【摘要】：木質素是由芳香化合物組成的天然生物高分子,其解聚產(chǎn)物在能源和化工領域具有廣泛的應用潛力,但復雜的抗性結構限制了木質素的高效解聚。最近研究發(fā)現(xiàn),木質素C_α-OH化學氧化可以增強其解聚效率。而木質素酶在木質素碳循環(huán)中發(fā)揮關鍵作用,如果能利用木質素酶選擇性氧化C_α-OH,將有望提供綠色溫和的木質素解聚新策略。本論文以來源于Physisporinus vitreus和Echinodontium taxodii的三種木質素酶-漆酶(Pv-Lac)、多功能過氧化物酶(Pv-VP)和錳過氧化物酶(Et-MnP)為研究對象,系統(tǒng)比較了其酶學性質,以及對酚型β-O-4二聚體模型化合物的C_α-OH氧化規(guī)律;在此基礎上,利用Pv-Lac氧化木質素C_α-OH,以增強木質素的甲酸催化解聚。分別從P.vitreus和E.taxodii胞外液中分離純化獲得Pv-Lac、Pv-VP和Et-MnP,研究其在不同pH條件下的酶學性質和反應動力學。結果顯示:Pv-Lac、Pv-VP、Et-MnP的最適pH分別為2.0、4.5、4.0。與過氧化物酶不同,Pv-Lac反應最適pH和酶穩(wěn)定性最適pH有很大差異,酸性條件下Pv-Lac的催化活性強但穩(wěn)定性低,當pH為7.0時,Pv-Lac表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性和底物親和力,但催化活性降低。H_2O_2濃度是影響Pv-VP催化的關鍵,Pv-VP可以氧化Et-MnP不能氧化的高氧化還原電位底物,而對于低氧化還原電位底物的催化效率低于Et-MnP。成功地合成木質素二聚體模型化合物,并以酚型β-O-4二聚體研究側鏈C_α-OH的酶氧化規(guī)律。結果表明,當pH為7.0時,Pv-Lac對酚型β-O-4二聚體的催化效率最高,二聚體側鏈的C_α-OH被選擇性氧化為C_α=O;而pH為3.0或4.5時,Pv-Lac對酚型β-O-4二聚體的催化效率減低,除發(fā)生輕微的C_α-OH氧化外,還聚合生成C-C鍵連接的四聚體。高濃度的H_2O_2增強過氧化物酶Pv-VP的催化速率,但導致其快速失活;過氧化物酶Et-MnP和Pv-VP催化酚型β-O-4二聚體發(fā)生輕微的C_α-OH氧化,同時聚合生成C-C鍵連接的四聚體。進一步研究了Pv-Lac氧化C_α-OH對甲酸催化解聚木質素的影響。結果顯示,Pv-Lac氧化的酚型β-O-4二聚體經(jīng)甲酸催化解聚后,二聚體的解聚率從6.80 wt%顯著上升到36.33 wt%,主要的解聚產(chǎn)物為愈創(chuàng)木酚、香草醛、香草酸和愈創(chuàng)木基丙烷二酮;兩種木質素高分子磨木木素(MWL)和堿木素經(jīng)Pv-Lac氧化后,氧化木質素在甲酸作用下的解聚率分別為84.80 wt%和19.60 wt%,較未經(jīng)漆酶處理的對照分別增加24 wt%和9 wt%。綜上所述,本論文首次利用漆酶氧化木質素C_α-OH,增強甲酸催化木質素解聚的效率,為構建生物改性偶聯(lián)化學氧化的木質素解聚新策略奠定基礎。
【圖文】：

圖 1.3 漆酶活性位點結構Fig. 1.3 Structure of fungal laccase active site究表明，Lac 的氧化修飾依賴于反應條件（溫度、pH）[23, 24]，在不同 pH 條件下體現(xiàn)出不同的催化特性[25]，如圖 1.4 所示。經(jīng)歷 5 個狀態(tài)：靜止態(tài)（I）、還原態(tài)（R），過氧化態(tài)中間體（和氧化態(tài)（A）。當存在底物時，Lac 將底物氧化奪得電子形成慢，是 Lac 氧化中的限速步驟；接下來還原態(tài)還原 O2形成過H 條件下，過氧化態(tài)中間體將通過兩個步驟進行衰減：相對快體，形成 X 態(tài)和氧化態(tài)；然后 X 態(tài)較慢的消耗，再形成過存在氧化態(tài)向靜止態(tài)（<1%, pH=7.0）的轉化，氧化態(tài)可以直應速率很快，因此具有很高的氧化效率。在低 pH 條件下，過化態(tài)，通過兩步衰減：一部分依賴于 pH 轉化為靜止態(tài)（6.5），另一部分直接進行底物的催化。因此 pH 越低，氧化態(tài)轉

圖 1.4 漆酶的催化機理圖Fig. 1.4 Catalytic mechanism of fungal laccase的氧化還原電位為 0.5-0.8 V，主要取決于生物體的來源，到目前為Lac 的氧化還原電位最高（0.8 V）[13]。由于 Lac 的氧化電位比較低，木質素中的酚類亞基。非酚類亞基具有更高的氧化還原電位，不能被非酚類結構占木質素的 80%以上[26]。漆酶作用于非酚類亞基的限制來克服。介體是一種作為漆酶和被氧化底物之間的電子載體的分子的氧化能力，，使 Lac-介體系統(tǒng)成為比 Lac 更強的氧化劑。同時介體被c 的氧化范圍，因為其分子量很小，可以擴散到木質素內(nèi)部。介體一化合物和合成化合物。天然來源的介體為木質素降解產(chǎn)物，如 4-羥和芥子酸等，因此天然介體的存在使漆酶的單一作用和與介質結合。合成類介體包括 HBT（1-羥基苯并三唑）、ABTS（2,2'-聯(lián)氮-雙-3-6-磺酸鈉）、TEMPO（2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物）和紫尿酸等[13]。因
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：Q505

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張雋;;夢想啟程——OH卡牌與繪畫技術在高中心理活動課中的應用案例[J];中小學心理健康教育;2017年05期

2 余艷琴;;OH卡技術在心理咨詢中的作用及思考[J];現(xiàn)代職業(yè)教育;2017年18期

3 段曉星;常永麗;智淑清;;早期糖尿病腎病患者1,25-(OH)_2D_3及炎性因子的變化及骨化三醇膠丸的干預作用[J];疑難病雜志;2014年04期

4 付敏東;黃啟;劉宴林;;生化湯捕獲自由基·OH作用考察[J];醫(yī)藥導報;2013年07期

5 韓佶穎;;語料庫驅動的半詞搭配與語義韻研究:以半詞oh為例[J];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報(社會科學版);2011年03期

6 皮運正,王建龍;對氯苯甲酸用于測量OH·方法探討2.誤差分析[J];環(huán)境科學學報;2005年11期

7 李長田,李玉;金頂側耳清除OH'的能力研究[J];吉林農(nóng)業(yè)大學學報;1998年S1期

8 陳強;隋玉芬;辛曉紅;凡黎;王卓娟;姜秀文;;血清1,25—(OH)_2D_3測定對評價青春期佝僂病療效意義的探討[J];吉林醫(yī)學;1991年05期

9 石育原,張培因,李亞娟,李曉梅,麥蔭喬,于貴,李維海;血清1,25-(OH)_2-D_8放射受體檢測技術及其在佝僂病研究中的應用[J];白求恩醫(yī)科大學學報;1988年03期

10 陳璋如;;弗磷鈾礦(U~(4+)(PO_4)(OH)·nH_2O)[J];國外鈾金地質;1988年03期

相關會議論文 前10條

1 尚羽;朱彤;李怡;;顆粒物粒徑對·OH生成影響的初步研究[A];中國化學會第二十五屆學術年會論文摘要集（上冊）[C];2006年

2 楊燕;夏群科;李佩;郝艷濤;楊曉志;;單斜輝石中缺陷OH結合機理的變溫紅外光譜研究[A];中國礦物巖石地球化學學會第11屆學術年會論文集[C];2007年

3 沈銘;;1,25(OH)_2D缺乏在顳下頜關節(jié)骨關節(jié)病發(fā)生中的作用及機制研究[A];中華口腔醫(yī)學會口腔醫(yī)學科研管理分會第二次學術年會論文集[C];2017年

4 張羽淮;萬田;蔣建政;樊菁;;高空高速飛行器OH紫外輻射強度預測的關鍵問題[A];第十三屆全國物理力學學術會議論文摘要集[C];2014年

5 郭文治;張水軍;李捷;馮留順;翟文龍;;1,25-(OH)_2D_3在大鼠腎移植急性排斥反應中的作用[A];2012中國器官移植大會論文匯編[C];2012年

6 潘蕊;楊柏楓;賀歡;楊國昱;;基于[B_(17)O_(26)(OH)_4]簇單元構建的新穎硼酸鹽的合成與結構[A];中國化學會第五屆全國多酸化學學術研討會論文摘要集[C];2013年

7 王學敏;呂文琦;;血透患者應用沖擊量1.25(OH)_2D_3治療鈣磷代謝紊亂的臨床觀察[A];第七屆全國中西醫(yī)結合腎臟病會議論文匯編[C];2003年

8 孫明;吳彥;;OH自由基提高電暈放電煙氣脫硫效率的研究[A];中國物理學會靜電專業(yè)委員會第十二屆學術年會論文集[C];2005年

9 王霖霖;丁慧青;金海嵐;舒靜;;血清25-OH維生素D與妊娠期高血壓疾病相關性研究[A];2015年浙江省骨質疏松與骨礦鹽疾病學術年會暨骨質疏松癥和骨質疏松性骨折診治進展專題研討會論文匯編[C];2015年

10 葉榮昌;龍毅;李春和;楊志伊;;錳鋅鐵氧體磁流體制備過程中OH~-影響規(guī)律的研究[A];第五屆中國功能材料及其應用學術會議論文集Ⅰ[C];2004年

相關重要報紙文章 前1條

1 通達耐火技術股份有限公司 童玲欣 羅華明 占華生 張林;粉煤灰結合煅燒Al(OH)_(3)制備輕質高強莫來石的研究[N];中國建材報;2014年

相關博士學位論文 前10條

1 孫明;OH，NH_2自由基提高脈沖放電等離子體煙氣脫硫效率的研究[D];大連理工大學;2004年

2 黃洋;1α,25-(OH)_2D_3對綿羊睪丸細胞的影響[D];山西農(nóng)業(yè)大學;2015年

3 周怡昆;高糖影響1,25(OH)_2D_3刺激雪旺細胞分泌神經(jīng)生長因子能力的研究[D];南方醫(yī)科大學;2014年

4 李陽;1,25(OH)_2D_3對小鼠非酒精性脂肪性肝炎的保護作用及免疫機制初探[D];蘇州大學;2016年

5 唐怡環(huán);基于全天空OH氣輝成像的中間層頂大氣重力波動量通量特性研究[D];中國科學技術大學;2013年

6 瞿華;1,25(OH)_2D_3對PARP1/SIRT1/mTOR通路介導的糖尿病心肌病的保護作用研究[D];重慶醫(yī)科大學;2016年

7 嚴媚;1，25-（OH）_2D_3及復方丹參對大鼠異基因骨髓移植后免疫耐受和造血重建的影響[D];新疆醫(yī)科大學;2008年

8 李萍;二苯醚和4-溴二苯醚與OH自由基微觀反應研究[D];復旦大學;2008年

9 王行;1,25(OH)_2D_3對mTOR介導的早期糖尿病腎病的干預及保護作用的研究[D];重慶醫(yī)科大學;2016年

10 沈銘;1,25(OH)_2D缺乏在顳下頜關節(jié)骨關節(jié)病發(fā)生中的作用及機制研究[D];南京醫(yī)科大學;2013年

相關碩士學位論文 前10條

1 史起鵬;C_α-OH生物氧化增強木質素的甲酸催化解聚研究[D];華中科技大學;2019年

2 陳蜀燕;矮身材兒童重組人生長激素治療前后血清25（OH）D水平變化及相關分析[D];河北北方學院;2019年

3 李琪;不同骨量下2型糖尿病患者血清25（OH）D水平及腹腔內(nèi)臟脂肪面積的變化[D];遵義醫(yī)科大學;2019年

4 宋雪洋;Pt-Co(OH)_2/SiO_2催化劑中的金屬-載體電子相互作用[D];中國科學技術大學;2019年

5 夏敏;Aβ混合物對Aβ跨血腦屏障轉運受體的影響及1,25(OH)_2D_3的保護作用[D];遵義醫(yī)學院;2018年

6 彭燦;Ba(OH)_2·8H_2O的納米復合改性及其性能研究[D];武漢理工大學;2017年

7 張雪飛;咪唑陰離子交換膜的制備及OH~-傳導機理的研究[D];北京化工大學;2015年

8 曾憲莉;1，25-（OH）_2D_3對豬成釉細胞生物學特性的影響[D];鄭州大學;2010年

9 畢磊;固體推進劑中OH自由基空間分布與強度的光譜診斷研究[D];吉林大學;2008年

10 周偉;改性斜發(fā)沸石吸附OH~-后的再生改型及吸附性能研究[D];河北工業(yè)大學;2011年

本文編號：2707946