Research progress in microbial cytochrome P450 and xenobiotic metabolism北大核心CSCD

Cytochrome P450 (CYP450s) is a type of heme-mercaptide protein superfamily, which is distributed widely in animals, plants, and microorganisms. CYP450s can oxidize and degrade many exogenous compounds such as drugs, herbicides, pesticides, some persistent organic pollutants, and so on. Based on recent researches, this paper reviews the nomenclature, classification, structure, and catalytic mechanism of P450 enzymes, and summarizes the research progresses in the metabolism and biodegradation of xenobiotics using P450 enzymes from microorganisms. The nomenclature and classification of the P450 gene superfamily mainly rely on the similarities of amino acid sequences. Although the structures of P450 are conserved, their recognition sites towards to the substrates are variable. This is also the structural basis for the catalytic diversities of P450 enzymes. Few P450 enzymes from bacteria and fungi can metabolize and degrade xenobiotics such as polycyclic aromatic hydrocarbons, herbicides, and so on. However, these P450 enzymes are less likely be used in practical applications because of their low catalytic activities. In the future, more P450 enzymes with high degradable efficiencies towards xenobiotics are needed to be obtained using multiple omics tools or modifying the existing P450 enzymes, to achieve the bioremediation of the environment. © 2018 Science Press. All rights reserved.     

北京不同污染天气PM_(2.5)和PM_(10)染毒对大鼠生理病理参数的影响

为探讨北京不同污染天气大气可吸入颗粒物PM_(10)和细颗粒物PM_(2.5)污染对雄性大鼠血常规、氧化损伤、炎症反应和肺组织的影响,将64只雄性8周龄Wistar大鼠随机分为8组,分别为2个对照组(空白组和生理盐水组)和6个染毒组(清洁、雾霾及沙尘暴3种不同天气的PM_(10)染毒组和PM_(2.5)染毒组),每组8只。用2015年3月—5月在北京南海子麋鹿苑采集的清洁、雾霾和沙尘暴3种不同天气的PM_(10)和PM_(2.5)制备悬液,分别采用气管滴入PM_(10)和PM_(2.5)悬液作为染毒组,空白对照组不做任何处理,生理盐水对照组采用气管滴注生理盐水。急性染毒24 h后处死大鼠。采集血液测定18个血常规指标,分析肺泡灌洗液(BALF)中转化生长因子-β1(TGF-β1)、乳酸脱氢酶(LDH)、总抗氧化能力(T-AOC)、白介素-6(IL-6)及肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的含量,并在高倍显微镜下观察肺组织和气管病理形态变化。同时,对PM_(10)和PM_(2.5)中的水溶性离子、有机碳/元素碳、16种多环芳烃和7种重金属等元素进行了测定,并分析了各组分与大鼠生理病理指标的相关性。结果表明:清洁、沙尘暴天气的PM_(10)和雾霾天气的PM_(2.5)急性染毒导致大鼠白细胞系参数即免疫力显著下降。污染天气颗粒物染毒后大鼠BALF氧化炎症因子的改变表明呼吸系统受到感染:沙尘暴和清洁天的PM_(10)染毒均显著提高了TGF-β1,雾霾PM_(10)染毒后IL-6和LDH有一定程度升高。3种天气颗粒物染毒对肺和气管造成的组织病理伤害各有特点,但PM_(2.5)伤害程度普遍大于PM_(10)。染毒颗粒物粒径大小,其化学成分类别、浓度是造成大鼠血常规指标变化、氧化炎症反应和组织学病变的可能原因。     

大气细颗粒物对小鼠T淋巴细胞亚群的影响

大气颗粒物对肺免疫系统有潜在毒性作用,打破免疫系统平衡,大气颗粒物成分中危害首当其冲的是大气细颗粒物(PM_(2.5)),为研究大气细颗粒物引起的机体T淋巴细胞中Th1/Th2免疫失衡方向。本研究通过免疫组化实验方法检测暴露后小鼠肺组织中T淋巴细胞的表达,进一步采用流式细胞术检测大气细颗粒物气管滴注后小鼠肺脏淋巴细胞中Th1/Th2比例。暴露组小鼠肺组织免疫组化研究结果提示浸润细胞区有大量的CD4~+T细胞,中高剂量暴露组小鼠肺组织中淋巴细胞亚群Th1/Th2比例向Th1偏移。大气细颗粒物影响免疫失衡,使T淋巴细胞向Th1漂移。     

汽油车技术发展对尾气排放影响研究进展

近年来,汽油车尾气排放已成为城市大气污染的主要来源之一.为减少油耗、温室气体和大气污染物的排放,汽油直喷技术(GDI)、醇类燃料替代以及混合动力系统等新兴技术被应用到汽车产品中,该研究对GDI发动机汽车、醇类燃料车和混合动力车的颗粒物(PM)、氮氧化物(NO_x)、总碳氢化合物(THC)的排放研究进行梳理和总结,综合评估先进动力技术和醇类燃料的环境影响.结果表明:GDI汽油车的PM排放因子为进气道喷射(PFI)汽油车的1.2~5倍,加装汽油颗粒物捕集器(GPF)后GDI汽油车的PM排放大幅下降,同时具备催化能力的GPF可减少NO_x和THC排放.与汽油车相比,乙醇燃料车PM排放量减少了35%~56%,尾气THC排放减少了10%~44%,但挥发性有机物(VOCs)蒸发排放增加了20%~41%,其主要来自于日呼吸损失.各类型车辆的NO_x排放差异较小,比较结果存在一定的不确定性.混合动力车相比传统内燃机汽车污染物减排优势明显,可积极推广其在公共交通和私家车队中的应用.建议今后研究应着重关注以下几个方面:①GDI和混合动力车在实际条件下排放污染物的环境影响;②醇类燃料车VOCs蒸发排放控制技术及相关法规标准的完善;③新兴技术汽油车排放污染物的生成机理及其影响因素.      

刁江水体多相介质中As,Zn和Pb的空间和季

调查了广西刁江河水中As,Zn和Pb的溶解态、悬浮颗粒态分布情况及季节变化,以及3种重金属在不同粒级沉积物中的分布情况. 结果表明:刁江流域河水与沉积物中3种重金属污染在流域尺度上的分布存在差异,沉积物污染更为严重. 与土壤污染一致,沉积物中3种重金属的污染范围扩散延伸到距离污染源近200 km的下游区域,其中车河矿区对As污染的贡献率明显高于大厂矿区,而对Pb污染的贡献率明显小于大厂矿区;不同重金属在水体中的赋存形态存在差异,河水中悬浮颗粒态Pb所占比例远高于As和Zn,这与3种重金属矿物的稳定性以及在不同粒级沉积物中的富集特征有关;河水中重金属的赋存形态存在季节差别,丰水期悬浮颗粒态重金属所占比例明显高于枯水期.      

P2P防污染机制的研究

文件污染是当前P2P文件共享系统普遍存在的问题,其中用户行为是导致污染的重要因素.在考察用户行为的基础上,建立了一个污染文件传播模型,描述了用户的污染意识、共享倾向等因素对污染传播的影响,并据此提出了相应的反污染机制.仿真实验表明,该机制能够有效地控制P2P文件共享系统中污染文件的传播.图6,表12.     

硅和磷配合施入对镉污染土壤的修复改良

为了研究两种改良剂配合施入对重金属污染土壤的改良效果,以棕壤为供试土壤,以玉米（OryzasativaL.）作为供试作物,采用二元二次正交回归组合设计方法,通过室外盆栽试验,研究了硅和磷配合施入对镉污染土壤中玉米生物量以及玉米茎叶中镉吸收量的影响。结果表明：硅、磷施入都能增加镉污染条件下玉米的生物量,其中磷的增产作用大于硅;硅、磷施入都能降低镉污染条件下玉米茎叶中的镉含量,硅降低玉米茎叶中镉含量的效应大于磷;硅、磷配合施入降低玉米茎叶中镉含量的效果大于上述两种改良剂单独施入。在本实验条件范围内,当硅为6.60g·kg-1,磷施入量范围在2.29～2.39g·kg-1时,玉米茎叶中镉含量为最低。因此可以由硅磷配合施入改良重金属污染的土壤。     

固定燃烧源颗粒物稀释采样系统的研制与应用

为研究固定燃烧源颗粒物排放特征,研制开发了稀释烟道采样系统.该系统能模拟高温烟气排放到大气中的冷却、稀释、凝结等物理化学过程,捕集燃烧源排放的一次颗粒物.详细阐述了采样系统的结构并对系统进行了检验.整个采样系统稳定度高,测量结果可靠,操作简便.采样系统小型化设计,适合于现场应用.该系统已成功应用于我国典型燃烧源颗粒物排放特征研究.     

鞍山市环境空气中PM10、PM2.5污染特征研究

文章对鞍山市环境空气中细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）季节性变化及月变化污染特征进行分析,不同季节的PM2.5、PM10变化趋势均为夏季〈秋季〈春季〈冬季;PM2.5、PM10的月均质量浓度按高低顺序分别为：12月〉1月〉11月〉2月〉10月〉4月〉3月〉7月〉8月〉6月〉5月〉9月和1月〉12月〉3月〉4月〉2月〉10月〉11月〉5月〉6月〉7月〉8月〉9月。同时,分析了ρ（PM2.5）对ρ（PM10）的贡献率,全年的ρ（PM2.5）/ρ（PM10）平均值为57.8%,结果表明,在PM10中,PM2.5的含量要大于PM2.5-10的含量。     

长期有机物循环对红壤稻田养分及水稻生长的影响

通过长期有机物循环的定位试验,研究了长期有机物循环利用对红壤稻田养分供应及水稻生长发育的影响,目的是了解长期有机物循环利用后土壤养分含量变化、水稻生长特性及两者的相关性。结果表明有机物循环明显提高了土壤有机质含量,并使土壤养分维持在一个相对较高的水平上。有机物循环处理的土壤有机质,全N、全P和全K及其有效部分的平均含量分别比无循环处理提高了445％、347％、175％、94％,特别是碱解N,速效P和速效K含量提高显著,有机物循环处理比无循环处理提高达469％、452％和347％。有机物循环利用提高了水稻分蘖数和叶面积指数,使水稻群体的透光率减少。有机物循环处理平均单叶净光合速率比无循环处理高68％,蒸腾作用比无循环处理高50％,最终表现为干物质积累量及稻谷产量的增加。对长期有机物循环利用后的红壤稻田养分指标与水稻生长指标进行逐步回归分析后发现,土壤中速效P及有机质含量的增加是促进水稻生长的主要因素.