聚乙烯醇和聚乙二醇在假单胞杆菌水解酶的作用下降解的理论研究

论文摘要

塑料制品已经成为生活和工业中不可或缺的一种材料,但目前尚缺少有效的塑料处理方法,而且有一大部分塑料材料是难以生物降解的,这就对环境造成了巨大的威胁。通过修饰已有的酶来提高酶的催化功能,提高其对塑料的降解能力可以有效地缓解大量塑料类物质排放至环境中所造成的威胁,也能更好地增加塑料制品在回收处理再利用上的效率。计算机模拟能够通过理论计算的方式为传统实验和酶的降解提供指导思路和意见,减少实验上盲目修饰酶再测定反应效率的时间成本和经济成本。此外,计算模拟能够在微观的尺度上对反应中实验上难以捕获的机理加以描述,增强对酶促反应机理的认识,以更好地理解并利用酶。在计算模拟中,分子动力学(MD)和量子力学与分子力学联用(QM/MM)的方法是计算机模拟生物大分子的重要手段,也是目前对酶研究的有力工具。本论文使用MD和QM/MM的方法研究了假单胞杆菌水解酶对聚乙烯醇和聚乙二醇两种塑料的作用机理,探讨了酶中重要氨基酸的作用,从微观的角度描述了酶在降解氧化聚乙烯醇时所发生的结构细节变化。通过对酶反应机制的细节研究,猜测酶环境中的氢键可能是对环境中塑料的降解的主要因素。一、氧化聚乙烯醇在假单胞杆菌水解酶的作用下降解机理聚乙烯醇是一类工业生活中广泛使用的塑料,也是研究相对较早的一种材料。本论文中以乙酰丙酮作为氧化聚乙烯醇的二聚体代表,使用分子动力学研究了假单胞杆菌水解酶与其的结合过程,用量子力学分子力学联用研究了其催化断链过程。研究表明,在结合阶段残基Glu121和Trp121能够促进底物与酶的结合过程以为后续的催化过程做准备。在反应阶段残基Gly65,Ser66,Val67与底物之间形成的氢键网络能够稳定底物在反应过程中的能量,促使反应发生。在反应中碳碳键的断裂是反应的决速步,该步反应能垒为10.97kcal/mol。在反应中Glu198的静电影响是促使反应发生的重要因素。二、聚乙二醇在假单胞杆菌水解酶中的行为机理聚乙二醇是一类具有广泛应用的水溶性塑料,对聚乙二醇的研究开展较早,但至今仍没有合适的降解方法。本论文以聚乙二醇的二聚体作为代表,使用分子动力学和量子力学/分子力学联用研究了其在假单胞杆菌水解酶作用下的行为,以期对聚乙二醇的行为有更好的理解。研究表明,聚乙二醇能够与假单胞杆菌水解酶稳定结合,但是在假单胞杆菌水解酶的作用下不会发生降解断链。聚乙二醇与假单胞杆菌水解酶的作用中,残基Tyr270能够与聚乙二醇形成氢键,在结合中发挥重要作用。因为聚乙二醇缺少与酶环境形成氢键的结构,所以其降解反应较难发生。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈金峰

导师: 张庆竹

关键词: 生物降解,聚乙烯醇,聚乙二醇,量子力学分子力学联用,分子动力学

来源: 山东大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 山东大学

分类号: X172;X705

总页数: 75

文件大小: 5583K

下载量: 76

相关论文文献

• [1].一株拮抗姜瘟根际青枯假单胞杆菌的沙雷氏菌的分离与鉴定[J]. 湖北农业科学 2014(20)
• [2].黄鳝肠道假单胞杆菌铁蛋白基因的克隆及融合表达[J]. 浙江农业学报 2018(11)
• [3].四个托拉斯假单胞杆菌菌株对平菇CCEF-99的致病力测定[J]. 北方园艺 2017(02)
• [4].两种假单胞杆菌协同发酵产脂肪酶优化和酶性质研究[J]. 酿酒科技 2018(04)
• [5].假单胞杆菌PsJN DNA芯片的制备及检测[J]. 山东农业大学学报(自然科学版) 2008(02)
• [6].诱变假单胞杆菌对黑松细胞致病性的影响[J]. 林业实用技术 2011(04)
• [7].荧光假单胞杆菌2P24中gacA、dsbA和phoP/phoQ基因对小RNA因子RsmZ的转录调控[J]. 微生物学报 2008(12)
• [8].防治丁香假单胞杆菌型果树溃疡病一法[J]. 西北园艺(果树) 2016(06)
• [9].嗜铁假单胞杆菌C-12产嗜铁素的影响因素[J]. 贵州农业科学 2013(01)
• [10].典型性甲基供体对脱氮假单胞杆菌代谢过程的氧调控作用[J]. 食品工业科技 2013(07)
• [11].几种植物致病菌丁香假单胞杆菌效应蛋白的晶体学研究[J]. 生物物理学报 2009(S1)
• [12].一株耐镉假单胞杆菌的分离鉴定及其对镉的吸附研究[J]. 湖北农业科学 2016(11)
• [13].无机氮源对脱氮假单胞杆菌产维生素B_(12)代谢过程的影响[J]. 食品工业科技 2013(18)
• [14].黄瓜细菌性角斑病菌的分离与鉴定[J]. 西北农业学报 2010(12)
• [15].脱氮假单胞杆菌耗氧合成V_(B_(12))发酵条件的研究[J]. 食品与发酵工业 2008(02)
• [16].脱氮假单胞杆菌产维生素B_(12)分批补料发酵动力学研究[J]. 化学与生物工程 2008(05)
• [17].链霉素与紫外诱变联合作用维生素B_(12)菌种的研究[J]. 中国抗生素杂志 2017(08)
• [18].海洋假单胞杆菌HW08基因组文库的构建及序列功能分析[J]. 湖南农业科学 2012(09)
• [19].假单胞杆菌BC001对吡啶和喹啉的生物去除[J]. 北京大学学报(自然科学版) 2008(02)
• [20].拟南芥抵抗丁香假单胞杆菌过程中AZI1基因功能研究[J]. 西北植物学报 2013(03)
• [21].一株对二甲苯降解菌的筛选鉴定及其降解特性[J]. 化工环保 2012(06)
• [22].新疆阿魏菇细菌性斑点病病原菌的鉴定[J]. 新疆农业科学 2017(03)
• [23].两类生防细菌对植物病害的防治研究[J]. 世界农药 2014(02)
• [24].磷脂酰胆碱缺失影响丁香假单胞杆菌Ⅲ型分泌系统装置的完整性[J]. 湖北大学学报(自然科学版) 2018(05)
• [25].丁香假单胞杆菌Avr基因与寄主植物R基因的互作研究进展[J]. 生物技术进展 2019(02)
• [26].氧化应激诱导剂甲萘醌对脱氮假单胞杆菌代谢过程的影响[J]. 江西农业大学学报 2018(05)
• [27].托拉斯假单胞杆菌弱毒菌株诱导平菇抗细菌性褐斑病的研究[J]. 园艺学报 2014(02)
• [28].假单胞杆菌BS1培养条件的研究[J]. 黑龙江八一农垦大学学报 2013(01)
• [29].基于基质需求特征确立脱氮假单胞杆菌产维生素B12的发酵原料[J]. 中国酿造 2013(02)
• [30].Zn~(2+)、Co~(2+)和DMBI对脱氮假单胞杆菌发酵生产VB_(12)的影响[J]. 华东理工大学学报(自然科学版) 2008(03)

标签：生物降解论文;  聚乙烯醇论文;  聚乙二醇论文;  量子力学分子力学联用论文;  分子动力学论文;