战略性新兴产业发展背景下合成生物学课程教学改革与实践

基于中南大学生物工程和生物技术专业优势和学科特色,为适应国家战略性新兴产业发展的需要,同时也为了激发学生的学习兴趣和主动性,进行合成生物学课程教学改革,教学内容上围绕具有重大影响力的科研进展,教学时坚持问题为导向的教学方式,聚焦本课程研究前沿和行业需求,从实际产业化案例出发开展实践教学,加深学生对理论知识的理解和对技术应用的认识,为新时代我国战略性新兴产业的发展培养更多优秀的专业技术人才。

高校精密贵重仪器管理现代化

针对高校精密贵重仪器管理的沿革、现状及发展趋势,并结合中南大学资源加工与生物工程学院在精密贵重仪器管理现代化的实践,就高校精密贵重仪器管理现代化与实践进行调查研究。结果发现,目前高校精密贵重仪器分布在校院系(所)三级公用平台,由专职技术人员集中管理;近年来,基于计算机、网络和视频监控技术的各种现代化管理系统,包括数字录像视频监控系统、实验室精密贵重仪器局域网、网络多媒体教学管理平台、实验室安全使用技术多媒体视频培训系统、仪器实验室网站、实验室出入自动控制系统、实验室及仪器电源自动控制系统、实验室智能管理系统相继开发并付诸实践。实践探索表明高校精密贵重仪器在科学管理基础上正朝智能化、信息化、网络化管理迈进。

Acidianus manzaensis对不同晶体结构黄铜矿浸出的作用（英文）

基于同步辐射X射线衍射(SR-XRD)和硫K边X射线吸收近边结构(XANES)光谱学等技术,比较研究A. manzaensis对不同晶体结构黄铜矿(α相、β相和γ相)的浸出。通过在583、773和848K热处理原始黄铜矿,获得α相、β相和γ相黄铜矿。生物浸出的结果表明,经过10 d的生物浸出,α相、β相、γ相和原始黄铜矿浸出液中[Cu^(2+)]分别为1.27、1.86、1.43和1.13 g/L,表明β相的黄铜矿比其他类型的黄铜矿更容易被A. manzaensis浸出。SR-XRD和XANES的结果表明,这4种类型黄铜矿生物浸出的残渣主要是由黄钾铁矾和黄铜矿组成,单质硫在生物浸出的初期产生。而对于β相和γ相黄铜矿生物浸出过程而言,斑铜矿在浸出的初始阶段产生,并且在第6天转化为辉铜矿。

大型精密仪器的良性运转模式

大型精密仪器是高等院校教学、科研及技术开发的重要硬件元素。该文从剖析现行大型精密仪器室的运行和管理模式与现代教育要求的差距入手,对新时期高等院校大型精密仪器室进行了重新定位,提出了建立与重新定位相适应的新的良性运行机制和实现这种良性运行机制的具体措施。

卵白蛋白的分离及卵白蛋白铁的制备与表征

本论文对卵白蛋白的分离与纯化、卵白蛋白铁的制备和表征进行了实验研究。首先采用不同饱和度的氯化钠和硫酸铵对卵白蛋白进行了定量盐析条件的试验,发现通过一次氯化钠或硫酸铵盐析和一次等电点沉降获得的卵白蛋白产品,蛋白纯度等于甚至优于Sigma公司提供的标准卵白蛋白,进一步的研究表明只有氯化钠盐析法获得的卵白蛋白才适合制备卵白蛋白铁复合物。接着,研究了制备卵白蛋白铁的工艺条件,探索了不同摩尔配比对所制得的卵白蛋白铁复合物铁含量的影响,初步探讨了不同结合比卵白蛋白铁复合物的性质,并用紫外可见吸收光谱和傅立叶转换红外光谱对卵白蛋白铁复合物进行了表征。这些实验研究为进一步开发新型廉价的补铁剂奠定了基础。

邻菲啰啉计算光度法同时测定生物浸出样品中Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)

邻菲啰啉光度法常用于Fe(Ⅱ)测定,但受到试样中Fe(Ⅲ)对测定的影响,因此不能直接用于生物浸出样品中Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的同时测定.为此,基于Fe(Ⅱ)邻菲啰啉特征吸收曲线以及混合铁中Fe(Ⅲ)对Fe(Ⅱ)测定的线性影响关系,建立了基于Fe(Ⅱ)和全铁同时测定Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的计算光度法,并研究了生物浸出样品中典型金属离子(Cu2+、Ni2+、Cd2+、Co2+)以及试样溶解与储放对测定的影响.方法可准确地测定含铁次生矿物和生物浸出液中铁价态组成,应用于生物浸出矿渣、细胞表面中常量或微量的Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)组成分析,具有简便快速的特点.

精密贵重仪器网络多媒体视频教学与管理平台的构建与实践

为了满足创新教育对全方位开放实验室的变革要求,最大限度降低实验室开放带来的安全风险以及解决开放引发的安全与技能全员培训问题,必须创新高校精密贵重仪器实验室的管理模式。中南大学资源加工实验教学中心经过多年的探索,借助数字视频监控技术、信息网络技术、网络多媒体教学系统及实验教学资源库网站等的建设,构建了精密贵重仪器网络多媒体视频教学与管理平台。

高碱脉石低品位铜镍复合矿的诱变细菌浸出

金川低品位铜镍复合矿为高碱脉石的氧化—硫化混和矿 ,矿区无土著浸矿细菌。采用经诱变改良的外源混合T .f浸矿菌和控制矿浆 pH(<4 ) ,有效地浸出了该复合矿中的镍和铜 ;控制矿浆pH在细菌生长最适的范围内 ,钙、镁实际耗酸分别只占其总含量的 2 2 %～32 % ;铜、镍在不同浸出阶段表现为相反的浸出行为 ,酸浸时铜优先被浸出 ,菌浸时镍优先被浸出 ;渣样分析表明硫化镍、硫化铜的浸出机制为间接作用。物相分析表明这些浸出行为与浸出对象的赋存状态有关。

黄铜矿生物浸出过程的硫形态转化研究进展

黄铜矿生物浸出过程中会生成元素硫及其他含硫中间产物和衍生物,它们对黄铜矿溶解产生钝化或促进作用。研究黄铜矿生物浸出过程的硫形态转化,可以有效了解阻碍或促进黄铜矿生物浸出的关键物质形态以及影响这些形态形成的机制,从而为进一步了解黄铜矿的钝化机制、揭示黄铜矿的溶解机制奠定理论基础。介绍了黄铜矿生物浸出过程产生的含硫中间产物和衍生物及其硫形态转化研究的进展。

元素硫对黄铜矿生物浸出行为及群落结构的影响(英文)

研究3种典型铁/硫代谢菌—Acidithiobacillus ferrooxidans,Leptospirillum ferriphilum及Acidithiobacillus thiooxidans混合浸出黄铜矿过程中铁/硫氧化活性、群落结构(PCR-RFLP)的变化,以及不同浓度的元素硫对其影响。结果发现,加入3.193g/L元素硫能促进细菌的表观硫氧化活性,改变浸矿体系的群落结构,并进一步影响钝化层的形成、金属离子的溶出,其浸出率(71%)较未添加硫的(67%)有一定程度的提高。而过量的元素硫会抑制铜的浸出(浸出率44%)。

羧甲基壳聚糖磁性纳米复合物的制备与表征

采用共沉淀法制备纳米四氧化三铁磁性粒子,通过一步包埋法将四氧化三铁磁性纳米粒子用羧甲基壳聚糖进行直接包覆,制备羧甲基壳聚糖磁性纳米复合物。透射电镜观察表明:该磁性纳米复合物呈球状,平均粒径为11.6 nm;Zeta电位和粒度分析结果表明:其粒度分布比较窄,平均粒径约为12 nm,与电镜观察结果一致;红外光谱和热分析结果表明:Fe3O4表面成功地包覆了羧甲基壳聚糖。将该磁性纳米复合物应用于鸡血细胞基因组DNA的分离,结果表明:该磁性纳米复合物非常适合于基因组DNA的分离纯化,避免了传统苯酚-氯仿法中有毒试剂的使用,能够显著简化整个DNA的纯化制备过程。

游离和固定化Synechococcus sp.细胞对铬(Ⅵ)生物吸附性能的比较研究

从pH值、温度及吸附动力学等方面比较研究游离和经海藻酸固定化的微藻Synechococcus sp.细胞生物吸附剂对Cr（VI）的吸附性能. 研究结果表明： 游离细胞吸附剂在较宽的pH值（1～12）范围内稳定, 其表面电位等电点为pH=3;在等电点前（pH〈3）细胞对Cr（VI）吸附明显增强;在等电点后（pH＞3）细胞对Cr（VI）也表现出一定的吸附. 这表明Cr（VI）主要通过静电吸附到细胞上, 吸附的作用点为蛋白质表面的质子化氨基. 游离细胞经海藻酸固定化后, 其表面电位等电点移至pH=2, 但两者的吸附行为相似, 且都与在海藻酸钙上的吸附行为显著不同, 说明固定化细胞对Cr（VI）的吸附主要是游离微藻细胞的作用;Cr（VI）在游离和固定化细胞上的吸附是一个快速的过程, 在其质量浓度低于1 g/L的范围内符合Freundlich吸附等温方程, 在10～50 ℃吸附不受温度影响.

耐高温小球藻紫外诱变育种及其耐高温性质研究

从内蒙古筛选得到1株淡水小球藻Chlorella sorokiniana CS-01,采用原生质体-紫外线诱变技术,以55℃高温培养为选择压力,得到1株能在该温度下存活的突变藻株,该突变藻株能够适应利用烟道气CO2培养造成的高温环境。突变藻株适应的温度范围更广（15~55℃）,生长周期缩短,生物质产量增加;当通入装机容量为500MW的火力发电厂烟道气,其生长周期较Chlorella sorokiniana CS-01缩短2d,油脂质量分数提高20%。传代培养5代,生长情形相同,具有较好的遗传稳定性;该藻株具有火电厂、冶金厂、水泥厂等高排放工业位点固定烟道气CO2的应用价值,生物质经油脂提取和转酯反应可用于制取生物柴油。

表面活性剂Tween-80对Acidithiobacillus ferrooxidans硫氧化和硫代谢相关蛋白质基因表达的影响(英文)

研究了表面活性剂 Tween-80 对 Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 23270 生长、硫氧化和硫代谢相关典型基因表达的影响。结果表明,当培养基中含有 10 2g/L Tween-80 时,A. ferrooxidans 的生长以及其对不溶性底物(S0和 CuFeS2)的代谢得到了促进。在该条件下,经过 24 d 的生物浸出,黄铜矿的铜离子浸出率比对照组(不含 Tween-80)高 16%。FT-IR 光谱分析表明,这可能是由于 Tween-80 的存在而导致胞外多聚物成分发生变化而引起的。用 RT-qPCR 来分析 17 个硫代谢相关基因在 Tween-80 存在时的表达差异。胞外蛋白质基因表达下调表明了Tween-80 对细菌硫吸附作用的影响。硫代谢相关酶基因表达水平的变化为硫代谢的研究提供了参考。

羧甲基壳聚糖银噻苯咪唑的制备及其抑菌性能

研究了一种新型广谱复合抗菌剂羧甲基壳聚糖银噻苯咪唑的制备与性能。抗菌实验结果表明:该新型复合抗菌剂能综合其单一组分抗菌剂或二元组分(羧甲基壳聚糖银和羧甲基壳聚糖噻苯咪唑)复合抗菌剂的优点,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、黑曲霉和毛霉等代表性微生物的最小抑菌浓度分别为20×10-6、25×10-6、20×10-6、40×10-6和450×10-6 g/mL,具有优良的广谱抗菌效果;同时,克服了银离子的变色缺陷;银和噻苯咪唑分别与高分子羧甲基壳聚糖中的胺基和羧基发生了键合作用。

绿色化学和矿物资源高效利用

前瞻了绿色化学与矿物资源高效利用之间的关系 ,对传统矿物加工过程的特征和绿色化学应用的重要性、环境友好的选冶方法 (包括生物浸出、非氰化浸出金和矿山污染源的微生物转化等 )的研究和应用以及如何发展绿色化学和技术进行了探讨 。

古菌生物浸出黄铜矿过程中的表观硫氧化活性表征(英文)

对4株纯的极端嗜热古菌及它们的混合菌在生物浸出黄铜矿过程中的硫氧化活性进行对比研究。结果表明,混合菌比纯菌拥有更高的硫氧化活性,它大幅度促进黄铜矿浸出率的提高。表征嗜热古菌硫氧化活性的参数值通常受很多因素的影响,以致在不同的硫氧化菌和不同的条件下生物浸出黄铜矿时,这些参数很难准确地反映出相应的硫氧化活性。因此,期待找到一种能有效表征浸矿菌硫氧化活性的方法。

不同粒度羧甲基壳聚糖基复合抗菌剂抑菌性能的研究

为增加固体制剂的水溶性以及考查研磨后其抗菌性能的变化,制备了低银含量和低噻苯咪唑含量的羧甲基壳聚糖银噻苯咪唑(Ag-CMCTS-TBZ)复合抗菌剂,通过研磨和粒度分级将其分成C1(150-74μm)、C2(74-45μm)和C3(-45μm)三种制剂,采用粒度分析、紫外、红外光谱及最小抑菌浓度(MIC)对其进行分析。研究表明,低含量银、噻苯咪唑的Ag-CMCTS-TB均具有良好的水溶性,其溶解度都大于0.4%,其0.2%(w/v)的抗菌水溶液中的表观粒度在13-250nm之间;但在研磨分级之后,三种制剂中分子间的络合或者氢键键合状况发生了变化,而且导致其抗菌性能发生改变;其中C1对E.coli和S.aureus有较强的抑制,而其抑制A.niger的能力较弱;C3抗菌活性最低,对E.coli,S.aureus,C.albicans和A.niger的MIC值皆>1000 mg/L;C2的抗菌效果则介于其间。

初始pH对极端嗜热菌万座嗜酸两面菌作用下黄铜矿氧化溶解的影响(英文)

采用生物浸出和循环伏安试验研究初始pH对黄铜矿在65℃条件下氧化溶解的影响,分别采用XRD和拉曼光谱分析黄铜矿生物浸出过程中和电极表面形成的氧化产物。化学浸出结果表明:黄铜矿溶解速率随着初始pH的减小而增大,然而初始pH对黄铜矿生物浸出的影响却正好相反。当初始pH为1.0时,万座嗜酸两面菌的加入几乎没有促进黄铜矿的溶解,这主要是由于高酸度严重抑制了万座嗜酸两面菌的生长。电解液中存在或不存在万座嗜酸两面菌时黄铜矿的阳极氧化电流都随着初始pH的增大而增大,同时在黄铜矿电极表面检测到了单质硫和铜蓝。结果表明,在化学浸出过程中黄铜矿是在质子作用和氧化作用下溶解的,黄铜矿氧化生成了铜蓝和单质硫。

磁黄铁矿自诱导浮选电化学的研究

考察了磁黄铁矿自诱导浮选基本行为,得出了不同pH条件下,回收率一矿浆电位关系和浮选电位上下限—pH关系。结果表明,磁黄铁矿在pH<13,在一定电位范围内,均可实现自诱导浮选。通过循环伏安曲线测量,阐明了磁黄铁矿表面氧化的机理。中性硫是主要疏水体,E-pH图计算,证明了可浮区间内的重要组分。