蛋白质组学和代谢组学在微生物代谢工程中的应用

构建微生物细胞工厂是化学品、生物能源以及药物分子可持续生产的可行性策略。然而，微生物的代谢复杂、调控严谨，制约着目标产物高效合成。蛋白质组学和代谢组学可以从系统生物学角度分析酶和代谢物组分，从而理解复杂的生物系统，为微生物代谢工程改造提供重要线索。该文介绍了蛋白质组学和代谢组学在微生物代谢工程中的应用，包括基因组尺度代谢模型构建、菌株生物合成优化、指导菌株耐受性改造、限速步骤预测、植物次级代谢途径挖掘，从而为微生物合成天然产物提供新的基因或途径。在此基础上，该文还展望了生物大数据未来的发展方向。     

纤维素热裂解反应机理及中间产物生成过程模拟研究

基于改进的B-S机理模型，通过求解物料内部和气相空间两段反应过程，对纤维素热裂解过程中一些化合物(活性纤维素、左旋葡聚糖(LG)、乙醇醛、丙酮醇等组分)的生成和演变情况进行了模拟。结果发现,自由水的脱除过程使物料前期升温速率发生了下降，并未影响热解期间温度分布以及反应过程。热裂解过程中，由于一次反应的强烈吸热，物料在长时间内局限于中温范围，其内部各组分质量浓度分布的区别主要体现出一次反应竞争能力的强弱。物料厚度的增加使热裂解时间延长，并加剧物料内部的二次分解。左旋葡聚糖和其竞争产物乙醇醛的生成出现一个大量生成、快速逃逸的过程，相比于左旋葡聚糖，乙醇醛质量浓度的积累具有更快的速度，体现出较高温度下的竞争优势。对于小尺寸反应物，挥发分二次反应主要发生在气相空间，随着气相停留时间的增加，其二次分解的程度提高，该效果随辐射源温度的提高而加剧。相比于LG产率随反应时间的快速下降趋势，高温下生物油产率的降低略显缓和，其变化主要是组分分布的改变，即从大分子结构降解为小分子结构。     

元素缺乏分四阶段

起始缺乏阶段：其特征为由于摄入不足而引起的元素本身的代谢变化，这是在供应不足的一段时间内所起的代偿变化，因此检查不出生物结构和功能紊乱。起始缺乏阶段在增加元素摄入后可恢复到正常状态；如果摄人量仍然保持在边缘水平，可能持续整个生命期；当摄入更严重限制时可导致第二阶段。起始缺乏阶段本身对健康没有不利后果，但它代表缺乏的危险性增加，安全界限降低。     

压缩机频率对双级压缩制冷系统的影响

为研究压缩机频率对双级压缩制冷系统性能的影响,通过实验,改变高温级压缩机频率来调节系统中间压力,分析一次节流中间不完全冷却双级压缩制冷系统性能的变化。研究表明,在冷凝温度30℃、蒸发温度-30～-40℃的工况下,固定低压级压缩机频率,当高压级压缩机频率一定时,系统COP随着蒸发温度的升高而升高;当蒸发温度一定时,高压级压缩机频率从45 Hz升高到75 Hz,系统中间压力小幅上升,压缩机功耗增加,制冷量增加,系统COP呈现先增大、后减小的变化趋势,故存在一个最优运行频率使系统运行达到最佳状态。     

松木屑与褐煤共气化的TG-FTIR实验研究

利用TG-FTIR对松木屑、褐煤及其混合物的共气化过程及气化产物进行了分析，研究了掺混比例、升温速率以及反应气氛对共气化过程的影响。结果表明，松木屑加入后提高了试样的反应活性，随松木屑比例增加，气化失重速率逐渐降低，CO的开始析出温度及析出峰面积A_CO呈降低趋势；较低的升温速率有利于CO和CH₄的析出，随着升温速率的增加，DTG曲线向高温侧移动，最大失重速率显著增加，褐煤热解对应的峰逐渐消失；CO₂气氛对挥发分析出阶段的失重行为影响不明显；空气气氛时挥发分析出阶段的两个失重峰分别对应挥发分的燃烧和固定碳燃烧，该气氛下没有明显的焦炭气化阶段。     

2型糖尿病患者尿液的代谢组学研究

目的 从代谢组学角度分析并寻找2型糖尿病（T2DM）患者可能的代谢标记物。方法 选取30例初诊、或有糖尿病史经药物治疗控制不理想且无并发症的T2DM 患者,另选取30例性别、年龄匹配的健康者为正常对照。收集清晨空腹中段尿,以气相色谱- 质谱联用（GC-MS）技术对尿液样本进行代谢图谱分析,正交偏最小二乘法判别研究尿液内源性化合物在两组间的差异。结果 T2DM 组和正常对照组尿液代谢谱明显分离。与正常对照组比较,T2DM 组尿液2,3,4- 三羟基丁酸、肌醇、D- 葡萄糖、D- 葡萄糖酸及尿素含量升高（P＜0.05 或0.01）,马尿酸含量减少（P＜0.01）。结论 代谢组学检查提示T2DM 患者尿液中代谢标志物为2,3,4- 三羟基丁酸、肌醇、马尿酸、D-葡萄糖、D- 葡萄糖酸及尿素,观察这些标志物含量的变化有助于T2DM 的临床诊断及发病机制研究。     

二丙胺的结构微调对磷酸铝分子筛晶化过程影响的凝胶组成依赖性

以二丙胺异构体（二正丙胺DPA和二异丙胺D-iPA）为结构导向剂,在200℃加热2组反应原料物质的量之比不同的初始凝胶,合成出了高结晶度的磷酸铝分子筛AlPO₄-11。利用X射线粉末衍射分析、元素分析等表征手段,研究了凝胶的晶化过程和液相的pH值以及Al和P的浓度演化。初始凝胶各组分物质的量之比为n_Al2O3：n_P2O5：n_DPA/D-iPA：n_H2O2=1.0：1.0：1.2：75时,以DPA为结构导向剂,晶化过程中无中间相生成,而以D-iPA为结构导向剂时,晶化过程中生成了具有12元环孔道结构的磷酸铝分子筛AlPO₄-5中间相;初始凝胶各组分物质的量之比为n_Al2O3：n_P2O5：n_DPA/D-iPA：n_H2O2=1.0：1.0：1.0：75时,以DPA为结构导向剂,晶化过程中生成了具有18元环孔道结构的磷酸铝分子筛VPI-5中间相,而以D-iPA为结构导向剂时,晶化过程中同时出现了VPI-5及AlPO₄-5两种中间相。表明对于同一种有机胺,凝胶物质的量之比的改变影响了其结构导向效应。理论计算结果显示质子化的DPA及D-iPA中N原子上的电荷有差异,表明有机胺的结构微调影响其结构导向效应,但该影响依赖于凝胶组成。     

气相色谱-质谱结合化学计量学方法用于2型糖尿病小鼠尿液代谢物的定性定量分析

建立了气相色谱-质谱(GC-MS)同时测定2型糖尿病(Type 2Diabetes Melli-tus,T2DM)KK-ay小鼠尿液中多种代谢物的方法。样品预处理中,以核糖醇为内标,用甲醇去除蛋白,尿酶去除尿素,经N2吹干后用肟化-硅烷化法进行衍生;气相色谱-质谱测定中,采用DB-5MS毛细管柱程序升温法分离尿样中的多种成分。获得二维数据后用直观推导式演进特征投影法(HELP)对重叠色谱峰进行解析,并结合NIST标准质谱库和标准品对尿液中的代谢物进行定性定量分析,共鉴定出氨基酸、糖类、脂肪酸、有机酸和酯类等43种内源性代谢物质。结果表明,该方法简便快捷,易于操作,且灵敏度高,能够同时检测尿液中的多种组分。     

促红细胞生成素B螺旋表面肽的代谢稳定性结构修饰：设计、合成及其提高的肾保护作用

肾脏缺血缺氧以及再灌注过程都将导致肾小管上皮细胞凋亡,使肾功能严重受损.肾脏的缺血再灌注损伤是移植肾功能延迟恢复的主要原因并能诱导急慢性排斥,影响肾存活率.近年来发现,衍生于促红细胞生成素（EPO）的B螺旋亚基亲水表面序列的肽链（HBSP）,对肾脏缺血再灌注损伤具有显著的保护作用,但其在体内极短的半衰期（约2min）极大地限制了它的临床应用.因此,本研究采用构象约束、全D-构型氨基酸替换和N-端封闭策略,设计了3种类型的EPOB螺旋表面肽衍生物,旨在提高其代谢稳定性环肽的设计采用了对氧化还原稳定的硫醚键和相对刚性的亚砜键两种环合方式.在多肽的合成上,采用微波辅助多肽自动合成和手工合成两种模式有机结合;优化了硫醚环合工艺,应用微波加热进行硫醚环肽的合成,大大提高了产率和效率;利用圆二色（CD）谱确定了亚砜环肽的相对构型.活性实验表明,相对于线性母肽HBSP,本文设计合成的代谢稳定衍生肽对大/小鼠肾脏缺血再灌注损伤均有显著提高的保护作用,且硫醚和R-构型亚砜环肽的肾脏保护活性强于S-构型亚砜环肽.而且,环化确实提高了功能肽的血浆稳定性.因此,本文合成的硫醚环肽一周一次注射剂量等效于线性肽HBSP一日三次剂量对小鼠肾损伤的保护作用.