极端嗜热菌Thermus thermophilus HB8中天冬氨酸转氨酶在大肠杆菌中的表达、纯化及酶学性质研究

为获得具有热稳定性的天冬氨酸转氨酶,从极端嗜热细菌Thermus thermophilus HB8中克隆得到天冬氨酸转氨酶基因aspC,并在大肠杆菌BL21(DE3)和Rosetta(DE3)中进行表达,发现在Rosetta(DE3)中具有较高的表达量。重组酶的最适反应pH是7.0,37℃下在pH8～10的缓冲液中保温1h酶活几乎不改变。重组酶反应的最适温度为75℃,酶活稳定的温度范围为25～55℃。重组酶在65℃时半衰期为3.5h,75℃时为2.5h。重组酶的KmKG为7.559mmol/L,VmaxKG为0.086mmol/(L·min),KmAsp为2.031mmol/L,VmaxAsp为0·024mmol/(L·min)。Ca2+、Fe3+、Mn2+等金属离子对酶活性有微弱抑制作用。

Thermus thermophilus HB8葡萄糖异构酶在大肠杆菌中表达

为了增加高热稳定性的葡萄糖异构酶的得率,采用PCR技术扩增得到Thermus thermophilusHB8葡萄糖异构酶基因xylA,连接到表达载体pET-22b(+)上,获得重组质粒pET-22b(+)-xylA。将重组质粒转化到大肠杆菌Rosetta(DE3)中,经IPTG诱导后,通过半胱氨酸-咔唑法测葡萄糖异构酶酶活。重组菌经诱导培养,SDS-PAGE电泳结果显示出明显的分子量约为44 kD特异性蛋白质条带,比酶活约为18.562 U/mg,比野生型菌株提高了2倍。

极端嗜热菌Thermus thermophilus HB27中天冬氨酸激酶在大肠杆菌中表达、纯化及酶学性质研究

为获得具有热稳定性的天冬氨酸激酶,从极端嗜热菌Thermus therm ophilus HB27基因组中扩增出天冬氨酸激酶(AK)基因,构建重组质粒,并在Escherichia coliBL21(DE3)中进行表达,得到了较高的表达量。经热处理纯化后测定重组天冬氨酸激酶(tAK)的最适pH为7.5,最适反应温度为80℃,80℃半衰期是18 h。酶动力学分析表明tAK的KmATP为0.23 mmol/L,Vm axATP为840.34 nmol/(L.m in),KmAsp为0.95 mmol/L,Vm axAsp为190.76 nmol/(L.m in)。赖氨酸和甲硫氨酸对tAK活性没有抑制作用,当苏氨酸浓度大于0.5 mmol/L时,对tAK活性有明显抑制作用,并且抑制作用与苏氨酸呈现浓度依赖性。

极端嗜热菌Thermus thermophilus HB27中腺苷酸激酶在大肠杆菌中的表达、纯化及酶学性质研究

目的克隆Thermus thermophilus HB27隆腺苷酸激酶基因并在大肠杆菌BL21(DE3)中进行表达并获得了比较高的表达量并对其酶学性质进行分析。方法利用PCR技术从Thermus thermophilus HB27基因组中扩增得到腺苷酸激酶的基因片段,将其克隆到pET-28a表达载体上,以PCR\酶切和测序进行鉴定。利用光谱分析测定该重组酶的相关酶学性质。结果成功克隆和高效表达了腺苷酸激酶;重组酶的最适pH是8.5,最适温度是90℃。重组酶对底物ADP的米氏常数Km是68.6μmol/L,VmaxADP为0.294mmol/(L-1·min-1)。将该重组酶在70、80、90、100℃下分别作用7h后,发现仍具有酶活性,显示出高的温度耐受性。腺苷酸激酶的特异性抑制剂AP5A浓度为2.0mmol/L能够抑制重组腺苷酸激酶70%的酶活性,AP5A对重组腺苷酸激酶的抑制类型为竞争性抑制,其抑制常数为46.39μmol/L。结论成功克隆、表达重组腺苷酸激酶,为腺苷酸激酶的进一步应用奠定了基础。

重组Thermus thermophilus DNA聚合酶表达纯化及其在RT-PCR中的应用

目的研究重组ThermusthermophilusDNA聚合酶的表达、纯化和应用。方法提取Thermusthermophilushb8基因组DNA作为模板,PCR扩增TthDNA聚合酶基因后,克隆至pET28a表达载体上,转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导表达,用His-BindQuickCartridge300纯化重组TthDNA聚合酶His-tag融合蛋白。提取Thermomonosporafusca总RNA,用一管法RT-PCR扩增E2cd基因,检测重组TthDNA聚合酶RT-PCR活性。结果大肠杆菌表达TthDNA聚合酶,分离出的电泳纯重组TthDNA聚合酶His-tag融合蛋白相对分子质量为94000,表达产量为200000U/L。一管法RT-PCR可扩增出850bp长度的E2cd基因。结论重组TthDNA聚合酶已成功地表达和纯化,并用于RT-PCR。

嗜热菌Thermus thermophilus HB8铁硫簇合成途径中IscA和IscU蛋白的表达、纯化和功能研究

Fe-S簇可参与电子传递和基因调节等过程.实验以嗜热菌Thermus thermophilus HB8基因组为模板,通过PCR扩增获得Fe-S簇ISC系统生物合成途径中的IscA和IscU基因,并克隆连接到表达载体pET-28a(+)上.重组质粒转化E.coli Rosetta(DE3)进行表达,用亲和层析纯化得到浓度和纯度都较高的IscA和IscU蛋白.SDS-PAGE分析,证实其分子量大小分别为13.7KD和14.8KD.实验确定IscA是单聚体,IscA上能形成铁硫簇,IscU上不能形成铁硫簇.在厌氧条件下,RNA的量能提高1.5倍,但是IscA和IscU的表达量都会降低,说明厌氧对这两个基因有损伤.

Thermus thermophilus木糖异构酶与木糖醇的分子对接及模型分析

Xylose isomerase from Thermus thermophilus is widely used in the production of high-fructose corn syrup and the construction of xylose via recombinant strains. In this paper, the positions of Mg ions and xylitol in 1BXB were established by structure analysis, molecular docking and computing. The Complex of 1BXB with xylitol was modeled and analyzed. Comparing the structure of 1BXB complex with 1S5N, it was found that the overall structure of them showed a high similarity. The residues around xylitol were highly conserved in xylose isomerase, and the orientation and positions of xylitol were very similar in both structures. The coordination bonds formed between Mg1 and O2 or O4 of xylitol stabilized the conformation of xylitol at the active site of 1BXB.

水生栖热菌Thermusaqu aticus FL-03嗜热麦芽糖转葡萄糖基酶基因的克隆及表达

以水生栖热菌FL-03菌株的基因组DNA为模板,PCR扩增编码嗜热麦芽糖转葡萄糖基酶的基因(MalQ)片段,克隆至pET-28a(+)原核表达载体,转化E.coli BL21(DE3),IPTG诱导表达,对表达产物进行SDS-PAGE和Western blotting分析鉴定。重组蛋白经70℃钝化离心除杂蛋白后,经SDS-PAGE检测,可见单一条带。纯化酶液以10%麦芽糖为底物,经TLC法分析表明该酶具有转葡萄糖基的活性,比活力提高近5倍,且活力回收率达70%,具有重要的工业应用前景。

双交换同源重组法构建Thermus thermophilus基因无痕敲除突变体

为在噬热栖热菌(Thermusthermophilus)中开収无需筛选标记的基于双交换同源重组的基因无痕敲除手段,以大质粒及染色体上的TTP0042与TTC0340_0341为靶基因,构建含有其两侧同源臂的基因敲除载体幵转化T.thermophilusHB27细胞,将转化混合物涂布于不含筛选物质的培养基上,通过PCR及Southern杂交检验转化子的基因型。结果表明,采用线状的TTP0042基因敲除载体迚行转化,获取表观Δ0042突变体的概率为10–4,而使用闭合环状载体,该概率可达10–3;基因型及表现型分析显示,这些表观Δ0042均为TTP0042无痕敲除型突变体。该敲除手段在染色体上的基因TTC0340_0341中得到验证,从300个单菌落中成功鉴定出了1个Δ0340_0341突变株。

Thermus thermophilus HB27质粒分离基因位点同系物parATth的功能研究

通过敲除噬热栖热菌(Thermus thermophilus)HB27的parATth基因,获取parATth基因敲除突变体,并从染色体DNA的复制及子细胞分离等方面分析突变体的表现型,鉴定parATth的功能。结果显示:在parATth突变体中,未出现明显的细胞生长与分裂受阻现象,细胞形态也未发生变化;与野生株相比,突变株染色体DNA的拷贝数未发生变化,大区段染色体DNA的子细胞分离也未受阻,但染色体的复制起始位点(oriC)区域的亚细胞定位受到影响,其定位于细胞任意位置。综合分析,T.thermophilus HB27的parATth基因在大区段染色体DNA的子细胞分离过程中没有起关键作用,但其可能参与染色体复制起始位点区域的子细胞定位与分离。

滇西二高温温泉中Thermus高温菌的16S rRNA

通过对滇西二温泉纯培养和免培养法获得的Thermus菌株序列进行16SrDNA系统发育及16SrRNA二级结构比较,发现二温泉中至少存在Thermus属的2个潜在新种,它们在系统发育树上形成1个独立的地理簇群分支,它们的16SrRNAhelix10二级结构也与其它地区的Thermus属菌株不同,形成明显的地域进化特征.

菌株Thermus sp.TibetanG7对铯的吸附:热泉铯硅华形成过程中生物成矿作用的征兆

从西藏温泉中分离出了一株菌株Thermus sp.TibetanG7,检验了它对铯的吸附能力.同时模拟了热泉中的环境条件,检测了钠、钾离子和不同的钾离子培养条件对吸附的影响,以探讨菌株Thermus sp.TibetanG7在铯硅华形成过程可能起的作用.结果显示:尽管钠和钾离子都对菌株吸附铯有一定的影响,但是菌株仍然显示了一定的吸附铯的能力,在钠和钾抑制试验中的单位吸附量分别达到了53.49和40.41μmol铯/克干重菌体.菌株能较快的吸附铯,在5min时间内完成了总吸附量的40%～50%.同时还发现,钾离子缺失体系培养的菌体能吸附更多的铯.菌株Thermus sp.TibetanG7在热泉中对铯的聚集起了重要的作用.最后探讨了菌株在铯硅华形成过程中的作用,提出了铯硅华成矿的物理化学和生物成矿模式.

装配式日光温室柔性复合墙体性能测试与分析

为解决装配式日光温室柔性墙体蓄热能力不足的问题,该研究通过在墙体内侧附加蓄热层的方式,设计了一种集蓄热、保温和防水多功能于一体的装配式柔性复合墙体。首先,通过对多种材料进行综合性能评估,筛选出优质的表层材料和保温材料,将其复合制成柔性保温墙体;其次,将水、沙子、相变水凝胶(phase change hydrogel,PCH)作为蓄热层固定在柔性保温墙体内侧,从而形成柔性复合墙体;最后,在4个模型温室中分别对墙体进行性能测试,以未附加蓄热层的柔性保温墙体为对照(CK),分析试验墙体的蓄热和保温性能。单一墙体材料的性能测试结果表明,表层材料中镀铝编织布、黑色淋膜毡抗拉性能好且不透水,断裂强力分别为1.06、0.56 kN,断裂伸长率分别为30.99%、65.91%;保温材料中再生棉、太空棉和空气柱保温效果较好且使用成本低,热阻值分别为0.30、0.50、0.76(m^(2)·℃)/W。柔性复合墙体的性能测试结果表明,所有处理中5 kg/m^(2) PCH柔性复合墙体的蓄热和保温性能最佳,热阻值为2.50(m^(2)·℃)/W,单位面积累计吸热量与放热量分别为1.48、1.13 MJ/m^(2);在典型晴天和阴天条件下,该处理的夜间室内平均温度分别比CK提高了3.08、1.87℃。上述分析结果表明,通过在柔性保温墙体内侧附加相变蓄热层的方式,能够增强墙体的蓄热和保温性能。研究结果可为今后装配式日光温室柔性复合墙体设计及材料选择提供理论依据。

基于磁热耦合法的非对称混合磁极永磁电机热分析

针对传统内置永磁电机损耗高、发热量大的问题,提出非对称混合磁极永磁电机拓扑结构.介绍非对称混合磁极永磁电机的拓扑结构,对比分析两者的电磁特性与损耗分布特性.针对非对称混合磁极永磁电机分布式绕组的结构特点,对绕组进行等效处理,确定等效导热系数,建立集中参数热网络模型.建立单向磁热耦合模型,计算电机各部件的温度分布,验证了热网络模型的正确性.考虑到温度对永磁材料的影响,建立双向磁热耦合模型,对比分析不同电流密度对电机温升的影响规律.试制一台样机并搭建温升试验平台进行温升试验,验证了新型拓扑结构的有效性与合理性以及磁热双向耦合法计算结果的准确性.

海上稠油油田多元热流体吞吐增产机理研究与实践

多元热流体为蒸汽、氮气、二氧化碳的高温高压混合气体,具有降低稠油黏度、提高地层压力、改善油藏剖面、提高稠油油藏开发效果等作用。多元热流体吞吐技术在海上稠油高效开发中应用广泛,随吞吐轮次增加,对多元热流体吞吐机理缺乏认知,开采效果降低。为有效提升稠油油田的开采效果,采用油藏模拟分析和多元热流体吞吐及驱替室内试验方法,探究了不同多元热流体组分对增产的贡献,进一步明晰多元热流体吞吐增产机理,为多元热流体热采方案优化设计和吞吐后开发调整提供理论指导和有效措施。试验结果表明:海上油田通过多元热流体热采示范应用,油田日产油由热采前218m^(3)·d^(-1)升至最高641m^(3)·d^(-1),增幅195%,热采效果明显。

磷石膏配料碳热熔融还原硫逸出及熔渣物相分析

基于配料计算在磷石膏中添加硅、铝、镁等,使其渣系满足矿渣棉生产对酸度系数、氢离子指数、黏度系数的要求。通过热重分析、熔融特性的测定及高温还原焙烧/熔融实验,探究了磷石膏配料在高温还原过程中硫逸出及熔渣的物相结构。结果表明:碳的加入可以促进磷石膏分解,加入量以n(C)/n(S)=0.5为宜;还原剂(石墨、无烟煤、焦炭)及配料的加入均可以降低磷石膏体系的熔融特征温度,CaO-MgO-SiO_(2)-Al2O_(3)四元相图计算表明配料体系在1255.73℃时形成最低共熔点。磷石膏及其配料在高温焙烧过程中的物相演变规律表明,CaS为CaSO_(4)还原过程的中间产物,配料中加入的SiO_(2)可结合更多的CaO促进CaS和CaSO_(4)反应的进行。还原熔融实验表明,n(C)/n(S)对熔渣硫含量及体系脱硫率影响较大。以焦炭为还原剂,磷石膏配料的酸度系数Mk=1.4、pH=4.85、n(C)/n(S)为0.5时,采用刚玉坩埚在1450℃下高温熔融20min后,脱硫率可达99.05%,硫高效逸出的同时形成的熔渣呈非晶态,具有良好的玻璃相结构。

TiC对Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)合金非晶形成能力、微观组织及热稳定性的影响

铁基非晶合金存在非晶形成能力低、室温塑性差等问题,极大地限制了其在工程中的应用。基于“近混合焓+有效原子尺寸差”非晶合金成分设计理念设计了Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)全金属组元粉末,采用机械合金化球磨工艺成功制备出非晶态合金粉末,并研究了TiC陶瓷粉末的加入对Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)合金粉末非晶形成能力、微观形貌和热稳定性的影响。结果表明:Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)合金粉末具有较好的非晶形成能力和热稳定性,TiC陶瓷粉末均匀稳定的分布于Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)非晶合金粉末中。添加质量分数15%TiC陶瓷粉末延缓了球磨过程中Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)合金粉末的合金化和非晶化进程,降低了热稳定性,使得球磨后粉末粒度变小,分布范围变宽。该项工艺可制备出具有较大室温塑性的大块铁基非晶合金原始粉末。

基于自产热和外传热的锂离子电池热学模型参数辨识方法

锂离子电池热学模型参数(热容和热阻)的准确辨识对电池热电耦合建模及状态参数估计至关重要。然而传统测量方法成本高且测试周期长,如何利用充放电工况结合产热和传热机理研究快速热参数辨识方法具有重要意义。以8A×h软包锂离子电池为研究对象,建立分布式热路模型;设计双向脉冲工况实验,采用自适应粒子群算法(APSO)进行辨识;同时采用其他工况进行验证,实验和仿真温度误差小于0.1℃。另外,将热容和热阻转换为比热容和导热系数,并与其他文献中同类电池的参数进行比对,量级接近。研究结果表明,该方法可以有效解决层叠式软包锂离子电池热学模型参数辨识难的问题,且简便易行、成本低。

SiO_(2)高效节能气凝胶隔热材料的制备及性能研究

以N,N-二甲基甲酰胺为干燥剂,通过常压干燥法制备了SiO_(2)气凝胶隔热材料,研究了正硅酸乙酯和水的摩尔比对SiO_(2)气凝胶形貌、物相结构、孔径分布、力学性能和导热性能的影响。结果表明,SiO_(2)气凝胶隔热材料为典型的非晶结构,具有有序的介孔孔道,随着水摩尔比的增大,气凝胶的孔道结构有序度逐渐提高,宏观形貌更加完整且致密,摩尔比n(TEOS)∶n(水)=1∶30制备出的气凝胶的多孔网格结构最为致密。随着水摩尔比的增大,SiO_(2)气凝胶的比表面积、抗压强度先增大后降低,导热系数先降低后增大。当摩尔比n(TEOS)∶n(水)=1∶30时,气凝胶比表面积最大为441 m^(2)/g,对应的孔体积为0.414 cm^(3)/g,孔径分布为3.75 nm,抗压强度最大为29.79 kPa,导热系数最低为0.022 W/(m·K),保温性能最优。以TMCS和正己烷对SiO_(2)气凝胶进行疏水改性,体积比V(TMCS)∶V(正己烷)=1∶10时,SiO_(2)气凝胶表面的接触角达到最大值139.6°,疏水性能最佳,热稳定性也得到改善。

微波强化煤层气井压裂开采的物性规律

为探究微波加热对煤岩性能的影响,通过室内实验及数值模拟方法对微波作用下煤岩的升温及致裂规律进行研究。研究表明:煤岩含水率对微波加热效果有直接影响,且岩体内温度的升高速度具有各向异性,导致煤岩各部位受热不均,从而产生热应力;微波功率越大,煤岩破碎越严重,微波作用于压裂后的煤岩,可使人工裂缝进一步扩展;压裂液中的添加剂也具有改善煤岩介电性能的功效,滑溜水压裂液增产效果显著,有望代替KCl活性水对煤层进行高效增产技术改造。在施工初期采用水力压裂技术,使压裂液尽可能充填到裂缝深处,可增强煤层介电性能;在施工后期选用微波加热技术,可强化煤层气开采效果。该研究对煤层气的重复压裂工艺具有重要的参考价值。