Acinetobacter sp.Y1的氨氮去除性能及其关键酶的研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:qazwsx07555
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Acinetobacter sp.Y1是一株从太原焦化废水处理厂中筛选到的异养硝化好氧反硝化细菌。本实验对Acinetobacter sp.Y1进行了氨氮和COD去除性能检测,氨氮去除路径中关键酶-羟胺氧化还原酶(HAO)、亚硝酸盐还原酶(NIR)和硝酸盐还原酶(NAR)的酶活性检测,HAO的分离纯化和酶学性质研究,并对全基因组进行测序和分析,得到的主要结论如下:1.柠檬酸钠为碳源、硫酸铵为氮源,培养24 h,Acinetobacter sp.Y1对氨氮、总氮、COD的去除率分别达到98%、94%、92%。硝化过程中羟胺、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮不积累。2.优化超声波破碎法提取粗酶的工作条件,得到最佳参数组合为:破碎功率50 W,工作与间歇时间分别为4 s和7 s,菌液密度1.250,总工作时间20 min。检测到HAO、NIR、NAR的比活力分别为0.011、0.002、0.018 U/mg protein。HAO是周质蛋白,SDS-PAGE分析比较渗透压休克法和超声波破碎法得到的粗酶液,发现渗透压休克法得到的粗酶液杂蛋白种类少,含量低,HAO酶活性高,比超声波破碎法更适合用来提取HAO。3.优化培养条件,得到柠檬酸钠为碳源、硫酸铵为氮源、C/N=14、培养时间16 h时,HAO产量最高。渗透压休克法提取粗酶后,采用DEAE SefinoseTM FF离子交换层析和SefinoseTM CL-6B凝胶过滤层析对粗酶液进行分离纯化,首次纯化得到分子量为47 k Da的HAO,纯化倍数为7.32,产率为19.40%。酶学性质研究发现:HAO反应的最适p H为8.0,最适温度为30 oC,在p H 7-8,温度低于30 o C时相对稳定;1 mmol/L的Mg2+、Fe2+、Fe3+、Ag+、Pb2+、Na+和K+对HAO酶活性有促进作用,Mn2+、Zn2+对HAO影响不大,Cu2+、Ca2+、Ba2+对其有抑制作用;0.4 mmol/L EDTA-2Na促进HAO酶活性,但抑制作用随EDTA-2Na浓度增加而增大;细胞色素C不能代替K3[Fe(CN)6]作为HAO的电子受体。4.采用全基因组鸟枪法对Acinetobacter sp.Y1的全基因组进行测序。得到的组装尺寸为3384069 bp,分为24个scaffold,平均GC含量39.56%。RAST注释得到蛋白编码基因3137个,总编码长度2957373 bp,编码比率87.39%。5.测序结果与公共数据库比对,注释上PFAM、NR、CDD、Swiss-Prot、COG、Tr EMBL、GO、KEGG等数据库对应的基因。对预测基因进行COG功能分类预测,共有2295个基因被注释上20种COG分类;GO功能分类预测,共有2113个基因注释上功能分类,在生物学过程分类中注释最多的是细胞过程和代谢过程;在细胞学组件分类中注释最多的是细胞和细胞成分;在分子功能分类中注释最多的是结合活性和催化活性。KEGG注释结果显示,1708个基因共注释上167条路径,含氮代谢和多条污染物代谢路径。并比对上glt B、glt D、nas A、nir B、NRT、GLUD12、gud B、cyn T、ncd2、nrt C、gln A、gdh A、nrt B、amo等多条与氮代谢相关的基因序列,为Acinetobacter sp.Y1氨氮去除路径的研究提供理论依据。6.此外,Acinetabacter sp.Y1不仅能去除污水中的氨氮,还能降解乙苯、苯乙烯、萘、柠檬烯和蒎烯、环氯乙烷和氯苯、氨基苯甲酸、硝基甲苯、多环芳烃、苯酸盐、双酚、香叶醇、二恶英等,在污染治理领域具有巨大的应用潜能。
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