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脱氧核酶功能化Au NP@Pt探针的构建与L-组氨酸的高保真检测研究

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脱氧核酶功能化Au NP@Pt探针的构建与L-组氨酸的高保真检测研究

作者：曾瑜长沙理工大学

学位级别：硕士

L-组氨酸是一种人体半必需氨基酸,对婴儿的生长发育极为重要。然而婴儿自身合成的L-组氨酸水平无法满足生长代谢需求,需从外界中摄取。其中,对于非母乳喂养的婴儿来说,婴儿奶粉是L-组氨酸的重要来源。快速、准确地检测奶粉中L-组氨酸含... 详细信息

L-组氨酸是一种人体半必需氨基酸,对婴儿的生长发育极为重要。然而婴儿自身合成的L-组氨酸水平无法满足生长代谢需求,需从外界中摄取。其中,对于非母乳喂养的婴儿来说,婴儿奶粉是L-组氨酸的重要来源。快速、准确地检测奶粉中L-组氨酸含量对于保障食品质量与安全具有重要意义。常规L-组氨酸检测方法大多涉及大型仪器,检测成本高,需专业技术人员,不适用于日常检测。脱氧核酶(DNAzyme)是一类具有高特异性底物识别能力和高效催化能力的单链DNA分子,常与纳米材料结合用于构建纳米生化传感器,在食品质量与安全检测领域显示出巨大应用潜力。但纳米生化传感器结构的稳定性一直是制约其在复杂体系中应用的关键影响因素。在本课题组的前期研究中,我们发现Au NP@Pt纳米颗粒具有与Au NP类似的光学性质和大比表面积,且Pt-S键具有抗硫醇干扰性,为构建高稳定性的核酸功能化纳米探针提供理想材料。基于此,本论文提出构建脱氧核酶功能化Au NP@Pt纳米探针,以期从本质上改善其在富含生物硫醇的复杂体系中的稳定性。在此基础上,利用上述发展的脱氧核酶功能化Au NP@Pt纳米探针开展奶粉中L-组氨酸的高保真检测研究。具体工作如下:1.脱氧核酶功能化Au NP@Pt探针的构建及性能考察因Pt-S键具有抗硫醇干扰性,本章工作制备了 Au NP@Pt纳米颗粒,通过Pt-S键作用在其表面交联-SH、荧光基团共修饰的脱氧核酶,构建脱氧核酶功能化Au NP@Pt探针。荧光光谱实验显示,Au NP@Pt纳米颗粒具有与Au NP类似的光学性质,可显著淬灭Cy3的荧光信号。较游离脱氧核酶,脱氧核酶功能化Au NP@Pt探针的底物催化活性并未受影响。采用乳清蛋白这种富含巯基的配方奶粉主要成分处理后,脱氧核酶功能化Au NP@Pt纳米探针显示出良好的稳定性,荧光在12h内只上升了 2倍。与之相比,基于Au-S作用所得的脱氧核酶功能化Au NP探针产生同等荧光信号恢复仅需1 h。该研究为发展高稳定性脱氧核酶探针提供了思路。2.脱氧核酶功能化Au NP@Pt探针用于L-组氨酸的高保真检测应用发展简便、快速、精准的L-组氨酸检测方法用于婴儿配方奶粉质量评估,对于保障食品质量与安全具有重要意义。本章利用上一章构建的脱氧核酶功能化Au NP@Pt探针开展L-组氨酸的高保真检测应用。当检测体系中无L-组氨酸存在时,由于脱氧核酶上的荧光基团与Au NP@Pt纳米颗粒相互靠近,荧光被淬灭。当检测体系中有L-组氨酸存在时,L-组氨酸可诱导脱氧核酶的催化功能域折叠形成特定的二级结构,随后催化底物序列中RNA位点断裂,产生并释放含荧光基团的短链。由于荧光基团与Au NP@Pt纳米颗粒远离,荧光恢复。实验结果表明,该方法检测L-组氨酸的线性范围0-100 μM,检测限为3.87μM。此外,该探针具有良好选择性,能显著区分常见氨基酸和L-组氨酸。对加标婴儿配方奶粉中的检测结果显示,回收率为97.87%-103.58%,表明该方法的检测准确性较高。本工作开发了一种简单、高保真的L-组氨酸分析方法,为奶粉等食品质量的保真现场地评估提供了重要手段。

关键词： L-组氨酸脱氧核酶金纳米材料生化传感

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外源L-组氨酸调控玉米耐盐机理的研究

外源L-组氨酸调控玉米耐盐机理的研究

作者：季鸿飞北方民族大学

学位级别：硕士

中国的土壤盐渍化破坏了土壤生物环境和化学结构,导致土壤质量下降,农作物减产,对生态环境及人类健康造成了危害,严重阻碍国民经济的发展。氨基酸可以缓解盐胁迫对玉米造成的损伤,提高玉米的耐盐性。本试验对20种氨基酸进行筛选,发现组... 详细信息

中国的土壤盐渍化破坏了土壤生物环境和化学结构,导致土壤质量下降,农作物减产,对生态环境及人类健康造成了危害,严重阻碍国民经济的发展。氨基酸可以缓解盐胁迫对玉米造成的损伤,提高玉米的耐盐性。本试验对20种氨基酸进行筛选,发现组氨酸可以提高盐胁迫下玉米的生长,进而通过相关理化指标和转录组学技术来探索组氨酸调控玉米耐盐胁迫的机理。1.盐胁迫下组氨酸对玉米根系生长的影响。植物水培试验表明,对根施加20种氨基酸后,盐胁迫下玉米根系相比于株高对氨基酸更敏感。通过对根总长度的比较发现,盐胁迫下玉米的根系对组氨酸更敏感。通过比较组氨酸6种浓度(0.001μM、0.01μM、0.1μM、1μM、10μM、100μM)之间玉米的根总长度、根表面积、根投影面积、根体积、根尖数和根分叉数,当组氨酸浓度为0.1μM时,获得了最佳的试验结果。2.盐胁迫下组氨酸对玉米理化性质的影响。组氨酸为0.1μM时,显著提高了盐胁迫下玉米根系的抗氧化酶的活性(SOD、POD和CAT的活性分别提高了21.92%、12.84%和59%),提高了渗透调节物质的含量(脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量分别提高了26.77%、24.69%和19.12%),减少了ROS的积累量(O·和HO的含量分别减少了36.32%和42.7%),缓解了盐胁迫对根造成的损害。组氨酸处理玉米根系后,也显著提高了根系的氮代谢酶活性(NR、GS和GOGAT活性分别增加了53.2%、9.26%和176.52%)和硝态氮和铵态氮的利用效率(NO和NH的含量分别降低了69.54%和34.48%)。3.转录学组学分析发现,盐胁迫下,组氨酸处理根系12 h和24 h后,与对照组相比,差异表达上调基因的数量显著增加,差异表达基因主要参与到植物激素信号转导途径,糖酵解途径和氮代谢途径。此外盐胁迫下组氨酸处理24 h时,差异表达转录因子以ERF和WRKY家族为主,WRKY家族中参与赤霉素信号转导负调控的GRMZM2G102583和GRMZM2G120320可能共同调控下游细胞分裂素受体(lOC732762和lOC732835)和转运蛋白(Zm SFP2、Zm SFP6和lOC100281461)的表达。4.组氨酸对玉米光合作用的影响。植物的盆栽试验表明,叶片喷洒组氨酸浓度为0.5 m M时,对盐胁迫下玉米的光合作用促进效果最好。0.5 m M的组氨酸显著提高了盐胁迫下玉米的光合性能(P、g、E和Chl a/Chl b分别增加了74.09%、92.14%、77.74%和9.5%),改善了荧光参数(F/F、ΔF/F’和q 分别增加了13.8%、39.1%和23.2%。NPQ降低了11.4%),显著提高了光合酶活性(PEPC、NADP-ME、PPDK和Rubisco的活性分别提高了65%、41.7%、81.8%和70%)以及光合基因的相对表达量(Zm PEPC、Zm NADP-ME、Zm PPDK和Zm RCA分别提高了135%、77%、291%和170%),增加了叶片横切面维管束的长度,对维管束起到一定保护作用。此外,组氨酸也改变了玉米叶片的抗氧化系统(O·、HO和MDA的含量分别降低了41.67%、42.19%和27.15%,POD和CAT的活性分别提高了14.84%和67.19%),显著提高了叶片中渗透调节物质的含量(脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量分别提高了28.16%、23.89%和16.61%)。本研究表明,根施0.1μM和喷洒0.5 m M的L-组氨酸对盐胁迫下玉米生长有一定的促生作用,可以通过光合作用、酶活性和相关基因的表达来调控玉米的耐盐性。

关键词： L-组氨酸盐胁迫玉米转录组酶活性光合作用

L-组氨酸和l-色氨酸对l-苯丙氨酸溶解度及晶型转化的影响

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化学工程 2020年第8期48卷 30-35页

作者：张金彦曹小雪吉绍长蓝平廖安平广西民族大学化学化工学院广西多糖材料与改性重点实验室广西高校化学与生物转化过程新技术重点实验室广西南宁530006 广西区烟草局广西南宁530006

采用静态法测定了tailor-made型添加剂L-组氨酸、l-色氨酸对l-苯丙氨酸在水溶剂中溶解度的影响,并应用Apelblat经验方程进行了拟合;此外,文中还展开了tailor-made型添加剂对l-苯丙氨酸晶型转化过程的影响研究,并用langmuir模型拟合回归... 详细信息

采用静态法测定了tailor-made型添加剂L-组氨酸、l-色氨酸对l-苯丙氨酸在水溶剂中溶解度的影响,并应用Apelblat经验方程进行了拟合;此外,文中还展开了tailor-made型添加剂对l-苯丙氨酸晶型转化过程的影响研究,并用langmuir模型拟合回归。结果表明,l-苯丙氨酸溶解度随温度的升高而增大,且tailor-made型添加剂L-组氨酸、l-色氨酸的加入增大了l-苯丙氨酸在水中的溶解度;并且L-组氨酸、l-色氨酸添加剂的加入均可抑制l-苯丙氨酸向稳定晶型转化,但抑制能力各不相同,langmuir模型拟合回归结果表明,l-色氨酸的加入可完全抑制l-苯丙氨酸低温环境内无水合物转为一水合物,高温区内一水合物转为无水合物则不能完全抑制;L-组氨酸在低温区和高温区内均不能对l-苯丙氨酸向稳定晶型的转化起到完全抑制作用。

关键词： l-苯丙氨酸晶型转化 L-组氨酸 l-色氨酸添加剂溶解度

L-组氨酸稳定的铜纳米团簇的合成及其在三硝基苯酚检测中的应用

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化学研究与应用 2021年第2期33卷 276-283页

作者：张申蔡志峰郭玉玉太原师范学院化学系山西晋中030619 太原理工大学艺术学院山西晋中030024

三硝基苯酚(PA)是废水中酚类有机化合物的重要成分,鉴于其对人体及环境的危害,实现PA简便、准确的检测意义重大。本文以L-组氨酸为保护剂,抗坏血酸为还原剂,通过一步法在室温下合成了铜纳米团簇(Cu NCs)。透射电子显微镜(TEM)、X射线光... 详细信息

三硝基苯酚(PA)是废水中酚类有机化合物的重要成分,鉴于其对人体及环境的危害,实现PA简便、准确的检测意义重大。本文以L-组氨酸为保护剂,抗坏血酸为还原剂,通过一步法在室温下合成了铜纳米团簇(Cu NCs)。透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见光谱(UV-vis)和傅里叶红外(FT-IR)等手段被用于研究样品的结构与性质。结果显示,该铜纳米团簇的最大激发和发射波长分别为382和492 nm,所得样品分散性良好且尺寸均匀,具有较高的稳定性。水溶性的Cu NCs荧光探针对PA的检测具有高选择性,内滤效应(IFE)的存在导致了PA对荧光探针的有效淬灭。在0~80μM浓度范围内F 0/F与PA的浓度呈现出良好的线性关系,其最低检出限为0.25μM(S/N=3)。另外,Cu NCs被成功用于实际水样中PA的检测,说明此种荧光探针有很好的实用性。

关键词： L-组氨酸抗坏血酸铜纳米团簇三硝基苯酚荧光淬灭

磺胺-(L-组氨酸)分光光度法测定环境水体中亚硝酸盐氮

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中国环境监测 2021年第6期37卷 186-192页

作者：李振王亚伟张建周付中贞单明娥潍坊市生态环境局寿光分局山东潍坊262700

重氮偶合分光光度法是测定环境水体中亚硝酸盐氮的标准方法,但所用偶合试剂有较高的毒性,若实验人员在实验过程中出现失误,可能会对自身及环境造成一定的危害。为此以对氨基苯磺酰胺(即磺胺)为重氮试剂,以α-氨基β-咪唑基丙酸(即l-组氨... 详细信息

重氮偶合分光光度法是测定环境水体中亚硝酸盐氮的标准方法,但所用偶合试剂有较高的毒性,若实验人员在实验过程中出现失误,可能会对自身及环境造成一定的危害。为此以对氨基苯磺酰胺(即磺胺)为重氮试剂,以α-氨基β-咪唑基丙酸(即L-组氨酸)为偶合试剂,对环境水体中亚硝酸盐氮进行测定,可有效避免实验中有毒物质的使用,同时优化了实验条件。实验结果表明:该方法摩尔吸光系数为2.20×10^(4) l/(mol·cm),线性范围为0~0.200 mg/l,检出限可达到0.002 mg/l,加标回收率为98.5%~101%,通过与《水质亚硝酸盐氮的测定分光光度法》(GB 7493—1987)比对发现,该方法无显著性差异,且具有安全环保、操作简便、成本低廉、准确度高、灵敏度高等优点。该方法可用于环境监测中常见的地表水、地下水、海水、废水中亚硝酸盐氮的测定。

关键词：亚硝酸盐氮对氨基苯磺酰胺 L-组氨酸分光光度法重氮偶合法

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代谢工程改造大肠杆菌合成L-组氨酸

食品与发酵工业 2021年第12期47卷 1-9,I0001-I0003页

作者：李梦莹吕雪芹刘延峰李江华堵国成吴剑荣刘龙江南大学未来食品科学中心江苏无锡214122 糖化学与生物技术教育部重点实验室(江南大学) 江苏无锡214122

该研究主要通过多种代谢工程策略对大肠杆菌进行改造从而增强菌株L-组氨酸的合成。首先,用人工的开放阅读框(hisl′-λattB′-trpE)替换大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)Bl21(DE3)L-组氨酸操纵子的前导区,同时表达来源于E.coli的ATP... 详细信息

该研究主要通过多种代谢工程策略对大肠杆菌进行改造从而增强菌株L-组氨酸的合成。首先,用人工的开放阅读框(hisl′-λattB′-trpE)替换大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)Bl21(DE3)L-组氨酸操纵子的前导区,同时表达来源于E.coli的ATP转磷酸核糖基酶突变体基因hisGE271K后,菌株L-组氨酸产量达到872.50 mg/l;其次,通过比较来自谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum,C.glutamicum)ATCC130132、粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens,S.marcescens)ZJZ626和E.coli Bl21(DE3)的11种hisG在不同抑制物浓度下的酶活力以及过表达11种hisG基因时L-组氨酸的产量,筛选出最优hisG基因,L-组氨酸产量提高至1480.42 mg/l;然后,通过CRISPR/Cas9技术将最优hisG整合至基因组;进一步比较不同来源的Prs对菌株L-组氨酸产量的影响,从中筛选出较优Prs进行基因组整合,结果显示,摇瓶发酵72 h后,菌株L-组氨酸产量提高至3898.06 mg/l,96 h时产量提高至5574.63 mg/l。该研究为将来L-组氨酸的工业化生产奠定了良好的基础。

关键词： L-组氨酸大肠杆菌 ATP转磷酸核糖基酶代谢工程反馈抑制

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木糖和葡萄糖共发酵生产L-组氨酸

食品与发酵工业 2020年第16期46卷 115-120页

作者：吴鹤云张悦蒋帅田道光谢希贤陈宁天津科技大学生物工程学院天津300457 代谢控制发酵技术国家地方联合工程实验室天津300457

以1株L-组氨酸生产菌Escherichia coli HIS1为研究对象,优化其L-组氨酸合成关键酶His G*的诱导条件。通过摇瓶发酵的方式确定诱导剂木糖的最适质量浓度为10 g/l;通过5 l发酵罐发酵的方式确定最佳诱导时间为发酵8 h时诱导;因发酵过程中... 详细信息

以1株L-组氨酸生产菌Escherichia coli HIS1为研究对象,优化其L-组氨酸合成关键酶His G*的诱导条件。通过摇瓶发酵的方式确定诱导剂木糖的最适质量浓度为10 g/l;通过5 l发酵罐发酵的方式确定最佳诱导时间为发酵8 h时诱导;因发酵过程中木糖会被消耗,故通过多次添加木糖或敲除xyl A基因阻断木糖代谢途径保持发酵液中的木糖浓度,以稳定诱导条件。结果表明,木糖同时作为诱导剂和碳源更有利于L-组氨酸的发酵生产,为此摸索出了木糖和葡萄糖共发酵生产L-组氨酸的发酵工艺。该工艺主要控制要点为发酵8 h之后添加质量浓度为10 g/l的木糖,发酵过程中流加木糖和葡萄糖质量比为1∶5的糖溶液。最终L-组氨酸的产量可达56.5 g/l,是纯葡萄糖发酵时的2倍。

关键词： L-组氨酸发酵优化木糖诱导混合碳源大肠杆菌

L-组氨酸-赤藓红复合膜修饰电极同时检测对苯二酚、邻苯二酚

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环境科学 2015年第4期36卷 1365-1373页

作者：何家洪徐强丁武泉李强重庆文理学院环境材料与修复技术重庆市重点实验室重庆402160

利用循环伏安法制备了L-组氨酸-赤藓红复合膜修饰玻碳电极（l-His-Erythrosine／GCE）．采用扫描电镜（SEM）观察修饰电极的表面形貌结构，并用电化学阻抗谱（EIS）、循环伏安法（CV）表征修饰电极的电化学性能．在此基础上用差分脉冲... 详细信息

利用循环伏安法制备了L-组氨酸-赤藓红复合膜修饰玻碳电极（l-His-Erythrosine／GCE）．采用扫描电镜（SEM）观察修饰电极的表面形貌结构，并用电化学阻抗谱（EIS）、循环伏安法（CV）表征修饰电极的电化学性能．在此基础上用差分脉冲伏安法（DPV）研究了对苯二酚（HQ）和邻苯二酚（CC）混合物在该电极上的电催化氧化，结果表明，l-His-Erythrosine／GCE对HQ及CC的电化学氧化具有显著的催化作用，两种异构体在该修饰电极上的氧化过电位明显降低，峰电流显著增大，二者氧化峰电位间隔达108mV，表明制备的修饰电极可用于HQ和CC的同时检测．在最佳实验条件下，HQ与CC浓度在1．2×10^-6～1．1×10^-4mol·l^-1范围内与氧化峰电流呈良好线性关系，检出限分别为0．19μmol·l^-1（HQ）和0．16μmol·l^-1（CC）（S／N=3）．另外，此修饰电极具有较好的重现性和较强的抗干扰能力，将修饰电极用于实际水样品中HQ和CC的测定，其加标回收率分别为99．9％～100．6％（HQ）、99．2％～100．2％（CC）．

关键词： L-组氨酸赤藓红修饰电极邻苯二酚对苯二酚

基于L-组氨酸功能化的金纳米与姜黄素作用的荧光共振能量转移及其分析应用

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分析试验室 2019年第8期38卷 885-890页

作者：程家维杨季冬黄云梅袁海燕重庆三峡学院环境与化学工程学院重庆404100 长江师范学院化学与化工学院重庆408100

基于L-组氨酸功能化的金纳米团簇可与姜黄素作用,形成荧光共振能量转移的'TurnOff'的模式,致使反应体系的荧光发生显著猝灭。据此建立了快速灵敏检测环境中痕量姜黄素的方法。在最佳实验条件下,金纳米团簇的荧光强度猝灭程度与姜黄素浓... 详细信息

基于L-组氨酸功能化的金纳米团簇可与姜黄素作用,形成荧光共振能量转移的'TurnOff'的模式,致使反应体系的荧光发生显著猝灭。据此建立了快速灵敏检测环境中痕量姜黄素的方法。在最佳实验条件下,金纳米团簇的荧光强度猝灭程度与姜黄素浓度在0. 5~11μmol/l范围内呈良好的线性正相关,检出限为31 nmol/l。方法应用于实际样品中痕量姜黄素的快速检测,回收率为99. 5%~105. 0%,相对标准偏差小于2. 8%。

关键词： L-组氨酸金纳米团簇姜黄素荧光共振能量转移荧光检测