双酚A和双酚S与污泥水解酶相互作用的研究

发布时间：2020-10-11 09:16

　　 双酚化合物(如BPA和BPS)广泛应用于电子设备、食品包装、牙科密封剂、婴儿奶瓶、聚碳酸酯塑料和热敏纸等产品的生产。由于中等水溶性和低蒸汽压,双酚化合物可以以多种不同的方式排放到环境中,因而导致其在空气、水、土壤、沉积物、废污泥、室内灰尘、人体组织、家庭废纸、血液和尿液等基质中被广泛检出。双酚化合物是一类内分泌干扰物,并且具有急性毒性,遗传毒性、雌激素活性和难降解的特性。研究表明双酚A不仅可以影响人类胚胎的发育和稳定性,而且还会损害前列腺和大脑以及婴幼儿的行为发展。双酚S的分子和细胞毒性研究表明其不仅可以诱导DNA损伤,而且可以不可逆地结合血清白蛋白,胃蛋白酶和胰蛋白酶,导致酶活性降低。因此本研究选取双酚A和双酚S作为研究的对象,首先研究双酚类化合物对污泥水解的影响;其次解析双酚化合物与污泥水解酶(α-淀粉酶)的相互作用,最后,探究污泥和芦苇沉积物中提取多酶对双酚化合物的去除及去除机理。具体的研究内容如下:第一部分:双酚A对污泥水解影响以及双酚A和α-淀粉酶之间的相互作用的研究。首先,利用三维荧光技术分析污泥的可溶性有机污染物的成分和浓度的变化以表征双酚A对污泥水解的影响。其次,利用光谱学、等温滴定量热、分子模拟、酶活实验等技术,从分子水平来研究α-淀粉酶和双酚A之间的相互作用机制。实验表明:双酚A改变了α-淀粉酶的二级结构和oα-淀粉酶中氨基酸残基的微环境。分子对接研究和ITC结果表明,在双酚A和oα-淀粉酶之间的相互作用中存在疏水键和氢键。基于上述分析以及酶活性实验可以得出双酚A的暴露影响了水解酶(α-淀粉酶)的活性进而影响污泥的水解。第二部分:双酚S对污泥水解影响以及双酚S和α-淀粉酶之间的相互作用的研究。结果表明:双酚S通过抑制α-淀粉酶的活性进一步抑制污泥水解。双酚S与α-淀粉酶在α-淀粉酶的活性区域通过疏水键相互作用。这种相互作用不仅导致α-淀粉酶展开骨架结构,还使酪氨酸和色氨酸残基微环境的疏水性变小,而且二者的结合涉及静态和动态类型的荧光猝灭。第三部分:从污泥和芦苇沉积物中分离多酶去除水溶液中双酚S的研究。首先采用超声破碎法和离心分离的方法从污泥和芦苇沉积物中提取多酶,其次利用凝胶电泳、三维荧光和考马斯亮蓝等方法对复合酶进行表征;最后通过研究不同温度下(25℃、37℃和55℃)的多酶对双酚S的去除情况,并利用液相二级质谱(LC-MS/MS)分析了多酶对双酚S的去除机理。结果表明,双酚S可被污泥和芦苇沉积物中提取的多酶去除,55℃时去除率最高,去除机理是酶解和生物絮凝。该研究的结果不仅可以为双酚化合物的生物去除提供参考和借鉴,而且可以为污泥的资源化利用提供一种经济简单的方法和途径。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X703
【部分图文】：

ｉ?Ｉ??图１污泥水解的实验程序（图１Ａ）以及ＢＰＡ和ａ廣粉酶之间的相互作用??机制（图１Ｂ）??Ｆｉｇ．?１．?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｌｕｄｇｅ?ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ?（Ｆｉｇ．?１Ａ）?ａｎｄ??ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ＢＰＡａｎｄ?ａ－ａｍｙｌａｓｅ?（Ｆｉｇ．?ＩＢ）．??Ｉ??２．４用光谱法构建ａ?－淀粉酶的构象分析??２．４．１荧光、同步荧光、三维荧光光谱??在一系列１０?ｍＬ比色管中依次加入１．０?ｍＬ?Ｔｒｉｓ－ＨＣ丨缓冲溶液（０．］?ｍｏｌ／Ｌ，??ｐＨ＝７．４），ｌ．ＯｍＬａ－淀粉酶溶液，及一系列浓度梯度的ＢＰＡ染毒液，用超纯水??１５??

３．１．２?ＢＰＡ对污泥中可溶性有机物组分的影响??为了评价ＢＰＡ对污泥中可溶性有机物组分的影响，本实验使用３Ｄ－ＥＥＭ荧??光光谱技术。图３显示了水解后污泥的３Ｄ－ＥＥＭ焚光光谱。表１列出了荧光峰??的位置和强度。观察到的三个主峰位置（峰Ａ，峰Ｂ和峰Ｃ）分别为激发／发射??１８??

图４不同浓度的ＢＰＡ存在下ａ凝粉酶的紫外－可见吸收光谱??４．?Ｗ－ｖｉｓ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ａ－ａｍｖｌａｓｅ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｐｒｅｓｅｎｃｅ?ｏｆ?ｄｉｆｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ＢＰＡ．??ｉｔｉｏｎｓ：?ｃ（ａ－ａｍｙｌａｓｅ）＝４．５２＞＜１０＂８?ｍｏｌ／Ｌ，?ｃ（ＢＰＡ）ｌ－５：?０，?０．５，?１，?６，?１２?（ｍｏｌ／Ｌ）?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；?ｐＨ?＝?７．４；?Ｔ?＝?３１０?Ｋ．??源荧光分析??粉酶是一种含有约４７５个残基的单一多肽链的糖蛋白，其中，酪氨酸和苯丙氨酸）可以发出荧光。由于苯丙氨酸在２７８?ｎ微弱的荧光强度，所以色氨酸和酪氨酸起重要作用。而含硫基硫键可以猝灭这些芳香族氨基酸的荧光［６６］。从图５可以看出，ａ－淀粉酶的荧光强度增加而没有明显的位移，表明ＢＰＡ改变（色氨酸和酪氨酸）周围的微环境［６７］。荧光增加表明荧光团
【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 何宝坤;杨明会;高月;;LC-MS联用技术在中药研究中的应用[J];药物分析杂志;2007年09期

2 罗志刚;杨景峰;罗发兴;;α-淀粉酶的性质及应用[J];食品研究与开发;2007年08期

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1 冉德焕;有机小分子与蛋白质相互作用的研究及其分析应用[D];山东大学;2007年

本文编号：2836393