| 摘要 | 第10-12页 |
| Abstract | 第12-14页 |
| 缩略语表 | 第15-16页 |
| 第一章 前言 | 第16-35页 |
| 1.1 自然界中锰的存在形态 | 第16-17页 |
| 1.2 锰的重要生理功能 | 第17页 |
| 1.3 锰的污染和去除 | 第17-18页 |
| 1.4 锰的微生物氧化 | 第18-21页 |
| 1.4.1 锰的生物氧化和非生物氧化 | 第18-19页 |
| 1.4.2 微生物氧化锰的生理学意义 | 第19页 |
| 1.4.3 微生物氧化锰的作用机理 | 第19-20页 |
| 1.4.4 锰氧化细菌及模式菌株 | 第20-21页 |
| 1.5 已报道的氧化锰相关的酶类研究进展 | 第21-27页 |
| 1.5.1 多铜氧化酶 | 第21-23页 |
| 1.5.2 多铜氧化酶CotA | 第23-24页 |
| 1.5.3 多铜氧化酶CueO | 第24-26页 |
| 1.5.4 漆酶 | 第26-27页 |
| 1.6 其他潜在的氧化锰相关酶类 | 第27-29页 |
| 1.6.1 过氧化氢酶 | 第27-28页 |
| 1.6.2 过氧化物酶 | 第28-29页 |
| 1.7 生物锰氧化物/锰矿的研究进展 | 第29-32页 |
| 1.7.1 生物锰氧化物的鉴定 | 第29-30页 |
| 1.7.2 生物锰氧化物的形成机理 | 第30-31页 |
| 1.7.3 生物锰氧化物的环境应用 | 第31-32页 |
| 1.8 本课题研究的目的及意义 | 第32-35页 |
| 第二章 多铜氧化酶CotA催化锰的氧化过程的研究 | 第35-66页 |
| 2.1 材料与方法 | 第35-45页 |
| 2.1.1 材料 | 第35-38页 |
| 2.1.1.1 菌株、质粒和引物 | 第35页 |
| 2.1.1.2 主要试剂与耗材 | 第35-36页 |
| 2.1.1.3 主要培养基及溶液的配制 | 第36-37页 |
| 2.1.1.4 主要仪器 | 第37-38页 |
| 2.1.2 方法 | 第38-45页 |
| 2.1.2.1 B. pumilus WH4中mco的生物信息学分析 | 第38页 |
| 2.1.2.2 B. pumilus WH4中cotA基因的克隆 | 第38页 |
| 2.1.2.3 芽胞衣蛋白CotA的异源表达及亲和纯化 | 第38-39页 |
| 2.1.2.4 重组蛋白CotA的光谱学特性和铜离子含量 | 第39页 |
| 2.1.2.5 重组蛋白CotA的漆酶活性检测 | 第39-41页 |
| 2.1.2.6 重组蛋白CotA对不同染料的脱色实验 | 第41页 |
| 2.1.2.7 LBB法定量检测锰氧化物的含量 | 第41-42页 |
| 2.1.2.8 Native-PAGE中CotA氧化锰的实验 | 第42页 |
| 2.1.2.9 溶液反应体系中CotA氧化锰的实验 | 第42-44页 |
| 2.1.2.10 K平板上大肠杆菌cotA重组菌氧化锰实验 | 第44页 |
| 2.1.2.11 K液体培养基中大肠杆菌cotA重组菌氧化锰实验 | 第44-45页 |
| 2.1.2.12 SEM观察大肠杆菌cotA重组菌加锰后的形态 | 第45页 |
| 2.2 结果与分析 | 第45-62页 |
| 2.2.1 短小芽胞杆菌中cotA基因序列特征分析 | 第45-49页 |
| 2.2.1.1 生物信息学分析B. pumilus WH4中cotA基因 | 第45-46页 |
| 2.2.1.2 B. pumilus WH4中CotA与其他MCOs比对 | 第46-47页 |
| 2.2.1.3 B. pumilus WH4中CotA的同源模建 | 第47-49页 |
| 2.2.2 芽胞衣蛋白CotA的异源表达纯化 | 第49-50页 |
| 2.2.3 重组蛋白CotA的MCO特征验证 | 第50-51页 |
| 2.2.4 重组蛋白CotA的漆酶活性验证 | 第51-53页 |
| 2.2.4.1 CotA氧化ABTS的最适条件 | 第51-52页 |
| 2.2.4.2 金属离子和有机化合物影响CotA氧化ABTS | 第52-53页 |
| 2.2.4.3 CotA蛋白氧化ABTS的动力学参数 | 第53页 |
| 2.2.5 重组蛋白CotA对不同染料的脱色结果 | 第53-54页 |
| 2.2.6 重组蛋白CotA氧化锰的活性验证 | 第54-58页 |
| 2.2.6.1 CotA在Native-PAGE中有氧化锰的活性 | 第54页 |
| 2.2.6.2 CotA在溶液反应体系中有氧化锰的活性 | 第54-55页 |
| 2.2.6.3 CotA体外氧化锰的最适pH值 | 第55-56页 |
| 2.2.6.4 CotA体外氧化锰的最适温度 | 第56页 |
| 2.2.6.5 CotA体外氧化锰的最适铜离子浓度 | 第56-57页 |
| 2.2.6.6 不同金属离子对CotA体外氧化锰的影响 | 第57页 |
| 2.2.6.7 不同有机化合物对CotA体外氧化锰的影响 | 第57-58页 |
| 2.2.6.8 CotA体外氧化锰的动力学参数 | 第58页 |
| 2.2.7 大肠杆菌cotA重组菌和出发菌氧化锰的结果 | 第58-62页 |
| 2.2.7.1 cotA重组菌在K平板上氧化锰 | 第58-59页 |
| 2.2.7.2 cotA重组菌在K液体培养基中氧化锰 | 第59-61页 |
| 2.2.7.3 cotA重组菌加锰培养后的SEM结果 | 第61-62页 |
| 2.3 讨论 | 第62-64页 |
| 2.3.1 CotA是一个新的有活性的锰氧化酶 | 第62-63页 |
| 2.3.2 重组蛋白CotA氧化锰的机制 | 第63-64页 |
| 2.3.3 CotA的应用前景 | 第64页 |
| 2.4 小结 | 第64-66页 |
| 第三章 多铜氧化酶CueO催化锰的氧化过程的研究 | 第66-93页 |
| 3.1 材料与方法 | 第66-73页 |
| 3.1.1 材料 | 第66-67页 |
| 3.1.1.1 菌株、质粒和引物 | 第66页 |
| 3.1.1.2 主要试剂与耗材 | 第66页 |
| 3.1.1.3 主要培养基及溶液的配制 | 第66页 |
| 3.1.1.4 主要仪器 | 第66-67页 |
| 3.1.2 方法 | 第67-73页 |
| 3.1.2.1 E. coli MG1655中cueO基因的克隆 | 第67页 |
| 3.1.2.2 多铜氧化酶CueO的异源表达和亲和纯化 | 第67页 |
| 3.1.2.3 重组蛋白CueO的光谱学特性和铜离子含量 | 第67-68页 |
| 3.1.2.4 CueO和apo-CueO的漆酶活性检测 | 第68页 |
| 3.1.2.5 CueO氧化ABTS的酶学性质 | 第68-69页 |
| 3.1.2.6 Native-PAGE中CueO氧化锰的实验 | 第69页 |
| 3.1.2.7 溶液反应体系中CueO氧化锰的实验 | 第69-71页 |
| 3.1.2.8 ICP-OES测定CueO去除上清中的锰离子 | 第71页 |
| 3.1.2.9 XRD鉴定CueO催化氧化形成的BioMnO_x | 第71-72页 |
| 3.1.2.10 SEM和TEM观察CueO催化形成的BioMnO_x | 第72页 |
| 3.1.2.11 XPS鉴定BioMn O_x中锰的化合价态 | 第72-73页 |
| 3.1.2.12 E. coli重组菌ECueO在LB中氧化锰实验 | 第73页 |
| 3.1.2.13 SEM观察重组菌ECueO加锰后的形态 | 第73页 |
| 3.2 结果与分析 | 第73-89页 |
| 3.2.1 E. coli MG1655中CueO序列分析 | 第73-75页 |
| 3.2.1.1 E. coli MG1655中cueO基因的克隆和构建 | 第73-74页 |
| 3.2.1.2 E. coli MG1655中cueO的生物信息学分析 | 第74-75页 |
| 3.2.2 多铜氧化酶CueO的表达纯化 | 第75-76页 |
| 3.2.3 重组蛋白CueO的MCO特征验证 | 第76页 |
| 3.2.4 重组蛋白CueO的漆酶活性 | 第76-79页 |
| 3.2.4.1 CueO和apo-Cue O氧化ABTS的结果 | 第76-77页 |
| 3.2.4.2 CueO和apo-Cue O氧化 2,6-DMP的结果 | 第77-78页 |
| 3.2.4.3 CueO氧化ABTS的最适条件 | 第78页 |
| 3.2.4.4 金属离子和有机化合物影响CueO氧化ABTS | 第78-79页 |
| 3.2.5 重组蛋白CueO氧化锰的活性验证 | 第79-82页 |
| 3.2.5.1 CueO体外氧化锰的结果 | 第79-80页 |
| 3.2.5.2 CueO溶液反应体系中氧化锰的最适条件 | 第80-81页 |
| 3.2.5.3 金属离子和有机化合物对CueO氧化锰的影响 | 第81-82页 |
| 3.2.5.4 CueO体外氧化锰的动力学参数 | 第82页 |
| 3.2.6 ICP-OES测定重组蛋白CueO去除锰的结果 | 第82-83页 |
| 3.2.7 CueO催化氧化形成BioMnO_x的性质研究 | 第83-87页 |
| 3.2.7.1 CueO氧化形成BioMnO_x的XRD结果 | 第83-84页 |
| 3.2.7.2 CueO氧化形成BioMnO_x的SEM和TEM结果 | 第84-85页 |
| 3.2.7.3 CueO氧化形成BioMnO_x的XPS结果 | 第85-87页 |
| 3.2.8 大肠杆菌ECueO和EBL21氧化锰的实验 | 第87-89页 |
| 3.2.8.1 E. coli重组菌ECueO氧化和去除锰的结果 | 第87-88页 |
| 3.2.8.2 重组菌ECueO不同条件培养下的SEM图 | 第88-89页 |
| 3.3 讨论 | 第89-92页 |
| 3.3.1 CueO是一个多底物的氧化酶 | 第89-90页 |
| 3.3.2 多铜氧化酶CueO具有锰氧化酶活性 | 第90-91页 |
| 3.3.3 CueO催化形成的BioMnO_x与 γ-Mn_3O_4类似 | 第91页 |
| 3.3.4 CueO的应用前景 | 第91-92页 |
| 3.4 小结 | 第92-93页 |
| 第四章 过氧化氢酶CatB催化锰的氧化过程的研究 | 第93-117页 |
| 4.1 材料与方法 | 第93-100页 |
| 4.1.1 材料 | 第93-94页 |
| 4.1.1.1 菌株、质粒和引物 | 第93页 |
| 4.1.1.2 主要试剂与耗材 | 第93-94页 |
| 4.1.1.3 主要培养基及溶液的配制 | 第94页 |
| 4.1.1.4 主要仪器 | 第94页 |
| 4.1.2 方法 | 第94-100页 |
| 4.1.2.1 Bt 97-27中katB基因的克隆 | 第94页 |
| 4.1.2.2 过氧化氢酶CatB的异源表达和亲和纯化 | 第94-95页 |
| 4.1.2.3 重组蛋白CatB的光谱学特性 | 第95页 |
| 4.1.2.4 重组蛋白CatB的CAT活性检测 | 第95页 |
| 4.1.2.5 重组蛋白CatB的聚体形态研究 | 第95页 |
| 4.1.2.6 重组蛋白CatB的POD活性检测 | 第95-96页 |
| 4.1.2.7 Native-PAGE中CatB氧化锰的实验 | 第96页 |
| 4.1.2.8 溶液反应体系中CatB氧化锰的实验 | 第96-97页 |
| 4.1.2.9 XRD鉴定CatB催化氧化形成的BioMnO_x | 第97-98页 |
| 4.1.2.10 SEM和TEM观察CueO催化形成的BioMnO_x | 第98页 |
| 4.1.2.11 K平板上大肠杆菌katB重组菌氧化锰实验 | 第98页 |
| 4.1.2.12 K液体培养基中大肠杆菌katB重组菌氧化锰实验 | 第98-99页 |
| 4.1.2.13 SEM观察katB大肠杆菌重组菌加锰后的形态 | 第99页 |
| 4.1.2.14 katB芽胞杆菌过表达菌株的构建 | 第99页 |
| 4.1.2.15 Western blotting验证katB在芽胞杆菌中过表达 | 第99-100页 |
| 4.1.2.16 katB芽胞杆菌过表达菌氧化锰的实验 | 第100页 |
| 4.2 结果与分析 | 第100-115页 |
| 4.2.1 Bt 97-27中锰氧化因子的鉴定 | 第100-101页 |
| 4.2.2 Bt 97-27中katB基因的克隆和载体构建 | 第101页 |
| 4.2.3 过氧化氢酶CatB的异源表达纯化 | 第101-102页 |
| 4.2.4 重组蛋白CatB的结构和光谱学特性 | 第102-103页 |
| 4.2.5 重组蛋白CatB的CAT活性 | 第103页 |
| 4.2.6 重组蛋白CatB的多聚体形态 | 第103-104页 |
| 4.2.7 重组蛋白CatB氧化ABTS的POD活性 | 第104页 |
| 4.2.8 重组蛋白CatB体外氧化锰的活性验证 | 第104-109页 |
| 4.2.8.1 Native-PAGE中CatB氧化锰的结果 | 第104-105页 |
| 4.2.8.2 溶液反应体系中CatB氧化锰的结果 | 第105-107页 |
| 4.2.8.3 CatB溶液反应体系中氧化锰的最适条件 | 第107页 |
| 4.2.8.4 金属离子和有机化合物对CatB氧化锰的影响 | 第107-109页 |
| 4.2.8.5 CatB体外氧化锰的动力学参数 | 第109页 |
| 4.2.9 CatB催化氧化形成BioMnO_x的性质研究 | 第109-111页 |
| 4.2.9.1 CatB氧化形成BioMnO_x的XRD结果 | 第109页 |
| 4.2.9.2 CatB氧化形成BioMnO_x的SEM和TEM结果 | 第109-111页 |
| 4.2.10 大肠杆菌katB重组菌和出发菌氧化锰的结果 | 第111-113页 |
| 4.2.10.1 E. coli katB重组菌在K平板上氧化锰 | 第111页 |
| 4.2.10.2 E. coli katB重组菌在LB液体培养基中氧化锰 | 第111-112页 |
| 4.2.10.3 E. coli katB重组菌不同条件培养下的SEM图 | 第112-113页 |
| 4.2.11 katB芽胞杆菌过表达菌株氧化锰的活性验证 | 第113-115页 |
| 4.2.11.1 katB芽胞杆菌过表达菌株的验证 | 第113页 |
| 4.2.11.2 katB芽胞杆菌过表达菌株的Western blotting | 第113-114页 |
| 4.2.11.3 katB芽胞杆菌过表达菌株氧化锰的活性 | 第114-115页 |
| 4.3 讨论 | 第115-116页 |
| 4.3.1 CatB具有过氧化氢酶和过氧化物酶活性 | 第115页 |
| 4.3.2 CatB具有锰氧化酶活性 | 第115-116页 |
| 4.3.3 CatB催化形成的BioMnO_x与syn-MnO2类似 | 第116页 |
| 4.4 小结 | 第116-117页 |
| 第五章 总结与展望 | 第117-121页 |
| 5.1 总结 | 第117-118页 |
| 5.2 展望 | 第118-121页 |
| 参考文献 | 第121-134页 |
| 附录 1：作者简历 | 第134-135页 |
| 附录 2：论文发表和待发表情况 | 第135-137页 |
| 致谢 | 第137-139页 |
