重金属Pb~(2+)与蛋白质多组份体系的结合反应机制研究

滴涂法制备壳聚糖修饰电极(Chitosan/Glassy Carbon Electrode,CTS/GCE),并通过循环伏安法和电化学交流阻抗法表征修饰电极;利用修饰电极研究Pb2+离子与血清蛋白质混合体系及单组分体系的结合反应机理,并进行分析比较。结果表明,CTS/GCE修饰电极测定Pb2+-蛋白质分子相互作用时显现良好的线性响应关系,利用建议的理论方程计算了Pb2+与蛋白质的结合参数;分析实验数据表明混合组分体系中蛋白质分子间也存在相互作用,从而影响Pb2+与单组分蛋白质分子相互作用,Pb2+与多组分蛋白质溶液体系的相互作用参数不等于Pb2+与单组分蛋白质分子相互作用参数之和;同时,文章提出了一个蛋白质-蛋白质分子相互作用的计算公式,以此定量衡量多组分蛋白质混合体系中蛋白质分子间的相互作用。研究结果可为研究重金属离子与蛋白质组的相互作用提供前期基础,并为蛋白质-蛋白质分子间相互作用研究提供新方法。     

荧光光谱法研究全氟辛酸与牛血清白蛋白的相互作用

在模拟生理条件下(pH7.4),采用荧光光谱研究环境污染物全氟辛酸(PFOA)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用.结果表明,PFOA对BSA有荧光静态猝灭作用.PFOA与BSA在温度277,298,310K的反应结合常数分别为1.06×105,7.12×104,5.68×104L/mol;在BSA上有1个PFOA的结合位点,该位点更接近于色氨酸残基.由反应的热力学可推断PFOA与BSA的相互作用力主要是静电引力和疏水作用力.与PFOA结合后,BSA分子构象发生变化,色氨酸残基附近疏水性增强,蛋白质分子结构趋于折叠状态;而酪氨酸残基附近亲水性增强,蛋白质分子结构趋于松散状态.     

四种金属离子对CHBr_3和小牛胸腺DNA间结合作用的影响

采用紫外光谱和荧光光谱法研究了CHBr3与离体小牛胸腺DNA(ctDNA)间的相互作用,以及Cu2+、Co2+、Cd2+、Mg2+4种金属离子单独或共存时对CHBr3与ctDNA结合的影响.结果表明:4种金属离子与CHBr3、ctDNA均能发生基态络合反应,络合物的生成导致体系的紫外吸收峰强度和形状改变,使ctDNA-溴化乙锭体系的荧光发生了不同程度的猝灭;向CHBr3-ctDNA-溴化乙锭体系中分别或同时加入4种金属离子后,Cu2+、Co2+、Cd2+可减弱两者之间的结合,减弱顺序为Cu2+Co2+Cd2+,Mg2+可加强两者之间的结合,4种金属离子同时加入后出现不同于4种金属离子单独加入时的中间类型.据此推断,CHBr3可能主要是通过嵌插作用与ctDNA碱基结合,金属离子对CHBr3与ctDNA结合的影响主要取决于金属离子与DNA的碱基和磷酸基团间结合的相对亲和比.     

十二烷基苯磺酸钠与牛血清白蛋白的相互作用

在生理pH值条件下用荧光光谱和紫外吸收光谱研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。SDBS可以使BSA的内源荧光发生猝灭,其猝灭机理为静态猝灭。在所研究的浓度范围内获取了SDBS与BSA的结合常数(298K:1.52×105L/mol;310K:7.96×104L/mol)及对应温度下结合反应的热力学参数(ΔH=-41.78kJ/mol;ΔS=-41.00J(/mol·K)/-40.95J(/mol·K);ΔG=-29.56kJ/mol/-29.08kJ/mol)。根据热力学参数推断二者之间的作用力主要为氢键和范德华力。同步荧光光谱表明SDBS的存在改变了BSA的分子构象,BSA分子内的色氨酸残基疏水环境增强。     

紫外老化微塑料衍生DOM理化特性及其与磺胺嘧啶、铜的络合机制

微塑料在老化过程中所释放的溶解性有机质(MPDOM)可与有机污染物、重金属等污染物发生络合反应,影响污染物的迁移转化.选取聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚苯乙烯(PS)两种微塑料,利用荧光猝灭法及多种光谱分析技术和方法,同时结合Ryan-Weber模型,探究了MPDOM的光谱特性以及MPDOM与磺胺嘧啶(SDZ)、铜离子(Cu²⁺)的络合机制.紫外-可见吸收光谱分析结果表明,老化后两种MPDOM的相对分子量减小、芳香性及腐殖化程度增加,芳环上的羧基、羰基、羟基及酯类取代基增多.MPDOM与SDZ、 Cu²⁺的荧光猝灭均属于静态猝灭,猝灭后两种MPDOM的芳香性和腐殖化程度相近,相对分子质量相当.三维荧光光谱结合平行因子分析法共鉴定出两种类腐殖质组分和一种类蛋白质组分.同步荧光光谱分析结果表明,两种MPDOM均以类蛋白组分优先与SDZ发生反应,与Cu²⁺反应时更为敏感.结合Ryan-Weber模型可知,两种猝灭体系均以类腐殖质组分与PET-DOM的结合能力更高,但总体来说SDZ猝灭体系中MPDOM的结合能力要强于Cu     

重金属离子与依诺沙星相互作用的荧光光谱法研究

荧光分析法是利用物质的荧光性质对物质进行分析的方法,文章应用荧光法研究了不同温度下重金属离子Cu2+、Pb2+及Mn2+与喹诺酮类药物依诺沙星(ENX)的相互作用。结果表明:Cu2+、Pb2+及Mn2+对ENX内源荧光的猝灭机制属于形成复合物所引起的静态猝灭,利用Stern-Volmer关系式计算了ENX与重金属离子Cu2+、Pb2+及Mn2+之间的猝灭常数KSV及结合位点数,根据热力学参数(自由能变ΔG、焓变ΔH、熵变ΔS)确定了ENX与重金属离子之间的主要作用力类型为静电作用力。该研究为探讨环境中重金属离子与ENX的作用机理和环境效应提供了理论依据。     

零价铁（ZVI）去除Cu2+的特性及机制研究

研究了零价铁去除水溶液中铜离子的影响因素及动力学特性,并利用X射线衍射(XRD)分析对反应机制进行了探讨.结果表明,当溶液中Cu2+的浓度为300 mg/L,零价铁的用量为1 g/L时,Cu2+的去除率99%.Cu2+的去除速度很快,且反应前30min零价铁去除Cu2+的过程可以用一级反应动力学方程模拟.零价铁去除Cu2+的机制主要基于氧化还原反应,Cu2+的还原产物主要为Cu和Cu2O.     

黄壤表面电场作用下Cu~(2+)与Zn~(2+)的吸附/解吸动力学研究

利用静态恒流法研究了黄壤表面电场作用下Cu2+与Zn2+的吸附/解吸动力学.结果发现:考虑黄壤表面电场作用下,Cu2+和Zn2+的吸附实验呈现初期强吸附作用下的零级动力学过程和一定时间之后弱吸附作用下的一级动力学过程,与理论预期一致;在Cu2+和Zn2+的解吸实验中,只有前期出现了弱吸附作用下的一级动力学过程,实验结果与理论预期存在差别,原因在于专性吸附的Cu2+、Zn2+很难被解吸下来;在交换/吸附实验中,Cu2+的吸附速率值和平衡吸附量均大于Zn2+,且Cu2+-K+体系的表面电化学参数φ0、σ0、E0均大于Zn2+-K+体系中的对应值,证明了黄壤颗粒表面对Cu2+的吸附作用强于Zn2+;在交换/解吸实验中,Zn2+的解吸速率值和平衡解吸量均大于Cu2+,Zn2+-K+体系的表面电化学参数φ0、σ0、E0均大于Cu2+-K+体系中的对应值,证明Zn2+-K+体系中Zn2+的解吸作用比Cu2+-K+体系中的Cu2+解吸作用强.     

利用分子信标和EXO III放大荧光信号快速检测Ag+

设计新型的DNA探针,其主要功能区域包含适配体区域和分子信标互补区域;当无靶标存在时,羧基荧光素（FAM）的荧光被黑洞猝灭基团（BHQ）猝灭,加入靶标后,Ag⁺与适配体区域特异性结合,使得分子信标与其互补区域发生结合,加入EXO Ⅲ后,分子信标被酶解,从而释放Ag⁺/DNA探针复合物用于下一轮反应,同时产生大量的FAM,因此,可以通过荧光的增强来定量检测靶标的含量.评价了该方法的灵敏度和选择性,探究它在实际样品中的表现能力.结果表明,适配体区域与分子信标间隔2个碱基的DNA探针与分子信标结合效果最好,检测的信噪比最大.该方法对Ag⁺的检测最低下限（LOD）为0.1nmol/L,在0.5~200nmol/L范围内,荧光值与靶标浓度成线性关系（R²=0.994）.对实际样品的检测在20~200nmol/L范围内呈线性关系（R²=0.998）,且能很好的从混合样品中区分10nmol/L Ag⁺.该研究建立的快速检测Ag⁺方法具有良好的线性定量能力和操作性能,且灵敏度高、特异性强,可满足现实的需求.     

Cu/Cu_2O材料的制备及形貌调控研究

目的一步制备和调控Cu/Cu_2O材料。方法采用水热法合成Cu/Cu_2O材料,通过改变反应时间、温度,原料投料量以及乙醇和水混合溶液中溶剂比等参数来调控Cu/Cu_2O复合材料的晶体形貌和Cu含量。结果增加氨水和甲酸使用量会明显提升Cu/Cu_2O复合材料中的Cu含量,硝酸铜和混合溶液(乙醇+水)中水量增加会使Cu/Cu_2O复合材料中Cu含量减少,而反应时间和反应温度均不会使复合材料中Cu量发生变化。氨水和甲酸使用量的增加,会使样品从菜花状、正八面体或十二面体向类球状转变。而硝酸铜和混合溶液(乙醇+水)中水量增加恰好使得样品形貌向相反方向变化。另外,反应温度过高会使得晶体向正八面体转变并且逐渐出现孔隙。结论通过改变样品合成参数可成功调控Cu/Cu_2O复合材料中Cu含量和形貌。     

五氯酚对牛血清白蛋白的荧光猝灭作用

用荧光光谱和紫外吸收光谱法研究了五氯酚对牛血清白蛋白(BSA)的荧光猝灭作用.结果表明,五氯酚可以有规律地使BSA内源荧光猝灭,其猝灭机理可认为是五氯酚与BSA形成复合物的静态猝灭;并获得了不同温度下,五氯酚与BSA作用的结合常数和热力学参数.根据所得结果可推断五氯酚与BSA的作用力为疏水作用力和静电作用力.同时由Forster非辐射能量转移理论计算得出了五氯酚与BSA结合位置的距离.     

Preparation of organically functionalized silica gel as adsorbent for copper ion adsorption

A novel adsorbent (AMPS-silica) was synthesized by bounding AMPS (2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid) onto silica surface, which functioned with -methacryloxypropyltrimethoxysilane reagent. The adsorbent was characterized by nitrogen adsorption/ desorption measurement, thermogravimetric analysis (TGA) and potentiometric titration analysis. The TGA result indicated that the surface modification reactions introduced some organic functional groups onto the surface of silica. The surface area of AMPSsilica was 389.7 m2/g. The adsorbent was examined for copper ion removal in series of batch adsorption experiments. Results showed that the adsorption of Cu2+ onto AMPS-silica was pH dependent, and the adsorption capacity increased with increasing pH from 2 to 6. The adsorption kinetics showed that Cu2+ adsorption was fast and the data fitted well with a pseudo second- order kinetic model. The adsorption of Cu2+ onto AMPS-silica obeyed both Freundlich and Langmuir isotherms, with r2 = 0.993 and r2 = 0.984, respectively. The maximum Cu2+ adsorption capacity was 19.9 mg/g. The involved mechanism might be the adsorption through metal binding with organic functional groups such as carboxyl, amino and sulfonic groups. Cu2+ loaded on AMPS-silica could be desorbed in HNO3 solution, and the adsorption properties remain stable after three adsorption-desorption cycles.     

量子点与Cu~(2+)对L02细胞毒性的协同作用机制:量子点可能的木马角色

量子点由于其广泛应用及可能的对环境的危害而引起关注,理解量子点对原有环境污染物诱导毒性的影响以及相关的机制对于控制量子点的环境风险具有重要意义.用2μg/mL(IC10)的QDs和2.5～20μg/mL(IC10～IC40)的Cu2+以及人胚肝细胞(L02)作为研究对象,通过EDX和量子点荧光光谱的变化确定了量子点和Cu2+的结合,量子点的存在提高了细胞内Cu2+含量,并进而由MTT和HE染色结果确定了相应的量子点存在下Cu2+诱导的细胞毒性的增加:细胞形态显著变化,存活率最大降低了3倍.由此,推测量子点在此过程中可能扮演了木马角色,吸附了Cu2+并携带其进入细胞,使得细胞内的Cu2+含量增加进而导致毒性提高.量子点在环境中的这种特征值得关注.     

Effects of Cd（Ⅱ） and Cu（Ⅱ） on microbial characteristics in 2-chlorophenol-degradation anaerobic bioreactors

The effects of Cd^2＋ and Cu^2＋ at 300 mg/L on anaerobic microbial communities that degrade 2-cholorophenol （2-CP） were examined. Based on the polymerase chain reaction （PCR） of 16S rDNA, bacterial community diversity and archaeal community structure were analyzed with denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE） and cloning, respectively. Degradation capabilities of the anaerobic microbial community were drastically abated and the degradation efficiency of 2-CP was reduced to 60% after shock by Cu^2＋ and Cd^2＋, respectively. The bacterial community structure was disturbed and the biodiversity was reduced after shock by Cu^2＋ and Cd^2＋ for 3 d. Some new metal-resistant microbes which could cope with the new condition appeared. The sequence analysis showed that there existed common Archaea species in control sludge and systems when treated with Cu^2＋ and Cd^2＋, such as Methanothrix soehngenii, Methanosaeta concilii, uncultured euryarchaeote, and so on. Both the abundance and diversity of archaeal species were altered with addition of Cd^2＋ and Cu^2＋ at high concentration. Although the abundance of the predominant archaeal species decreased with Cd^2＋ and Cu^2＋ addition for 3 d, they recovered to some extent after 10 d. The diversity of archaeal species was remarkably reduced after recovery for 10 d and the shift in archaeal composition seemed to be irreversible. The 2-CP-degradation anaerobic system was more sensitive to Cu^2＋ than Cd^2＋.     

Toxic effects of fluoranthene and copper on marine diatom Phaeodactylum tricornutum

To investigate the effects of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and metals on the population reproduction,antioxidative defense system and cell ultrastructure of the marine diatom,fluoranthene and Cu2+ were selected to test their toxicity to Phaeodactylum tricorntum,in the laboratory.The results indicated that both fluoranthene and Cu2+ inhibited population reproduction of P.tricorntum.When the algal cells were exposed to fluoranthene or Cu2+ for 72 h,ultrastructure damage in the cells was observed un...     

采用膜污染指数评估天然有机物在低压超滤膜中的污染行为

针对超滤膜的过滤特性,采用膜污染指数（FI）来研究天然有机物（NOM）的膜污染行为.实验中,腐殖酸（HA）、牛血清蛋白（BSA）以及海藻酸钠（NaAlg）被用作模型有机物进行超滤膜污染研究.结果表明,NOM-膜滤先后经过快反应和慢反应污染阶段,其中快反应膜污染指数（TFIF）远大于慢反应膜污染指数（TFIS）.说明短时间内NOM容易在低压膜上积累,造成通量迅速下降,引起较为严重的污染.因此,反应最初阶段,低压膜与有机物的作用决定了整个膜污染的趋势.经过水力清洗,通量有一定恢复,膜阻力降低,能够去除部分污染物,但仍有少量有机物附着在膜丝,从而造成不可逆污染.3种有机物造成的不可逆污染比例依次为BSA〉HA〉NaAlg,而通过化学清洗后,其不可逆污染比例依次为：NaAlg〉BSA〉HA,腐殖酸和蛋白容易造成不可逆污染,但碱洗易于除去,多糖造成的不可逆污染相对较轻,但碱洗难以去除.污染物与膜之间的相互作用可能是造成污染的主要原因.总的说来,FI计算方法简单,能够综合描述膜污染情况,具有一定的应用价值.