金-蜡样芽孢杆菌相互作用机制探究
发布时间：2021-01-03 01:08
金属矿产资源在国民经济建设中具有重要地位。随着矿产资源的不断开采利用,地表矿床逐渐枯竭,已不能满足经济建设的需求。因此,结合新的找矿技术寻找隐伏矿产已成为关系到国计民生的重要工作。生物找矿技术是利用生物体内金属元素浓度的异常或生物特殊的生长和行为特征作为找矿依据一种新型找矿方法,主要包括动物找矿、植物找矿和微生物找矿。其中,微生物找矿作为一项新的技术越来越受重视。本研究选择山东省胶东金矿区的优势性微生物蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）作为研究对象,通过分析土壤中蜡样芽孢杆菌芽孢数与重金属含量的相关性,研究蜡样芽孢杆菌对胶东金矿的指示意义,并借助同步辐射X射线吸收精细结构（X-ray Absorption Near Edge Spectroscopy,XANES）技术,扫描/透射电镜结合能谱分析技术（SEM/TEM-EDS）和X射线光电子能谱（XPS）开展蜡样芽孢杆菌对金的形态转化过程及其还原解毒机制研究,为生物找矿提供重要的理论依据和支持。研究的主要结论如下:（1）蜡样芽孢杆菌的芽孢数对金矿具有一定的指示性。在胶东金矿区采集的土壤中,蜡样芽孢杆菌的芽孢数随金浓度的增加而增...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１微生物找金原理示意图（Ｚａｍｍｉｔ，２０１２）??１：金的特异性微生物指示找矿；２：环境中可溶解迁移的金化合物；３：微生物对金的生物富集过程；??
?第一章引言???重金属离子的相互作用过程如图１－２所示，主要包括生物吸附、生物淋溶、生物富集、??生物矿化、生物降解和氧化还原等（Ｓｃｈｗｉｔｚｇｕ６ｂｅｌｅｔａｌ．，２００２；曾远等，２０１７）。??＼?ｍ．ｍｍ?ｇ．微生物累积??２Ｌ－?ｍ２＋（ｎ，？??／??物?＾?、ｆ?ｆ．?ｍ．ｖｍ％??ＨＺ?＾??金厲化卞吸附??金厲有麵?——?如：磷酸氧盐的作用??▼?细胞??可溶性金属蝥合物??／￡?ｉ?二：；＾ＨＰＯ广＋ＩＶＰ—＞?ＭＨＰＯｊ??可溶性氧化态ＭＯ广）／?ｆ?ＣＯ广＋Ｍ：ｔ—？ＭＣＯ，??＾?Ｊ?Ｈ’Ｓ＋Ｍ：＊—ＭＳ??不溶性还原态Ｍ〇／?ｉ?＂??Ｅ微＇丨？：物矿化??１微物转化?，￣＾?ｌＭ：?．細訂Ｉ??如：生物还原过程?金厲螯合物Ｃ０：＋Ｍ＞?ｉ／??Ｄ微叱物降解?￣￣￣￣??图１－２微生物与重金属离子的相互作用过程（８（：１＾］＾＾１１社＾１６１３１．，２００２；曾远等，；２０１７）??１．３．１重金属元素对微生物生长过程的影响??一些金属离子是微生物生长的必需营养元素（如Ｋ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｕ和??ＺｎＸＧｅｏｆｆｉｅｙｅｔａｌ．，２０１０）；另一些金属元素可通过微生物的氧化还原反应为微生物提供??新陈代谢所需的能量（例如?Ａｓ（ＩＩＩ／Ｖ）、Ｆｅ（ＩＩ／ｆｆｌ）、Ｍｎ（ＩＩ／ＩＶ）、Ｖ（ＩＹ／Ｖ）、Ｓｅ（ＩＶ／ＶＩ）和??Ｕ（ＩＶ／ＶＩ））?（Ｌｅｎｇｋｅｅｔａｌ．，２００６ｃ）；还有一些重金属离子（例如?Ａｇ＋、Ｈｇ２＋、Ｃｄ２＋、Ｃｏ２＋、??Ｎｉ２＋和Ｐｂ２＋）由于具有较高的氧化还原电位，对巯基具有较强的亲和力，可置换
?第一章引言???因此，微生物将Ａｕ?（ＩＩＩ）还原为Ａｕ?（０）是蜡样芽孢杆菌重要的解毒机制。??不同的微生物对金离子的还原解毒机制不同，微生物可通过胞外分泌物，细胞膜上??的还原蛋白或者胞内还原酶等将毒性的金离子进行还原解毒，如图１－３。在ｌＯＯ＾ｍｏｌ／Ｌ??的Ａ１１ＣＩ３溶液中，正常生长的代尔夫特食酸菌（Ｄｅ仲＇ａａｃ油ｖｏｒ＜ｍｓ）可通过分泌次级代??谢产物将Ａｕ（ＩＩＩ）在体外还原解毒。而通过诱导基因突变不能正常分泌次级代谢产物的菌??对Ａｕ（ＩＩＩ）的毒性敏感程度增加了?１０２．８倍，菌的生长受到明显的抑制，说明Ｄｅ／ｙｈｈ??ａｃｚＷｏｖｏｒａｍ■主要通过次级代谢产物对Ａｕ（ＩＩＩ）进行解毒（Ｊｏｈｎｓｔｏｎ?ｅｔａｌ．，２０１３）。很多革兰??氏阴性菌会产生膜囊，作为抵御环境中有毒物质的防护盾。当蓝藻菌暴露于Ａｕ（Ｓ２〇３）２３－??溶液中，微生物会释放膜囊包裹住细胞，防止金离子对细胞的毒害，并通过膜囊组分中??的Ｐ、Ｓ或者Ｎ等配体与金离子反应生成金纳米颗粒（Ｌｅｎｇｋｅｅｔａｌ．，?２００６ａ）。在５０｜ｉｍｏｌ／Ｌ??的ＨＡｕＣＵ溶液中，贪铜菌细胞体内的金含量出现先增加后减少的趋势，贪铜菌吸附的??金进入细胞质内被还原形成Ａｕ（Ｉ）－Ｓ中间体，最终被还原为纳米金粒子，并通过Ｐ型??ＡＴＰ酶外排通道将金排出体外（Ｒｅｉｔｈ?ｅｔ?ａｌ．，２００９）。??内脱＾、：：?胞内运输??＾?？？？？？？??？??子」象??镰社赚＿警Ｊ??胞内还獅?＾?ＣＺＺＩＺ５??Ｇ）細祕????图１－３微生物对金离子的还原解毒机制（Ｄａｓ，?２０１２）??１．４芽孢的形成及其对环境的耐受性??蜡样芽孢
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米金的制备及其在重金属离子检测中的应用——一个分析化学综合性研究型实验[J]. 丁琼,陈云华,张海波. 化学通报. 2019(02)
[2]现代勘查地球化学科学体系概论:“十二五”期间勘查成果评述[J]. 奚小环,李敏. 物探与化探. 2017(05)
[3]波长与能量色散复合式X射线荧光光谱仪特性研究及矿区土壤分析[J]. 沈亚婷,李迎春,孙梦荷,何玉君,王艳飞,蔺雅洁. 光谱学与光谱分析. 2017(07)
[4]土壤中特异性微生物与重金属相互作用机制与应用研究进展[J]. 曾远,罗立强. 岩矿测试. 2017(03)
[5]土壤pH值对重金属形态的影响及其相关性研究[J]. 杨秀敏,任广萌,李立新,罗克洁. 中国矿业. 2017(06)
[6]微区X射线荧光光谱仪研制及元素生物地球化学动态分布过程研究[J]. 罗立强,沈亚婷,马艳红,许涛,储彬彬,曾远,柳检. 光谱学与光谱分析. 2017(04)
[7]同步辐射微区X射线荧光光谱法原位分析蚯蚓中K,Ca,Cu,Zn和Pb[J]. 袁静,罗立强. 分析化学. 2016(05)
[8]胶东中生代金成矿系统[J]. 杨立强,邓军,王中亮,张良,郭林楠,宋明春,郑小礼. 岩石学报. 2014(09)
[9]平菇菌糠对废水中铜离子的生物吸附性能[J]. 胡晓婧,藏婷婷,顾海东,金羽,曲娟娟. 环境科学. 2014(02)
[10]中国金的地球化学省及其成因的微观解释[J]. 王学求,徐善法,迟清华,刘雪敏. 地质学报. 2013(01)
博士论文
[1]铅锌矿区土壤重金属植物有效性研究[D]. 孙晓艳.中国地质大学(北京) 2018
[2]水稻土壤重金属和硫分子形态转化的功能微生物作用机制[D]. 林惠荣.浙江大学 2010
[3]地上植物、地球化学元素及电池污染对土壤微生物群落特征的影响[D]. 韩雪梅.山东大学 2007
硕士论文
[1]蜡状芽孢杆菌RC-1吸附重金属的离子交换机制[D]. 王泽煌.华南农业大学 2017
[2]重金属污染矿区微生物多样性分析[D]. 李梦杰.西安建筑科技大学 2016
[3]高浓度含铬（Ⅵ）废水的微生物解毒研究[D]. 贾燕.重庆医科大学 2007
本文编号：2954007
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１微生物找金原理示意图（Ｚａｍｍｉｔ，２０１２）??１：金的特异性微生物指示找矿；２：环境中可溶解迁移的金化合物；３：微生物对金的生物富集过程；??
?第一章引言???重金属离子的相互作用过程如图１－２所示，主要包括生物吸附、生物淋溶、生物富集、??生物矿化、生物降解和氧化还原等（Ｓｃｈｗｉｔｚｇｕ６ｂｅｌｅｔａｌ．，２００２；曾远等，２０１７）。??＼?ｍ．ｍｍ?ｇ．微生物累积??２Ｌ－?ｍ２＋（ｎ，？??／??物?＾?、ｆ?ｆ．?ｍ．ｖｍ％??ＨＺ?＾??金厲化卞吸附??金厲有麵?——?如：磷酸氧盐的作用??▼?细胞??可溶性金属蝥合物??／￡?ｉ?二：；＾ＨＰＯ广＋ＩＶＰ—＞?ＭＨＰＯｊ??可溶性氧化态ＭＯ广）／?ｆ?ＣＯ广＋Ｍ：ｔ—？ＭＣＯ，??＾?Ｊ?Ｈ’Ｓ＋Ｍ：＊—ＭＳ??不溶性还原态Ｍ〇／?ｉ?＂??Ｅ微＇丨？：物矿化??１微物转化?，￣＾?ｌＭ：?．細訂Ｉ??如：生物还原过程?金厲螯合物Ｃ０：＋Ｍ＞?ｉ／??Ｄ微叱物降解?￣￣￣￣??图１－２微生物与重金属离子的相互作用过程（８（：１＾］＾＾１１社＾１６１３１．，２００２；曾远等，；２０１７）??１．３．１重金属元素对微生物生长过程的影响??一些金属离子是微生物生长的必需营养元素（如Ｋ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｕ和??ＺｎＸＧｅｏｆｆｉｅｙｅｔａｌ．，２０１０）；另一些金属元素可通过微生物的氧化还原反应为微生物提供??新陈代谢所需的能量（例如?Ａｓ（ＩＩＩ／Ｖ）、Ｆｅ（ＩＩ／ｆｆｌ）、Ｍｎ（ＩＩ／ＩＶ）、Ｖ（ＩＹ／Ｖ）、Ｓｅ（ＩＶ／ＶＩ）和??Ｕ（ＩＶ／ＶＩ））?（Ｌｅｎｇｋｅｅｔａｌ．，２００６ｃ）；还有一些重金属离子（例如?Ａｇ＋、Ｈｇ２＋、Ｃｄ２＋、Ｃｏ２＋、??Ｎｉ２＋和Ｐｂ２＋）由于具有较高的氧化还原电位，对巯基具有较强的亲和力，可置换
?第一章引言???因此，微生物将Ａｕ?（ＩＩＩ）还原为Ａｕ?（０）是蜡样芽孢杆菌重要的解毒机制。??不同的微生物对金离子的还原解毒机制不同，微生物可通过胞外分泌物，细胞膜上??的还原蛋白或者胞内还原酶等将毒性的金离子进行还原解毒，如图１－３。在ｌＯＯ＾ｍｏｌ／Ｌ??的Ａ１１ＣＩ３溶液中，正常生长的代尔夫特食酸菌（Ｄｅ仲＇ａａｃ油ｖｏｒ＜ｍｓ）可通过分泌次级代??谢产物将Ａｕ（ＩＩＩ）在体外还原解毒。而通过诱导基因突变不能正常分泌次级代谢产物的菌??对Ａｕ（ＩＩＩ）的毒性敏感程度增加了?１０２．８倍，菌的生长受到明显的抑制，说明Ｄｅ／ｙｈｈ??ａｃｚＷｏｖｏｒａｍ■主要通过次级代谢产物对Ａｕ（ＩＩＩ）进行解毒（Ｊｏｈｎｓｔｏｎ?ｅｔａｌ．，２０１３）。很多革兰??氏阴性菌会产生膜囊，作为抵御环境中有毒物质的防护盾。当蓝藻菌暴露于Ａｕ（Ｓ２〇３）２３－??溶液中，微生物会释放膜囊包裹住细胞，防止金离子对细胞的毒害，并通过膜囊组分中??的Ｐ、Ｓ或者Ｎ等配体与金离子反应生成金纳米颗粒（Ｌｅｎｇｋｅｅｔａｌ．，?２００６ａ）。在５０｜ｉｍｏｌ／Ｌ??的ＨＡｕＣＵ溶液中，贪铜菌细胞体内的金含量出现先增加后减少的趋势，贪铜菌吸附的??金进入细胞质内被还原形成Ａｕ（Ｉ）－Ｓ中间体，最终被还原为纳米金粒子，并通过Ｐ型??ＡＴＰ酶外排通道将金排出体外（Ｒｅｉｔｈ?ｅｔ?ａｌ．，２００９）。??内脱＾、：：?胞内运输??＾?？？？？？？??？??子」象??镰社赚＿警Ｊ??胞内还獅?＾?ＣＺＺＩＺ５??Ｇ）細祕????图１－３微生物对金离子的还原解毒机制（Ｄａｓ，?２０１２）??１．４芽孢的形成及其对环境的耐受性??蜡样芽孢
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米金的制备及其在重金属离子检测中的应用——一个分析化学综合性研究型实验[J]. 丁琼,陈云华,张海波. 化学通报. 2019(02)
[2]现代勘查地球化学科学体系概论:“十二五”期间勘查成果评述[J]. 奚小环,李敏. 物探与化探. 2017(05)
[3]波长与能量色散复合式X射线荧光光谱仪特性研究及矿区土壤分析[J]. 沈亚婷,李迎春,孙梦荷,何玉君,王艳飞,蔺雅洁. 光谱学与光谱分析. 2017(07)
[4]土壤中特异性微生物与重金属相互作用机制与应用研究进展[J]. 曾远,罗立强. 岩矿测试. 2017(03)
[5]土壤pH值对重金属形态的影响及其相关性研究[J]. 杨秀敏,任广萌,李立新,罗克洁. 中国矿业. 2017(06)
[6]微区X射线荧光光谱仪研制及元素生物地球化学动态分布过程研究[J]. 罗立强,沈亚婷,马艳红,许涛,储彬彬,曾远,柳检. 光谱学与光谱分析. 2017(04)
[7]同步辐射微区X射线荧光光谱法原位分析蚯蚓中K,Ca,Cu,Zn和Pb[J]. 袁静,罗立强. 分析化学. 2016(05)
[8]胶东中生代金成矿系统[J]. 杨立强,邓军,王中亮,张良,郭林楠,宋明春,郑小礼. 岩石学报. 2014(09)
[9]平菇菌糠对废水中铜离子的生物吸附性能[J]. 胡晓婧,藏婷婷,顾海东,金羽,曲娟娟. 环境科学. 2014(02)
[10]中国金的地球化学省及其成因的微观解释[J]. 王学求,徐善法,迟清华,刘雪敏. 地质学报. 2013(01)
博士论文
[1]铅锌矿区土壤重金属植物有效性研究[D]. 孙晓艳.中国地质大学(北京) 2018
[2]水稻土壤重金属和硫分子形态转化的功能微生物作用机制[D]. 林惠荣.浙江大学 2010
[3]地上植物、地球化学元素及电池污染对土壤微生物群落特征的影响[D]. 韩雪梅.山东大学 2007
硕士论文
[1]蜡状芽孢杆菌RC-1吸附重金属的离子交换机制[D]. 王泽煌.华南农业大学 2017
[2]重金属污染矿区微生物多样性分析[D]. 李梦杰.西安建筑科技大学 2016
[3]高浓度含铬（Ⅵ）废水的微生物解毒研究[D]. 贾燕.重庆医科大学 2007
本文编号：2954007
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/2954007.html
教材专著
