硝基芳香烴化合物是重要的化工原料，常作為醫(yī)藥、染料、農(nóng)藥等合成的前體。這類化合物能在環(huán)境中長期殘留，已經(jīng)對土壤、水體和大氣造成了嚴(yán)重的污染。硝基芳香烴化合物能影響人體的物質(zhì)代謝，有致癌、致畸和致突變等危險，嚴(yán)重威脅著人類的健康和生存。苯環(huán)結(jié)構(gòu)的對稱性和穩(wěn)定性使硝基芳香烴化合物不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而環(huán)境中的許多微生物卻能夠利用這些污染物作為唯一的碳源、氮源和能源來生長，能把這些污染物完全降解。微生物的這一特性使其在污染物的生物治理和生物修復(fù)中具有難以替代的優(yōu)勢，因而越來越受到人們的青睞。同時，對這些微生物的代謝途徑和代謝基因的研究也成為本領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本論文的研究工作分為以下三個部分。第一部分是Pseudomonas sp．WBC-3對4-硝基酚的代謝途徑研究。WBC-3是一株能夠利用甲基對硫磷（Methyl Parathion，MP）和4-硝基酚（4-Nitrophenol，4-NP or PNP）做為唯一碳源、氮源及能源生長的革蘭氏陰性菌。WBC-3降解MP的第一步是在甲基對硫磷水解酶（Methyl parathionhydrolase，MPH）的作用下生成4-硝基酚，然后再由其它的... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院武漢病毒研究所)湖北省

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【學(xué)位級別】：博士

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摘要
Abstract
第1章 引言——硝基芳香烴化合物的微生物代謝途徑及機(jī)理研究
    1.1 硝基苯（Nitrobenzene）的代謝途徑
        1.1.1 部分還原途徑
        1.1.2 雙加氧途徑
        1.1.3 硝基苯下游代謝途徑比較
    1.2 硝基苯甲酸（nitrobenzoates,NBA）的代謝途徑
        1.2.1 2-硝基苯甲酸的代謝途徑
        1.2.2 3-硝基苯甲酸的代謝途徑
        1.2.3 4-硝基苯甲酸的代謝途徑
    1.3 硝基甲苯（Nitrotoluene）的代謝途徑
        1.3.1 2-硝基甲苯的代謝途徑
        1.3.2 3-硝基甲苯的代謝途徑
        1.3.3 4-硝基甲苯的代謝途徑
        1.3.4 2,4-二硝基甲苯（2,4-dinitrotoluene,2,4-DNT）的代謝途徑
        1.3.5 2,6-二硝基甲苯（2,6-dinitrotoluene,2,6-DNT）的代謝途徑
        1.3.6 三硝基甲苯（2,4,6-trinitrotolene,TNT）的代謝途徑
    1.4 硝基酚（Nitrophenol,NP）的代謝途徑
        1.4.1 3-硝基酚的代謝途徑
        1.4.2 2-硝基酚的代謝途徑
        1.4.3 2,4,6-三硝基酚（2,4,6-trinitrophenol,TNP）的代謝途徑
        1.4.4 二硝基酚（Dinitrophenol,DNP）的代謝
        1.4.5 有機(jī)磷農(nóng)藥的微生物降解
    1.5 芳香烴化合物代謝途徑研究的趨向
    1.6 4-硝基酚（4-Nitrophenol,4-NP or PNP）的代謝途徑研究進(jìn)展
        1.6.1 4-硝基酚的代謝途徑
        1.6.2 4-硝基酚代謝途徑的分子生物學(xué)研究
    1.7 本研究目的和意義
第2章 材料和方法
    2.1 培養(yǎng)基
    2.2 菌株及其培養(yǎng)方法
    2.3 工具酶和試劑
    2.4 分子生物學(xué)實驗方法
        2.4.1 常規(guī)分子生物學(xué)方法
        2.4.2 染色體DNA制備
        2.4.3 基因組步移（Genomic walking）
        2.4.4 Pseudomonas sp.WBC-3菌中的基因敲除
    2.5 酶活測定（Enzyme Assay,cell free assay）
    2.6 生物轉(zhuǎn)化（Biotransformation,resting cell assay）
    2.7 分析方法
        2.7.1 HPLC檢測
        2.7.2 蛋白濃度測定
        2.7.3 亞硝酸根的測定
    2.8 趨化試驗
    2.9 DNA序列測定及分析
    2.10 WBC-3的質(zhì)粒pZWL0的全基因組序列測定及分析
第3章 Pseudomonas sp.WBC-3菌株分解代謝4-硝基酚的代謝途徑及代謝機(jī)理研究
    3.1 WBC-3菌株降解4-硝基酚的代謝途徑研究
        3.1.1 WBC-3菌株4-硝基酚單加氧酶的酶活測定
        3.1.2 WBC-3菌株對苯二酚雙加氧酶的酶活測定
    3.2 對苯二醌還原酶基因的克隆
    3.3 基因組步移法克隆4-硝基酚代謝基因簇
    3.4 4-硝基酚代謝基因簇的生物信息學(xué)分析
    3.5 4-硝基酚單加氧酶的功能驗證及酶學(xué)特性研究
        3.5.1 pnpA在E.coli中的表達(dá)
        3.5.2 生物轉(zhuǎn)化法測定PnpA的活性
        3.5.3 4-硝基酚單加氧酶的酶活測定
        3.5.4 4-硝基酚單加氧酶的酶學(xué)特性研究
            3.5.4.1 輔因子對4-硝基酚單加氧酶酶活的影響
            3.5.4.2 4-硝基酚單加氧酶氧化4-硝基酚和NADPH的比例
            3.5.4.3 4-硝基酚單加氧酶的底物范圍測定
            3.5.4.4 4-硝基酚單加氧酶對4-硝基酚和4-硝基鄰苯二酚的比活測定
    3.6 對苯二酚雙加氧酶的功能驗證
    3.7 基因敲除驗證 4-硝基酚代謝關(guān)鍵酶基因
    3.8 討論
        3.8.1 4-硝基酚單加氧酶屬于典型的黃素蛋白單加氧酶家族
        3.8.2 對苯二醌還原酶基因在 4-硝基酚代謝途徑中的作用
        3.8.3 對苯二酚雙加氧酶的酶學(xué)特點(diǎn)
        3.8.4 WBC-3菌株中 4-硝基酚代謝操縱子的研究
        3.8.5 4-硝基酚兩種代謝途徑的比較
第4章 Pseudomonas sp.WBC-3的趨化特性研究
    4.1 引言——微生物的趨化機(jī)理及其在環(huán)境污染物降解中的作用
        4.1.1 微生物趨化的概念
        4.1.2 微生物趨化的機(jī)理
        4.1.3 趨化與微生物代謝的關(guān)系
        4.1.4 細(xì)菌對簡單芳香烴的趨化
        4.1.5 細(xì)菌對萘的趨化研究
        4.1.6 細(xì)菌對硝基芳香烴化合物的趨化
        4.1.7 趨化在微生物降解有機(jī)污染物中的作用
        4.1.8 本研究的目的及意義
    4.2 實驗結(jié)果
        4.2.1 Pseudomonas sp.WBC-3對其可代謝芳香烴化合物的趨化
        4.2.2 Pseudomonas sp.WBC-3對其非代謝芳香烴化合物的趨化
        4.2.3 Pseudomonas sp.WBC-3代謝突變株的趨化特性
        4.2.4 Pseudomonas sp.WBC-3對甲基對硫磷的趨化
    4.3 討論
        4.3.1 WBC-3對芳香烴化合物的趨化是不依賴于代謝的趨化
        4.3.2 WBC-3對芳香烴化合物的趨化屬于β-ketoadipate控制的趨化系統(tǒng)
        4.3.3 β-ketoadipate趨化系統(tǒng)在土壤微生物中廣泛存在
        4.3.4 微生物對芳香烴化合物趨化機(jī)制的研究進(jìn)展
        4.3.5 WBC-3對甲基對硫磷的趨化
        4.3.6 趨化研究方法的進(jìn)展
第5章 Pseudomonas sp.WBC-3 甲基對硫磷降解性質(zhì)粒pZWL0的全序列分析
    5.1 WBC-3質(zhì)粒pZWL0的全序列測定及分析
    5.2 甲基對硫磷水解酶基因（mph）定位在轉(zhuǎn)座子上
        5.2.1 轉(zhuǎn)座子的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
        5.2.2 mph轉(zhuǎn)座子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
    5.3 有機(jī)磷水解酶的起源和進(jìn)化
        5.3.1 有機(jī)磷水解酶的分類
        5.3.2 有機(jī)磷水解酶的轉(zhuǎn)座子定位
        5.3.3 有機(jī)磷水解酶的進(jìn)化分析
        5.3.4 有機(jī)磷水解酶的起源與進(jìn)化歷程
    5.4 WBC-3質(zhì)粒pZWL0中與質(zhì)粒復(fù)制、傳代有關(guān)的基因
    5.5 WBC-3質(zhì)粒pZWL0中與質(zhì)粒接合轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因
    5.6 WBC-3質(zhì)粒pZWL0中的其它功能未知基因
    5.7 WBC-3質(zhì)粒pZWL0的基因組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    5.8 結(jié)論
第6章 結(jié)論和進(jìn)一步工作設(shè)想
    6.1 結(jié)論
        6.1.1 Pseudomonas sp.WBC-3中4-硝基酚的代謝途徑研究
        6.1.2 Pseudomonas sp.WBC-3的趨化特性研究
        6.1.3 Pseudomonas sp.WBC-3的質(zhì)粒pZWL0序列分析
    6.2 進(jìn)一步工作設(shè)想
參考文獻(xiàn)
發(fā)表與待發(fā)表文章目錄
致謝



本文編號：2896721