细菌来源漆酶Lacc和染料脱色过氧化物酶DyP35对木质素的降解作用及机制研究

发布时间：2023-10-12 01:45

　　木质素是一种由苯丙烷结构通过醚键和碳碳单键等连接而成的无定形天然高分子聚合物,是自然界中最为丰富的可再生芳香化合物资源。木质素的降解、转化和利用涉及到制浆造纸工业的清洁化生产、秸秆资源的利用以及环境污染的生物修复等多个领域。木质素的结构复杂,相对分子量高和难溶于水等特点使其很难被降解,极大限制了其应用。与化学和物理方法相比,生物解聚木质素,将其转化为高附加值平台化合物具有成本低廉、二次污染小等优势,因此受到越来越多的关注。而细菌及其分泌的酶具有易于基因操纵和蛋白表达的特性,并且细菌具有丰富的生物多样性和良好的环境适应能力等优势,因此木质素降解细菌及其降解酶的研究成为目前国际热点问题之一。近年来越来越多的研究表明,细菌来源的漆酶(Laccase)和染料脱色过氧化物酶(DyPs)在木质素生物降解中起着至关重要的作用。然而,这两种酶对木质素的解聚反应机制仍未完全阐明,制约了其在木质素解聚中的应用。因此,阐明细菌型漆酶和DyPs对木质素的生物催化机制将会为生物降解木质素实现工业化生产提供重要的理论基础。本论文将来自木质素降解细菌的木质素芽孢杆菌Bacillus ligninesis L1中的漆...

【文章页数】：124 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 木质素概述
        1.1.1 木质素的特性
        1.1.2 木质素与环境污染
        1.1.3 木质素与生物炼制
        1.1.4 木质素的生物降解
    1.2 漆酶
        1.2.1 漆酶的理化性质
        1.2.2 漆酶的催化氧化机理
        1.2.3 细菌型漆酶对木质素的降解
        1.2.4 细菌型漆酶的优势
        1.2.5 漆酶在环保领域的应用
    1.3 染料脱色过氧化物酶(DyPs)
        1.3.1 DyPs的理化性质
        1.3.2 DyPs对木质素的降解
        1.3.3 DyPs在环保领域的应用
    1.4 本课题的研究目的、意义及技术路线
        1.4.1 研究目的及意义
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 研究创新点
        1.4.4 技术路线
第二章 重组漆酶(Lacc)异源表达、纯化及酶学性质研究
    2.1 实验材料与仪器
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 木质素COD去除率和脱色率
        2.2.2 Lacc的异源表达
        2.2.3 Lacc的大量表达与纯化
        2.2.4 SDS-PAGE分析蛋白质纯度及分子量
        2.2.5 蛋白质的浓度测定
        2.2.6 Lacc的酶活测定
        2.2.7 Lacc的酶学性质表征
    2.3 结果与分析
        2.3.1 Lacc基因敲除对木质素芽孢杆菌L1 降解木质素的影响
        2.3.2 Lacc的异源表达
        2.3.3 Lacc的纯化
        2.3.4 Lacc的酶学性质
    2.4 本章小结
第三章 重组染料脱色过氧化物酶(DyP35)的异源表达、纯化及酶学性质研究
    3.1 实验材料与仪器
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 实验仪器
    3.2 实验方法
        3.2.1 DyP35 的异源表达
        3.2.2 DyP35 的大量表达与纯化
        3.2.3 SDS-PAGE分析蛋白质纯度及分子量
        3.2.4 蛋白质的浓度测定
        3.2.5 DyP35 的酶活测定
        3.2.6 DyP35 的酶学性质表征
    3.3 结果与分析
        3.3.1 DyP35 的异源表达
        3.3.2 DyP35 的纯化
        3.3.3 DyP35 的酶学性质
    3.4 本章小结
第四章 重组漆酶(Lacc)和重组染料脱色过氧化物酶(DyP35)的木质素降解机制研究
    4.1 实验材料与仪器
        4.1.1 实验材料
        4.1.2 实验仪器
    4.2 实验方法
        4.2.0 Lacc和 DyP35 对木质素的处理
        4.2.1 木质素的脱色与COD测定
        4.2.2 场发射扫描电子显微镜分析(FE-SEM)
        4.2.3 木质素的分子量测定(GPC)
        4.2.4 傅里叶变换红外色谱分析(FTIR)
        4.2.5 核磁共振分析(NMR)
        4.2.6 气相色谱-质谱联用分析(GC-MS)
        4.2.7 飞行时间二次离子质谱分析(ToF-SIMS)
    4.3 结果与分析
        4.3.1 木质素的脱色与COD的去除
        4.3.2 酶降解木质素后微观结构分析
        4.3.3 木质素降解产物的分子量分布
        4.3.4 木质素结构中化学键的变化
        4.3.5 核磁共振分析木质素的降解过程
        4.3.6 木质素降解产物分析
        4.3.7 木质素降解产物的表面结构分析
        4.3.8 木质素的降解机制示意图
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间发表的学术论文及其他科研成果



本文编号：3853206