全文总字数:8723字
1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
1.课题的意义
漆酶(laccases,ec 1.10.3.2,苯二酚:双氧氧化还原酶)是一类含铜的多酚氧化酶(copper-containing polyphenol oxidase),能够催化降解多种酚类有机物,属于蓝色多铜氧化酶(blue multi-copper oxidase, mco)家族[1]。漆酶最早发现于紫胶漆树(rhus vernicifera)浸出液中,后来在细菌、真菌、昆虫、藻类及其他高等植物中均有发现,其中对真菌漆酶的研究最为深入[2]。漆酶的主要功能是催化氧化还原反应的进行,而且不同来源的漆酶的t1铜的氧化还原能力有很大的区别[3]。漆酶的氧化还原能力与底物和t1cu有关。通常来说,在大多数情况下,高氧化还原能力的真菌漆酶拥有更高的活性,并且比低电势的植物和细菌源漆酶的催化底物更多。漆酶含有四个典型的铜离子,这四个铜离子又分为三个铜电位,通过一个半胱氨酸和十个组氨酸调节铜离子[4],能够催化多种有机底物的单电子氧化,同时将分子氧还原成水。
漆酶在生物技术领域中被认为是最终的“绿色催化剂”[5],这主要是因为它们具有突出的催化特性:底物广泛性、催化反应复杂性和产物“环境友好”(environment-friendly) 性[6]。因此,漆酶在生物燃料生产、生物修复、有机合成、造纸工业、纺织工业、食品工业、废水处理、生物传感器和生物诊断等方面得到广泛应用[7]。但同时,酶发挥作用是在一定的生理生化环境下起催化作用的,有机溶剂、温度等因素都会影响到酶的稳定性,可能出现酶活力较低、稳定性差、酸碱耐受力低、不能在所有非天然环境的生物催化和转化反应中发挥作用、对大部分非天然底物不具有活力和选择性、在非水相中的活力和稳定性低、催化反应要求价格昂贵的辅助因子等[8]问题,严重阻碍了酶生物催化和转化的应用,使其在催化性能方面不能十分符合工业生产的条件。
2. 研究的基本内容和问题
1.研究的目标
通过定点突变技术对野生型漆酶进行分子改造得到突变型漆酶,实现漆酶的高效异源表达,提高酶产量,优化酶学性质,降低漆酶的生产成本,使其达到工业化生产水平。
3. 研究的方法与方案
1.研究方法及技术路线
研究方法包括文献搜集查找、预实验准备、漆酶的发酵纯化及酶学性质测定等。
技术路线如下:
4. 研究创新点
采用定点突变技术提高链霉菌漆酶的催化活性,增强漆酶的异源表达量,实现漆酶的大规模工业化生产。
5. 研究计划与进展
2018.10-2018.11:查阅文献及相关书籍资料,对漆酶的当前研究有大致了解,撰写文献综述;
2018.12:对不同基因型的漆酶进行发酵,过镍柱与分子筛进行纯化,使每种基因型的酶都能达到电泳纯度;
2019.01:测定不同基因型漆酶的酶学性质,包括酶活(总活力、比活力)、表达量、蛋白浓度,并完成文献综述撰写;
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