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关键词：
Fe(Ó)还原,偶氮还原,电子传递媒介,竞争抑制,Shewanella decolorationis S12
发表时间：
2012-08-16 15:18:52
不同形态铁对脱色希瓦氏菌S12偶氮还原的影响
吕政泽 | -> | 1151| 2| 273.215MB |Fe(Ó)还原,偶氮还原,电子传递媒介,竞争抑制,Shewanella decolorationis S12
摘要: 以脱色希瓦氏菌( Shewanella decolorationis) S12 为材料, 研究了不同形态铁对其厌氧偶氮还原的影响. 结果表明, Fe( Ó ) 对偶氮还原的影响与其形态及浓度直接相关. 不可溶性Fe( Ó ) 对偶氮还原表现延缓作用, 0105~ 2 mmolPL的Fe2O3 均延缓012mmolPL的苋菜红还原, 但作用效果不随Fe2O3 浓度的增加而成比例强化. 而对于可溶性Fe( Ó ) , 014 mmolPL浓度以下对012mmolPL的苋菜红还原具有一定的促进作用, 作用效果与其浓度变化不呈线性关系. 1 mmolPL浓度以上则表现为抑制作用, 浓度越高其抑制作用越强, 这种现象在电子供体不足的情况下尤为明显. 进一步研究发现, 可溶性Fe( Ò ) 和Fe( Ó ) 均具有缓解双香豆素对醌循环的抑制作用而促进偶氮还原. 由此推测, 可溶性铁对偶氮还原的促进作用是由于这些化合物的细胞透过性,在低浓度条件下形成Fe( Ò) \Fe( Ó ) 氧化还原循环, 充当电子传递的中间媒介, 通过发挥电子穿梭功能从而促进细菌的偶氮还原. 而高浓度条件下可溶性Fe( Ó ) 优先大量接受来自电子供体的电子而与偶氮化合物竞争, 其电子穿梭功能被掩盖, 从而抑制偶氮还原. 对于不可透过细胞的不可溶性Fe( Ó ) , 只是作为胞外电子受体与强极性的偶氮化合物竞争电子从而仅仅呈现延缓作用. 通过对铁的形态及浓度的适当选择与控制可以获得更高效的偶氮还原效率.
在厌氧条件下, 微生物可以利用多种物质作为末端电子受体进行呼吸和生长. 能被微生物利用的末端电子受体多种多样, 典型的如Fe( Ó) 、NO-3 、NO-2 、Mn( Ô) 、延胡索酸[ 1] , 以及新发现的腐殖质[ 2]和氯化物[ 3] 等. 其中, 以Fe( Ó) 为末端电子受体的厌氧Fe( Ó) 呼吸是一种古老的呼吸方式, 电子供体通过脱氢酶氧化释放电子在呼吸链上传递, 并最终到达Fe( Ó) 使其还原为Fe( Ò) , 同时伴随能量的产生以支持细菌生长[ 4] . 同样, 含有偶氮键的偶氮化合物在厌氧条件下也可以作为末端电子受体, 在接受电子后还原成芳香胺化合物[ 5~ 8] , 并且产生能量耦联细菌生长. 偶氮还原作为一种新的细菌厌氧呼吸方式已被证实[9] , 多种能促进电子传递的氧化还原中间体均可明显地加强偶氮还原[ 10] .
对于能利用多种物质作为电子受体进行厌氧呼吸的微生物来说, 电子从脱氢酶产生后进入网络化的呼吸链并最终到达不同的末端电子受体, 它们之间存在一定的相互关系. 目前国际上关于不同末端电子受体相互作用的研究多集中在硝酸呼吸和Fe( Ó) 呼吸. Dichrist ina[11] 和Coby 等[ 12] 研究发现硝酸盐和亚硝酸盐对Shewanella putref aciens 200 和Paracoccus denitrif icans 的Fe( Ó) 呼吸存在竞争抑制作用. 而Raf ii 等[ 13] 在酶学水平对Clostridium perf ringens 进行的研究表明, 硝基芳香烃竞争抑制偶氮还原酶的活性. 这些研究都表明某些厌氧呼吸的末端电子受体之间存在电子竞争作用. 而对于新近证实的厌氧偶氮呼吸和古老的厌氧Fe( Ó) 呼吸之间的相互关系, 目前国际上尚鲜见报道.
希瓦氏菌属的细菌由于具有利用多种多样高价态金属及其氧化物和有机污染物作为电子受体进行厌氧呼吸的能力, 目前已被广泛用于环境生物修复的理论研究和实际应用[ 14] . 脱色希瓦氏菌( Shewanella decolorationis ) S12 是本实验室分离鉴定的希瓦氏菌新种[15]
, 同样能利用多种电子受体进行厌氧呼吸[ 9,15, 16] . 其中, 厌氧Fe( Ó) 呼吸和偶氮呼吸的能力尤为明显, 2 种过程可以同时进行, 在呼吸链电子传递水平上存在相互关系. 在电子传递水平开展研究, 将为合理有效利用Fe( Ó) 治理偶氮化合物引起的环境污染问题、提高生物修复效率提供科学理论指导. 本实验着重从电子传递过程研究不同形态铁对脱色希瓦氏菌S12 厌氧偶氮还原的影响, 发现铁的存在形态及浓度对偶氮还原的影响是有规律的, 通过对铁的形态和浓度的适当选择与控制可以获得更高效的偶氮还原效率.
对于能利用多种物质作为电子受体进行厌氧呼吸的微生物来说, 电子从脱氢酶产生后进入网络化的呼吸链并最终到达不同的末端电子受体, 它们之间存在一定的相互关系. 目前国际上关于不同末端电子受体相互作用的研究多集中在硝酸呼吸和Fe( Ó) 呼吸. Dichrist ina[11] 和Coby 等[ 12] 研究发现硝酸盐和亚硝酸盐对Shewanella putref aciens 200 和Paracoccus denitrif icans 的Fe( Ó) 呼吸存在竞争抑制作用. 而Raf ii 等[ 13] 在酶学水平对Clostridium perf ringens 进行的研究表明, 硝基芳香烃竞争抑制偶氮还原酶的活性. 这些研究都表明某些厌氧呼吸的末端电子受体之间存在电子竞争作用. 而对于新近证实的厌氧偶氮呼吸和古老的厌氧Fe( Ó) 呼吸之间的相互关系, 目前国际上尚鲜见报道.
希瓦氏菌属的细菌由于具有利用多种多样高价态金属及其氧化物和有机污染物作为电子受体进行厌氧呼吸的能力, 目前已被广泛用于环境生物修复的理论研究和实际应用[ 14] . 脱色希瓦氏菌( Shewanella decolorationis ) S12 是本实验室分离鉴定的希瓦氏菌新种[15]
, 同样能利用多种电子受体进行厌氧呼吸[ 9,15, 16] . 其中, 厌氧Fe( Ó) 呼吸和偶氮呼吸的能力尤为明显, 2 种过程可以同时进行, 在呼吸链电子传递水平上存在相互关系. 在电子传递水平开展研究, 将为合理有效利用Fe( Ó) 治理偶氮化合物引起的环境污染问题、提高生物修复效率提供科学理论指导. 本实验着重从电子传递过程研究不同形态铁对脱色希瓦氏菌S12 厌氧偶氮还原的影响, 发现铁的存在形态及浓度对偶氮还原的影响是有规律的, 通过对铁的形态和浓度的适当选择与控制可以获得更高效的偶氮还原效率.
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