NADH氧化酶的研究进展

NADH氧化酶是一类催化NADH氧化为NAD+并消耗氧气的氧化还原酶,因其能够再生NAD+而成为人工调控微生物代谢流向的重要调控酶.文中综述了NADH氧化酶的分类、理化性质、反应机制,并分析NADH氧化酶清除细胞内氧毒性、介入细胞代谢过程,以及调节细胞生理和代谢等重要的生理功能.

酶-光偶联催化系统中分子-电子-质子传递过程与机制

酶-光偶联催化系统(EPCS)集成了半导体的光吸收能力和酶的高活性/特异性,可模拟自然界光合作用实现太阳能驱动的有用化学品合成.作为EPCS中的“能量货币”,辅因子(如NAD(P)+和NAD(P)H)参与了约80%的酶促氧化还原反应,且在酶-光间充当物质/能量交换的枢纽.然而,EPCS涉及光催化和酶催化反应,涉及分子、电子和质子传递过程,属于典型的复杂多相反应,导致其光-化学转化效率与理论值差距较大.本文从微观尺度对EPCS中分子-电子-质子传递过程进行了理解和剖析,系统介绍了自然界光合作用和EPCS中的“新三传”现象.此外,与传统化工领域通过强化宏观尺度上“三传”(即质量传递、热量传递和动量传递)提升单元操作过程效率的方法类似,本文总结并提出了通过协调优化“新三传”(即分子传递、电子传递和质子传递)来强化EPCS中物质-能量耦合关系,进而提升光-化学转化效率的新策略.其中,分子传递主要包括电子供体分子从反应液向催化剂传递以及辅因子分子在光催化模块和酶催化模块间穿梭;电子传递主要包括光生电子从其生成位点到光催化剂表面进而到电子媒介的传递;质子传递主要包括质子从溶液或催化剂表面向电子媒介的传递.期望通过“新三传”强化EPCS效率的理念,打破自然界光合作用的局限,实现温和条件下多种功能分子的高效合成,为人工光合与绿色生物制造领域提供新思路.

面包酵母生物合成ATP的影响因素及机理初探

在对面包酵母生物合成ATP的影响因素研究的基础上,初步探讨了生物合成ATP的反应机理。研究结果表明:在反应体系中直接添加终体积分数为0.5%的甲苯,可显著提高面包酵母细胞膜通透性。Mg^(2+)对ATP的合成影响很大,当Mg^(2+)浓度为40 mmol/L时,ATP合成量达到最大值,为9.02 mmol/L。在面包酵母生物合成ATP的过程中,当葡萄糖磷酸化和腺苷磷酸化反应竞争时,葡萄糖磷酸化快于腺苷磷酸化,在体系中其它需能反应结束后ATP才开始大量积累。在面包酵母经糖酵解途径生物合成ATP的前期,NAD的再生主要通过形成甘油和乙醇来实现,而在生物合成ATP的中期和快速合成期,NAD的再生主要是通过形成乙醇来实现。

极耐热性乳酸脱氢酶高效表达、纯化及酶学性质

从海栖热袍菌扩增出编码乳酸脱氢酶的基因并将其插入热激载体pHsh构建表达质粒,在大肠杆菌Escherichia coli中进行表达产生极耐热性乳酸脱氢酶Tm-LDH。基因表达产物通过热处理,可以一步获得接近电泳纯的重组酶。酶学性质研究表明,Tm-LDH的最适反应温度为95℃,最适pH 7.0;纯酶在90℃的半衰期为2 h,在pH 5.5–8.0之间最稳定;SDS-PAGE结果显示分子量为33 kDa,与理论推算值相吻合。以丙酮酸和NADH为底物时,相对于丙酮酸的Km值1.7 mmol/L,Vmax为3.8×104 U/mg;相对于NADH的Km值7.2 mmol/L,Vmax值为1.1×105 U/mg。Tm-LDH基因在T7载体中未能实现高效表达,但是在热激载体pHsh中得到了可溶性超量表达,表达水平达到340 mg/L。该酶在65℃反应条件下,活性达到最高活性的50%,并能保持活性不变,这使该酶能够与常温酶匹配,在辅酶NAD再生体系的建立中具有广泛的用途。