隨著石油資源的日益枯竭以及石油基材料對(duì)環(huán)境的破環(huán),開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保的生物材料已成為目前綠色化工的一個(gè)重要研究方向。聚乳酸是一種綠色環(huán)保的生物基材料,因其具有良好的生物相容性和生物可降解性使其在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥及食品行業(yè)均有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的聚乳酸合成工藝采用乳酸單體到丙交酯再到聚乳酸的化學(xué)法聚合法,存在工藝單元多、生產(chǎn)成本較高、環(huán)境污染等問(wèn)題。本研究以大腸桿菌為出發(fā)菌株,利用染色體重組技術(shù)和代謝工程改造技術(shù)構(gòu)建了可以制備聚乳酸的工程大腸桿菌。該工程菌整合了糖-乳酰輔酶A-聚乳酸的代謝通路,構(gòu)建了以葡萄糖為底物一步法發(fā)酵制備聚乳酸的生物合成途徑;本研究同時(shí)確定了通過(guò)索氏提取與冰甲醇沉淀相結(jié)合的方法從大腸桿菌中分離聚乳酸的分離工藝,并通過(guò)核磁共振和紅外圖譜表征了制備的聚乳酸產(chǎn)物。丙酰輔酶A轉(zhuǎn)移酶和PHA合成酶是聚乳酸合成途徑中的的兩個(gè)關(guān)鍵酶。本研究篩選了來(lái)自假單胞菌（Pseudomonas sp.MBEL 6-19）的II型PHA合成酶和來(lái)自色素桿菌屬（Chromobacterium sp.USM2）的I型PHA合成酶進(jìn)行發(fā)酵,含有I型PHA合成酶所得聚乳酸產(chǎn)量為0.85 wt%,分子量為2108... 

【文章來(lái)源】：青島科技大學(xué)山東省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

開(kāi)環(huán)聚合和縮聚法合成聚乳酸

成存在混合不均勻的問(wèn)題，因此也限制其分子量。第四，PHA 合成酶只接R）-構(gòu)型的 HA-CoAs，因此，生物法合成的聚乳酸及其共聚物的單體有單學(xué)活性，其材料性質(zhì)易控。第五，聚乳酸中剩余的丙交酯單體引起的聚乳合物加工問(wèn)題不存在，因?yàn)樵谕ㄟ^(guò)微生物合成的含乳酸酯的聚合物中不存反應(yīng)的殘留單體。Yang 等人通過(guò)工程大腸桿菌表達(dá)了不同的二型 PHA 合成酶，包括假單胞（Pseudomonas）61-3，綠針假單胞菌（P.chlororaphis）,惡臭假單胞菌（tida ） KT2440 ，樹(shù)脂假單胞菌（ P. resinovorans ）和銅綠假單胞菌（ruginosa）PAO1，但是聚乳酸產(chǎn)量較低[41]。盡管生物法合成聚乳酸有很多，但是與典型的化學(xué)方法相比，其也存在需要解決的幾個(gè)問(wèn)題。聚合物合間存在鏈終止的現(xiàn)象，這會(huì)限制聚乳酸的分子量。而且細(xì)菌的生產(chǎn)率低，酸在細(xì)胞中的含量也低。且有研究發(fā)現(xiàn)，隨著乳酸比例的增加，乳酸共聚分子量會(huì)降低，這限制了其應(yīng)用。因此，篩選新型的底物特異性強(qiáng)的 PHA酶并通過(guò)代謝工程、細(xì)胞形態(tài)改造及酶融合等技術(shù)增加聚乳酸的生物合成我們要解決的問(wèn)題。

16圖 1-3 PHA合成酶的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)Fig. 1-3 Phylogenetic tree of PHA synthases1.6 細(xì)胞分裂及修復(fù)原理1.6.1 細(xì)胞分裂原理細(xì)菌中的細(xì)胞分裂是通過(guò)稱為裂體的大分子機(jī)器實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)將微管蛋白同源物 FtsZ 聚合成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，然后置于預(yù)期的分裂位點(diǎn)處的細(xì)胞質(zhì)膜附近來(lái)啟動(dòng)裂體的組裝。FtsZ 是由兩個(gè)由中央核心螺旋分開(kāi)的球狀結(jié)構(gòu)域組成的細(xì)胞質(zhì)蛋白。盡管序列相似性水平較低，但 FtsZ 的三級(jí)結(jié)構(gòu)與微管蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)非常相似，這這些蛋白來(lái)自同源提供理論依據(jù)。此外，F(xiàn)tsZ 通過(guò)單個(gè)亞基的頭尾結(jié)合聚合成微管蛋白樣原絲。FtsZ 與微管蛋白一樣是一種自我激活的 GTP 酶：將來(lái)自一個(gè)亞基的堿基的協(xié)同環(huán)插入下面亞基的核苷酸結(jié)合位點(diǎn)，將催化殘基

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