《腸桿菌FML-C1厭氧發酵產氫的代謝途徑遷移》是依託西北大學，由馬曉軒擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：腸桿菌FML-C1厭氧發酵產氫的代謝途徑遷移
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：馬曉軒
- 依託單位：西北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於目前採用單菌純培養厭氧發酵制氫的基質轉化率低和產氫速率不高的問題，利用本課題組前期篩選的腸桿菌FML-C1厭氧發酵產氫，通過檢測底物消耗速率、細胞生長速率和乙酸、丁酸、乙醇、氫氣、二氧化碳等各代謝終產物的生成速率，進行代謝途徑通量分布分析（MFA），採用2D電泳檢測各代謝途徑中關鍵酶的酶量變化，同時採用特異性酶促反應法測定各關鍵酶的酶活變化，確定代謝網路中影響氫氣轉化的柔性節點和關鍵酶，分析產氫代謝的差異是源於酶活性的改變還是酶量的改變，揭示腸桿菌厭氧發酵產氫代謝途徑遷移的機制以及途徑遷移與氫氣轉化的偶聯關係。本研究的重要創新在於從酶水平分析厭氧發酵產氫代謝途徑遷移的機制，補充和完善現有厭氧發酵產氫的理論體系，為厭氧發酵產氫的代謝工程研究和菌種的基因工程改造提供理論依據，為高效厭氧產氫菌種的構建、育種和產氫的定向代謝調控奠定基礎。
結題摘要
基於目前採用單菌純培養厭氧發酵制氫的基質轉化率低和產氫速率不高的問題，本項目主要利用前期篩選的腸桿菌FML-C1厭氧發酵產氫，考察pH、緩衝體系、氧化還原電位對細胞生長、底物消耗及產氫量的影響，並根據發酵產氫過程中所測的氣相代謝產物和液相代謝產物建立代謝網路圖，分析ES3的發酵類型，同時採用2D電泳和“特異性酶促反應法”檢測各代謝途徑中關鍵酶的酶量和酶活變化，確定代謝網路中影響氫氣轉化的關鍵酶。結果表明：（1）ES3的最佳產氫pH值為5.8，在該pH條件下，添加適量的緩衝體系後，ES3的產氫效果更佳；同時當L-半胱氨酸濃度為300 ml/L時，ES3的產氫量最大，其氫氣轉化率可達到1.29 mol H2/mol Glu。（2）ES3在厭氧發酵過程中的主要代謝副產物為乙醇、乙酸、2, 3-丁二醇、少量琥珀酸和乳酸，發酵類型屬於混合酸和丁二醇發酵。（3）氫化酶、丙酮酸脫氫酶、乳酸脫氫酶屬於代謝網路中影響代謝通量分布的關鍵酶，酶活導致代謝途徑的遷移。因此可以通過酶活的提高來提高系統的產氫能力和產氫速率，從而為高效厭氧產氫菌種的構建、育種和產氫的定向代謝調控奠定基礎。
