍大肠杆菌的代谢特点及其在工业应用中的研究进展。
一、大肠杆菌的代谢特点1、糖代谢大肠杆菌是一种典型的革兰氏阴性菌，能够利用多种碳源进行生长代谢。
在解糖途径中，葡萄糖通过磷酸化进入糖酵解途径产生ATP，并途经丙酮酸、乳酸和乙醛等物质分支出不同的代谢途径。
代谢过程中，大肠杆菌能够发挥其高效、灵活的自调节机制，对不同的碳源以及代谢物的信号进行感应和调节。
2、氮代谢在氮代谢途径中，大肠杆菌能够利用多种氮源合成氨基酸和核苷酸等生物大分子。
大肠杆菌在氮代谢过程中表现出了多样性，其氮代谢途径中包括谷氨酸合成途径、天冬氨酸合成途径和尿素循环等途径。
同时，在这些途径中，这些途径中都包括氨基酸合成、尿素合成以及细胞膜合成等重要的生理过程。
3、脂肪酸代谢脂肪酸在大肠杆菌中起着重要的作用，大肠杆菌能够使用脂肪酸合成部分其自身的膜脂和其他生物大分子。
在脂肪酸β-氧化代谢途径中，脂肪酸首先被激活，然后在细胞内被逐个氧化，生成多个乙酰辅酶A，并在三羧酸循环中参与产生能量。
二、大肠杆菌在工业应用中的研究1、蛋白质表达大肠杆菌是常用载体细胞之一，主要用于表达蛋白质。
利用基因重组技术，将目标基因插入大肠杆菌载体中，表达目标蛋白质。
同时，大肠杆菌的表达量较高，且表达过程比较容易操作，效率较高。
2、代谢工程大肠杆菌在代谢工程中具有极高的潜力。
通过基因修改，可以使得大肠杆菌产出多种有用的产品。
例如，大肠杆菌能够合成脂肪酸、生产芳香化合物、合成多酚和其他高附加值化合物。
3、生物燃料生产在生物燃料领域，大肠杆菌能够被用作生物反应器，用于生成生物燃料。
目前，许多研究都聚焦于生物燃料的生产及其应用，例如生物酒精、生物柴油和生物氢等。
甘蔗的蔗糖合成与糖代谢途径
甘蔗的蔗糖合成与糖代谢途径甘蔗作为一种经济作物，被广泛种植和利用。
其主要产品之一就是蔗糖。
甘蔗中的蔗糖合成与糖代谢途径是许多研究者关注的重点。
本文将就甘蔗蔗糖的合成与糖代谢途径进行探讨。
首先，我们来了解一下甘蔗中蔗糖的合成过程。
甘蔗中蔗糖的合成主要是通过光合作用和炭水化合物的代谢来完成的。
在光合作用中，甘蔗通过叶绿素吸收太阳光能，将二氧化碳和水转化为葡萄糖。
葡萄糖是合成蔗糖的原料之一。
在甘蔗中，蔗糖合成的关键酶是蔗糖磷酸合成酶（Sucrose phosphate synthase，SPS）。
SPS是一种亲合Krebs磷酸途径和蔗糖磷酸代谢的酶，它促进了蔗糖的合成。
蔗糖磷酸合成酶可以催化果糖-6-磷酸和UDP葡萄糖之间的反应，产生葡萄糖-6-磷酸和蔗糖-6-磷酸。
而蔗糖-6-磷酸经过一系列的反应，最终生成了蔗糖。
此外，甘蔗中还有一种重要的酶——蔗糖合成酶（Sucrose synthase，SuSy）。
蔗糖合成酶与SPS协同作用，参与蔗糖的合成过程。
它能够催化UDP葡萄糖和蔗糖-6-磷酸之间的反应，形成蔗糖和UDP，其中UDP是可再生的。
蔗糖合成酶在甘蔗中起到了重要的调控作用，它能够影响蔗糖的合成速率和分布。
在甘蔗的糖代谢途径中，除了蔗糖合成过程外，还存在着蔗糖分解的途径。
当甘蔗需要能量时，蔗糖会被分解成葡萄糖和果糖。
这个过程主要依赖于蔗糖酶（invertase）、果糖苷酶（fructosidase）和酵素蔗糖磷酸水解酶（sucrose phosphorylase）等。
这些酶能够将蔗糖分解成其组成的单糖，以供能量代谢。
此外，在甘蔗中还存在着糖原的合成和分解过程。
当甘蔗中储存的蔗糖过多时，它会被转化成糖原，以减少过多的蔗糖对植物的影响。
糖原是由葡萄糖组成的多糖，在植物细胞内起储存能量的作用。
总结来说，甘蔗的蔗糖合成与糖代谢途径是一个复杂的过程，涉及到多种酶的协同作用。
蔗糖合成的关键酶包括蔗糖磷酸合成酶（SPS）和蔗糖合成酶（SuSy），它们通过调节蔗糖的合成速率和分布来影响甘蔗的生长和发育。
酶工程思考题有答案
一、什么是生物工程？简述现代生物工程的体系组成。
生物工程（B i oe n g i n e e ri ng ）又称生物技术或生物工艺学，是20 世纪70 年代发展起来的一门新的综合性应用科学,是基于分子生物学和细胞生物学的新兴技术领域。
通常把生物技术分为发酵工程、酶工程、基因工程、细胞工程四个分科，它们相互依存，相互促进。
其中，酶工程是生物工程的重要组成成分。
二、什么是酶工程？研究酶与酶工程的意义？酶工程是随着酶学研究迅速发展，特别是酶的应用推广使酶学与工程学相互渗透结合，发展而成的新的技术科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学技术。
酶与酶工程研究的重要意义:1研究酶的理化性质及其作用机理，尤其是从酶分子水平去探讨酶与生命活动、代谢调节、疾病、生长发育的关系，具有重大科学意义。
2酶是分子生物学研究的重要工具，限制性内切酶H in d Ⅱ的发现使核酸序列测定有了突破，促进了DN A 重组技术的诞生，推动了基因工程的发展。
3酶的高效率、专一性及不需要高温高压或强酸强碱的反应条件，对普通的化学催化反应产生了决定性的飞跃。
它丰富充实了现代化学中的催化理论。
4酶在工、农、医各方面都应用已久。
现在，从与人们生活休戚相关的衣食住行到各行各业的高技术革命，几乎都与酶有关。
作为生物催化剂的显著特点是什么？影响酶活性的因素有哪些？催化效率高；高专一性；易失活；可调节性。
酶活性受多种方式调节： 1．酶浓度的调节 2. 激素调节 3. 共价修饰调节 4. 限制性蛋白水解作用与酶活力调控 5. 抑制剂的调节 6. 反馈调节 7. 金属离子和其他小分子化合物的调节除[E]、[S]外，外界因素：温度、pH、激活剂、抑制剂四、简要说明酶的作用机理。
关于酶的作用机理有两种模型：锁和钥匙模型和诱导契合模型。
锁钥学说强调底物S与酶E结构的相互吻合（刚性模板）；诱导契合学说认为E蛋白受S分子诱导，其构想发生有利于S结合的变化，Ｅ与Ｓ在此基础上互补契合、进行反应。
蔗糖酶的提取、分离、纯化及活性检测
蔗糖酶的提取、分离、纯化及活性检测蔗糖酶是一种能够催化蔗糖水解反应的酶，广泛存在于生命体内，具有重要的应用价值。
本文主要介绍了蔗糖酶的提取、分离、纯化及活性检测方法。
一、蔗糖酶的提取1、选择合适的菌株：蔗糖酶广泛存在于细菌、真菌、植物和动物等生物体中，但不同菌株对蔗糖酶的产生能力存在差异，因此需要根据实际需求选择产酶能力较高的菌株。
2、液态培养：选用适宜的培养基和培养条件，促进菌株生长和蔗糖酶的合成。
一般情况下，最佳培养条件为温度在35℃左右，pH值为7.0左右，培养时间为24-48小时。
3、离心沉淀：将菌液离心，取上清液即为蔗糖酶提取液。
1、离子交换层析：通过调节液相pH值，利用离子交换材料对蔗糖酶进行吸附、洗脱和分离。
2、凝胶过滤层析：利用凝胶材料对蔗糖酶进行筛分，分离出不同分子量的蔗糖酶。
3、亲和层析：在固相材料上引入亲和基团，用于特异性地吸附蔗糖酶，洗脱和分离目标蛋白。
1、透析：通过半透膜对蔗糖酶真空透析，去除杂质。
2、浓缩：利用超滤膜对蔗糖酶进行浓缩。
3、电泳：运用电泳等方法对混合蛋白进行分离和分析，以实现蔗糖酶的纯化。
蔗糖酶的活性检测方法多种多样，以下介绍其中几种常见的方法。
1、邻苯二甲酸法：通过对邻苯二甲酸恒量反应条件下，测量比色产物的吸光度来检测蔗糖酶的活性。
2、甲酚磺酸法：测量甲酚磺酸转化为带电离子的速率，来判断蔗糖酶活性的多少。
3、蔗糖酶显色法：在蔗糖酶的作用下，蔗糖水解生成葡萄糖和果糖，再利用淀粉-碘酒作为指示剂，显色程度来反映蔗糖酶的活性。
总结：蔗糖酶是一种重要的酶类，在生命科学和工业生产等领域具有广泛应用。
其提取、分离、纯化及活性检测方法多种多样，需要根据不同的实验条件和需求来选择合适的方法。
蔗糖的转化实验报告
蔗糖的转化实验报告蔗糖的转化实验报告摘要：本实验旨在研究蔗糖在不同条件下的转化过程。
通过将蔗糖溶液与酵母菌发酵，观察其产生的气体和酒精量的变化，以及pH值的变化。
实验结果表明，蔗糖在酵母菌的作用下可以发生转化，产生二氧化碳和酒精。
引言：蔗糖是一种常见的碳水化合物，广泛应用于食品和饮料工业。
在生物学中，蔗糖也是生物体能量的重要来源之一。
本实验旨在探究蔗糖在酵母菌作用下的转化过程，以及该过程对环境的影响。
材料与方法：1. 蔗糖溶液：将适量的蔗糖加入适量的蒸馏水中，搅拌均匀，制备蔗糖溶液。
2. 酵母菌：选取活性高的酵母菌作为实验材料。
3. 实验器材：包括试管、试管架、温度计、pH计等。
4. 实验条件：温度恒定，pH值控制在一定范围内。
实验步骤：1. 将蔗糖溶液倒入试管中，加入适量的酵母菌。
2. 将试管放置在恒定温度下，观察实验过程中的变化。
3. 使用pH计测量溶液的pH值，并记录下来。
4. 观察并记录实验过程中产生的气泡数量和酒精的生成情况。
结果与讨论：在实验过程中，我们观察到蔗糖溶液与酵母菌发生了转化。
随着时间的推移，溶液中开始产生气泡，并伴随着酒精的生成。
这表明蔗糖在酵母菌的作用下发生了发酵反应，产生了二氧化碳和酒精。
我们还测量了实验过程中溶液的pH值。
实验开始时，溶液的pH值为中性。
随着反应的进行，pH值逐渐下降，变得酸性。
这是由于发酵过程中产生的酒精和二氧化碳的存在，使溶液中的酸碱平衡发生了改变。
实验结果表明，蔗糖在适宜的温度和酵母菌的存在下，可以被转化为酒精和二氧化碳。
这一转化过程在食品和饮料工业中具有重要的应用价值。
例如，啤酒的制作过程中就利用了蔗糖的发酵性质，使其转化为酒精。
结论：通过本实验，我们验证了蔗糖在酵母菌的作用下可以发生转化的事实。
蔗糖发酵产生的二氧化碳和酒精在实验过程中得到了观察和记录。
此外，我们还发现蔗糖的转化过程会影响溶液的酸碱平衡。
本实验不仅帮助我们了解蔗糖的性质和转化过程，还为相关行业的生产提供了实验依据。
大肠杆菌双糖实验报告
一、实验目的1. 观察大肠杆菌对不同双糖的发酵情况，了解其代谢特性。
2. 掌握双糖发酵实验的基本原理和操作方法。
二、实验原理双糖发酵实验是微生物学中常用的一种鉴定实验，通过观察微生物对葡萄糖、乳糖、麦芽糖等双糖的发酵情况，可以初步判断微生物的种类。
大肠杆菌属于革兰氏阴性菌，能够利用葡萄糖、乳糖、麦芽糖等双糖进行代谢，产生酸、气体等产物。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 大肠杆菌菌种- 葡萄糖、乳糖、麦芽糖- LB培养基- 双糖发酵管2. 实验仪器：- 恒温培养箱- 灭菌锅- 移液器- 灭菌操作台四、实验方法1. 准备实验材料：将LB培养基、葡萄糖、乳糖、麦芽糖分别称取，并加入适量的水溶解，制成浓度约为5%的双糖溶液。
2. 配制双糖发酵管：将双糖溶液与LB培养基按1:9的比例混合，分装至无菌双糖发酵管中，每管加入2ml。
3. 接种：取大肠杆菌菌种，用接种环挑取适量菌种，分别接种至双糖发酵管中，每管接种1环。
4. 培养与观察：将接种好的双糖发酵管放入恒温培养箱中，37℃培养24小时。
5. 结果观察：观察双糖发酵管中的菌液变化，记录发酵情况。
五、实验结果与分析1. 葡萄糖发酵实验：大肠杆菌在葡萄糖发酵管中培养24小时后，菌液呈黄色，有气泡产生，表明大肠杆菌能够利用葡萄糖进行代谢。
2. 乳糖发酵实验：大肠杆菌在乳糖发酵管中培养24小时后，菌液呈无色，无气泡产生，表明大肠杆菌不能利用乳糖进行代谢。
3. 麦芽糖发酵实验：大肠杆菌在麦芽糖发酵管中培养24小时后，菌液呈黄色，有气泡产生，表明大肠杆菌能够利用麦芽糖进行代谢。
六、实验结论通过本实验，我们观察到大肠杆菌能够利用葡萄糖和麦芽糖进行代谢，产生酸、气体等产物，但不能利用乳糖进行代谢。
这表明大肠杆菌在代谢过程中，对双糖的利用具有选择性，可以作为一种微生物鉴定方法。
七、实验注意事项1. 实验操作过程中，应注意无菌操作，避免污染。
2. 接种时，应尽量减少接种环与菌液的接触面积，避免过度稀释。
大肠杆菌中的 DNA 合成机制探究
大肠杆菌中的 DNA 合成机制探究作为一种常见的细菌，大肠杆菌一直以来都是生命科学研究领域的热门对象。
与其他类型的细菌相比，大肠杆菌在生态适应性、代谢调控及基因调控等方面具有独特的优势。
在这些方面，大肠杆菌的分子生物学调控机制得到了广泛的研究。
而其中最为重要的一项内容，便是 DNA 合成机制的探究。
一、DNA 合成机制的基本流程DNA 合成是 DNA 分子复制的过程，它是大肠杆菌细胞生长和分裂的必要过程。
在 DNA 合成的过程中，DNA 双链开裂，然后在模板链上挑选合适的核苷酸，通过磷酸二酯键连接链的三个'-OH端，最终形成新的 DNA 双螺旋结构。
大肠杆菌的 DNA 合成分为两个阶段。
第一阶段是 DNA 双链的开裂，这一阶段由 DNA 聚合酶Ⅲ（DNA polymerase Ⅲ）和其他辅助酶协同完成；第二阶段是DNA 双链的合成，这一阶段则由 DNA 聚合酶Ⅰ（DNA polymerase Ⅰ）和 DNA聚合酶Ⅲ协同完成。
DNA 聚合酶Ⅰ是一种多功能酶，它既可以在 DNA 合成过程中，删除错误的核苷酸，同时也可以参与 DNA 缺口的填补。
而 DNA 聚合酶Ⅲ则是 DNA 合成过程中最为核心的酶之一。
在 DNA 合成过程中，DNA 聚合酶Ⅲ可以寻找到合适的核苷酸，加以连接，使得新的 DNA 双链得以逐渐形成。
二、DNA 合成过程中的协同机制DNA 合成机制对于大肠杆菌的细胞分裂和遗传信息传递来说具有重要的意义。
在 DNA 合成过程中，DNA 聚合酶Ⅲ是最为核心的一个酶。
与其他 DNA 聚合酶不同，DNA 聚合酶Ⅲ是一种多亚基酶。
它由约10种不同聚合酶共同组成。
这些聚合酶中的每一种都具有不同的功能，可以在 DNA 合成的不同环节中发挥作用。
DNA 合成过程中，DNA 聚合酶Ⅲ的活性与 DNA 聚合酶Ⅰ和 DNA 聚合酶Ⅱ等其他酶协同作用密切相关。
其中，DNA 聚合酶Ⅰ主要参与 DNA 合成过程中的缺口修复，而 DNA 聚合酶Ⅱ则可以负责完成 DNA 合成中的被损伤模板链的修复。
大肠杆菌利用葡萄糖的酶
大肠杆菌利用葡萄糖的酶大肠杆菌是一种常见的肠道细菌，它在人和动物的肠道中广泛存在。
尽管大肠杆菌在某些情况下可以引起疾病，但它也是一种重要的研究对象，因为它具有许多有益的特性。
其中一个关键特性是大肠杆菌能够利用葡萄糖作为唯一碳源进行生长。
葡萄糖被大肠杆菌内的酶催化反应转化为能量和其他生命必需的物质。
本文将深入探讨大肠杆菌如何利用葡萄糖的酶进行代谢，并展示这一过程在生物学和医学领域的重要性。
1. 葡萄糖代谢的基本过程大肠杆菌能够利用葡萄糖是因为其细胞中存在一系列与葡萄糖代谢相关的酶。
当葡萄糖进入大肠杆菌细胞后，首先被磷酸化成葡萄糖-6-磷酸（G6P）的形式。
这一反应由磷酸化酶催化，其中最关键的酶是磷酸化酶，它对葡萄糖选择性磷酸化。
葡萄糖-6-磷酸随后会被进一步代谢成辅酶A（CoA）和磷酸酯等物质。
这个过程中涉及到多种酶的协同作用，如己糖激酶、磷酸肌酸磷酸化酶等。
2. 大肠杆菌利用葡萄糖的酶有多种类型大肠杆菌中参与葡萄糖代谢的酶有多种类型，它们分别负责葡萄糖在不同阶段的转化和合成。
其中最常见的酶是己糖激酶、己糖-6-磷酸酶、肌酸磷酸化酶等。
这些酶通过底物与酶的结合和催化反应，将葡萄糖代谢成能量和其他生命所需的分子。
3. 葡萄糖代谢与大肠杆菌生长和生存有关大肠杆菌的生长和生存与葡萄糖代谢密切相关。
葡萄糖是一种重要的碳源，提供细胞所需的能量和碳源。
通过代谢葡萄糖，大肠杆菌能够合成自己所需的物质，并产生能量以维持生命活动。
葡萄糖代谢还与大肠杆菌的生长速度、代谢产物的合成以及细胞内环境的维持等过程密切相关。
4. 葡萄糖代谢在医学中的应用由于大肠杆菌广泛存在于人体和动物体内，葡萄糖代谢的酶在医学领域有着重要的应用价值。
利用大肠杆菌的葡萄糖代谢酶，可以开发出用于检测血糖水平和糖尿病筛查的工具和方法。
还可以通过调控大肠杆菌葡萄糖代谢的酶，来寻找抗菌药物和抗菌策略。
这些医学应用的研究为更好地理解葡萄糖代谢的酶提供了重要线索。
大肠杆菌果糖代谢调控的研究
大肠杆菌果糖代谢调控的研究大肠杆菌是一种广泛存在于自然界中的细菌，它们存在于水体、土壤、植物体内，甚至还能在人和动物的肠道中生存。
它们是重要的研究对象，因为它们在细菌代谢、遗传学、分子生物学等方面的研究应用非常广泛。
果糖是一种天然存在于水果中的糖分，也是我们日常饮食中的一种重要糖分。
大肠杆菌可以利用果糖进行代谢，通过进一步处理得到能量和其他必需物质，但是果糖的代谢过程却是非常复杂的。
在这个过程中，大肠杆菌需要通过一系列的调节和抑制来保持细胞内的代谢平衡。
最近，一些研究团队对大肠杆菌果糖代谢调控机制进行了深入探究，以期能够更好地理解这个复杂的过程。
这些研究成果不仅为大肠杆菌的代谢研究提供了新的视角，还对类似的微生物代谢调控机制的研究提供了帮助。
大肠杆菌果糖代谢途径大肠杆菌的代谢途径是非常复杂的，尤其是对于果糖代谢来说，它需要依次经过转运、磷酸化、酶促反应等多步骤才能被完全分解。
图1显示了大肠杆菌果糖代谢途径的基本流程。
图1：大肠杆菌果糖代谢途径示意图在大肠杆菌细胞内，果糖可以通过 PTS系统转运进入细胞，然后经过磷酸化反应被转化成果糖-6-磷酸，接着经过若干酶催化反应分解成丙酮酸和磷酸丙酮酸等物质。
最终的产物经过另外一些酶催化反应被转化为丙酸或乳酸等物质，同时还能产生一定量的 ATP 能量。
尽管果糖的代谢过程十分繁琐，但大肠杆菌却可以通过控制不同酶的表达和活性来合理地调节这个过程，以满足自身的代谢需求。
果糖代谢调控机制果糖代谢调控机制非常复杂，涉及到多个参与者。
其中一些参与者是酶，用来催化反应；有些是蛋白质分子，用来调控酶的活性；还有一些是细胞内分子，用来调节果糖代谢的速度和方向。
PTS系统是果糖代谢调控的一个关键环节，它通过转运果糖进入细胞，然后磷酸化它并将其转化成果糖-6-磷酸。
PTS系统还能感知大肠杆菌在环境中的代谢状态，从而调节酶的表达和活性，最终影响果糖的代谢速度。
另外，Cra蛋白质也是调控果糖代谢的一个关键参与者。
糖发酵实验报告结果(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解糖发酵的原理及其在微生物学研究中的应用。
2. 掌握糖发酵实验的操作方法及观察指标。
3. 通过糖发酵实验，鉴定不同微生物的糖代谢能力。
二、实验原理糖发酵实验是微生物学中常用的生化实验之一，用于检测微生物对糖类的代谢能力。
不同微生物具有不同的酶系，对糖类的分解能力各异。
在实验中，将微生物接种于含有糖类的培养基中，观察其在一定时间内对糖类的代谢情况，如产酸、产气、pH 变化等，从而判断微生物的糖代谢能力。
三、实验材料1. 菌种：大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌等。
2. 培养基：糖发酵培养基（葡萄糖、乳糖、蔗糖等）。
3. 仪器：培养箱、显微镜、移液器、试管、酒精灯等。
4. 试剂：无菌水、溴甲酚紫、无菌生理盐水等。
四、实验方法1. 菌种活化：将菌种从冷冻保存管中取出，接种于LB培养基中，37℃培养过夜。
2. 制备糖发酵培养基：将糖发酵培养基分装至试管中，每管加入1ml无菌水，混匀。
3. 接种：将活化好的菌种用无菌移液器吸取适量菌液，接种于糖发酵培养基中。
4. 培养与观察：将接种好的试管置于37℃培养箱中培养，每隔一定时间观察并记录实验结果。
五、实验结果1. 大肠杆菌（1）葡萄糖发酵：产酸产气，pH下降，溴甲酚紫由黄色变为紫色，产生气泡。
（2）乳糖发酵：产酸产气，pH下降，溴甲酚紫由黄色变为紫色，产生气泡。
2. 枯草芽孢杆菌（1）葡萄糖发酵：产酸，pH下降，溴甲酚紫由黄色变为紫色，无气泡。
（2）乳糖发酵：不发酵，pH无变化，溴甲酚紫颜色无变化。
3. 酵母菌（1）葡萄糖发酵：产酸，pH下降，溴甲酚紫由黄色变为紫色，无气泡。
（2）蔗糖发酵：产酸，pH下降，溴甲酚紫由黄色变为紫色，无气泡。
六、实验结论1. 大肠杆菌具有较强的糖代谢能力，能发酵葡萄糖和乳糖，产生酸和气体。
2. 枯草芽孢杆菌对葡萄糖发酵能力较弱，仅产酸不产气；对乳糖无发酵作用。
3. 酵母菌对葡萄糖和蔗糖发酵能力较弱，仅产酸不产气。
代谢工程大肠杆菌高效利用甘油合成丁二酸
代谢工程大肠杆菌高效利用甘油合成丁二酸李卓亚;王杰;田康明;董自星;金鹏;刘晓光;王正祥【摘要】为了构建高产丁二酸的重组大肠杆菌,以删除了乙酸激酶和磷酸乙酰转移酶基因(ackA-pta)、乳酸脱氢酶基因(ldhA)和丙酮酸甲酸裂解酶基因(pflB)的大肠杆菌CICIM B0013-025为出发菌株,将其磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(ppc)基因的启动子替换为温度诱导的λ噬菌体启动子PC-PR,获得温度调控型的丁二酸合成菌株B0013-026.继而通过发酵条件优化,建立了两阶段发酵法:菌株的生长温度和诱导温度分别为37和42℃,以甘油为碳源并添加入5 g/L蛋白胨,发酵产酸阶段在微供氧(100 r/min)条件下进行.在5L发酵罐中采用最优条件进行发酵,丁二酸的产量、生产强度和甘油转化率分别为62.5g/L、1.04g/(L·h)和64.2％,而且发酵液中仅有少量的α-酮戊二酸(3.0g/L)和乙酸(1.8 g/L)等副产物积累,实现了以甘油为唯一碳源高效合成丁二酸,为其工业化生产提供了重要参考.%To construct a high-yield succinate producing strain,the recombinant strain Escherichia coli CICIMB0013-025 lacking genes ackA-pta,ldhA and pflB served as the starting strain.The promoter of phosphoenolpyruvate carboxylase in this bacterium was then replaced by the temperature-inducible promoter PL and PR of lambda phage,generating the thermoregulatory succinic acid-producing strain B0013-026.After optimization,a dual-phase fermentation process was established as follows:the temperature used for cell growth and induction was 37 ℃ and 42 ℃,respectively;succinic acid was produced under micro-aerobic condition,with glycerol and 5 g/L of tryptone as the sole carbon source and organic nitrogen,respectively.After cultured in a 5 L fermentor under optimal conditions,the succinate titer,overall productivityand conversion rate of glycerol reached 62.5 g/L,1.04 g/(L· h) and64.2％,with only small amounts of α-ketoglutaric acid (3.0 g/L) and acetate(1.8 g/L) accumulated.Therefore,using glycerol as the sole carbon source,we achieved the efficient production of succinic acid,providing an important reference for its industrial production.【期刊名称】《食品工业科技》【年(卷),期】2018(039)005【总页数】7页(P94-100)【关键词】丁二酸;大肠杆菌;温敏型启动子;磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶;两阶段发酵法【作者】李卓亚;王杰;田康明;董自星;金鹏;刘晓光;王正祥【作者单位】天津科技大学生物工程学院与工业发酵微生物教育部重点实验室,天津300457;天津科技大学生物工程学院与工业发酵微生物教育部重点实验室,天津300457;天津科技大学化工与材料学院生物化工系,天津300457;天津科技大学生物工程学院与工业发酵微生物教育部重点实验室,天津300457;天津科技大学化工与材料学院生物化工系,天津300457;天津科技大学化工与材料学院生物化工系,天津300457;天津科技大学化工与材料学院生物化工系,天津300457;天津科技大学生物工程学院与工业发酵微生物教育部重点实验室,天津300457;天津科技大学化工与材料学院生物化工系,天津300457【正文语种】中文【中图分类】TS201.1丁二酸,又称为琥珀酸(Succinic acid),是一种重要的“C4平台化合物”,在食品、化学、农业、医药以及其它领域有着广泛的应用[1-3]。
重组大肠杆菌利用D-木糖合成D-1,2,4-丁三醇
重组大肠杆菌利用D-木糖合成D-1,2,4-丁三醇马鹏飞;蒙坚;周静;高海军【摘要】1,2,4-Butanetriol (BT) is an important organic synthetic intermediate. In this study, the metabolic network of Escherichia coli was reconstructed by heterogeneously expressing a keto acid decarboxylase (mdlC) from Pseudomonas putida ATCC12633 and a D-xylose dehydrogenase (xdh) from Caulobacter crescentus CB15, and knocking out xylA, yjhH and yagE which were the genes of xylose utilization pathway and intermediary metabolite pathway for D-1,2,4-butanetriol synthesis. The recombinant strain could synthesize D-1,2,4-butanetriol directly using D-xylose as precursor. Culture conditions such as temperature, medium volume, pH of fermentation broth were investigated at the titer of D-1,2,4-butanetriol of 3.96 g·L−1 unde r suitable fermentation conditions. The relationship between glucose utilization and D-1,2,4-butanetriol synthesis was discussed. After modifying the phosphoenolpyruvate:sugar phosphotransferase system (PTS) by knocking out ptsG the reconstructed E.coli could utilize glucose and xylose simultaneously, leading to a higher D-1,2,4-butanetriol productivity.%1,2,4-丁三醇（1,2,4-butanetriol, BT）是一种重要的有机合成中间体。
大肠杆菌发酵经验总结汇总
大肠杆菌发酵经验总结首先，补料速率与比生长速率直接影响着乙酸的生成速率和积累量（主要是补料速率与比生长速率影响发酵液中的残糖量，进而影响），所以适当的控制补料速率和比生长速率，对于控制乙酸的量有很好的效果。
其次，必须要保证充足的溶氧，并严格控制pH值，而且补酸碱的速率尽量缓和，不能太快；温度对于蛋白的表达也有很重要的影响，较低的发酵温度下所生产出的蛋白大多是有活性的，而较高的发酵温度下产生的蛋白大多一包涵体形式存在。
第三，选取合理的诱导时间非常重要，一般的诱导时间选在指数生长后期，而且诱导时的比生长速率最好能控制在0.2之内，选在此时诱导，1.将菌体的快速生长期与蛋白合成期分开，使这两个阶段互不影响，有利于蛋白的高表达；2.已经得到了大量的菌体，而且菌体的生物量基本接近稳定，不论是从动力学角度，还是能耗，物料成本方面，都比较合理。
第四，补料过程中的碳氮比也很重要。
若氮源过高，会使菌体生长过于旺盛，pH偏高，不利于代谢产物的积累，氮源不足，则菌体繁殖量少从而影响产量；碳源过多，则容易刑场较低的pH，抑制菌体生长，碳源不足，则容易引起菌体的衰老和自溶。
另外，碳氮比不当还会引起菌体按比例的吸收营养物质，从而直接影响菌体的生长和产物的合成。
根据自己的经验，一般情况下，对于一个稳定的发酵工艺下，如果总是在固定的发酵时间段出现溶菌现象，而且能排除噬菌体和染菌的可能性后，那就可能是因为碳氮比不合理造成的。
可以适当调整碳氮比。
大家讨论得较多的是关于代谢副产物乙酸对大肠杆菌发酵的影响，针对我们论坛所发的帖，我先总结以下几点，并作出相应解决措施。
一、代谢副产物-乙酸乙酸是大肠杆菌发酵过程中的代谢副产物，在多大的浓度下产生抑制作用各种说法不一，一般认为在好气性条件下，5～10g/L 的乙酸浓度就能对滞后期、最大比生长速率、菌体浓度以及最后蛋白收率等都产生可观测到的抑制作用。
当乙酸浓度大于10或20g/L 时，细胞将会停止生长，当培养液中乙酸浓度大于12g/L 后外源蛋白的表达完全被抑制。
肠杆菌的糖发酵实验报告
一、实验目的1. 了解肠杆菌的糖发酵原理及其在微生物鉴定中的重要作用。
2. 掌握通过糖发酵实验鉴别不同肠杆菌的方法。
3. 熟悉糖发酵实验的操作步骤和注意事项。
二、实验原理肠杆菌是一类革兰氏阴性菌，广泛分布于人类和动物肠道中。
它们能够利用糖类作为碳源和能源，通过糖发酵作用将糖类物质分解为有机酸和气体。
不同的肠杆菌具有不同的糖发酵特性，因此，通过观察其在糖发酵培养基中的反应，可以鉴别不同的肠杆菌。
本实验采用糖发酵培养基，其中含有多种糖类，如葡萄糖、乳糖、麦芽糖等。
肠杆菌在发酵糖类时，会产生有机酸和气体，导致培养基pH值下降，使指示剂颜色发生变化。
同时，气体产生会使倒置的小倒管内出现气泡。
通过观察培养基颜色变化和气泡产生情况，可以判断肠杆菌对特定糖类的发酵能力。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 肠杆菌菌株- 糖发酵培养基（含葡萄糖、乳糖、麦芽糖等）- 溴甲酚紫指示剂- 倒置小倒管- 灭菌接种环- 培养箱2. 实验仪器：- 电子天平- 灭菌锅- 高压蒸汽灭菌器- 离心机- 显微镜四、实验方法1. 制备糖发酵培养基：按照实验要求，称取一定量的糖发酵培养基粉末，加入适量蒸馏水，充分溶解后分装于无菌试管中，每管约5ml。
将试管放入高压蒸汽灭菌器中，121℃灭菌15分钟，待冷却后备用。
2. 接种：用灭菌接种环挑取适量肠杆菌菌株，接种于糖发酵培养基中，放入培养箱中培养24小时。
3. 观察结果：观察培养基颜色变化和气泡产生情况，记录实验结果。
五、实验结果与分析1. 肠杆菌对葡萄糖的发酵：接种肠杆菌菌株后，培养24小时，观察到葡萄糖发酵培养基颜色由紫色变为黄色，同时倒置小倒管内出现气泡，说明肠杆菌能够发酵葡萄糖。
2. 肠杆菌对乳糖的发酵：接种肠杆菌菌株后，培养24小时，观察到乳糖发酵培养基颜色由紫色变为黄色，但倒置小倒管内无气泡产生，说明肠杆菌不能发酵乳糖。
3. 肠杆菌对麦芽糖的发酵：接种肠杆菌菌株后，培养24小时，观察到麦芽糖发酵培养基颜色由紫色变为黄色，同时倒置小倒管内出现气泡，说明肠杆菌能够发酵麦芽糖。
基因表达调控课堂练习 参考答案
《基因表达调控》部分课堂练习题学号：姓名：一、填空题。
1.不同的生物使用不同的信号来指挥基因调控。
在原核生物中，__营养状况__和__环境因素__对基因表达起着举足轻重的影响；在高等真核生物中，__激素水平__和__发育阶段__是基因表达调控的最主要手段。
2.操纵子学说是关于原核生物基因结构和表达调控的学说，由法国巴斯德研究所科学家__Jacob__和__Monod__在1961年首先提出，后经许多学者补充修正得以逐步完善。
3.大肠杆菌乳糖操纵子包括三个结构基因：__lacZ__、__lacY__和__lacA__，以及__启动子__、操纵基因和__阻遏子__。
4.在葡萄糖存在时，即使在细菌培养基中加入乳糖、半乳糖、阿拉伯糖等诱导物，与其对应的操纵子也不会启动而产生出代谢这些糖的酶，这种现象称为__葡萄糖抑制效应__。
由于葡萄糖对乳糖操纵子表达的抑制是间接的，是葡萄糖的降解产物抑制了lac mRNA的合成，所以又称为__降解物抑制作用__或__代谢物阻遏效应__。
5.对于大肠杆菌乳糖操纵子而言，乳糖并不与阻遏物相结合，真正的诱导物是乳糖的异构体__异构乳糖__，它是在β-半乳糖苷酶的催化下由乳糖形成的。
6.能够诱导操纵子但不是代谢底物的化合物，如异丙基巯基半乳糖苷（IPTG）和巯甲基半乳糖苷（TMG），称为___义务（安慰性）___诱导物。
色氨酸是一种调节分子，被称为__辅阻遏物___。
7.大肠杆菌中，色氨酸操纵子的转录调控除了阻遏系统外，还有__弱化系统__。
8.色氨酸操纵子的弱化机制主要涉及__茎-环__的结构，它是一段可以通过自我配对形成__弱化子__的mRNA区域，具有典型的终止子特点。
前导区的碱基序列以不同的方式进行碱基配对，在前导肽基因中有2个相邻的__色氨酸__密码子，所以前导肽的翻译对__色氨酸-tRNA Trp_的浓度敏感，弱化子对RNA聚合酶的影响依赖于前导肽中__核糖体__所处的位置，实现对转录过程的调节。
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大肠杆菌利用蔗糖高效合成D-葡萄糖二酸的研究D-葡萄糖二酸是用于合成其他增值化学品或商品化学品的一种很有前景的平台化合物。
目前部分化学法合成D-葡萄糖二酸已投入生产,微生物方面研究还不够成熟。
在代谢工程大肠杆菌中尝试将D-葡萄糖转化为D-葡萄糖二酸的方法已经探究了很多年。
其中,单糖发酵的效果不明显,得率很低,后期分离纯化困难。
在混糖发酵中D-葡萄糖二酸产量增加,正因如此这种方法之后获得了研究者极大的关注。
在此,我们在大肠杆菌 BL21(DE3)中共同表达
cscB,cscA,cscK,ino1,miox,udh 和suhB7个基因,分别是蔗糖关键基因和代谢目的产物的关键基因。
从功能上构建从蔗糖到D-葡萄糖二酸的途径,该途径目前还未经报导。
之后运用 Red 重组和 Crispr/Cas9 技术进一步敲除 zwf,pgi,ptsG,uxaC,gudD等5个代谢路径关键基因,并且过表达基因glk,弥补D-葡萄糖磷酸化缺失路径,以及使用D-果糖依赖性的翻译控制系统用于调控基因pgi,测定不同时期Pgi的酶活,以达到调控碳通量的目的。
以上方式最终使得重组大肠杆菌既可使用蔗糖作为唯一碳源,同时可获得较高的产量。
在发酵过程中,发现,D-葡萄糖二酸在含有～10g/L蔗糖的M9培养基中的产量达到～1.42g,以蔗糖为底物时产量为～0.142g/g。