离子液体对简单节杆菌特性的影响

发布时间：2017-07-14 02:03

  本文关键词：离子液体对简单节杆菌特性的影响

  更多相关文章： 离子液体 简单节杆菌 生物转化 细胞膜通透性 脂质 蛋白

【摘要】：本课题以简单节杆菌CPCC 140451催化甾体化合物醋酸可的松(CA) C1,2位脱氢反应为模型,研究了侧链烷基碳原子数为2-6的离子液体对简单节杆菌细胞特性的影响及其发生改变的物质基础,并将离子液体与常见的反应介质进行比较,初步分析比较了不同反应介质对简单节杆菌转化反应特性的影响及差异。添加离子液体后,菌体的生长及代谢能力出现不同程度的下降。其中,侧链烷基碳原子数为2的离子液体对菌体影响较小；侧链烷基碳原子数为3的离子液体对菌体影响变大,与对照相比,生物量减少46%,相对糖代谢活力下降45%；当侧链碳原子数大于3时,菌体生长几乎被完全抑制,代谢活性仅保持在20%左右。当侧链烷基碳原子数相同时,阴离子核为BF4-的亲水性离子液体对菌体的毒性小于阴离子核为PF6-的疏水性离子液体。对于同种离子液体,其对菌体的毒性与离子液体浓度正相关。比较离子液体对CA转化过程的影响,发现侧链烷基碳原子数为2的离子液体对细胞转化过程无明显影响；侧链烷基碳原子数为3的离子液体[PrMIm]PF6作用后,细胞通透性增大,脱氢酶活力下降20%,CA转化率仍提高近10%,可见细胞本身通透性的改变能够促进转化率的升高。此外[PrMIm]PF6对底物的增溶效果最明显,比对照提高了近2倍,在增溶效应与细胞本身特性变化的双重作用下,其对转化反应的促进作用最大：当侧链碳原子数大于3时,转化反应受到抑制。透射电子显微镜观察菌体细胞形态的变化,发现亲脂性的[PrMIm]PF6对细胞的作用强于亲水性的[PrMImJBF4。经[PrMIm]PF6预处理后,细胞膜变薄,变模糊,并出现缺损,细胞完整性受到破坏,细胞质发生外漏。分析离子液体预处理后细胞脂质的变化,发现亲脂性的[PrMIm]PF6对脂质的影响大于亲水性的[PrMIm]BF4。经[PrMIm]PF6预处理后,细胞总脂含量降低,损失约19.9%;TLC分析发现总脂组成及相对含量均发生改变；不饱和脂肪酸含量提高了14.91%,长链饱和脂肪酸含量减少了10.88%。蛋白测定结果发现,[PrMIm]PF6预处理后,菌体蛋白损失了10.3%；SDS-PAGE结果显示处理前后有多条条带出现差异；LC-MS/MS分析表明,离子液体作用造成蛋白脱落,其中70%以上位于细胞质中,下调蛋白的功能多涉及DNA的复制与转录,蛋白的翻译及翻译后修饰,物质的运输与代谢,能量转换、信号传导等方面。比较[PrMIm]PF6、HP-β-CD、Tween80和正十六烷四种反应介质对转化反应的影响及差异,发现HP-β-CD的作用最明显,转化3h时,转化率提高了近20%,转化时间缩短一半,HP-β-CD预处理后,细胞通透性及对底物的溶解度增大。
【关键词】：离子液体 简单节杆菌 生物转化 细胞膜通透性 脂质 蛋白
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q93;O645.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 前言10-21
• 1.1 离子液体10-12
• 1.1.1 离子液体的种类10-11
• 1.1.2 离子液体的特点11
• 1.1.3 离子液体的毒性11-12
• 1.1.4 离子液体的应用前景12
• 1.2 甾体化合物C1,2位脱氢反应12-15
• 1.2.1 具有C1,2位脱氢能力的菌种14
• 1.2.2 甾体化合物C1,2位脱氢反应机理14-15
• 1.3 不同反应介质中的生物转化15-18
• 1.3.1 离子液体催化体系中的生物转化15-16
• 1.3.2 环糊精催化体系中的生物转化16-17
• 1.3.3 有机溶剂催化体系中的生物转化17
• 1.3.4 表面活性剂催化体系中的生物转化17-18
• 1.4 反应介质与细胞的相互作用18-19
• 1.5 本课题的研究意义和内容19-21
• 1.5.1 研究意义19
• 1.5.2 研究内容19-21
• 2 材料与方法21-31
• 2.1 实验材料21-23
• 2.1.1 实验菌株21
• 2.1.2 培养基及相关溶液21
• 2.1.3 实验试剂21-22
• 2.1.4 实验仪器22-23
• 2.2 实验方法23-31
• 2.2.1 菌体培养23
• 2.2.2 静息细胞转化反应23-24
• 2.2.3 分析测定方法24-31
• 3 结果与讨论31-55
• 3.1 离子液体对简单节杆菌细胞生长代谢的影响31-34
• 3.1.1 离子液体对简单节杆菌细胞生长的影响31-32
• 3.1.2 离子液体对简单节杆菌细胞代谢活性的影响32-34
• 3.2 离子液体对简单节杆菌转化特性的影响34-40
• 3.2.1 离子液体对简单节杆菌转化CA反应的影响34-36
• 3.2.2 离子液体对CA溶解度的影响36-37
• 3.2.3 离子液体对简单节杆菌细胞脱氢酶活力的影响37-38
• 3.2.4 离子液体对简单节杆菌细胞通透性的影响38-40
• 3.3 离子液体影响简单节杆菌细胞特性改变的物质基础40-51
• 3.3.1 离子液体对简单节杆菌超显微结构的影响40-42
• 3.3.2 离子液体对简单节杆菌细胞脂质的影响42-45
• 3.3.3 离子液体对简单节杆菌细胞蛋白的影响45-51
• 3.4 不同反应介质对简单节杆菌转化特性的影响51-55
• 3.4.1 不同反应介质对简单节杆菌转化反应过程的影响51-53
• 3.4.2 不同反应介质对CA溶解度的影响53
• 3.4.3 不同反应介质对简单节杆菌细胞通透性的影响53-55
• 4 结论55-57
• 5 展望57-58
• 6 参考文献58-66
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况66-67
• 8 致谢67

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本文编号：539210