偶氮还原酶AZR的结构模型与功能研究
发布时间：2021-11-26 03:26
近年来偶氮染料的生物降解受到广泛关注,国内外学者陆续分离并考察了众多可脱色偶氮染料的微生物,纯化并研究了多种具有偶氮还原酶活性的蛋白质,但对于偶氮还原酶的结构与功能缺乏深入认识。本论文对细菌脱色偶氮染料的能力,细菌FMN依赖型偶氮还原酶的结构模型与功能等展开研究。考察沼泽红假单胞菌Rhodopseudomonas palustris AS1.2352细胞及其细胞提取物脱色偶氮染料的能力。对于生长过程中的R.palustris AS1.2352,在静置缺氧条件下,可在17 h内脱色80%以上活性艳红X-3B(50 mg L-1)。细菌在30-35℃和pH 6-9具有较高脱色能力。脱色速率与染料初始浓度间可用米门方程描述,Vmax和Km分别为65 mg gcell-1h-1和978 mg L-1。其细胞提取物具有偶氮还原酶活性,脱色速率远高于未破碎的细菌细胞。对比考察两株光合细菌Rhodobacter sphaeroides AS1.1737,R.palust...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 偶氮染料的微生物脱色及相关还原酶的研究进展
1.1 染料的分类、结构与发色机理
1.1.1 染料的分类
1.1.2 染料的结构与发色机理
1.2 偶氮染料的生产应用、危害及各国政策
1.2.1 偶氮染料的生产与应用
1.2.2 偶氮染料的危害
1.2.3 各国对偶氮染料的相关政策
1.3 偶氮染料的微生物处理
1.3.1 细菌脱色偶氮染料
1.3.2 白腐真菌和酵母菌降解偶氮染料
1.4 细菌脱色偶氮染料的机理
1.4.1 偶氮染料的直接酶脱色
1.4.2 介体参与的偶氮染料的生物脱色
1.4.3 偶氮呼吸脱色偶氮染料
1.4.4 生物无机化合物脱色偶氮染料
1.5 偶氮还原酶
1.5.1 不含黄素的偶氮还原酶
1.5.2 FMN依赖型偶氮还原酶
1.6 硝基芳香化合物与硝基还原酶
1.6.1 硝基芳香化合物的危害
1.6.2 TNT的微生物降解与硝基还原酶
1.7 醌类化合物与醌还原酶
1.7.1 醌类化合物
1.7.2 醌还原酶
1.7.3 氧化应激与醌还原酶在应对氧化应激中的作用
1.8 本课题相关生物技术简介
1.8.1 基因工程技术及其在环境微生物研究中的应用
1.8.2 定点突变及其在污染物降解酶研究中的应用
1.8.3 生物信息学方法构建蛋白质三级结构模型
1.9 本论文研究内容与意义
1.9.1 前期研究工作简述及有待解决的问题
1.9.2 研究目的
1.9.3 研究内容
2 细菌对模拟染料废水的脱色
2.1 材料与方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 培养基的配制及脱色培养方法
2.1.3 菌体生长及染料脱色的测定
2.1.4 粗酶的提取
2.1.5 蛋白含量测定
2.1.6 酶活分析体系
2.2 结果与讨论
2.2.1 沼泽红假单胞菌对偶氮染料的脱色
2.2.2 三株细菌静止期细胞脱色偶氮染料能力的比较
2.3 本章小节
3 偶氮还原酶AZR结构模型的构建与分析
3.1 材料与方法
3.1.1 序列、服务器、数据库与软件
3.1.2 同源建模方法
3.2 结果与讨论
3.2.1 AZR结构模型的建立与评价
3.2.2 AZR结构模型的分析
3.2.3 AZR的乒乓动力学机理
3.2.4 偶氮还原酶的分类与结构本质
3.3 本章小节
4 AZR的硝基还原酶和FMN还原酶活性
4.1 材料与方法
4.1.1 实验材料
4.1.2 AZR的纯化
4.1.3 酶活分析
4.1.4 AZR性质考察
4.1.5 TNT还原产物分析
4.2 结果与讨论 #发
4.2.1 pH和温度对AZR硝基还原酶活性的影响
4.2.2 AZR的辅酶选择性
4.2.3 AZR还原多硝基甲苯
4.2.4 TNT还原产物分析
4.2.5 AZR对外加FMN的还原
4.2.6 外加FMN对AZR偶氮还原酶和硝基还原酶活性的影响
4.2.7 AZR的底物多样性考察
4.2.8 AZR为一种新的硝基/FMN还原酶家族成员
4.3 本章小节
5 AZR氨基酸位点Y~(74)、H~(75)和K~(109)的定点突变研究
5.1 材料与方法
5.1.1 实验材料
5.1.2 定点突变操作
5.1.3 蛋白的纯化
5.1.4 AZR的SDS-PAGE
5.1.5 酶活分析
5.1.6 野生型与突变型AZR性质考察
5.2 结果与讨论
5.2.1 突变位点的选择
5.2.2 定点突变操作
5.2.3 野生型与突变型AZR的纯化
5.2.4 pH对野生型和突变型AZR活性的影响
5.2.5 野生型和突变型AZR的动力学性质
5.3 本章小结
6 AZR的醌还原酶活性及其在耐受氧化应激和介导脱色中的应用
6.1 材料与方法
6.1.1 实验材料
6.1.2 序列与结构分析
6.1.3 酶活分析
6.1.4 应激源对细菌生长的影响
6.1.5 醌介体参与的偶氮染料的介导脱色
6.2 结果与讨论
6.2.1 蛋白序列与结构分析
6.2.2 AZR的醌还原酶活性
6.2.3 AZR对E.coli耐受氧化应激的影响
6.2.4 偶氮染料的介导脱色
6.3 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 有待深入研究的内容
创新点摘要
参考文献
附录A K109A突变序列测序结果
附录B K109H突变序列测序结果
附录C Y74W突变序列测序结果
附录D H75N突变序列测序结果
攻读博士学位期间发表学术论文情况
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基因工程菌在精对苯二甲酸废水处理中的应用[J]. 陈俊,程树培,王洪丽,陆建华,张晓春. 工业用水与废水. 2006(01)
[2]基因工程菌生物富集废水中重金属镉[J]. 蔡颖,赵肖为,邓旭,李清彪,卢英华,尹涛烽. 水处理技术. 2006(01)
[3]沼泽红假单胞菌偶氮还原酶相关基因的克隆及其生物信息学分析[J]. 李可,张肇铭,刘晓辉,裴雁曦,熊琦. 生物技术. 2004(05)
[4]沼泽红假单胞菌偶氮还原酶新基因的克隆表达[J]. 李可,张肇铭,刘晓辉,熊琦,裴雁曦. 生物技术. 2004(03)
[5]高选择性基因工程菌E.coli SE5000生物富集水体中的镍离子[J]. 赵肖为,李清彪,卢英华,何宁,孙道华,邓旭. 环境科学学报. 2004(02)
[6]基因工程在海拉尔地区环境污染治理中的应用前景[J]. 沈向阳. 呼伦贝尔学院学报. 2003(06)
[7]环境治理与保护中工程菌研究进展[J]. 梁超,常春. 环境技术. 2003(05)
[8]具超强汞富集能力基因工程菌生长情况的研究[J]. 邓旭,李清彪,孙道华,黄益丽,王琳. 工业微生物. 2003(03)
[9]芳香族硝基化合物生物降解代谢研究现状与展望[J]. 周集体,黄丽萍,王竞,张劲松,吕红. 大连理工大学学报. 2000(S1)
[10]TNT废水治理技术研究新进展[J]. 唐婉莹,周申范,王连军,蒋志刚. 江苏环境科技. 1997(04)
博士论文
[1]偶氮染料高效降解基因工程菌构建与特性研究[D]. 宋智勇.大连理工大学 2006
本文编号：3519308
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 偶氮染料的微生物脱色及相关还原酶的研究进展
1.1 染料的分类、结构与发色机理
1.1.1 染料的分类
1.1.2 染料的结构与发色机理
1.2 偶氮染料的生产应用、危害及各国政策
1.2.1 偶氮染料的生产与应用
1.2.2 偶氮染料的危害
1.2.3 各国对偶氮染料的相关政策
1.3 偶氮染料的微生物处理
1.3.1 细菌脱色偶氮染料
1.3.2 白腐真菌和酵母菌降解偶氮染料
1.4 细菌脱色偶氮染料的机理
1.4.1 偶氮染料的直接酶脱色
1.4.2 介体参与的偶氮染料的生物脱色
1.4.3 偶氮呼吸脱色偶氮染料
1.4.4 生物无机化合物脱色偶氮染料
1.5 偶氮还原酶
1.5.1 不含黄素的偶氮还原酶
1.5.2 FMN依赖型偶氮还原酶
1.6 硝基芳香化合物与硝基还原酶
1.6.1 硝基芳香化合物的危害
1.6.2 TNT的微生物降解与硝基还原酶
1.7 醌类化合物与醌还原酶
1.7.1 醌类化合物
1.7.2 醌还原酶
1.7.3 氧化应激与醌还原酶在应对氧化应激中的作用
1.8 本课题相关生物技术简介
1.8.1 基因工程技术及其在环境微生物研究中的应用
1.8.2 定点突变及其在污染物降解酶研究中的应用
1.8.3 生物信息学方法构建蛋白质三级结构模型
1.9 本论文研究内容与意义
1.9.1 前期研究工作简述及有待解决的问题
1.9.2 研究目的
1.9.3 研究内容
2 细菌对模拟染料废水的脱色
2.1 材料与方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 培养基的配制及脱色培养方法
2.1.3 菌体生长及染料脱色的测定
2.1.4 粗酶的提取
2.1.5 蛋白含量测定
2.1.6 酶活分析体系
2.2 结果与讨论
2.2.1 沼泽红假单胞菌对偶氮染料的脱色
2.2.2 三株细菌静止期细胞脱色偶氮染料能力的比较
2.3 本章小节
3 偶氮还原酶AZR结构模型的构建与分析
3.1 材料与方法
3.1.1 序列、服务器、数据库与软件
3.1.2 同源建模方法
3.2 结果与讨论
3.2.1 AZR结构模型的建立与评价
3.2.2 AZR结构模型的分析
3.2.3 AZR的乒乓动力学机理
3.2.4 偶氮还原酶的分类与结构本质
3.3 本章小节
4 AZR的硝基还原酶和FMN还原酶活性
4.1 材料与方法
4.1.1 实验材料
4.1.2 AZR的纯化
4.1.3 酶活分析
4.1.4 AZR性质考察
4.1.5 TNT还原产物分析
4.2 结果与讨论 #发
4.2.1 pH和温度对AZR硝基还原酶活性的影响
4.2.2 AZR的辅酶选择性
4.2.3 AZR还原多硝基甲苯
4.2.4 TNT还原产物分析
4.2.5 AZR对外加FMN的还原
4.2.6 外加FMN对AZR偶氮还原酶和硝基还原酶活性的影响
4.2.7 AZR的底物多样性考察
4.2.8 AZR为一种新的硝基/FMN还原酶家族成员
4.3 本章小节
5 AZR氨基酸位点Y~(74)、H~(75)和K~(109)的定点突变研究
5.1 材料与方法
5.1.1 实验材料
5.1.2 定点突变操作
5.1.3 蛋白的纯化
5.1.4 AZR的SDS-PAGE
5.1.5 酶活分析
5.1.6 野生型与突变型AZR性质考察
5.2 结果与讨论
5.2.1 突变位点的选择
5.2.2 定点突变操作
5.2.3 野生型与突变型AZR的纯化
5.2.4 pH对野生型和突变型AZR活性的影响
5.2.5 野生型和突变型AZR的动力学性质
5.3 本章小结
6 AZR的醌还原酶活性及其在耐受氧化应激和介导脱色中的应用
6.1 材料与方法
6.1.1 实验材料
6.1.2 序列与结构分析
6.1.3 酶活分析
6.1.4 应激源对细菌生长的影响
6.1.5 醌介体参与的偶氮染料的介导脱色
6.2 结果与讨论
6.2.1 蛋白序列与结构分析
6.2.2 AZR的醌还原酶活性
6.2.3 AZR对E.coli耐受氧化应激的影响
6.2.4 偶氮染料的介导脱色
6.3 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 有待深入研究的内容
创新点摘要
参考文献
附录A K109A突变序列测序结果
附录B K109H突变序列测序结果
附录C Y74W突变序列测序结果
附录D H75N突变序列测序结果
攻读博士学位期间发表学术论文情况
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基因工程菌在精对苯二甲酸废水处理中的应用[J]. 陈俊,程树培,王洪丽,陆建华,张晓春. 工业用水与废水. 2006(01)
[2]基因工程菌生物富集废水中重金属镉[J]. 蔡颖,赵肖为,邓旭,李清彪,卢英华,尹涛烽. 水处理技术. 2006(01)
[3]沼泽红假单胞菌偶氮还原酶相关基因的克隆及其生物信息学分析[J]. 李可,张肇铭,刘晓辉,裴雁曦,熊琦. 生物技术. 2004(05)
[4]沼泽红假单胞菌偶氮还原酶新基因的克隆表达[J]. 李可,张肇铭,刘晓辉,熊琦,裴雁曦. 生物技术. 2004(03)
[5]高选择性基因工程菌E.coli SE5000生物富集水体中的镍离子[J]. 赵肖为,李清彪,卢英华,何宁,孙道华,邓旭. 环境科学学报. 2004(02)
[6]基因工程在海拉尔地区环境污染治理中的应用前景[J]. 沈向阳. 呼伦贝尔学院学报. 2003(06)
[7]环境治理与保护中工程菌研究进展[J]. 梁超,常春. 环境技术. 2003(05)
[8]具超强汞富集能力基因工程菌生长情况的研究[J]. 邓旭,李清彪,孙道华,黄益丽,王琳. 工业微生物. 2003(03)
[9]芳香族硝基化合物生物降解代谢研究现状与展望[J]. 周集体,黄丽萍,王竞,张劲松,吕红. 大连理工大学学报. 2000(S1)
[10]TNT废水治理技术研究新进展[J]. 唐婉莹,周申范,王连军,蒋志刚. 江苏环境科技. 1997(04)
博士论文
[1]偶氮染料高效降解基因工程菌构建与特性研究[D]. 宋智勇.大连理工大学 2006
本文编号：3519308
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3519308.html
