多聚磷酸盐在微生物抗环境胁迫中的作用及机制

抗环境胁迫是微生物提高环境适应性和增加生存机会的一个重要策略,探明微生物抗环境胁迫的过程及分子机制对于了解微生物进化和开发微生物资源具有重要意义。多聚磷酸盐(polyphosphate,polyP)在微生物抗环境胁迫中发挥重要作用。在营养限制条件下,polyP可充当微生物的能源来源和信号分子,增强微生物对低营养环境的适应能力。在微生物应对环境胁迫过程中,polyP可作为蛋白质的伴侣,通过蛋白质修饰改变蛋白质结构使其免受失活,从而维持其功能完整性。polyP具有金属螯合能力,可提高微生物对重金属胁迫的抵抗能力。微生物能通过调节polyP的合成来适应环境pH的改变,调节酸碱胁迫过程中的能量消耗。基于polyP抗环境胁迫的特性,通过转基因技术,把polyP合成相关基因转入到农作物中,可以增加农作物体内polyP含量,从而提高农作物抗环境胁迫的能力。利用含有polyP的微生物处理重金属废水,可极大地提高重金属离子的去除效率。同时,微生物中合成的polyP颗粒也能进一步开发为生物活性产品。因此,polyP在微生物抗胁迫中发挥多样化作用,通过各种分子途径提高微生物对环境胁迫的耐受性。加强polyP在微生物抗环境胁迫中的作用与机制研究,不仅丰富微生物抗环境胁迫的研究内容,而且为多聚磷酸盐类生物活性物质的工程应用提供技术支撑。

具有生物活性的多聚磷酸盐材料在骨修复中的应用:基础、进展与挑战

随着人们对骨修复和组织工程支架材料研究的深入,功能性骨科生物材料应运而生。无机多聚磷酸盐(polyphosphate,polyP)是一种具有高能磷酸键的聚合物,存在于成骨细胞和血小板中,其降解产物如磷酸根离子和产生的能量可以参与骨再生和代谢。受此启发,人们将polyP开发为新型骨修复材料,包括非晶态和结晶态两种结构,在体内外的实验研究都取得了丰富的成果。本文综合阐述了这种独特的能量自给型生物材料的生理功能、材料设计、制备方法、生物学效应及相关机制的进展,为其在骨修复中的应用提供依据。本文也同时讨论了polyP材料面临的挑战和争议,以期推动其临床转化。

湖泊蓝藻多聚磷酸盐代谢机制及功能

大规模蓝藻水华暴发对湖泊水生态系统健康和饮用水安全产生巨大危害,而湖泊水体磷是影响蓝藻水华暴发程度的重要生源要素。应对水体不同磷酸盐浓度,蓝藻高效运行磷酸盐转运系统和磷酸盐特殊转运系统,并合成多聚磷酸盐(聚磷)。蓝藻胞内存在颗粒态、胶体态和可溶态3种形态的聚磷,且不同形态的聚磷分布位置不同。不同蓝藻合成聚磷颗粒的大小、数量和合成期均有所差异。多聚磷酸盐激酶、多聚磷酸盐外切酶、多聚磷酸盐内切酶和P-AMP-磷酸转移酶分别催化聚磷的合成与分解。多聚磷酸盐是二价阳离子的螯合剂,也是磷酸盐及高能磷酸键的储藏库,为细胞生存提供阳离子、磷酸盐和能量,满足蓝藻生命活动过程中生理生化活动所需,具有抵御高温、高pH、紫外线和营养盐缺乏等环境胁迫的生理功能,提升其在不利环境中的生存能力。同时,在蓝藻水华持续暴发、湖泊藻型生境稳态和磷生物地球化学循环过程中聚磷发挥重要的生态功能。因此,蓝藻合成聚磷的分子生物学机制及生态功能研究能够阐明聚磷的存在如何改变湖泊水体沉积物磷分配、食物网中磷传递等。而开展调控聚磷合成的技术研究,通过控制蓝藻合成聚磷来减轻蓝藻水华暴发规模,将为湖泊水体良性生态系统的重构提供新方法。

多聚磷酸盐在原核和真核生物中的研究进展

多聚磷酸盐(polyphosphate,poly P)广泛存在于自然界无机环境和生命有机体。细菌学研究显示,poly P可增强细胞抵抗外界恶劣环境的能力,促进严瑾反应(strigent response)和孢子形成,促进生物被膜的形成,提高捕食能力,增强细菌毒力等。对真核生物的研究发现,poly P可以促进正常成骨细胞和成纤维细胞分化成熟,参与胞内钙的贮存与释放,刺激一些肿瘤细胞增殖等。本文从现有的信息入手,推测poly P在神经系统中的功能。

多聚磷酸盐及其代谢酶的研究进展

多聚磷酸盐(polyP)是由几个到几百个无机磷酸盐单体通过高能磷酸键聚合而成的线性多聚体,广泛分布于自然界和生物体。本文总结了polyP在生物体中的重要功能,包括基因表达和调控、DNA的摄取、微生物的运动性、对胁迫和饥饿的应答、病原菌的毒性以及对细胞凋亡、血液凝固、细胞钙化、线粒体功能的调节,需要polyP的酶有内切酶、葡萄糖激酶、NAD激酶和AMP磷酸转移酶等。本文对调控polyP的多聚磷酸盐激酶(polyphosphate kinase,ppk)和外切聚磷酸酶(ex-opolyphosphatase,PPX)的生化性质和结构也进行了总结。同时,结合我们的研究工作,重点分析了结核分枝杆菌中PPX的同源蛋白和可能的生物化学活性。

多聚磷酸盐:不仅是异染粒

无机的多聚磷酸盐(inorganic polyphosphate,poly P)是由3个到几百个磷酸根通过高能磷酸酐键聚合而成的聚合物,具有广泛的生物学功能。然而,poly P的所有发现都是在不同的生物体和模式生物中进行研究产生的,因此,这些结果都各自独立,而不能形成一般性结论,即poly P在生物体中到底起什么样的作用。本文综述了poly P在DNA复制、基因转录、翻译和翻译后的修饰、蛋白质的折叠和降解中所发挥的生物学功能。本文尝试将poly P的各种不相关的生物学功能,从中心法则的角度进行了统一认识,希望能为poly P生物学功能的研究带来新的思考。

多聚磷酸盐在冷冻罗非鱼肉中的降解及其对鱼肉品质的影响

利用离子色谱检测冷冻罗非鱼肉中多聚磷酸盐的降解,并通过研究鱼肉保水性、Ca2+-ATPase活性、巯基含量的变化,考察了多聚磷酸盐的降解对冷冻鱼肉品质的影响。结果表明:三聚磷酸盐(STPP)在冷冻鱼肉中随着时间的延长会被不断降解;焦磷酸盐(TSPP)则随着冻藏时间的延长逐渐被降解为单磷酸盐。多聚磷酸盐的降解最终影响了冷冻鱼肉的品质参数,提高了鱼肉的持水力。随冻藏时间的延长和多聚磷酸盐的水解,蛋白质结合水的能力下降,内部的水分又逐渐形成冰晶,导致蛋白质逐步变性,Ca2+-ATPase活性丧失。添加多聚磷酸盐可以增强蛋白质的抗冻性,因而延缓了活性巯基的氧化或二硫键的形成;但是多聚磷酸盐一旦发生水解,蛋白质的变性程度升高,将导致活性巯基的含量下降。

多聚磷酸盐在鸡腿肉中水解的^(31)P核磁共振研究

利用31P核磁共振(NMR)对添加到鸡腿肉中的焦磷酸四钠(TSPP)和三聚磷酸钠(STPP)所发生的水解进行了研究。三组新鲜鸡腿肉样品,按照200ml腌制液/kg的比例分别注入新配制的腌制液5%NaCl、5%NaCl+6%TSPP、5%NaCl+6%STPP。结果表明,TSPP和STPP在肉中均发生水解。TSPP水解成正磷酸钠,STPP水解成焦磷酸钠和正磷酸钠,生成的焦磷酸钠随即水解成正磷酸钠。STPP水解速率大于TSPP。

多聚磷酸盐的离子色谱法分析研究

本文以美国DIONEX公司Omni Pac PAX-100为分离柱,氢氧化钠为淋洗液,甲醇为有机改进剂,梯度淋洗分离多聚磷酸盐(正磷酸盐PO_4^(3-),焦磷酸盐P_2O_7^(4-),三聚磷酸盐P_3O_10^(6-)).研究了分离机理和流动相的选择、色谱条件的最佳化、降低基线噪音的方法和多聚磷酸盐的稳定性.建立了同时测定ppb级(μg/1)多聚磷酸盐的离子色谱新方法.对样品的测定结果回收率均在97.49%-106.83%以内.

采用离子色谱检测肉及肉制品中多聚磷酸盐

采用离子色谱技术同时检测肉及肉制品中的正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐和三偏磷酸盐成分。对建立的方法进行检出限、定量限和最佳线性范围的确定,并进行加标回收和精密度测定,以及实际应用效果评价。4种磷酸盐分离度良好,正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐、三偏磷酸盐检出限分别为0.01、0.15、0.15、0.15mg/L,定量限分别为0.05、0.5、0.5、0.5 mg/L,分别在0.05~200、0.2~200、0.2~200、0.2~200 mg/L浓度内,呈良好线性关系。在3个浓度水平加标,其中正磷酸盐1 000、2 000、5 000 mg/kg,焦磷酸盐、三聚磷酸盐和三偏磷酸盐50、100、200 mg/kg,加标回收率为83.2%~101.9%,相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)小于2.02%。用建立的方法对市售产品进行检测分析,结果可以满足市售肉及肉制品样品的检测需求。

Pseudomonas putida GM6多聚磷酸盐激酶(ppk)基因的克隆及表达

以一株高效聚磷菌Pseudomonas putidaGM6为研究材料。为获得其多聚磷酸盐激酶(polyphos-phate kinase,ppk)基因,并验证该基因在磷酸盐转运系统中的作用,根据已报道的ppk基因保守区域设计引物,从其总DNA中成功扩增到ppk基因的部分片段(约528 bp)。随后采用快速染色体步移方法(Self-formed adap-tor PCR,SEFA-PCR)技术扩增片段的上下游基因序列,将三个序列拼接,用OMIGA软件分析其ORFs,推测ppk基因全长为2 220 bp(GenBank accession number DQ133537)。构建的多聚磷酸盐激酶表达菌株E.coliBL21(DE3)/pET29a-ppk经IPTG诱导后3 h时,明显出现分子量约为81 kDa的表达产物。且表达菌株在12 h时的磷去除率高达80%(对照菌株的磷去除率仅为18%),远高于已报道的40%的去除率。这表明ppk基因在E.coli中的过量表达,导致了E.coli菌体中poly-P的大量聚集,从而大大去除了培养基中的磷酸盐。

pH和多聚磷酸盐对不同类型鸡肉热诱导凝胶保水性的影响

主要研究了多聚磷酸盐及pH对鸡肉盐溶蛋白质热诱导凝胶保水性的影响。结果表明,形成胸肉、腿肉良好凝胶的pH分别为6.5、6.9;影响胸肉凝胶保水性因素的主次顺序为焦磷酸钠(SP)>三聚磷酸钠(STP)>六偏磷酸钠(HMP),影响腿肉凝胶保水性因素的主次顺序为六偏磷酸钠(HMP)>焦磷酸钠(SP)>三聚磷酸钠(STP)。胸肉和腿肉在不同的条件下形成凝胶的保水性各异,胸肉的最大保水性为98%,腿肉的最大保水性为90%。

电导检测离子色谱法测定多聚磷酸盐

本文探讨用离子色谱电导检测法直接分离测定多聚磷酸盐，确定在ＡＳ４Ａ－ＳＣ色谱柱上分离正、焦、三聚、六偏磷酸盐混合物的最佳淋洗条件，并测定了浇铸料添加剂中多聚磷酸盐的含量。

离子色谱法研究多聚磷酸盐在肌肉中的动态水解变化

采用免试剂离子色谱法同时检测焦磷酸四钠(tetrasodium pyrophosphate,TSPP)、三聚磷酸钠(sodium tripolyphosphate,STPP)和混合磷酸盐(m(TSPP)∶m(STPP)∶m(六偏磷酸钠)=3∶4∶3)在猪背最长肌、鱼背侧肌以及鸡胸大肌中的水解情况。结果表明,多聚磷酸盐在肌肉中的水解情况存在着差异。单一的TSPP在鸡胸大肌中的水解速率最快,TSPP在猪背最长肌中水解量比在鱼背侧肌中多。将STPP或混合磷酸盐加入到肌肉中,均在猪背最长肌中的水解速率最快,在鸡胸大肌中次之,在鱼背侧肌中最慢。本研究探索多聚磷酸盐在不同物种肌肉中的动态变化,为调控多聚磷酸盐的水解进程,指导多聚磷酸盐在不同物种肌肉中的合理添加提供了理论依据。

一步法合成三聚氰胺多聚磷酸盐及其阻燃玻纤增强PA6的研究

三聚氰胺多聚磷酸盐(MPP)是一种重要的氮磷复合型阻燃剂,目前多采用两步法合成。本研究以三聚氰胺和多聚磷酸为原料,在有机溶剂中经一步反应合成MPP,采用XRD、红外光谱、TGA表征了产物结构;该方法具有工艺简单、耗能低、产品性能优良等优点。MPP(25%)阻燃30%玻璃纤维增强PA6可通过UL94V0级别,氧指数达到32;材料力学性能优异,拉伸强度和简支梁缺口冲击强度分别达104MPa和6.1kJ/m2。

海产品中多聚磷酸盐的离子色谱法测定

本文建立了一种采用去离子水提取,三氟乙酸作为蛋白沉淀剂对海产品样品进行前处理,采用淋洗液自动发生装置在线产生KOH进行梯度淋洗,抑制型电导离子色谱法,检测海产品样品中多聚磷酸盐的方法。本文亦比较讨论了不同沉淀剂对保留时间和加标回收率的影响。该方法具备抗干扰能力强,选择性好,灵敏度高,对环境友好等特点。实际样品检测结果令人满意。

在线渗析-离子色谱法测定水产品中多聚磷酸盐的研究

文章采用离子色谱法,结合在线渗析技术对水产品中多聚磷酸盐的质量分数进行了测定。该方法测定多聚磷酸盐离子在质量浓度0～10.0 mg.L-1线性关系良好,相关系数达到0.999。检出限为3.0～10μg.L-1,回收率为95.8%～104%,连续进样检测值相对标准偏差小于10%。试验结果显示该法分离度好,灵敏度高,检测结果准确,操作方便快速,适合水产品中多聚磷酸盐的测定。

离子色谱法测定肉及肉制品中多聚磷酸盐的研究进展

多聚磷酸盐是肉及肉制品中常用的品质改良剂,但摄入过量的磷酸盐也会危害人体健康。离子色谱由于具有可对不同形态的多聚磷酸盐同时进行分离测定的优点,目前研究较多,然而多聚磷酸盐在肉制品中的分解给多聚磷酸盐的准确测定带来困扰。本文主要介绍了近年来国内应用离子色谱法测定肉及肉制品中多聚磷酸盐的研究成果,对于准确、快速选择适于实际样品测定的方法具有一定意义。

免试剂离子色谱法测定肉制品中的多聚磷酸盐

目的：建立肉制品中的正磷酸盐、焦磷酸盐和三聚磷酸盐的分析方法。方法：用免试剂离子色谱（RFIC）带电导检测器进行分离测定,色谱柱：IonPac AS11-HC Analytical（4×250 mm）,保护柱：IonPac AG11-HC Guard（4×50 mm）,流动相为KOH水溶液,进行梯度洗脱。样品经水超声提取后,用免试剂离子色谱电导检测进行分析检测,结合保留时间和电导检测值进行定性分析。结果：该法正磷酸盐的回收率为98.8%～102.1%,精密度RSD为1.24%,以原样计方法检出限为4μg/g,焦磷酸盐的回收率为89.8%～91.5%,精密度RSD为0.65%,以原样计方法检出限为4μg/g,三聚磷酸盐的回收率为92.6%～94.4%,精密度RSD为0.82%,以原样计方法检出限为10μg/g。结论：该方法具有前处理方便、分析速度快、结果准确等优点。能够满足检测不同的肉制品中多聚磷酸盐含量的要求。

离子色谱法在肉品多聚磷酸盐测定中的应用

多聚磷酸盐是肉品加工中常用的品质改良剂,然而近年来有关我国出口水产品磷酸盐超标的事件时有发生。离子色谱法可以一次进样同时分离测定肉品中的正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐和其他形式的多聚磷酸盐,并且此方法检测限低,灵敏度和重现性高,抗干扰能力强,结果准确。本文介绍国内外应用离子色谱法测定肉中磷酸盐的研究成果,并将几种常用于测定肉中磷酸盐的方法进行比较,对控制食品添加剂多聚磷酸盐的添加量,保证肉品质量安全有一定的现实意义。