甲烷氧化菌代謝甲醇和乙醇的選擇性研究

【摘要】： 甲烷氧化菌研究較為深入,在生物催化、生物修復(fù)、甲烷控制和微生物傳感器等方面具有廣泛的應(yīng)用潛力。特別是甲烷氧化菌作為分子識別元件的甲醇或乙醇微生物傳感器具有很高的選擇性,甚至不受其他醇類物質(zhì)的干擾,其機理應(yīng)該是醇脫氫酶對醇的高選擇性,但其高選擇性機理尚不清楚。針對上述問題,本課題選用甲烷氧化菌ME25和ME45為研究材料,采用純培養(yǎng)、生長量測定、溶氧測定、酶活力測定和同工酶分析等方法系統(tǒng)地研究了ME25和ME45對甲醇和乙醇利用的選擇性規(guī)律。 菌體生長研究表明,甲醇為唯一碳源,ME25和ME45生長最適甲醇濃度為1%；乙醇為唯一碳源,ME25和ME45生長最適乙醇濃度分別為1%和2%。以甲醇培養(yǎng)物為菌種,分別以適量甲醇和乙醇為唯一碳源,與甲醇培養(yǎng)相比,在乙醇中培養(yǎng)ME25與ME45的延滯期明顯延長；同理,以乙醇培養(yǎng)物為菌種,分別以適量甲醇和乙醇為唯一碳源,與乙醇培養(yǎng)相比,在甲醇中培養(yǎng)ME25與ME45的延滯期明顯延長。溶氧消耗研究表明,乙醇為唯一碳源馴化的ME45,對乙醇有強烈的信號響應(yīng),而對甲醇無響應(yīng)信號；而甲醇為唯一碳源馴化的ME25,對甲醇有強烈的信號響應(yīng),而對乙醇無響應(yīng)信號。醇脫氫酶活力分析表明,以甲醇為唯一碳源培養(yǎng)的菌體,以乙醇為底物的醇脫氫酶酶活力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于以甲醇為底物的酶活力；反之,以乙醇為唯一碳源培養(yǎng)的菌體,以甲醇為底物時酶活力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于以乙醇為底物時的酶活；醇脫氫酶同工酶分析表明,甲醇和乙醇為唯一碳源培養(yǎng)的ME25與ME45菌體,甲醇同工酶和乙醇同工酶條帶的明亮度和位置有明顯差異。金屬離子對醇脫氫酶的影響表明,Cu2+、Hg2+和Cd2+對醇脫氫酶活性具有較大的抑制作用,Fe3+影響較小,Ca2+在一定范圍內(nèi)有活化作用。 上述結(jié)果表明：從菌體生長、溶氧消耗、脫氫酶活性和脫氫酶同工酶等方面顯示了ME25與ME45對甲醇和乙醇利用具有較好的選擇性。甲醇培養(yǎng)的菌體優(yōu)先利用甲醇且甲醇脫氫酶酶活力高,利用乙醇能力弱且乙醇脫氫酶活力明顯降低；乙醇培養(yǎng)的菌體優(yōu)先利用乙醇且乙醇脫氫酶活力高,而利用甲醇能力弱且甲醇脫氫酶活力明顯降低。代謝甲醇和乙醇的酶系應(yīng)為誘導(dǎo)酶,可以受到不同金屬離子的抑制和調(diào)控。對理解甲烷氧化菌微生物傳感器對甲醇和乙醇的選擇性具有重要意義。 【關(guān)鍵詞】：甲烷氧化菌 醇脫氫酶 金屬離子
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：Q93
【目錄】：

• 中文摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 文獻綜述12-28
• 1 甲烷氧化菌的概述12-13
• 1.1 甲烷氧化菌的分類12
• 1.2 甲烷氧化菌的生態(tài)分布12-13
• 2 甲烷氧化菌的代謝途徑13-14
• 2.1 好氧氧化代謝途徑13
• 2.2 厭氧氧化代謝途徑13-14
• 3 甲烷氧化菌的特征酶14-15
• 3.1 單加氧酶14
• 3.2 脫氫酶14-15
• 4 甲烷氧化菌的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景15-19
• 4.1 生物催化15
• 4.2 生物修復(fù)15-16
• 4.3 甲烷控制16
• 4.4 傳感器16-19
• 5 本文研究的內(nèi)容及意義19-20
• 參考文獻20-28
• 第二章 甲醇和乙醇對ME25與ME45生長的影響28-34
• 1 材料與方法28-29
• 1.1 材料28-29
• 1.2 實驗方法29
• 2 結(jié)果與分析29-31
• 2.1 甲醇對ME25與ME45生長的影響29-30
• 2.2 乙醇對ME25與ME45生長的影響30-31
• 3 討論31-32
• 參考文獻32-34
• 第三章 甲烷氧化菌代謝甲醇和乙醇的選擇性研究34-46
• 1 材料與方法34-37
• 1.1 材料34-35
• 1.2 實驗方法35-37
• 2 結(jié)果與分析37-42
• 2.1 溶氧法測定ME25與ME45對甲醇和乙醇的選擇性37
• 2.2 甲醇和乙醇對菌株ME25與ME45生長的影響37-38
• 2.3 電泳法研究ME25和ME45對甲醇和乙醇的選擇性38-42
• 2.3.1 蛋白提取液超聲時間的選擇38-39
• 2.3.2 儲存時間的穩(wěn)定性39
• 2.3.3 甲醇和乙醇對醇脫氫酶活性的影響39-40
• 2.3.4 菌體蛋白SDS-PAGE凝膠電泳分析40-41
• 2.3.5 菌體的醇脫氫酶同工酶分析41-42
• 3 討論42
• 參考文獻42-46
• 第四章 金屬離子對醇脫氫酶活性的影響46-52
• 1 材料與方法46-48
• 1.1 材料46
• 1.2 實驗方法46-48
• 2 結(jié)果與分析48-50
• 2.1 金屬離子濃度梯度對兩種醇培養(yǎng)物醇脫氫酶活性的影響48-49
• 2.2 金屬離子種類對不同醇培養(yǎng)物醇脫氫酶活性的影響49-50
• 3 討論50-51
• 參考文獻51-52
• 第五章 小結(jié)與展望52-54
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果54-55
• 致謝55-56
• 個人簡況及聯(lián)系方式56-58

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