青霉菌降解PCBs过程中酶活性与降解率关系的研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:sin4x
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多氯联苯(PCBs)物理化学性质稳定,在环境中难以降解,具有内分泌毒性和生殖毒性,且具有致癌的作用。多氯联苯不溶于水,易溶于脂,可以沿着食物链蓄积,其蓄积性随氯原子数目的增大而增大,最终通过食物链进入人体,在体内累积,危害人体健康。且具有半挥发性,能够以气体的形式进入大气中或被大气悬浮颗粒吸附,在大气环流的作用下进行远距离迁移。近年来关于PCBs的降解成为研究的重点。生物降解由于操作简单、无二次污染、绿色环保等优点,成为PCBs降解的热点。本研究利用从胶州湾东岸表层沉积物中筛选出的LC2、LC3两株青霉菌,进行多氯联苯的降解实验,分析在降解过程中酶活性与降解率的关系。接着研究麦饭石对青霉菌降解PCBs过程中酶活性与降解率关系的影响。最后在分析测定胶州湾东岸表层沉积物中重金属含量的基础上,设定不同的重金属浓度梯度,研究重金属水平对青霉菌降解PCBs过程中酶活性与降解率关系的影响。主要结论归纳如下:首先,介绍了多氯联苯的性质和危害,不同结构的多氯联苯性质不同;阐述了目前对多氯联苯处理的物理化学研究方法,以及微生物降解多联苯过程中厌氧脱氯过程及好氧降解过程;介绍了在PCBs降解过程中的两种酶,细胞色素P450及漆酶。在此基础上提出了本文的创新点,及研究意义。其次,研究筛选出的两株青霉菌对PCBs的降解能力,以及在降解过程中细胞色素P450及漆酶活性的变化。结果表明,LC2、LC3均能较好降解PCBs,LC3对PCBs的降解能力要高于LC2,在降解过程中中细胞色素P450与漆酶活性随着PCBs浓度和培养时间的变化而显著变化,在一定范围内,酶活性随着PCBs浓度和培养时间的增加而增大。细胞色素P450与漆酶酶活性的变化趋势与PCBs的降解率趋势相同,说明这两种酶在青霉菌降解PCBs过程中起重要作用。再次,研究具有吸附作用的麦饭石对青霉菌降解PCBs过程中酶活性与降解率关系的影响。麦饭石比表面积大,具有较好的吸附作用,能溶出对生物有益的微量元素,具有一定的生活活性。麦饭石将青霉菌和PCBs吸附在其表面,增大了二者的接触面积。实验结果表明:在有麦饭石的条件下青霉菌对PCBs的降解率要远高于无麦饭石的条件。麦饭石显著促进了漆酶的活性,且漆酶随麦饭石质量和孔径的变化趋势与青霉菌降解PCBs的趋势相同,但细胞色素P450酶活性随麦饭石质量和孔径的变化而保持相对稳定。麦饭石主要是通过增加青霉菌与PCBs的接触面积及提高漆酶的活性来提高PCBs的降解率。最后,在测定胶州湾东岸表层沉积物重金属含量的基础上,设定不同重金属的浓度梯度来研究铜、铁、锰等重金属离子对青霉菌降解多氯联苯过程中的影响。结果表明,铜、铁两种重金属离子影响细胞色素P450和漆酶活性较为明显,在一定浓度范围内,酶活性随着重金属浓度的增加而增大;锰离子不同浓度对漆酶活性较为明显,但是对细胞色素P450酶活性影响不大。在本实验设置的不同重金属浓度下,LC2、LC3两株青霉菌均能降解PCB118,且不添加重金属的对照组中降解率是最低的。低浓度的重金属离子能促进PCB118的降解,且LC3菌对PCB118的降解率要高于LC2菌的降解率。在本实验设置的不同重金属浓度下,酶活性与PCB118的降解率趋势大体一致,说明细胞色素P450与漆酶在青霉菌降解PCB118的过程中起重要的作用。本研究通过研究青霉菌降解PCBs过程中酶活性与降解率关系的影响,探讨了在不同条件下降解率与酶活性的相互关系,为进一步研究降解酶在降解PCBs过程中的作用机制提供基础。
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