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白腐真菌TR16漆酶的酶学特性及其应用研究的开题报告一、研究背景漆酶是一类催化酯键水解的酶，广泛存在于生物体内，可以被细菌、真菌等微生物所产生。
其中，白腐真菌TR16漆酶是一种具有很高催化活性和广泛反应特异性的漆酶，具有广泛的应用前景。
二、研究内容1.对白腐真菌TR16漆酶的酶学特性进行研究，包括催化反应的速率、反应温度和pH等。
2.优化白腐真菌TR16漆酶的产生条件，提高酶活性和酶产量。
3.研究白腐真菌TR16漆酶在碱性环境下的催化活性及其应用。
4.开展白腐真菌TR16漆酶在水处理、纸浆漂白、染料去除等方面的应用研究。
三、研究意义1.通过研究白腐真菌TR16漆酶的酶学特性和产生条件，可以为白腐真菌TR16漆酶的大规模生产提供理论和实践支持。
2.研究白腐真菌TR16漆酶在碱性环境下的催化活性，可以为水处理和纸浆漂白等领域提供有力的技术支持。
3.研究白腐真菌TR16漆酶在染料去除方面的应用，可以为环境保护提供新的解决方案。
四、研究方法1.分离纯化白腐真菌TR16漆酶，测定其酶学特性。
2.通过优化培养基成分、培养条件等，提高酶产量和酶活性。
3.在不同的pH和温度条件下，测定白腐真菌TR16漆酶的催化活性。
4.用白腐真菌TR16漆酶处理染料废水，测定去除效果。
五、研究预期成果1.确定白腐真菌TR16漆酶的酶学特性，包括酶活性、反应温度和pH等。
2.优化白腐真菌TR16漆酶的产生条件，提高酶产量和酶活性。
3.探究白腐真菌TR16漆酶在碱性环境下的催化活性，为环境治理提供新的技术途径。
4.研究白腐真菌TR16漆酶在染料去除方面的应用，为环境保护提供新的解决方案。
第7卷第8期环境污染治理技术与设备Vol.7,No.82006年8月Techniques and Equi pment for Envir on mental Polluti on Contr olAug.2006白腐真菌产酶反应器研究进展潘 峰 朱慧杰(河南师范大学化学与环境科学学院,河南省环境污染控制重点实验室,新乡453007)摘 要 综述了白腐真菌在不同反应器中合成木质素降解酶系能力的研究进展,包括培养方式与条件、不同反应器的特点及应用、木质素降解酶系的应用及前景。
关键词 白腐真菌 反应器 木质素降解酶系 酶活性中图分类号 X70313 文献标识码 A 文章编号 100829241(2006)0820012206L i gn i n a ses producti on i n d i fferen t reactors by wh ite rot fung iPan Feng Zhu Huijie(College of Che m istry &Envir onmental Science,Henan Nor mal University,Henan Key Laborat oryf or Envir onmental Polluti on Contr ol,Xinxiang 453007)Abstract This paper su mmarized the research advances on the ligninases fr om white 2r ot fungi in different react ors,including culture modes and conditi ons,characters and app licati on of the react ors .Finally,the p racti 2cal app licati on and p r os pects of ligninases were intr oduced .Key words white r ot fungi;react or;ligninases;enzy me activity收稿日期:2005-07-11;修订日期:2005-10-16作者简介:潘峰(1969～),男,博士,副教授,主要研究方向:水处理技术。
白腐真菌在环境保护中应用的研究进展邵梅香;朱炳根;李敏;李辉信【摘要】White rot fungi are the general name of the filamentous fungi and can cause the wood white rot in the living nature.Their hyphae can stretch into trees or timber wood cell cavity to absorb nutrients,and then release enzymes.Degrading pollutants by white rot fungi is an effec-tive method with advantages of universality,low nutrition and high adaptability compared with bacteria.This paper mainly introduces the mode of enzyme degradation and extensive application in environmental protection such as in the pollution of the atmosphere,sewage and soil.In addition,the white rot fungi also has a wide range of applications in food testing and other biological technology.The ending in this paper points out that research direction on the white rot fungi in the future.%白腐真菌是生物界中一类引起木质白色腐烂的丝状真菌的总称。
白腐真菌固定化技术的研究进展以及在环境保护中的应用摘要：本文阐述了白腐真菌的生物学特性和降解机理，提出了白腐真菌生物技术在实际应用中所需解决的问题，讨论了微生物固定化技术及其影响因素，对白腐真菌固定化技术的优势进行了分析，综合评述了白腐真菌固定化技术中载体材料特性、固定化时间及固定方法研究的新进展。
关键词：白腐真菌；生物降解；固定化技术；环境保护一．白腐真菌生物学特性及降解机理白腐真菌是一类能引起木质白色腐烂的丝状真菌的统称，分属于担子菌，少数为子囊菌。
白腐真菌菌丝体为多核，少有隔膜，其种类很多，《中国真菌志》便记载了46属137种。
白腐真菌属于中温菌，属好氧菌，适宜温度9～39 ℃。
白腐真菌对污染物的降解机理非常复杂，细胞学定位表明，这种降解发生在细胞外，而细胞外降解系统为结构复杂乃至有毒的污染物提供了更易被处置的调节环境，当白腐真菌被引入废水中后，由于微生物的应激作用，细胞内的葡萄糖酶和细胞外的乙二醛氧化酶在分子氧的参与下氧化并形成H2O2，激活过氧化酶并启动酶的催化循环；细胞外的木质素过氧化物酶LiP和锰过氧化物酶MnP以HO为初始底物进行自由基的链催化氧化，该反应是高度非特异性和无立体选择性的，故对污染物的降解产生广谱特征。
白腐真菌在处理难降解有机废水具有降解底物的非专一性和对其它微生物的拮抗作用；能够降解环境中某些低浓度污染物，因白腐真菌降解酶的诱导与降解底物多少无关；白腐真菌是由酶触发启动的自由基链反应，实现对异生物质的氧化降解，很容易达到较高的反应速率；白腐真菌降解有毒污染物在胞外，从而避免了有毒物对菌体细胞自身的毒害；白腐真菌对不同酸、碱污染体系具有较好适应性。
二．微生物固定化技术虽然白腐真菌降解技术具有高效、适用性强等特点，但对某些废水的去除效果不佳，反应器中细菌易被污染，运行参数要求较高等问题, 引入固定化技术则能很好的克服上述问题。
微生物固定化技术是利用物理或化学手段将游离的微生物，定位于限定的空间区域内，在保持微生物活性基本不变的情况下，且能反复使用的基本技术。
白腐真菌及其漆酶的应用研究白腐真菌是一类产生漆酶的真菌，广泛存在于自然界中，能够分解植物纤维素和木质素。
漆酶是一种蛋白质，具有高度催化活性，能够氧化各种有机物质。
因此，白腐真菌及其漆酶的应用研究在多个领域具有重要意义。
首先，在生物质能源转化中，白腐真菌及其漆酶的应用得到了广泛关注。
生物质能源是可再生能源的重要组成部分，其潜在资源非常丰富。
然而，植物纤维素和木质素的高度结晶性和抗酶解性限制了生物质的高效转化。
而白腐真菌及其漆酶能够有效降解植物纤维素和木质素，促进生物质的降解和转化。
因此，基于白腐真菌及其漆酶的生物质能源转化技术可以有效提高生物质的利用效率。
其次，在环境污染治理中，白腐真菌及其漆酶的应用也具有潜力。
许多有机污染物，如农药、染料和有机废物等，对环境和人类健康造成了严重威胁。
传统的污染物处理技术通常昂贵且不具备高效环保的特点。
而白腐真菌及其漆酶通过催化氧化有机物质，能够将有机污染物降解为无毒的物质。
因此，基于白腐真菌及其漆酶的环境污染治理技术有望成为一种高效、经济和环保的处理方法。
此外，白腐真菌及其漆酶的应用还可以推动生物医药领域的发展。
近年来，特别是在抗癌药物的研发方面，白腐真菌及其漆酶被广泛用于合成生物活性化合物。
漆酶作为一种催化剂，具有选择性催化和高效的特点，能够催化各种有机合成反应，合成具有药理活性的化合物。
因此，基于白腐真菌及其漆酶的生物活性化合物合成技术极大地推动了新药研发的进程。
综上所述，白腐真菌及其漆酶在生物质能源转化、环境污染治理和生物医药等领域的应用研究具有重要的意义。
随着对可再生能源、环境保护和药物研发的需求不断增加，相信白腐真菌及其漆酶的应用将继续得到进一步的研究和开发。
利用分子生物学技术研究白色念珠菌的致病机制一、引言白色念珠菌（Candida albicans）是一种常见的真菌，它可以引起多种疾病，包括超菌感染、口腔念珠菌病、阴道炎和侵袭性念珠菌病等。
这些疾病在世界范围内都非常普遍，特别是在免疫抑制的患者中，发病率更高。
因此，白色念珠菌的致病机制一直是研究的热点之一。
分子生物学技术为我们研究白色念珠菌致病机制提供了有力工具。
本文将重点介绍利用分子生物学技术研究白色念珠菌的致病机制。
二、白色念珠菌的致病机制白色念珠菌有多种致病因素，包括表面结构、分泌蛋白和细胞信号通路等。
这些致病因素相互作用，诱发宿主免疫反应，从而导致炎症、休克和器官功能障碍等症状。
下面，我们将分别介绍其中一些主要的致病因素。
1.表面结构白色念珠菌的表面结构变化是其致病性的关键因素之一，其中主要的结构包括几丁质、β-葡聚糖和α-葡聚糖。
这些结构可以与宿主免疫系统相互作用，诱导炎症反应。
几丁质是白色念珠菌细胞壁的重要组分，它可以激发宿主免疫系统的Toll样受体2（TLR2）和TLR4，从而启动炎症反应。
β-葡聚糖和α-葡聚糖可以通过激活Complement系统和细胞黏附分子（CAMs）与宿主免疫系统产生交互作用，促进炎症反应和细胞黏附。
2.分泌蛋白白色念珠菌可通过分泌多种蛋白质来干扰宿主免疫反应，并促进其自身生存。
其中最研究的蛋白质是蛋白沙漏（SAPs），SAPs是一组分泌性酸性蛋白酶，它们可以降解宿主免疫系统所释放的一系列蛋白质，包括免疫球蛋白、血凝素和补体等，从而干扰宿主对真菌的清除。
此外，白色念珠菌还能分泌其他类别的蛋白质，包括交联素（ALS）、分泌性浆液胞蛋白（EPA）、花生四烯酸特异性磷脂酰肌醇氨化酶（PLB）等，这些蛋白质在致病过程中也发挥了重要的作用。
3.细胞信号通路念珠菌细胞内的信号通路（CIS）也是影响其致病性的重要因素之一。
CIS按照功能可分为三大类，分别是信号转导、转录调控和细胞生理学。
白腐真菌酶学与分子生物学研究进展董亮, 谢冰, 黄民生, 王忠华, 马丽华, 梁欢(华东师范大学环境科学系,上海 200062)摘 要:白腐真菌对木质素降解的特异性生物学机制显示出其在复杂有机污染物降解中具有潜在应用前景。
对白腐真菌酶学、自由基化学及分子生物学的国内外研究情况进行了较全面的介绍,以供国内同行参考。
关键词:白腐真菌; 难降解有机污染物; 降解; 酶学; 分子生物学中图分类号:X171 文献标识码:A 文章编号:1003 6504(2005)05 0102 03白腐真菌(White r ot fungi)是腐生在树木或木材上的丝状真菌,通过菌丝侵入木质细胞腔内并分泌、释放降解木质素和其它木质组分的生物酶导致木质腐烂成为淡色的海绵状团块白腐。
多数白腐真菌属于担子菌纲,少数为子囊菌纲,包括桦多孔菌、漏斗状侧耳、糙皮侧耳、粉状侧孢霉、拟革盖菌等200多个品系[1]。
白腐真菌对木质素的特异性降解功能显示出它们在 三废治理及环境修复中的良好应用前景[2]。
近年来国内外许多学者应用白腐真菌(黄孢原毛平革菌(P haner ochaete Chr y sosp or ium,又称粉刺侧孢霉)等)开展了难降解有机污染物(如杀虫剂、多氯联苯、多环芳香烃、合成染料及二恶英等)的生物降解研究,并在白腐真菌的酶学、自由基化学与分子生物学方面发表了较多报导。
1 白腐真菌酶学1.1 木素酶系白腐真菌对污染物的降解过程是以木质素降解酶(简称木素酶或关键酶)及其引发的催化反应为核心的[3]。
这些关键酶主要包括木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶。
但许多研究表明,不同种白腐真菌或同种白腐真菌在不同的条件下其关键酶系的组成也可能不同。
(1)木质素过氧化物酶(Lig nin perox idase,简称LiP)。
LiP是带有糖基胞外血红蛋白,分子量约41000,血红素埋在蛋白质内构成酶活中心;在有氧条件下以低浓度H2O2为引发剂,经过一个双电子氧化与两个单电子还原步骤,将非酶型木质素氧化成阳离子自由基,引发非酶的自由基链式反应,实现对复杂有机物高效广谱降解。
LiPs氧化还原电势很基金项目:国家863课题(2003AA601020);国家自然科学基金资助项目(50278034);上海市教委科技发展基金资助项目(02JG05041);上海市生态重点学科资助项目(41195004 07)作者简介:董亮(1981-),女,硕士,研究方向为环境微生物技术及其应用;谢冰(电子信箱)bxie@。
高,是唯一能够直接降解非酚型木质素的白腐真菌关键酶[4]。
(2)锰过氧化物酶(Manganese Peroxidase,简称MnP)。
MnP也是糖蛋白,分子量约为46000,酶活中心是由一个血红素基和一个Mn2+构成,还有两个起稳定结构作用的Ca2+,分子中有十条长蛋白质单链,一条短单链。
氨基酸顺序有43%与LiP相同。
两者的主要区别是:LiP的C端在血红素基的两个丙酸根之间;而MnP的却与血红素基分开。
LiP有4个二硫键,而MnP 有5个,其中前4个与Lip相同,第5个二硫键在蛋白质链的C端,可能与Mn2+的活性中心有关。
(3)漆酶(Laccase,简称Lac)。
Lac是含铜的糖蛋白,常见于一些微生物、植物或昆虫中。
在植物(漆树)体内,通过氧化还原反应催化木质素的聚合过程,使之沉积形成生漆。
真菌产生的漆酶通常能降解木质素等复杂有机物,作用机制是把从酚型底物分子中获得的电子传递给分子氧,使之还原成水,将酚型底物氧化成半醌自由基。
Lac的氧化还原电势较低(300~400mV),只有与介体(mediator)共同构成LMS(Laccase Mediator System)体系后才能降解非酚型木质素[5]。
除上述三类酶的作用外,白腐真菌分泌的其他生物酶如葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶、吡喃糖氧化酶、乙二醛氧化酶、甲醇氧化酶等对复杂有机物的降解也起到辅助作用。
如在有氧条件下,上述生物酶产生的H2O2被用来启动过氧化物酶的催化循环[4]。
1.2 影响产酶及酶活的主要因素与机制众多研究结果表明,复杂有机污染物的生物降解效率直接或间接地受制于白腐真菌木素酶的产酶效率及酶活。
影响产酶和酶活的因素很多,包括菌种、培养条件及酶类型[6]等。
T.Robinson研究了在富氮和限氮条件下白腐真菌对染料废水(100mg/L)的脱色效果有较大差异。
在富氮(C!N=11.6!1)的条件下黄孢原毛平革菌对染料废水的脱色率为53.6%,而在限氮(116!1)时脱色∀102∀环境科学与技术 第28卷 第5期 2005年9月率则降低到48%。
分析认为,本素酶酶活降低是造成脱色率下降的根本原因。
鲁时瑛[7]研究了EDT A对染料脱色效果的影响,发现EDT A会抑制木素的活性,而影响染料脱色效果。
另外,还有许多研究结果[7]表明藜芦醇、吐温80、香豆酸、香草酸、愈创木醇、儿茶酚等有机物以及Mn2+、Cu2+、Ca2+等金属离子对诱导白腐真菌的木素酶产生和酶活稳定都有重要影响。
1.3 酶活分析方法(1)Lip酶活测定[8]:1mL反应液含0.2mL藜芦醇溶液(10mm ol/L)、0.4mL酒石酸缓冲(250m mol/ L,pH3.0)、0.4m L培养液或稀释液、20 LH2O2溶液(20m mol/L),于30#下测定310nm处的吸光度变化。
以每m in氧化藜芦醇形成1 mo l藜芦醛定义为一个酶活力单位(U),藜芦醛的摩尔吸光系数为 310= 9300mol/cm。
(2)M nP酶活测定[9]:1m L反应液含25mmo l/L 乳酸锂,0.01%苯酚红,0.1%白蛋白,100 mo l/L的MnSO4,50m mol/L酒石酸缓冲液(pH4.5)加入0.1 mmo l/L的H2O2,启动反应,30#下反应5m in,用1mo l/L的NaOH1滴中止反应。
以不加H2O2的反应液作空白,测定在610nm处的吸光值。
定义吸光值每升高0.01为1个酶活力单位。
(3)Lac酶活测定[10]:3mL反应液含2mL溶有0.5m mol ABT S的0.1mmo l/L醋酸缓冲液(pH= 5.0),添加酶液启动反应,25#下测定420nm处的吸光值变化。
定义每mL酶液每min氧化底物(ABTS)引起吸光值的增加量为一个酶活单位(U)。
另外,还可以通过测定自由基的浓度来间接得到酶活。
2 白腐真菌降解污染物的自由基化学木素酶催化引发自由基链式反应是白腐真菌高效、广谱降解有机污染物的关键所在。
H alliw ell[11]用红外光谱、GC/M S分析证明纤维素经过Fento n试剂(H2O2/Fe2+体系)催化氧化和经白腐真菌降解后得到的中间产物是一致的,说明白腐真菌对纤维素的降解过程存在明显的Fento n反应机制。
以14C标记的苯乙基聚丙烯酸酯作为自由基的捕获剂或通过测定KTBA被氧化过程中生成的乙烯含量可以评价白腐真菌产生细胞外活性氧物质(ROS,包括OH∀、ROO∀、∀OOH等自由基)的能力[12]。
在白腐真菌降解污染物过程中,产生具有高度氧化活性自由基的机制十分复杂。
纤维二糖脱氢酶(CDH)在氧化纤维二糖过程中将Fe3+还原为Fe2+、将O2还原为H2O2,并由此产生OH∀。
在醌还原为氢醌并与Fe3+反应的过程中生成Fe2+和半醌自由基,并产生∀OOH自由基[13]。
漆酶/介体体系(LMS)对复杂有机污染物催化转化效率有重要影响。
喻力[14]用电子自旋共振谱(ESR)研究了蔗渣硫酸盐浆在漆酶/介体体系和仅有漆酶时产生自由基的情况。
证明加入介体后能够有效促进纸浆中木质素的降解率,有利于提高纸浆的漂白度。
3 白腐真菌分子生物学3.1 同工酶标记技术的应用同工酶就是功能相同而结构不同的酶,它们存在不同或同一生物不同种类,可作用于同一底物,催化相同的化学反应。
受试酶材料中同工酶的多态性通常是以酶蛋白分子在凝胶电泳上形成特异性谱带或图谱来表征。
从本质上说,同工酶酶谱主要是由编码它们的基因所决定的,因此同工酶分析是从蛋白质水平上研究生物群体遗传分化的重要手段之一,并已经被广泛用于多种白腐真菌的分类、鉴别、诱变等遗传学研究中。
邱昌恩[15]通过在平菇、香菇的马铃薯液体培养基中添加不同浓度的6 BA(6 苄基腺嘌呤,酶诱导物),发现在不同浓度的6 BA诱导下平菇、香菇菌丝体中都有新的酯酶同工酶带产生,且带强度也不同;6 BA 虽不能诱导新的过氧化物酶同工酶产生,但浓度高时可使其同工酶带增强。
郑素月[16]采用同工酶酶谱分析等方法,将我国广泛栽培的平菇近缘种紫孢侧耳(Pleur otus sap id us)、糙皮侧耳(P.ostr eatus)、佛罗里达侧耳(P.f lor idanus)、凤尾菇(P.saj or caj u)、肺形侧耳(P.p ulmonar ius)和黄白侧耳(P.cornucop iae)6个种18个菌株的木腐真菌进行了分类学研究。
3.2 DNA分子标记技术的应用与同工酶标记相比,DNA多态性的分子标记具有更多的优越性,更高的精确性。
目前已经开发了几十种基于DNA多态性的分子标记技术[17],如RELP、RAPD、AFLP、SSLP、VNT R、SCAR、CAPS等。
RFLP、RAPD和AFLP等。
(1)RFLP:限制性内切酶酶切段长度多态性分析(Restr ictio n Fragment Leng th Poly M orphisms)。
DNA片段经过酶解后产生不同长度片断,通过凝胶电泳分离就可以把个体间的差异在更深层次的DNA标记水平上揭示出来。
马富英[18]对侧耳属18个种52个菌株及3个其它属的菌株的28SrDN A5∃端进行PCR扩增,将得到的片段进行酶切后分析,证明28SrDNA5∃端PCR RFLP可用于亲缘关系较远的侧耳种间或属间的系统发育和分类鉴定。
∀103∀白腐真菌酶学与分子生物学研究进展 董亮,等(2)RAPD:随机扩增DNA多态技术(Random Amplified Poly morphic DNA)。
利用合成较短的单个随机引物(最常用的为10核苷酸),对待测样品的基因组DNA进行扩增。
阎培生[19]利用RAPD技术对木耳属不同种和种内不同菌株进行了分子鉴定,供试的26条随机引物中,有10条可扩增出清晰、稳定的DNA带型。
表明RAPD技术可以有效的用于木耳属种或菌株的快速精确鉴定。
(3)AFLP:扩增片段长度多态性(Amplified Frag ments Length Polymorphism)。
是近年发展起来的一种新型的分子标记技术,综合了RFLP和RAPD两者的优点,可以构建高密度遗传图谱,使基因组能够完全被分子标记覆盖,标记空隙小,可检测数量性状基因[20]。
