细胞色素P450酶催化烟草特异性亚硝胺N'-亚硝基 新烟草碱和N'-亚硝基假木贼碱代谢活化的分子机制 研究

烟草特异性亚硝胺N’-亚硝基新烟草碱(NAT)和N’-亚硝基假木贼碱(NAB)不仅在所有烟草制品和烟草烟雾中广泛存在,还存在于大气颗粒物中,表明这2类污染物存在不可避免的暴露风险。NAT和NAB被细胞色素P450酶代谢活化是发挥其致癌活性的重要前提,但到目前为止反应机理细节尚未被系统研究。因此,本文通过密度泛函理论(DFT)计算系统揭示了NAT和NAB代谢的α-羟基化致癌路径,明确了反应的机理细节及能量关系。计算表明,P450催化的NAT和NABα-羟基化路径主要包括:(1)氢夺取反应(能垒为12.7～21.6 kcal·mol-1),形成放热但不稳定的Cα自由基中间体;(2)无能垒的羟基转移反应,形成剧烈放热的α-羟基化中间体;(3)α-羟基化中间体的自发分解反应(能垒为14.1～20.1 kcal·mol-1),产生最终有致癌潜力的重氮氢氧化代谢物。进一步比较发现,NAT 2-羟基化和6-羟基化路径都是其代谢的潜在致癌路径,而NAB的2’-羟基化路径是其主要致癌路径。此外,尽管NAT和NAB在结构上具有很大的相似性,但是后者的致癌活性可能要略高于前者。上述研究结果有助于全面理解NAT和NAB的代谢活化机制,并有助于识别潜在的生物标志物用于合理评估这2种亚硝胺污染物暴露的健康风险。     

Enterobacter cloacae B5产转糖基β-半乳糖苷酶发酵条件优化

β-半乳糖苷酶是一类非常重要的糖苷水解酶,已被广泛应用于食品工业降低乳制品中的乳糖含量.某些种类的β-半乳糖苷酶还具有转糖基活性,近年来被应用于合成低聚半乳糖和半乳糖苷化合物.通过单因子试验和正交试验,对肠杆菌Enterobacter cloacae B5产生转糖基β-半乳糖苷酶的培养基组成及发酵条件进行了优化.结果表明,以无机盐溶液Ⅰ(CaCl2 0.011%、MnSO4 0.0001%、MgSO4·7H2O 0.03%、KH2PO4 0.005%、FeSO4·7H2O 0.003%)、乳糖1.5%、酵母粉2%、蛋白胨0.5%、起始pH 8.5的培养基在25℃培养E.cloacae B5菌株38 h,产酶量达到最高值4.663U mL-1,大约是未优化时的3倍.通过优化产酶条件提高了全细胞酶源的酶活量,不仅为功能性低聚半乳糖的生产降低了成本,同时也为商业化β-半乳糖苷酶的大量提纯降低了成本.图2表4参12     

微生物研究在土壤质量评估中的应用

为了防止土壤退化,实现资源的持续利用,必须对土壤质量进行评估.传统的理化指标已难满足需要,寻找能够全面反映土壤质量动态变化和判别胁迫环境或人为干扰下土壤质量变化的灵敏指标,已成为土壤生态学的研究热点.土壤微生物是土壤生态系统的重要组分,在生物地球化学循环过程中有重要的作用,对土壤环境变化和胁迫的反应十分灵敏.但由于土壤微生物种类繁多且难以培养,限制了其在土壤质量评价中的应用.近年来围绕土壤微生物总量、活性和组成的测定发展出了很多新的技术,如微生物生物量测定、土壤酶活件测定、土壤诱导呼吸强度测定、Biolog微量分析、纯培养、磷脂脂肪酸谱图分析和分子生物学技术等,极大地促进了微生物指标在土壤质量评价中的应用.本文就这3个方面的土壤微生物研究技术及其在土壤质量评价中的应用进行评述.表1参70.     

耐碱性木聚糖酶产生菌的筛选及发酵条件研究

利用刚果红透明圈法,从造纸厂碱性土壤中筛选到一株木聚糖酶生产菌株X24-14,经培养特性研究及16S rDNA序列分析,初步认为该菌属于纤维菌属(Cellulosimicrobium).经发酵条件优化,该菌在麸皮60 g/L,蛋白胨10 g/L,K2HPO4 7.0 g/L, pH 8.5,接种量为5%, 37 ℃, 200 r/min的条件下发酵培养108 h,可达到最大活力,为2 204 u/mL. 该酶最适反应温度为60 ℃;具有较宽的pH作用范围,在pH 4.2～9.4范围内能保持较高的酶活力,在pH 9.4条件下,仍具有80%的酶活力; pH稳定性较好,在4 ℃、pH 11.0的条件下处理24 h仍能保持75%的酶活力.图3表1参12     

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)过氧化氢酶的分离纯化及性质

对产自枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis WSHDZ-01的过氧化氢酶,通过乙醇沉淀、DEAE阴离子交换层析、疏水层析3步纯化,最终获得电泳纯的目标酶(纯化6.8倍).该过氧化氢酶的亚基相对分子质量(M1)为63×103,在405 nm处显示特征吸收峰,推测含有血红素.计算获得酶的表观米氏常数为26.87 mmol L-1.该过氧化氢酶不受低亚硫酸钠的还原作用影响,但被氰化物、叠氮化物和3-氨基-1,2,4-三唑(单功能过氧化氢酶的专一抑制剂)强烈抑制.以邻苯二胺作为电子供体测定酶活时,该酶不显示过氧化物酶活性,因此本文将纯化的过氧化氢酶定性为单功能过氧化氢酶.此外,该酶具有热敏感的特点,且酶活在pH 5～10范围内不受pH影响,此后,活性随着pH的升高而升高,并在pH 11～12处有明显的酶活高峰,在pH 11、25℃放置60 min酶活基本不变,表明该酶在高碱条件下具有很高的活力和一定的稳定性.     

H2O2 存在下冰相中对氯苯酚的光转化

以125W 高压汞灯为光源,在低温(-14~-12℃)条件下,研究了紫外光作用下,冰相中有H2O2 存在时对氯苯酚(4-CP)的光转化反应.考察了各种因素对冰相中4-CP 光转化的影响以及冰相中4-CP 光转化的动力学和机理.结果表明,4-CP 初始浓度、H2O2 初始浓度、pH值和光强对冰相中4-CP 光转化都有较大影响.在本实验条件下,4-CP 和TOC 的转化率分别达到97%和40%,H2O2 的存在能够改变4-CP在冰相中光转化的产物和反应机理.     

漆酶修复土壤DDT污染的动力学研究

研究了漆酶在土壤灭菌与否以及在不同施用剂量条件下对土壤DDT污染的修复动力学特征.结果表明,在土壤灭菌与否和不同施用剂量条件下,漆酶对DDT各组分及DDTs的降解率均随着时间的延长而不断提高,且在第15天之前提高迅速,到第15天之后至第25天基本上处于稳定状态.DDTs的降解过程符合拟表观一级动力学方程,非灭菌对照处理和灭菌对照处理之间,以及非灭菌加酶处理和灭菌加酶处理之间DDTs的降解速率常数分别相近,且加酶处理的降解速率常数明显高于对照处理.随着加酶量的增大,DDTs的降解速率常数也呈增大趋势,其中在加酶量为6 U·g-1土时其降解速率常数最大.     

UV-B辐射增强对苹果炭疽菌生长特性及其过氧化氢酶活性的影响

在UV-B辐射增强条件下,在UV-B不同剂量率和不同剂量作用下,研究了苹果炭疽菌(Colletrotrichum gloeosporioildes)菌丝的生长速率、产孢性状、分生孢子的萌发特性和过氧化氢酶活性.实验得出,菌落直径、菌丝体干质量、产孢量、分生孢子的萌发及过氧化氢酶(CAT)活性受UV-B的促进,促进作用与剂量率即单位时间内的辐射剂量呈正相关,同一剂量率的不同剂量对苹果炭疽菌的影响没有显著差异.结果表明,UV-B辐射增加,促进了苹果炭疽的生物积累,抗逆性增强,诱导了抗氧化防御系统过氧化氢酶活性,UV-B对苹果炭疽菌的作用不呈累积效应.     

基于木质素生物降解的堆肥化接种剂开发

选取由农林废物堆肥中筛选出的木质素降解优势土著微生物枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)、黑曲霉(Aspergillus niger)、简青霉(Penicillium simplicissim)、栗褐链霉菌(Streptomyces badius),依据PLFA-PLS定量分析所得堆肥化2次发酵期有效的木质素降解微生物群落组成比例混合接种至稻草基质发酵瓶中,做1组L9(34)正交试验以优化混合比例,期望开发1种基于木质素降解的高效堆肥化接种剂.试验结果表明:混合菌剂具有较强的木质素降解能力,其对木质素的降解是木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶、纤维素酶和半纤维素酶共同作用的结果;当按照个数比细菌∶放线菌∶真菌为85∶5∶ 10,枯草芽孢杆菌∶铜绿假单孢菌为55∶25,黑曲霉∶简青霉为2∶1配比时,木质素、纤维素、半纤维素降解率最高,分别达到22.13%,48.97%和55.93%;在不灭菌前提下,按此配比接入菌剂,其木质素、纤维素、半纤维素降解率分别比不接菌剂发酵稻草提高19.16,38.25和46.30百分点.     

蜡蚧轮枝菌入侵蚧虫表皮过程中蛋白酶和几丁质酶的作用

研究了蜡蚧轮枝菌两个菌株No.V3.4504和No.V3.4505感染沙里院褐球蚧的外观症状、入侵体壁的过程及胞外蛋白酶与几丁质酶的作用.结果发现.用菌株No.V3.4504的孢子悬浮液感染蚧虫2 d后,在虫体表面蜡粉稀薄的位置和柔软的虫体腹面出现了菌丝,5 d后菌丝覆盖虫体,7 d后菌丝层加厚,虫体开始死亡.显微切片观察.在体壁的外表皮、内表皮和真皮层都发现了菌丝.说明该菌已侵染成功.以蚧虫的表皮为培养基对这两个菌株连续培养8 d,发现菌株No.V3.4504的蛋白酶活性在前6天连续上升,最大值为(33.94±1.61)U/g,然后降低;几丁质酶活性在前期维持在一个较低水平,d 5开始增加,最大值为(7.28±1.36)U/g.菌株No.V3.4505的蛋白酶和几丁质酶的活性变化趋势与No.V3.4504相似.说明蛋白酶在菌丝侵染体壁的前期发挥了作用,降解表皮中的蛋白质,使几丁质暴露,诱导几丁质酶的大量产生,从而分解几丁质.图3表2参22