測定Mn AOS新方法及重組蛋白CueO體外氧化Mn(Ⅱ)-Mn(Ⅲ)的特性探究.pdf

1、錳氧化物是普遍存在于深海、土壤和沉積物中的高反應(yīng)活性礦物，錳平均氧化度的準(zhǔn)確測定是了解其結(jié)構(gòu)和特性，環(huán)境行為和潛在應(yīng)用價值的重要前提。傳統(tǒng)方法測定錳平均氧化度存在操作繁瑣、分析周期長、對微量樣品不太適用等缺點，而且每種方法都有一定的局限性。細(xì)菌氧化錳的反應(yīng)是一個極其復(fù)雜的過程，目前認(rèn)為多銅氧化酶的作用是催化形成錳氧化物的主要原因，但其催化氧化的機(jī)理并不是很清楚，錳氧化基因克隆表達(dá)純化得到的重組蛋白，體外氧化Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅲ)的特性更

2、是急需探究。該機(jī)制的發(fā)現(xiàn)，將有助于更好的理解多銅氧化酶在生物成礦過程中的催化作用，對調(diào)控其氧化行為、影響重金屬、有機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化和地球化學(xué)循環(huán)過程具有重要的意義！
　　本研究中，以草酸還原-高錳酸鉀返滴定法和X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)光譜(XANES)作為對照方法，利用新穎兩步比色法對水羥錳礦、酸性水鈉錳礦和黑錳礦進(jìn)行錳平均氧化度的測定。接著探究將E.coli K-12 MG1655中cueO基因克隆外源表達(dá)、純化出的重組蛋白CueO

3、體外氧化Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅲ)的特性及電子傳遞問題。在低錳離子、低銅離子濃度的體系中，借助DFOB捕獲Mn(Ⅲ)，分別定時監(jiān)測以Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅲ)為反應(yīng)物時，反應(yīng)體系中Mn(Ⅲ)-DFOB及高價錳的含量變化。取得的主要結(jié)果如下:
　　1.測定高價錳含量的LBB比色法和總錳含量的甲醛肟比色法結(jié)合得到的新穎兩步比色法，測定水羥錳礦、黑錳礦和酸性水鈉錳礦的錳平均氧化度分別是4.00±0.02、2.67±0.01和4.00±0.01，

4、其準(zhǔn)確度和精確度明顯高于草酸-還原高錳酸鉀返滴定法和XANES光譜法的測定結(jié)果，而且該方法對微量樣品(0.005 g)十分適用。
　　2.重組蛋白CueO在低錳低銅(2mM MnCl2、0.4 mM CuCl2)體系下依然能夠生成高價錳氧化物，排除了化學(xué)氧化的影響，進(jìn)一步證實CueO蛋白在體外的錳氧化活性。同時，Na4P2O7溶液對CueO蛋白的錳氧化活性具有明顯的抑制作用，且抑制作用隨著濃度增加而加強(qiáng)，當(dāng)加入高濃度Na4P2O7

5、(5 mM)溶液能夠完全抑制CueO蛋白的錳氧化活性。
　　3.在重組蛋白CueO體外氧化Mn(Ⅱ)的特性探究中，定時監(jiān)測Mn(Ⅱ)為反應(yīng)物時體系中Mn(Ⅲ)-DFOB和高價錳的含量變化。結(jié)果表明，CueO蛋白可以氧化Mn(Ⅱ)生成Mn(Ⅲ)，氧化效率高達(dá)50％，且DFOB的加入可以增強(qiáng)CueO蛋白對Mn(Ⅱ)的氧化。同時定時取樣加入LBB后顏色無變化，表明體系中無Mn(Ⅳ)生成。
　　4.在重組蛋白CueO體外氧化Mn(Ⅲ