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1，3-丙二醇是一种应用广泛的重要化工原料。利用甘油生物法合成1，3-丙二醇具有原料可再生、过程环境友好等特点，具有广阔的发展前景。这一生物转化过程中，一部分甘油经历氧化路径转化成二羟基丙酮(DHA)并释放还原力辅酶NADH;另一部分甘油经历还原路径，先脱水生成3-羟基丙醛，再进一步被1，3-丙二醇氧化还原酶还原成目标产物1，3-丙二醇，并伴随着消耗氧化途径生成的还原力NADH。目前，单一辅酶无法为甘油还原路径提供足够的还原力，虽然联合利用两种辅酶可以提高最终的生产效果，但其中的重要科学问题——这两种辅酶的并用机制还不清晰。为此，本文利用新兴的合成生物学方法，通过设计生物砖元件及生物系统来调控基于两种辅酶的1，3-丙二醇氧化还原酶及其同工酶的表达，以便对辅酶并用的内在机制进行分析和建模，为构建更优的1，3-丙二醇生物合成体系奠定基础。 本文构建了编码基因分别为dhaT基因和yqhD基因的两类生物砖元件，可相应地表达出依赖于辅酶NADH和NADPH的1，3-丙二醇氧化还原酶(PDOR)及其同工酶(YQHD)。在此基础上，研究了不同生物砖元件的表达效率，并对1，3-丙二醇氧化还原酶表达最优培养条件和酶活性质进行探讨。本研究的主要内容和结果如下: 一、构建了分别编码PDOR及YQHD的基因dhaT和yqhD的生物砖元件库。dhaT与yqhD基因分别源自Klebsiellapneumoniae和E.coli，通过PCR扩增，并将其标准化。根据生物砖标准组装方法依次将核糖体结合位点RBS，启动子T7promoter，终止子TTterminator与目的基因dhaT和yqhD连接，构建成具有不同表达效率(RBS1.0、RBS0.6、RBS0.3、RBS0.07)的生物砖1，3-丙二醇氧化还原酶及其同工酶库。 二、考察了pSB1A2-T7-RBS-dhaT-TT合成表达系统的表达条件。首先对破碎条件进行摸索，最适破碎条件是175W，破碎时间3s，间歇时间3s。然后对诱导时间，诱导温度，IPTG用量进行考察，最优诱导条件为IPTG0.1mM、30℃、150rpm诱导10h。与优化前的酶活力相比，基于RBS1.0的酶活力显著提高，粗酶活由52U/ml提高到211U/ml，比活由12.1U/mg提高到40.3U/mg，高于现有文献报道值。而基于其他RBS(RBS0.6、RBS0.3、RBS0.07)优化后也比优化前的酶活提高了2倍左右。 三、考察了PDOR无细胞抽提液的酶学性质。该酶的最适宜环境为45℃，pH11.0，且该酶在此条件下具备一定稳定性。考察发现离子强度对酶活影响较大，Mn2+对酶有极强的激活作用;Na+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、Fe3+、Al3+对酶活力有一定的抑制作用;Cu2+、Zn2+则对酶活力有完全抑制作用;而钾离子强度在低于1.0mol/L时有激活作用，在高于1.0mol/L时有抑制作用。该酶对底物的选择性很强，只对1，3-丙二醇表现出活性。1，3-丙二醇氧化还原酶以1，3-丙二醇和NAD+为底物的米氏常数分别为28.5mmol/L和2.62mmol/L。