基于工程大肠杆菌的聚乳酸生物合成途径研究

发布时间：2021-10-19 04:48

　　随着石油资源的日益枯竭以及石油基材料对环境的破环,开发绿色环保的生物材料已成为目前绿色化工的一个重要研究方向。聚乳酸是一种绿色环保的生物基材料,因其具有良好的生物相容性和生物可降解性使其在农业、医药及食品行业均有着广泛的应用。传统的聚乳酸合成工艺采用乳酸单体到丙交酯再到聚乳酸的化学法聚合法,存在工艺单元多、生产成本较高、环境污染等问题。本研究以大肠杆菌为出发菌株,利用染色体重组技术和代谢工程改造技术构建了可以制备聚乳酸的工程大肠杆菌。该工程菌整合了糖-乳酰辅酶A-聚乳酸的代谢通路,构建了以葡萄糖为底物一步法发酵制备聚乳酸的生物合成途径;本研究同时确定了通过索氏提取与冰甲醇沉淀相结合的方法从大肠杆菌中分离聚乳酸的分离工艺,并通过核磁共振和红外图谱表征了制备的聚乳酸产物。丙酰辅酶A转移酶和PHA合成酶是聚乳酸合成途径中的的两个关键酶。本研究筛选了来自假单胞菌（Pseudomonas sp.MBEL 6-19）的II型PHA合成酶和来自色素杆菌属（Chromobacterium sp.USM2）的I型PHA合成酶进行发酵,含有I型PHA合成酶所得聚乳酸产量为0.85 wt%,分子量为2108... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

开环聚合和缩聚法合成聚乳酸

成存在混合不均匀的问题，因此也限制其分子量。第四，PHA 合成酶只接R）-构型的 HA-CoAs，因此，生物法合成的聚乳酸及其共聚物的单体有单学活性，其材料性质易控。第五，聚乳酸中剩余的丙交酯单体引起的聚乳合物加工问题不存在，因为在通过微生物合成的含乳酸酯的聚合物中不存反应的残留单体。Yang 等人通过工程大肠杆菌表达了不同的二型 PHA 合成酶，包括假单胞（Pseudomonas）61-3，绿针假单胞菌（P.chlororaphis）,恶臭假单胞菌（tida ） KT2440 ，树脂假单胞菌（ P. resinovorans ）和铜绿假单胞菌（ruginosa）PAO1，但是聚乳酸产量较低[41]。尽管生物法合成聚乳酸有很多，但是与典型的化学方法相比，其也存在需要解决的几个问题。聚合物合间存在链终止的现象，这会限制聚乳酸的分子量。而且细菌的生产率低，酸在细胞中的含量也低。且有研究发现，随着乳酸比例的增加，乳酸共聚分子量会降低，这限制了其应用。因此，筛选新型的底物特异性强的 PHA酶并通过代谢工程、细胞形态改造及酶融合等技术增加聚乳酸的生物合成我们要解决的问题。

16图 1-3 PHA合成酶的系统进化树Fig. 1-3 Phylogenetic tree of PHA synthases1.6 细胞分裂及修复原理1.6.1 细胞分裂原理细菌中的细胞分裂是通过称为裂体的大分子机器实现的。通过将微管蛋白同源物 FtsZ 聚合成环状结构，然后置于预期的分裂位点处的细胞质膜附近来启动裂体的组装。FtsZ 是由两个由中央核心螺旋分开的球状结构域组成的细胞质蛋白。尽管序列相似性水平较低，但 FtsZ 的三级结构与微管蛋白的三级结构非常相似，这这些蛋白来自同源提供理论依据。此外，FtsZ 通过单个亚基的头尾结合聚合成微管蛋白样原丝。FtsZ 与微管蛋白一样是一种自我激活的 GTP 酶：将来自一个亚基的碱基的协同环插入下面亚基的核苷酸结合位点，将催化残基

【参考文献】：
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本文编号：3444181