大气压冷等离子体调控微生物细胞膜通透性的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21246012
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    10.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0812.生物化工与合成生物工程
  • 结题年份:
    2013
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2013-12-31

项目摘要

An interested phenomenon was discovered in our previous study, that permeability of microbial cell membrane was increased, resulting in microbial growth, by cold plasma at atmospheric pressure under the specific discharge parameters. However, the mechanism of membrane permeability activated by plasma still remains unclear. Activation of ion channels is one of the reasons that the membrane permeability is enhanced. Calcium ion (Ca2+) is an essential messenger, which mediates a wide variety of cellular processes, including cell growth. It is very significant to study the regulation of calcium channel by plasma. Calcium channels are activated by membrane depolarization due to alteration of electrochemical gradient. Correspondingly, the specific activity and protein expression of Ca2+-dependent ATPase are enhanced with an immediate and transient elevation of the Ca2+ concentration in the cytosol ([Ca2+]cyt), which drives the secondary transport of metabolic products and nutrients, alleviating the inhibition of products and promoting cell growth and formation of target products. Cold plasma at atmospheric pressure could produce various reactive factors, including reactive oxygen species (ROS), ultraviolet (UV) radiation, energetic ions, and charged particles. Therefore, plasma possesses physical and chemical characteristics. Compared with traditional methods of metabolic regulation, such as the physical method or chemical method, the effect of plasma on cell membrane permeability is more notable. To explore the mechanism of cell membrane permeability regulated by cold plasma at atmospheric pressure, in this program, considerable attention is focused on the researches of the property of plasma discharge, the expressional and functional changes of calcium channels, as well as the alteration of Ca2+-dependent ATPase activity. These results will provide a theoretical basis for a novel approach of metabolic regulation, control of cold plasma at atmospheric pressure, and also lay a foundation for an equipment of in-situ enhanced microbial fermentation by cold plasma.
我们前期研究发现一个有趣现象:大气压冷等离子体在特定放电条件下,可以提高微生物细胞膜通透性,促进菌体生长。但是,等离子体提高细胞膜通透性机理尚不明确。细胞膜通透性提高机制之一是离子通道开放。钙离子是重要第二信使,因此研究等离子体对钙通道调控具有重要意义。电化学势能变化使细胞膜去极化,钙通道开放,胞内钙离子流瞬间变化,提高钙依赖ATPase离子泵跨膜动力,引起代谢产物和营养物质二次运输,解除代谢产物抑制,促进细胞生长和目标产物形成。大气压冷等离子体含有大量活性因子,同时具有物理和化学活性,与单一物理或化学调控方法相比,其调控效果更加显著。因此,本项目拟从等离子体放电性质、钙通道表达和功能差异、钙依赖ATPase活性三个方面,揭示大气压冷等离子体调控细胞膜通透性机理。该研究为建立一种新型代谢调控方法- - 大气压冷等离子体法提供理论依据,最终为建立大气压冷等离子体在线强化微生物发酵装置奠定基础。

结项摘要

本研究将大气压介质阻挡放电等离子体作为一种新型代谢调控方法,用于提高工业微生物细胞膜通透性,从而提高菌体生产能力。大气压介质阻挡放电等离子体预处理4 min Klebsiella pneumoniae接种体,在6%甘油发酵培养基中进行间歇发酵,最终1,3-丙二醇产量和生产强度均比对照提高56%,细胞膜通透性在发酵过程中始终高于对照组。从酵母浸粉中分离筛选出一株高产乙醇菌株DL5168,经形态学观察、生理生化学及分子生物学鉴定,确定该菌株为酵母属的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。将该菌株用于等离子体强化葡萄糖发酵生产乙醇中。不同处理时间S. cerevisiae 接种体在发酵不同时期,细胞膜电位、膜通透性和细胞质内钙离子浓度均出现不同程度增加或减少,而且酿酒酵母乙醇生产能力也发生改变。建立响应面方法优化实验条件,并将该方法应用到优化与等离子体放电相关的实验参数中。优化条件处理酿酒酵母接种体,发酵最终菌体生物量、乙醇浓度和乙醇转化率分别比对照提高24%,42%和33%。综上所述,我们得到初步结论,大气压介质阻挡放电等离子体可以通过调控细胞膜通透性来提高工业微生物生产能力。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(0)
Optimization of fermentation conditions for 1,3-propanediol production by Klebsiella pnuumoniae mutant using response surface methodology
利用响应面法优化肺炎克雷伯菌突变体生产 1,3-丙二醇的发酵条件
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    林产化学与工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董晓宇
  • 通讯作者:
    董晓宇
Optimizing discharge-associated parameters of cold plasma at atmospheric pressure for application in ethanol fermentation by Saccharomyces cerevisiae
优化常压冷等离子体放电相关参数,用于酿酒酵母乙醇发酵
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Plasma Science and Technology
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Dong Xiaoyu (董晓宇);Yuan Yulian (袁玉莲);Tang Qian(唐乾);Dou Shaohua(窦少华);Di Lanbo(底兰波);Zhang Xiuling(张秀玲)
  • 通讯作者:
    Zhang Xiuling(张秀玲)
高产乙醇酿酒酵母的筛选鉴定及发酵条件优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    大连大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董晓宇*; 汪江伟; 袁玉莲; 侯义龙; 刘庆平
  • 通讯作者:
    刘庆平

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

矮牵牛BBX基因家族成员鉴定及对不同光质的表达响应
  • DOI:
    10.13592/j.cnki.ppj.2020.0283
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    符真珠;蒋卉;王锐;王慧娟;李艳敏;徐梦岚;晁亚琮;董晓宇;高杰;王利民;张和臣
  • 通讯作者:
    张和臣
超声引导经皮射频消融对邻近横膈部 原发性肝癌治疗的有效性与安全性评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    临床肝胆病杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李猛;李志艳;田江克;董晓宇;刘 洋;李 晨;袁明星;赵红伟
  • 通讯作者:
    赵红伟
大气压冷等离子体活性因子分析及其对微生物细胞膜影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高校化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董晓宇
  • 通讯作者:
    董晓宇
香菇C91-3菌丝发酵液蛋白抗肿瘤
  • DOI:
    10.1016/j.jmbbm.2022.105388
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    《肿瘤学杂志》.12(1).64-66,2006
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董晓宇;刘庆平;曹婧;宁安红
  • 通讯作者:
    宁安红
大气压冷等离子体诱变产1,3-丙二醇菌株Klebsiella pneumoniae
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    过程工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李爽;修志龙;董晓宇;侯英敏
  • 通讯作者:
    侯英敏

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

董晓宇的其他基金

大气压冷等离子体对酿酒酵母胞内钙离子浓度调控机制及对其代谢过程强化研究
  • 批准号:
    21476032
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    90.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
大气压冷等离子体对酿酒酵母细胞膜通透性的调控
  • 批准号:
    21306015
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    28.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码