新型生物炭工艺中高效锰氧化菌的除锰机理及其功能蛋白酶和基因研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21277098
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0604.水污染与控制化学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

As is known to all, excessive levels of manganese in water could seriously endanger human health. Some problems greatly restrict the development of biological manganese removal technology such as that the present biological manganese removal technology is difficult to totally guarantee the safety of water and the mechanism of manganese removal is not deeply investigated. The project is to replace granular activated carbon with new type of activated carbon fiber (ACF) to develop high efficient biological activated carbon fiber process (BACF). The bioreactor is started with efficient manganese oxidizing bacteria already selected by us. Through study on water quality conditions, operating parameters, influence law of biomass on manganese removal and contribution to the biological removal of manganese, establish the kinetic model of manganese removal in bioreactor and elucidate the mechanism of manganese removal from the macroscopic view. It is discussed that structure and properties of oxidation products of Mn(Ⅱ) by crude enzyme catalysis at the different stages and the impact of environmental factors on enzyme catalysis and mineral catalysis, thus explaining biological oxidation process of Mn(Ⅱ) in microscopic scales. Functional protein is obtained by separating and purifying manganese-oxidizing bacteria and its enzymatic properties is studied to analyse structure of functional protease. The oxidation mechanism of manganese is revealed at the molecular level by extracting manganese-oxidizing bacterial genomes, adopting PCR sequencing or construction of genomic library and identifying encoding gene by using BLAST methods. The results of the project could provide technical support for water treatment of manganese contamination. It also has important theoretical significance and practical value on the development in mechanism of biological manganese removal and guarantee of water safety.
水中过量的锰严重危害人体健康,而目前生物除锰技术的机理研究不深入,难以充分保障用水安全,因而极大地制约了生物除锰技术的发展。本项目以新型活性炭纤维(ACF)代替颗粒炭,以项目组已有的高效锰氧化菌启动反应器,形成高效的生物活性炭新工艺(BACF)。研究水质条件、操作参数和生物量对除锰的影响规律及生物除锰的贡献,建立反应器除锰动力学模型,从宏观上解释除锰机理;分析粗酶催化Mn(Ⅱ)后各阶段产物的结构、性质,阐明环境因素对酶催化及矿物催化的影响,从微观上解释Mn(Ⅱ)的氧化历程;分离、纯化锰氧化菌的目的功能蛋白,研究其酶学特性,解析功能蛋白酶的结构。提取锰氧化菌基因组,采用PCR扩增测序和构建基因组文库方法,通过BLAST序列比对鉴定编码基因,从分子层面上揭示锰氧化机制。项目成果可为锰污染水处理提供技术支撑,对保障用水安全和发展生物除锰理论具有重要的理论意义和实用价值。

结项摘要

水中过量的锰严重危害人体健康,而目前生物除锰技术的机理研究不深入,极大地制约了生物除锰技术的发展。本项目以新型活性炭纤维(ACF)代替颗粒炭,以高效锰氧化菌启动反应器,创新性地开发了新型高效的BACF工艺。实现了BACF的快速启动,优化了工艺参数。系统考察了温度、pH和EBCT等影响因子,建立了除锰的综合动力学模型,分析了BACF对锰的去除途径,从宏观上解释了生物除锰机理。筛选、分离出两株新的高效锰氧化菌Lysinibacillus MK-1和Brevibacillus panacihumi MK-8,其除锰效率高达97%以上。揭示了粗酶催化Mn(Ⅱ)氧化的途径主要是胞外酶氧化,并经中间态Mn(III)最终氧化成Mn(IV),阐明了金属离子对粗酶催化的影响,建立了粗酶催化Mn(Ⅱ)的动力学方程,确定了pH和锰等对粗酶锰氧化活性的影响。成功扩增出目的基因片段并测序,构建基因组文库,通过BLAST序列比对,确定了其分子量分别为70.85KDa和58.3 KDa,预测了蛋白的二级结构和组成,发现MokA和CopA蛋白和已知的锰氧化酶中均含有4个保守的铜离子结合位点,解析了功能蛋白酶的结构,从分子层面揭示了锰氧化机制。将扩增的MK-1、MK-8锰氧化基因导入到BL21(DE3)异源表达,成功构建了高效重组工程菌。工程菌的锰氧化率最高达到99.6%,高于原始野生菌。重组菌锰氧化的最适pH为7.0,在锰浓度较高的环境中氧化能力强。分离、纯化目的蛋白,发现MK-1锰氧化基因可能与其上下游的基因共同组成锰氧化酶的分泌和表达系统。纯化后的MokA重组蛋白在pH为7、Cu2+为0.4mM、37℃时锰氧化率最高,CopA重组蛋白在pH为8、Cu2+为0.4mM、37℃时锰氧化率最高。项目成果为锰污染水处理提供了技术支撑,对丰富生物除锰理论和保障用水安全具有重要的理论意义和实用价值。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Electrochemical sensors based on multi-walled nanotubes for investigating the damage and action of 6-mercaptopurine on double-stranded DNA
基于多壁纳米管的电化学传感器用于研究6-巯基嘌呤对双链DNA的损伤和作用
  • DOI:
    10.1039/c5nj01303h
  • 发表时间:
    2015-10
  • 期刊:
    New Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Li, Weihao;Li, Yanfei;Zhang, Min;Zeng, Xinping
  • 通讯作者:
    Zeng, Xinping
Biological characteristics and oxidation mechanism of a new manganese-oxidizing bacteria FM-2.
新型锰氧化菌FM-2的生物学特性及氧化机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Bio-medical Materials and Engineering
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Xia, Jin;Zeng, Xinping;Wu, Lujun;Ye, Guoqing
  • 通讯作者:
    Ye, Guoqing
Screening, identification, and removal dynamics of a novel iron- manganese removal strain
新型除铁锰菌株的筛选、鉴定及去除动态
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Bio-medical Materials and Engineering
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Wu, Lujun;Gong, Jiemin;Ye, Guoqing;Zeng, Xinping
  • 通讯作者:
    Zeng, Xinping
An electrochemical sensor based on polyaniline for monitoring hydroquinone and its damage on DNA
一种基于聚苯胺的电化学传感器,用于监测对苯二酚及其对 DNA 的损伤
  • DOI:
    10.1016/j.talanta.2014.03.069
  • 发表时间:
    2014-09-01
  • 期刊:
    TALANTA
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Tang, Wenwei;Zhang, Min;Zeng, Xinping
  • 通讯作者:
    Zeng, Xinping

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

山橙叶粗提物的杀虫活性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    天然产物研究与开发
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    熊婷;曾东强;刘晓亮;唐文伟
  • 通讯作者:
    唐文伟
14种植物的甲醇粗提物对白背飞虱和褐飞虱的生物活性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    湖南农业大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    凌炎;唐文伟;曾东强;龙丽萍
  • 通讯作者:
    龙丽萍
水茄甲醇提取物对小菜蛾的生物活性与化学成分研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    江西农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐文伟;刘晓亮;曾东强
  • 通讯作者:
    曾东强

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

唐文伟的其他基金

高效锰氧化工程菌的构建及锰氧化酶的结构和分子机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高效锰氧化工程菌的构建及锰氧化酶的结构和分子机制研究
  • 批准号:
    22176146
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码