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关键词： 微生物采油   提高采收率   基因工程   耐厌氧   高温   Red/ET重组工程   酶法强化采油  

摘要： 微生物采油技术(MEOR)具有耗能低、环境友好等优势,但极端油藏环境(高温、高盐、厌氧)中高效驱油菌株的缺乏制约了微生物采油技术的应用。针对极端油藏环境,利用基因编辑技术优化微生物的耐热性和厌氧能力是微生物采油的技术瓶颈。利用基因工程对分离自极端油藏储层环境中的微生物进行定向改造,是获得微生物采油菌株的有效方式。从微生物采油的作用机理、应用现状以及发展方向三个方面对微生物采油技术进行了综述,并引入了酶法强化采油技术(EEOR)这一新概念,通过使用生物酶催化剂改变岩石物理性质,提高石油质量和开采效率。这些研究将有助于更好地理解油藏极端环境微生物的生态系统,并为其应用提供更好的科学依据。

关键词： 人胚胎干细胞来源间充质干细胞   心搏骤停   心肺复苏   脑损伤   猪  

摘要： 目的探讨人胚胎干细胞来源间充质干细胞(hESC-MSC)减轻心搏骤停(CA)猪复苏后脑损伤的作用机制。方法采用随机数字表法将29只健康雄性大白猪分为假手术(Sham)组(9只)、心肺复苏(CPR)组(10只)和hESC-MSC组(10只)。Sham组仅完成动物准备。CPR组和hESC-MSC组通过电刺激诱导心室纤颤10 min、CPR 6 min的方法制备猪CA-CPR模型;复苏成功后5 min,hESC-MSC组于1 h内经静脉微泵注射hESC-MSC 2.5×10^(6)/kg。于复苏前及复苏4、8、24、48、72 h采集静脉血标本,通过酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血清神经元特异性烯醇化酶(NSE)和S100B蛋白质(S100B)水平。于复苏24、48和72 h,采用神经功能缺损评分(NDS)和脑功能表现分级(CPC)评估动物的神经功能。每组分别于复苏24、48、72 h随机选择3只动物进行安乐死,迅速获取大脑海马组织,采用免疫荧光染色检测hESC-MSC在海马组织中的分布情况;采用免疫组化染色检测海马组织中星形胶质细胞和小胶质细胞激活情况、神经元细胞存活情况;采用原位末端缺刻标记法(TUNEL)检测细胞凋亡程度。结果CPR组和hESC-MSC组复苏4 h脑损伤标志物血清NSE和S100B水平即显著高于Sham组,随后逐渐升高;但hESC-MSC组复苏各时间点血清NSE和S100B水平均显著低于CPR组〔NSE(μg/L):4 h为20.69±3.62比28.95±3.48,72 h为27.04±5.56比48.59±9.22;S100B(μg/L):4 h为2.29±0.39比3.60±0.73,72 h为2.38±0.15比3.92±0.50,均P<0.05〕。在神经功能方面,与Sham组比较,CPR组和hESC-MSC组复苏24 h NDS评分、CPC评分即显著升高,随后逐渐下降;但hESC-MSC组复苏24 h NDS评分、CPC评分即显著低于CPR组〔NDS(分):111.67±20.21比170.00±21.79,CPC(分):2.33±0.29比3.00±0.00,均P<0.05〕。荧光显微镜下观察显示,hESC-MSC组复苏24、48、72 h海马组织中均可见hESC-MSC阳性标志物CD73、CD90和CD105表达,表明hESC-MSC能归巢至受损海马组织。此外,与Sham组比较,CPR组复苏24、48、72 h海马组织星形胶质细胞比例、小胶质细胞比例、细胞凋亡指数均显著升高,神经元细胞比例显著降低。与CPR组比较,hESC-MSC组复苏24 h海马组织星形胶质细胞比例、小胶质细胞比例、细胞凋亡指数即出现显著降低,神经元细胞比例即出现显著升高〔星形胶质细胞比例:(14.33±1.00)%比(30.78±2.69)%,小胶质细胞比例:(12.00±0.88)%比(27.89±5.68)%,细胞凋亡指数:(12.89±3.86)%比(52.33±7.77)%,神经元细胞比例:(39.44±3.72)%比(28.33±1.53)%,均P<0.05〕。结论在复苏早期应用hESC-MSC可减轻CA猪复苏后脑损伤及神经功能障碍,其作用机制可能与抑制免疫细胞激活、减少细胞凋亡和促进神经元存活等有关。

关键词： 基因工程   微生物代谢   代谢通路调控   高通量技术   工业应用  

摘要： 文章旨在探讨基因工程改造微生物代谢途径的方法及其在工业和药物生产领域的实际应用。同时,通过分析微生物代谢途径所面临的现状与挑战,揭示了基因工程改造的必要性和潜在优势,并详细介绍了基因克隆与表达系统、代谢通路调控策略和高通量技术的应用。此外,还通过实际应用案例展示了基因工程在提高谷氨酸和青霉素产量方面的显著成效。

关键词： Bw亚型   家系调查   DNA测序   蛋白跨膜区  

摘要： 目的对1例血型血清学检测正反定型不符的标本进行基因分型,并对其进行家系调查分析及分子生物学机制研究。方法采用血型血清学方法鉴定先证者及其家系成员ABO血型;采用Sanger和单分子实时测序法(single molecule real-time sequencing,SMRT)对先证者及其家系标本进行ABO基因的1~7外显子测序分析;采用DeepTMHMM对突变前后的蛋白质进行跨膜区预测与分析。结果先证者及其母亲为Bw表型,其外公为ABw表型,其他家系成员血型结果正反定型相符;ABO基因测序结果显示先证者及其母亲、外公的B基因第1外显子存在c.3 G>C新变异,导致翻译起始位点后移;DeepTMHMM分析结果显示翻译起始位点后移改变了蛋白拓扑结构。结论ABO基因第1外显子c.3 G>C突变导致翻译起始位点后移,使得蛋白拓扑结构从α-跨膜区变为球形信号肽,降低了酶的活性,产生Bw血清学表型。

关键词： 疟疾   GFP   基因工程   动合子  

摘要： 目的构建动合子阶段表达绿色荧光蛋白的基因工程疟原虫,为该阶段相关的研究提供工具虫株。方法构建含有GFP基因序列和pb25基因位点重组同源臂的打靶载体,线性化后电转染至伯氏疟原虫***。经药物筛选后使用有限稀释法进行克隆,利用PCR进行基因型鉴定。通过观察记录感染小鼠的发病情况、疟疾血症、红内期各阶段和合子、动合子的形态发育,分析基因工程疟原虫的生物学特性。结果基因工程伯氏疟原虫***,经PCR基因型鉴定与预期一致,且能在动合子阶段表达绿色荧光蛋白。***与野生型疟原虫在红细胞内的形态和体外培养合子、动合子的形态均无差异,感染小鼠的生存时间无统计学差异(χ^(2)=0.309,P>0.05),体外培养动合子的转化情况无显著差别(t=0.341,P>0.05)。结论成功构建基因工程疟原虫***,其生物学特性与野生型疟原虫无明显不同,能够在合子形成后有效表达GFP,无需抗体标记,可直接用于疟疾传播阻断效果的评估等此阶段相关研究。

关键词： 法医遗传学   纳米孔测序   DNA测序   实时测序   非人源遗传物质  

摘要： 从Sanger测序到高通量测序,测序技术的发展日新月异,为通过法医DNA分析打击犯罪提供更好的技术支撑。近年来,以纳米孔测序技术为主的三代测序技术已在生命科学研究、体外诊断、公共卫生、食品安全等领域应用广泛。纳米孔测序凭借超长读数、实时测序等优势,在与法医相关的STR、微单倍型、mtDNA、DNA甲基化和RNA等人类遗传标记以及微生物、动物、植物等非人源法医遗传物质的检测中显示出巨大的应用前景;其仪器小巧而方便携带,为“实验室带入现场”带来新的可能性,有望实现案发现场实时测序。但纳米孔测序技术仍面临许多问题,如数据分析复杂、错误率相对较高等,离法医日常应用还有一定距离,需要深入研究。本文介绍了纳米孔测序技术的基本原理、特点,综述了纳米孔测序技术在法医遗传领域的应用前景以及所面临的挑战,为相关人员提供参考。

关键词： 萝卜硫苷(GRA)   萝卜硫素(SFN)   抗癌   基因工程   十字花科作物  

摘要： 植物次级代谢物萝卜硫苷(glucoraphanin,GRA)是一种由蛋氨酸衍生的硫代葡萄糖苷(glucosinolate,GSL),性质相对稳定,其本身及水解后活性产物萝卜硫素(sulforaphane,SFN)在抵抗癌症、神经保护等方面发挥重要作用,在食品营养和科学研究中受到广泛关注。本文将综述GRA的理化性质、来源、生物学功能、合成途径以及当前生产现状,并进一步探讨未来GRA高效生物合成的潜力策略。GRA合成路径复杂,包括侧链延伸、核心结构形成以及侧链修饰三个阶段,可经植物内源黑芥子酶(myrosinase,MYR)或肠道微生物转化为具有生物活性的SFN等物质。西蓝花等十字花科作物中GRA含量较高,是当前GRA的主要来源作物,但其存在种植周期较长、产量不稳、提取率低等问题,开发经济且可再生的GRA新资源将极大地推进GRA开发应用。随着GRA生物合成及调控路径的明晰,基因工程辅助GRA的高效生物合成展现出巨大的潜力,也提示突破主流的单基因调控策略,聚合多基因多维度协同提高GRA合成的潜力。本文聚焦基因工程辅助十字花科作物高效生产GRA这一目标,系统地梳理了GRA合成各阶段的潜在候选基因并从富集部位角度指出了具高应用价值的底盘作物,以期为将来通过基因工程和分子育种技术调控植物中GRA的生物合成、实现GRA大规模可持续生产,提供一定的思路和策略。

关键词： 马尔尼菲青霉   试题设计   双相性   致病真菌   PCR技术   简并PCR   基因工程   研究团队  

摘要： 1试题设计(12分)温度双相性真菌马尔尼菲青霉(PM)是一种致病真菌,其基因序列和传播机制尚不明确。简并PCR和RACE PCR技术是PCR技术的发展,当待研究序列不明或仅知道部分序列时,设计特殊的引物,即可利用上述方法扩增获得未知的DNA。某研究团队使用以上技术,获得了PM的SKN7基因并进行了测序。

关键词： 甜味蛋白质   基因工程   异源表达   分子改性   甜味受体  

摘要： 甜味蛋白质由于具有高甜味、低热量、安全无毒等特点,因此在食品与饮料等领域有较强的应用价值。到目前为止,已从天然植物中获得8种天然甜味蛋白。本文对这8种甜味蛋白的甜味性质及其甜味产生的分子机制进行了介绍,并重点阐述了莫内林(monellin)、植物甜蛋白(brazzein)和索马甜(thaumatin)这3种代表性甜味蛋白的基因工程、异源表达与分子改性进展,对其在不同宿主内的表达产率及甜味性质进行了总结分析,并对甜味蛋白质的研究、应用和产业化发展进行了展望,为新型蛋白类甜味剂的研究与开发提供了借鉴与参考。

关键词： 问题情境   基因工程   主题化教学  

摘要： 问题情境式教学将教学脉络与问题情境进行了融合。本文以“基因工程”复习课为例,设计衔接性强、逐层深入的科研情境,引导学生接触情境、分析情境、拓展应用,实现情境、知识、生物学学科核心素养3种脉络的融合。