Saccharomyces cerevisiae表面展示CueR蛋白及其吸附Ag+的研究

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重金属污染不仅仅是对人类健康和生存的巨大威胁,还是对不可再生资源的浪费。重金属是人类工业生产和日常生活中的不可缺少的资源,具有很高的经济价值。银作为其中一员,广泛存在于电子元件、感光材料等行业,由于受到储量限制,具有一定的稀缺性。传统的的处理方法可以较为有效地去除银,但仍存在着特异性较低、能耗过大、引入二次污染与难以富集回收等问题。结合表面工程技术的微生物吸附法为处理与富集回收水体中重金属提供了新的思路与方法。由于生物吸附法是以生物质本身作为吸附材料,具有易于获得、成本低廉和环境友好等优势,而表面展示技术可将功能性生物大分子有目的地与微生物结合。因此,应用表面工程技术的生物吸附法对水体中银等重金属进行去除、富集和回收具有广泛的研究前景和实际应用价值。  本研究以银离子特异性结合蛋白CueR为基础,酿酒酵母为载体,结合分子生物学手段,对CueR蛋白进行优化再设计,以提高其表达效率,增加细胞表面Ag+结合位点。利用细胞表面工程技术对酿酒酵母进行改造强化,构建出针对水中银离子具有较高特异性吸附的工程菌,并对工程菌的吸附特性进行了探究。探索了利用改良工程菌富集水体中低浓度银离子的可行性,初步建立了银离子的吸附富集体系。  改造后的酵母菌在Ag+浓度80mg/l以下有较好的吸附效果,最高吸附量达到2.799mg/g,比未改造的菌株最大吸附量1.524mg/g提高了83.7%。构建的工程菌对于Ag+的吸附模式符合Langmiur与Freudlich两个经典吸附方程。展示CueR的菌株在pH为5.0的条件下对Ag+的吸附效率最高,溶液中银离子去除率可达80%以上。在吸附去除银的过程中,pH和温度是两个重要影响因素。最佳去除pH值为5.0,最佳去除温度范围是20至30℃。在多金属离子竞争的条件下,工程菌对于银离子的特异性也较为明显。  改造后的工程菌对Ag+的吸附更加稳定,洗脱剂洗脱效率保持在10%左右。通过表面展示金属特异性蛋白构建的生物吸附剂的处理方法为处理富集中低浓度重金属废水提供了新的途径和思路,可作为重金属废水处理流程的优化与补充。
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