课程思政与产学研一体融合的“生物化学”教学案例设计

“生物化学”课程不仅传递知识,更是承载育人使命的重要组成部分。本文探讨了在“生物化学”教学课程中如何将课程思政与产学研一体融合,并设计了“生物化学”教学案例。在案例设计上,通过对知识点进行深度剖析,巧妙地将思政元素与科研实例有机整合,形成协同效应,引导学生多角度提高自身能力及素质。以蛋白质的生物合成为例,讨论了教学设计的三个层次:知识点的细致梳理、思政要素的挖掘以及最新科研进展的引入。在教学过程中,通过互动学习、教学手段创新和引导学生思考等手段,有效地将知识传递、能力培养和价值引领进行深度融合。最后,分析教学中存在的困难并提出了相应的改进思路,为类似的课程设计提供经验。

我国理工类研究生与导师关系及互动途径研究

在当前国内外新技术和基础科学领域竞争日益激烈的时代背景下,研究生与导师的关系趋于复杂化。如何构建研究生与导师之间的和谐关系,是新时代高校和研究机构研究生教育急需解决的问题。在问卷基础上,通过建立分类分级指标体系,定量表征了我国理工类研究生与导师之间的关系现状和互动模式。发现我国导师对研究生关怀程度为38.1±16.3%、指导程度为74.1±19.1%,合作程度为50.0±25.2%。研究生与导师的关系属于“指导+合作+关怀”复合型师生关系,但偏向导—学关系。研究生与导师之间为目标互动、全面互动、放羊互动和家庭互动模式的占比分别为52.3%、27.8%、17.8%和2.1%。研究生学位类别和个人经历、导师年龄、性别和职务、学生关系等都可在一定程度上影响师生关系,增加与研究生的非科研互动、促进情感交流有利于构建全面互动的师生关系。

硫酸软骨素裂解酶ABCⅡ的高效融合表达及其酶学性质研究

目的:本研究旨在实现硫酸软骨素裂解酶ABCⅡ(chondroitinase ABCⅡ,ChSase ABCⅡ)的高效可溶性表达并研究其酶学性质,为ChSase ABCⅡ在药品和保健食品生产中的应用奠定基础。方法:在优化ChSase ABCⅡ基因原始序列的基础上,构建重组质粒pET-28a-His-ChSase ABCⅡ并优化其表达条件;利用亲和层析得到带有多聚组氨酸标签(polyhistidine-tag,His-tag)的ChSase ABCⅡ融合蛋白后,研究了His-ChSase ABCⅡ的部分酶学性质。结果:构建的His-ChSase ABCⅡ融合蛋白表达系统能在大肠杆菌中实现可溶性表达;在表达宿主为E.coli BL21(DE3)和诱导剂(异丙基-β-D-硫代半乳糖苷)浓度为125μmol/L的优化条件下,发酵液酶活力可达到7206.83±184.27 IU/L;纯化后的His-ChSase ABCⅡ酶比活力为22.02±0.39 IU/mg蛋白,最适pH和温度分别为7.5和40℃,其在30~40℃条件下较为稳定,且半衰期在2 h以上。His-ChSase ABCⅡ能特异性有效分解硫酸软骨素,其K_(m)值为10.4±0.8μmol/L,Kcat值为9.4±0.2 s^(-1)。结论:本论文通过基因优化和融合表达等策略实现了His-ChSase ABCⅡ的高效表达和纯化。此外,His-ChSase ABCⅡ的酶学性质可基本满足其在医药和营养产品工业生产中的应用需求。

基于荧光检测的高通量筛选技术和装备助力细胞工厂构建

微生物工业制造是以微生物细胞工厂为核心,利用低成本、可再生资源为原料,实现高附加值化合物的绿色生产。依赖于“设计-构建-测试-学习”(DBTL)循环的微生物细胞工厂开发过程中“测试”阶段已成为制约合成生物学和代谢工程发展的瓶颈之一。基于微量滴定板(MTP)高通量自动化筛选平台极大降低了高通量筛选过程的劳动强度,流式细胞术和液滴微流控技术的发展大幅度提高了筛选通量。尤其是荧光激活液滴分选(FADS)高通量筛选技术的开发为自动化、高通量和低消耗筛选工作提供了新的解决方案。本文综述了不同高通量筛选技术在合成生物学和代谢工程领域应用的主要进展,重点介绍了近几年荧光激活细胞分选技术(FACS)和FADS在微生物细胞工厂和酶定向进化方面的应用实例,关注了待测分子与荧光信号偶联的常用策略,并简单介绍目前国内外基于液滴微流控技术高通量筛选装备的研发情况。

膜分离技术处理大豆乳清废水

对用膜分离技术处理大豆乳清废水进行了研究。结果表明 :废水经截留分子量为 80 0 0的超滤膜 ,可回收几乎所有的蛋白质 ;对美国 Desal公司生产的三种纳滤膜进行了评价 ,选择了一种可部分脱除蔗糖和单糖的纳滤膜对超滤透过液进行了浓缩 ,大豆低聚糖中功能性成分水苏糖和棉子糖的回收率超过 90 % ;纳滤透过液经反渗透处理 ,可回收大量纯水。采用本工艺处理大豆乳清废水 ,可大大降低排放量 。

发酵法精制大豆低聚糖的研究

研究了三种面包酵母对大豆低聚糖碳源利用的选择性。结果表明 :面包酵母C可选择性地利用蔗糖 ,而水苏糖和棉子糖的保留率大于 96 %;通过添加酵母膏 ,经过 3 6h培养 ,面包酵母C可全部利用大豆低聚糖中的蔗糖。进一步研究表明 ,以大豆乳清废糖浆为原料直接发酵再经下游处理 ,可得到蔗糖含量低于 1 3 %的精制大豆低聚糖干粉。

超临界CO_2抗溶剂法纯化大豆异黄酮的研究

测定了大豆异黄酮中两种主要成分染料木甙和大豆黄甙的雾点压力 ,采用有机溶剂提取和超临界CO2 抗溶剂技术通过两次膨胀进行大豆异黄酮的精制 ,得到的产品中大豆异黄酮含量高于90 % ,异黄酮收率大于 78%。该研究为超临界CO2

絮凝脱色在低聚木糖分离纯化中的应用

研究了 5种絮凝剂对低聚木糖水解液絮凝脱色效果的影响。结果表明 ,微生物絮凝剂NOC 1在用量为 2 0mg/L ,pH 6 5 ,温度 80℃及 5 0mmolAl3+ /L存在时 ,可除去约 86%的色素。利用絮凝结合活性炭脱色比单纯用活性炭脱色低聚木糖的损失减少约 83 9% ,活性炭用量减少 90 %。利用絮凝脱色生产的产品外观达到日本同类产品的水平 ,且产品中低聚木糖含量高于日本同类产品。

树脂及活性碳吸附技术回收大豆乳清中的异黄酮和低聚糖

对用树脂及活性碳吸附方法回收大豆乳清废水中的大豆异黄酮和低聚糖进行了研究。测定了树脂及活性碳吸附饱和曲线 ,研究了异黄酮和低聚糖的洗脱条件 ,建立了该法处理大豆乳清废水回收大豆异黄酮和精制大豆低聚糖的工艺。结果表明 :处理 1t废水 ,约可回收 4 0 %的大豆异黄酮130g ,精制大豆低聚糖浆 9kg ,并将乳清废水的COD和BOD分别由 136 0 0和 780 0降至 96 0和 340。本法处理乳清废水可创造良好的经济效益。

纳米过滤在低聚木糖生产过程中的应用

考察了美国Desal公司生产的4种纳滤膜对葡萄糖、木糖及低聚木糖的截留性能。结果表明,4号膜可有效的脱除NaCl并截留低聚木糖。用2.5英寸卷式膜组件进行碱法低聚木糖生产中下游脱盐过程的研究,经透析脱盐、恒盐浓度透析、恒体积透析及浓缩4步操作,可脱除约95%的NaCl及部分单糖,低聚木糖收率可达77.5%,且低聚木糖在总糖中所占的比例有较大程度的增加。

甘露醇微生物转化的研究

研究了碳源、pH及添加西红柿汁对发酵乳杆菌生产甘露醇的影响。结果表明：以果糖为碳源，浓度为150g／L时，LactobacillusFerm101能够生产相当量的甘露醇而无山梨醇产生。在培养过程中通过调控pH并添加西红柿汁可使甘露醇收率达到51％．

固定化酵母粒子中生产乙醇的定态分岔行为研究

运用变分原理和打靶法将分布参数系统的非线性边值问题转化为集总参数系统的初值问题,基于延拓算法,研究了固定床中球形固定化酵母粒子表面乙醇和葡萄糖浓度随参数的变化关系,得出了单颗粒固定化酵母生产乙醇的多定态特性。结果表明:随系统尺度L的变化,方程出现分岔点;方程的解与液相主体浓度有关。在某些条件下酵母粒子表面浓度有三个定态;在多定态区域,随L的增加,方程一个解支的乙醇浓度迅速增加,从而可以在固定床中通过控制粒径而使反应器达到较高的产率。研究结果为固定床反应器的开工及控制提供了重要的理论依据。

周期操作对基因工程菌质粒稳定性的影响

研究了定态与周期操作对基因工程酒精酵母质粒稳定性的影响 ,结果表明 :周期操作时系统振荡的周期(T)趋于外加激励的周期 ;在相同进料量和其他操作条件 (pH、DO、T)一定时 ,周期操作有利于提高底物的利用率并增强质粒的稳定性 。

L-苯丙氨酸生产中PAL酶活及产酸因素的研究

研究了诱导剂、表面活性剂及酶稳定剂对L 苯丙氨酸解氨酶 (PAL酶 )酶活的影响 ,考察了细胞量及反式肉桂酸的流加对产酸的影响。结果表明 :以 0 0 5 %L 苯丙氨酸为诱导剂可提高酶活 18 2 %,以 0 0 0 5 %溴化十六烷基吡啶为表面活性剂可提高酶活 12 4 %,PAL酶的稳定剂 2mol/L山梨醇与 0 1%戊二醛的组合可使酶活提高 94 5 %。细胞量 /肉桂酸比率α为 3 6对产酸最有利 ,在第 3,2 5 ,40h流加反式肉桂酸至浓度为 0 1mol/L ,可提高产酸浓度9 6 %。实验发现野生菌株的产酸能力可达 10 0 3g/L ,肉桂酸的转化率可达 6 0 %。

植物细胞膜固定化培养及产物释放行为研究

研究了植物细胞膜固定化培养中各种参数对反应器性能的影响，结果表明：细胞层厚度为7～8mm时生产能力可达到较高的水平；孔径为80μm的不锈钢丝网是合适的固定化长春花细胞膜材料；压力脉冲是促进胞内生物碱释放的有效手段；并在理论上建立计算反应器允许细胞层厚度的方法，计算结果与实验吻合较好。

黑曲霉产酶过程中变温操作的研究

研究了温度对黑曲霉Ａｎ１１５生产木聚糖酶的影响，测定了其正常条件下的产酶曲线。结果表明，２８℃下黑曲霉Ａｎ１１５产酶最高，采用变温操作，即前２４ｈ用３３℃而后用２７℃培养，可在不降低酶活性的情况下缩短发酵时间１６ｈ。

生化反应中的非线性动力学研究进展

本文介绍了生化反应系统中的非线性行为及非线性理论在生化反应过程研究中的应用，在理论和方法上为生化反应的研究提供了范例。

强迫激励下全混釜内酵母培养系统的混沌行为

以全混釜中酵母培养系统为对象,固定外加激励振幅值,改变激励频率,运用数值方法研究了强迫激励下乙醇连续发酵系统中存在混沌的可能性。结果表明,当激励频率 w 小于0.232885时,系统只表现出简单的周期解, 当w 大于0.232885小于0.250185时,系统出现一对周期二吸引子,当 w 增大至0.250185时,系统产生一对周期四吸引子,以后经一系列倍周期分叉出现混沌运动。当w>0.258后,系统出现多种周期窗口。该研究为进一步揭示生化反应系统中更复杂的非线性现象并对通过诱导振荡提高反应器性能提供了理论依据。

全混釜内酵母培养系统稳定性的数学分析

运用非线性动力学现代分析方法Hopf分岔理论 ,研究了全混釜内酵母培养系统的稳定性问题 ,得出其Hopf分岔范式 ,给出了振荡存在的区间、临界点处的周期及解析解 ,并考察了周期解及定常解的稳定性。

膜反应器培养植物细胞研究进展

本文就膜反应器在植物细胞培养中的研究现状进行了评述，并探讨了各类膜反应器存在的问题。