木质素过氧化酶催化分解双酚A的研究

摘要

双酚A主要用于生产聚碳酸酯、环氧树脂等多种高分子材料，但是生产和使用的扩大使得大量的双酚A进入到环境中，食物链的原因将双酚A间接转移到生物个体里面，从而对生物特别是人类容易引起慢性中毒，越来越受到世界各国的关注。目前关于治理环境激素各种措施的报道已经很多。酶促反应具有很高选择性，绿色安全性而且对底物浓度要求范围广，因此在催化去除含酚废水的处理技术上具有突出优势。本课题围绕着木质素过氧化酶的性质，测定酶催化分解反应各个成分，展开了如下的研究：
　　1、白腐真菌能降解双酚物质的实质在于分泌的一类过氧化物酶，实验寻找其分泌的三种过氧化物酶最佳条件并对三种的酶活进行了分析。在限氮培养基中，37℃震荡培养条件下，发现其中木质素过氧化物酶在第6天时候酶活达到最大而且白腐真菌分泌的胞外酶在催化降解底物反应中起着主要作用。在双氧水存在条件下，LiP催化去除双酚A的反应能够高效率发生。该反应的最优条件为反应时间为60min、H2O2浓度为0.04 mol/L、pH值为4.0、反应温度为30℃。在反应条件中pH或者H2O2浓度的增加该反应的反应效率均呈现先增加后减低的趋势。
　　2、在最优化的条件下，对酶促反应的动力学进行了研究，求得该反应的米氏常数Km为2.18×10-4mol/L，研究结果为木质素过氧化物酶降解双酚A的应用奠定基础。通过对LiP催化去除双酚A的反应产物的研究发现：a）LiP催化去除双酚A反应得到的3种同分异构体产物。b）分子模拟假定反应通过中间体自由基聚合反应途径拟合，一定程度说明了LiP催化底物反应遵循传统自由基聚合反应机理。
　　3、在过氧化氢条件下，实验测定了有无藜芦醇条件下木质素过氧化物酶催化去除双酚A的影响。研究表明，过氧化物酶能够有效的催化去除双酚A，在加入VA后催化效率有显著提高，另外在藜芦醇浓度为10 mmol/L(室温下的最大溶解度)时的降解效果为最佳。一些附加物的存在如凝胶能够分别保护不同的酶的活性而使酶保持一个较高催化反应效率，为此本实验比较了不同催化剂对木质素过氧化酶催化双酚A的降解效果，实验结果表明VA对降解效果最好，而且VA对过氧化氢孵化不同程度的酶液活性恢复，实验结果表明酶被孵化时间越短酶活恢复就越快。
　　4、实验利用GROMACS软件进行分子动力学模拟，找到了木质素过氧化物酶的活性位点。BPQ通过氢键连接了PRO83.O(id141)，ASP183.OD2(id470)和ASN182. HD21(id1221)，而BPA通过氢键连接了PRO83.O(id141)，ARG43.HH21(id818)。实验证明，这些氨基酸残基对木质素过氧化物酶与双酚A小分子化合物的降解，起到了重要的作用。鉴于双酚化合物因其具有联苯共同结构且与蛋白酶结合后表现雌激素效应，从化合物分子本身结构特性出发，由此建立了定量结构-活性相关关系式。

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第一章 前 言

1.1 环境激素

1.2 白腐菌过氧化酶系

1.3 VA在LiP催化中的作用

1.4 分子对接与动力学模拟原理

1.5 定量结构活性(QSAR)分析

1.6 论文研究的目的及意义

第二章 白腐真菌培养条件优化及其LiP对双酚A降解的研究

2.1引言

2.2 仪器与试剂

2.3实验部分

2.4 结果与讨论

2.5 结论

第三章 LiP催化分解双酚A反应行为研究

3.1 引言

3.2仪器与试剂

3.3实验部分

3.4 结果与讨论

3.5 结论

第四章 VA对LiP催化去除双酚A的影响研究

4.1 引言

4.2 仪器与试剂

4.3 实验步骤

4.4 结果与讨论

4.5 结论

第五章 木质素过氧化酶对双酚A类化合物的分子动力模拟研究

5.1引 言

5.2 实验方法

5.3 结果与讨论

5.4 结论

第六章 联苯类化合物分子结构对酶结合能力的QSAR分析

6.1 引言

6.2 材料与计算方法

6.3 结果与讨论

6.4 结论

第七章 结 论

参考文献

个人简历

致谢

附录