改建公路交通量分析及预测研究

以潍坊市X005灶朱路G206至朱里段改建工程为例,在交通量观测、OD调查等交通调研的基础上,运用增长率法、弹性系数法、Fratar模型、重力模型等进行交通量分析及预测。结果表明:该改建工程中小客车、小货车比重较大,项目影响区内发生量、吸引量比重较大的交通小区是潍坊市城区、昌邑市城区、寒亭区等地区;未来该项目所在区的中型车和小货车占比有下降趋势,汽车列车和大型车占比有上升趋势。

质量键合体:一种用于均匀标记底物上小规模代谢网络通量分析的新型同位素标记模型

13C代谢通量分析((13C metabolic flux analysis,13C-MFA))是目前唯一一种基于碳同位素标记实验,来精确测量代谢通量分布。该方法的一个关键部分,是定量描述同位素标记系统的模型。本文提出和设计了一种用于均匀标记底物上小规模代谢网络的同位素标记算法(质量键合体-Mass Bondmer)模型。Mass Isotopomer 是目前同位素标记算法中速度最快的,为了验证本文提出的 Mass Bondmer 标记算法的效果,将 Mass bondmer 和 Mass Isotopomer 的计算速度进行了比较。结果表明 Mass bondmer 比 Mass Isotopomer 颗粒数量更少、表示方法更简单、计算速度更快。

希瓦氏菌Shewanella sp.MR-4在不同末端电子受体条件下的代谢通量分析

本研究解析了Shewanella sp.MR-4在厌氧条件下以Fe^(3+)、延胡索酸、硝酸和二甲基亚砜(DMSO)为末端电子受体时代谢通量分布,发现在各种不同末端电子受体条件下细胞内代谢通量分布发生显著改变。与延胡索酸相比,在Fe^(3+)和硝酸为电子受体条件下,乙酸生成速率明显降低,而三羧酸循环代谢通量增加。同时,三羧酸循环回补反应存在显著差异:在延胡索酸为电子受体条件下,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶反应是唯一回补反应,而在Fe^(3+)和硝酸条件下苹果酸酶催化成为唯一回补反应。本研究在代谢通量分析基础上定量解析了还原力NADH合成和消耗,分析了电子流向变化,发现在不同末端电子受体条件下,NADH产生途径和反应发生明显变化。研究结果为希瓦氏菌代谢工程改造提供了一定理论依据。

基因组改组及代谢通量分析在产核黄素Bacillus subtilis性能改进中的应用

综合应用基因组改组和DNA重组技术改进了核黄素生产菌B subtilis 2 4 /pMX4 5的性状 ,在B subtilis染色体上整合和扩增了多个B subtilis 2 4的核黄素操纵子拷贝 ,并经过两轮的基因组改组后筛得菌株B subtilisRH33/ pMX4 5 ,在以 12 %葡萄糖为碳源的分批发酵中 ,其核黄素产量约为B subtilis 2 4 / pMX4 5的 2倍 ,并具有快速同化利用葡萄糖、生长迅速、可形成感受态和进行基因整合、扩增等优良性状 .随后比较分析了三株产核黄素B subtilis在间歇培养条件下的代谢通量分布 ,通量分析和实验结果表明 ,B subtilisRH33/pMX4 5中核黄素合成的主要通量限制因素存在于从 5 磷酸核酮糖到GTP的一系列反应中 .

产朊假丝酵母分批发酵生产谷胱甘肽的代谢通量分析

根据产朊假丝酵母利用葡萄糖作为惟一碳源生物合成谷胱甘肽的代谢网络,利用代谢通量分析方法分析了谷胱甘肽分批发酵不同阶段各代谢途径碳通量的分布和变化规律.在此基础上,通过分阶段温度控制和L-半胱氨酸添加等策略,调节谷胱甘肽分批发酵过程中的代谢通量分布,谷胱甘肽生物合成的产量明显提高,最大增加幅度分别达到23%和91%·同时对这些策略下谷胱甘肽的过量合成机理进行了解释.

高产谷胱甘肽酵母菌株的选育及其代谢通量分析

利用UV和HNO2及其复合诱变处理S.cerevisiae的原生质,筛选得到ZnCl2和半胱氨酸抗性菌株S.cerevisiae YZM-14(ZnCl2r,Cysr),其谷胱甘肽(GSH)产量(84.72mg/L)、生物量(7.63g/L)及胞内GSH含量(11.10mg/g)分别是出发菌株的2.79倍、1.63倍和1.71倍,且性状稳定。根据细胞比生长速率和GSH得率变化曲线,将GSH生物合成过程分为三个阶段,第二阶段诱变菌株与出发菌株相比PP途径代谢通量增加8.1mmol/(g.h),GSH前体合成途径通量增加,且诱变菌株的有机酸分泌通量减少,提高了细胞的碳源利用效率,增大了GSH的生成。

铁皮石斛不同部位内生细菌群落高通量分析

为揭示铁皮石斛不同器官中内生细菌的分布规律,应用Illumina测序平台的Mi Seq高通量测序仪对铁皮石斛根、茎、叶中内生细菌的16S r DNA-V4区扩增子进行测序,对测得数据进行生物信息学分析,评价物种Alpha多样性和Beta多样性。经FLASH软件对序列进行拼接,茎、叶、根样品分别获得64 851、77 499、52 157条原始序列,经Qiime软件过滤,再剔除宿主的叶绿体和线粒体序列,最终分别得到64 742、77 351、52 064条有效序列,在97%的序列相似性水平上,这些有效序列被Uparse软件划分为61、134、112个操作分类单元(OTUs)。序列比对结果表明,假单胞菌属(Pseudomonas)和食酸菌属(Acidovorax)细菌在根、茎、叶中都是优势菌,瘤胃球菌属(Ruminococcus)、Faecalibacterium属、甲基杆菌属(Methylobacterium)、希瓦氏菌属(Shewanella)细菌表现出组织专一性。丰度聚类分析及主成分分析表明,根和叶中内生细菌群落结构最为相似。铁皮石斛植株内蕴含丰富的细菌资源,其分布受组织结构及成分因素影响表现出器官差异性。

代谢通量分析优化米根霉R1021发酵生产L(+)-乳酸过程

建立了米根霉R1021的代谢网络,分析了米根霉R1021在分批发酵过程中不同阶段、不同氮源浓度、不同供氧量条件下的代谢通量分布,确定PYR是米根霉代谢网络上的关键节点,此节点的通量分配比影响着乳酸的最终产率.在米根霉发酵中,当NH4NO3质量浓度为2.0g/L,空气体积流量为2L/min时,流向乳酸的代谢流最大.通过对模型进行优化计算得到L(+) 乳酸的最大理论得率YP/S为98.2%.

结合元素组成数据进行细胞生长过程代谢通量分析

将细胞内的生物大分子合成网络简化为对某些中心代谢系统前体的需求速率 ,由此得到一枯草杆菌生长代谢网络 ,并以其为对象结合文献数据对细胞生长过程的通量分析方法进行了研究 .提出了一种利用碳元素平衡和一般化还原度平衡将细胞的元素组成数据与其分子组成数据相结合计算胞内通量分布的最小二乘解的方法 ,可以利用更多的测量数据 ,并保证各测得量间的一致性 ,从而使计算结果更为可靠 .

高产虾青素红法夫酵母的选育及代谢通量分析

以野生型红法夫酵母As2.1557为出发菌株,依次进行两轮紫外线诱变和亚硝基胍诱变,并以10-4与10-3mol/Lβ-紫罗酮作为筛选剂,得到突变株UV-N2-7,其虾青素产量和含量分别较出发菌株提高81.7%和2.25倍。采用Plackett-Burman设计法及响应面分析法对发酵培养基的组分及发酵条件进行了优化,突变株的虾青素产量由从初始的2.674 mg/L提高到了6.338 mg/L。建立了红法夫酵母的代谢网络,并对比了突变株和野生株间歇培养条件下对数生长期的代谢通量分布。结果表明:突变株与野生株相比,PP途径通量有所减小,而EMP途径和TCA循环有所增强,突变株用于菌体生长的通量有所减小;二者的丙酮酸脱氢酶的活性均较低,分泌至胞外的丙酮酸的代谢通量约为32%。因此预计通过遗传改造和发酵控制提高丙酮酸脱氢酶的活性可能会进一步提高虾青素的产率。

高浓度乙醇连续发酵振荡过程中代谢通量分析及诱发机理

在利用普通酿酒酵母进行高浓度乙醇连续发酵的实验中,发现了一种长周期、高振幅的振荡现象。利用流式细胞仪测定了振荡周期不同时点的细胞周期分布,表明这种特殊的振荡现象和酵母细胞周期的同步化不相关。对一个完整振荡周期中不同时点的代谢通量分析,发现胞内碳通量在代谢网络中的分布也呈现出和胞外残糖、乙醇和生物量浓度类似的振荡过程。分析酵母细胞代谢活性与胞外发酵体系乙醇浓度的时程关系,表明酵母细胞对乙醇抑制的延迟反应是诱发这种振荡行为的主要因素,胞内海藻糖积累与乙醇生成同步,进一步支持了这一观点。

基因差异表达的高通量分析及其在肿瘤研究中的应用

当前,完整的人类基因组序列即将译解,“分子生物学时代”正在转变为“基因组生物学时代”。面对大量的信息,近年来发展了多种分析基因表达差异的高通量技术,本文介绍了具有代表性的5种分析方法,包括:①表达序列标签(EST)比较测序;②基因芯片基础上的方法(例如cDNA微阵列);③消减克隆,如代表性差异分析(RDA);④差异展示(DD);⑤基因表达系列分析(SAGE),详细介绍了各方法的原理、技术、注意事项及局限性,并总结和比较了优缺点,提出选用原则。在肿瘤研究中已应用于癌症发病和进展机制的基础研究及肿瘤诊断及治疗研究中,成果丰硕。展望未来,这些技术将向着更高通量和基因功能检测方向继续发展完善,并得到更广泛的重视和应用,成为研究癌症基因组学的有力工具。

一种多代路径通量分析化学机理简化方法

基于路径通量分析,在考虑组分间直接和间接多代相关反应的基础上,建立了一种新型化学机理简化方法。以预选组分为基础,通过计算预选组分直接参与,以及第二代、第三代和第四代间接参与的所有生成反应与消耗反应中其它组分相对于预选组分的路径通量之和,以此决定相关组分及其所参与反应的取舍。用该多代路径通量分析简化法对甲烷及正庚烷反应机理进行了简化,计算结果与详细化学机理、直接关系图简化法简化结果、二代路径通量分析简化法简化结果进行了对比,结果证明了该多代路径通量分析简化法具有更高的简化精度。多代路径通量分析简化法为反应流模拟中大型化学机理的精确简化提供了一种新的解决思路。

石化污泥优势菌群的高通量分析及16S rRNA基因鉴定

针对石化污泥中的细菌进行了454高通量分析,共得到11 488条序列.发现在相似度97%的水平上,样品的OTU丰度最高;经测序分析,石化污泥中共有细菌235个属,其中短小盒菌属最多,占到整个细菌菌群的28.39%,芽孢杆菌属占14.43%,属种丰度1.5%～10.0%的有9个属(占28.99%).这11个属被确定为优势菌群.通过对污泥优势菌群的分离培养,依据16S r RNA基因鉴定该11属有22个种,并用16S r RNA基因序列比对建立了优势菌株系统发育树.该优势菌群能分解石化污水污泥中的工业污染物,并以此污染物为营养和能源,进行相对旺盛的生命活动,成为对石化污染水体进行生物修复的宝贵菌种资源.

细菌纤维素生物合成网络的构建及代谢通量分析

构建了木醋杆菌合成细菌纤维素(Bacterial Cellulose,简称BC)的代谢网络.基于流量平衡模型,通过物料衡算和Lingo线性规划,得到发酵前期和后期BC合成的代谢通量分布.代谢通量分析结果表明,葡萄糖进入磷酸戊糖途径(PPP)和三羧酸(TCA)循环,前期菌体大量合成,BC产量较高;后期形成大量无效循环,BC产量降低.由于部分代谢流流向副产物和无效循环,减少了合成BC的代谢流,造成了碳源的浪费,所以需通过遗传改造、诱变或改变发酵条件等方法,减少副产物生成,提高BC的产率.

代谢通量分析在酶合成过程中的应用研究进展

代谢通量分析可以有效预测微生物的代谢状况,指导生物合成过程,已在多个领域得到成功应用。本文概括分析了三大代谢通量分析技术(基于物料平衡、基于同位素示踪技术以及基于基因组尺度规模网络)在工业生物技术领域的应用,阐述了相关技术的优势及局限性。在此基础上重点论述了基于物料平衡及同位素示踪这两类通量分析技术在酶合成领域的研究进展,分析了代谢通量分析应用于复杂代谢产物可能存在的问题,指出如何将信号转导、转录调控等信息纳入代谢网络将成为未来酶合成过程代谢分析的研究重点。

基于代谢通量分析的SAM和GSH联产溶氧控制策略

为了提高S-腺苷甲硫氨酸(SAM)和谷胱甘肽(GSH)的联产量,考察了溶氧条件对Candida utilis CCTCC M209298发酵联产SAM和GSH的影响。采用代谢通量分析方法对不同转速下SAM和GSH联产发酵过程中的物质和能量代谢进行分析,确定了较优的溶氧控制策略:前9 h的发酵恒定转速350 r min 1,9 h后控制溶氧不低于30%。在此策略下,C.utilis CCTCC M 209298分批发酵生产SAM和GSH的联产量为520.7 mg L 1。最后分别从发酵动力学、代谢通量分析以及呼吸商变化规律对该溶氧控制策略促进SAM和GSH联合高产的原因进行了定量解释。

地衣芽孢杆菌发酵生产β-甘露聚糖酶的代谢通量分析

基于代谢通量分析理论研究了地衣芽孢杆菌生物合成β-甘露聚糖酶的胞内代谢活动.首先构建了地衣芽孢杆菌产β-甘露聚糖酶的代谢网络,并依据代谢物质量平衡原则建立了反应网络的代谢流模型;进一步采用线性规划的优化方法分别以β-甘露聚糖酶合成反应通量最大和菌体生长速率最大为目标函数对模型进行求解,由此计算得到β-甘露聚糖的最大理论转化率为57.87%.最后对代谢网络中的5个关键节点进行了比较分析,得到了2个类似非刚性的代谢节点(5-磷酸核酮糖节点和草酰乙酸节点),为利用基因工程方法提高β-甘露聚糖酶的生产能力提供了理论依据.

柑橘根系对Ca^(2+)吸收的区域化通量分析

对柑橘根系Ca2+吸收的通量分析表明：根系对Ca2+吸收表现出明显的"难进易出"的特点，由细胞质进入环境的单向速率常数Kco大大高于由环境进入细胞质的单向速率常数Koc；根系吸收Ca2+时内流较小，但外流却相对较大，进入细胞质的绝大部分Ca2+又外流到环境中；根系各区域中Ca2+分布为自由空间＞液泡＞细胞质，根系吸收Ca2+的净内流（Joc）很小，上运速率更小，因此根系吸收的Ca2+只有很小一部分上运到地上部。此外，还根据自由空间中较高的Ca2+含量和钙难被再利用的特点对Ca2+的通量分析方法进行了初步改进。

TransCAD软件在公路建设项目交通量分析与预测中的应用

以云南省沧源县沧源至孟定二级公路为例,简要说明了基于TransCAD软件的"四阶段"法在公路建设项目交通量分析与预测中的应用,同时解决了OD反推后区内交通量不被分配的问题,可为广大高等级公路建设者提供参考。