甲烷氧化菌代谢甲醇和乙醇的选择性研究

【摘要】： 甲烷氧化菌研究较为深入,在生物催化、生物修复、甲烷控制和微生物传感器等方面具有广泛的应用潜力。特别是甲烷氧化菌作为分子识别元件的甲醇或乙醇微生物传感器具有很高的选择性,甚至不受其他醇类物质的干扰,其机理应该是醇脱氢酶对醇的高选择性,但其高选择性机理尚不清楚。针对上述问题,本课题选用甲烷氧化菌ME25和ME45为研究材料,采用纯培养、生长量测定、溶氧测定、酶活力测定和同工酶分析等方法系统地研究了ME25和ME45对甲醇和乙醇利用的选择性规律。 菌体生长研究表明,甲醇为唯一碳源,ME25和ME45生长最适甲醇浓度为1%；乙醇为唯一碳源,ME25和ME45生长最适乙醇浓度分别为1%和2%。以甲醇培养物为菌种,分别以适量甲醇和乙醇为唯一碳源,与甲醇培养相比,在乙醇中培养ME25与ME45的延滞期明显延长；同理,以乙醇培养物为菌种,分别以适量甲醇和乙醇为唯一碳源,与乙醇培养相比,在甲醇中培养ME25与ME45的延滞期明显延长。溶氧消耗研究表明,乙醇为唯一碳源驯化的ME45,对乙醇有强烈的信号响应,而对甲醇无响应信号；而甲醇为唯一碳源驯化的ME25,对甲醇有强烈的信号响应,而对乙醇无响应信号。醇脱氢酶活力分析表明,以甲醇为唯一碳源培养的菌体,以乙醇为底物的醇脱氢酶酶活力远远低于以甲醇为底物的酶活力；反之,以乙醇为唯一碳源培养的菌体,以甲醇为底物时酶活力远远低于以乙醇为底物时的酶活；醇脱氢酶同工酶分析表明,甲醇和乙醇为唯一碳源培养的ME25与ME45菌体,甲醇同工酶和乙醇同工酶条带的明亮度和位置有明显差异。金属离子对醇脱氢酶的影响表明,Cu2+、Hg2+和Cd2+对醇脱氢酶活性具有较大的抑制作用,Fe3+影响较小,Ca2+在一定范围内有活化作用。 上述结果表明：从菌体生长、溶氧消耗、脱氢酶活性和脱氢酶同工酶等方面显示了ME25与ME45对甲醇和乙醇利用具有较好的选择性。甲醇培养的菌体优先利用甲醇且甲醇脱氢酶酶活力高,利用乙醇能力弱且乙醇脱氢酶活力明显降低；乙醇培养的菌体优先利用乙醇且乙醇脱氢酶活力高,而利用甲醇能力弱且甲醇脱氢酶活力明显降低。代谢甲醇和乙醇的酶系应为诱导酶,可以受到不同金属离子的抑制和调控。对理解甲烷氧化菌微生物传感器对甲醇和乙醇的选择性具有重要意义。 【关键词】：甲烷氧化菌 醇脱氢酶 金属离子
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：Q93
【目录】：

• 中文摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 文献综述12-28
• 1 甲烷氧化菌的概述12-13
• 1.1 甲烷氧化菌的分类12
• 1.2 甲烷氧化菌的生态分布12-13
• 2 甲烷氧化菌的代谢途径13-14
• 2.1 好氧氧化代谢途径13
• 2.2 厌氧氧化代谢途径13-14
• 3 甲烷氧化菌的特征酶14-15
• 3.1 单加氧酶14
• 3.2 脱氢酶14-15
• 4 甲烷氧化菌的应用现状及前景15-19
• 4.1 生物催化15
• 4.2 生物修复15-16
• 4.3 甲烷控制16
• 4.4 传感器16-19
• 5 本文研究的内容及意义19-20
• 参考文献20-28
• 第二章 甲醇和乙醇对ME25与ME45生长的影响28-34
• 1 材料与方法28-29
• 1.1 材料28-29
• 1.2 实验方法29
• 2 结果与分析29-31
• 2.1 甲醇对ME25与ME45生长的影响29-30
• 2.2 乙醇对ME25与ME45生长的影响30-31
• 3 讨论31-32
• 参考文献32-34
• 第三章 甲烷氧化菌代谢甲醇和乙醇的选择性研究34-46
• 1 材料与方法34-37
• 1.1 材料34-35
• 1.2 实验方法35-37
• 2 结果与分析37-42
• 2.1 溶氧法测定ME25与ME45对甲醇和乙醇的选择性37
• 2.2 甲醇和乙醇对菌株ME25与ME45生长的影响37-38
• 2.3 电泳法研究ME25和ME45对甲醇和乙醇的选择性38-42
• 2.3.1 蛋白提取液超声时间的选择38-39
• 2.3.2 储存时间的稳定性39
• 2.3.3 甲醇和乙醇对醇脱氢酶活性的影响39-40
• 2.3.4 菌体蛋白SDS-PAGE凝胶电泳分析40-41
• 2.3.5 菌体的醇脱氢酶同工酶分析41-42
• 3 讨论42
• 参考文献42-46
• 第四章 金属离子对醇脱氢酶活性的影响46-52
• 1 材料与方法46-48
• 1.1 材料46
• 1.2 实验方法46-48
• 2 结果与分析48-50
• 2.1 金属离子浓度梯度对两种醇培养物醇脱氢酶活性的影响48-49
• 2.2 金属离子种类对不同醇培养物醇脱氢酶活性的影响49-50
• 3 讨论50-51
• 参考文献51-52
• 第五章 小结与展望52-54
• 攻读学位期间取得的研究成果54-55
• 致谢55-56
• 个人简况及联系方式56-58

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