Bacillus sp.X02对U(Ⅵ)的厌氧还原及还原过程中的电子传递机制

来源 :南华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:FalyE
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本研究从中国南方某退役铀尾矿库的铀污染地下沉积物中筛选出了一株兼性厌氧菌Bacillus sp.X02。在实验室构建的厌氧微模型环境中开展微生物还原U(Ⅵ)实验,进行不同培养条件下X02对水体中U(Ⅵ)的还原效果研究,采用SEM-EDS、XPS、FTIR和XRD等对溶液中U(Ⅵ)的还原产物进行表征;采用拉曼光谱对U(Ⅵ)还原过程中X02体内细胞色素c的氧化还原状态进行监测;采用电化学技术模拟微生物还原U(Ⅵ)的过程,探究U(Ⅵ)还原过程中的氧化还原特性,构建X02—U(Ⅵ)双室研究体系表征微生物还原U(Ⅵ)的电子传递过程;使用蛋白质组学技术探究X02还原U(Ⅵ)过程的电子传递信号通路。结果表明当X02接种量为4%(OD600=2.0),葡萄糖作为电子供体,U(Ⅵ)浓度100 mg/L时,溶液中U(Ⅵ)的去除率达到93.32%,此时U(Ⅵ)的还原率为62.43%;使用电子传递抑制剂N3Na处理后,U(Ⅵ)的还原率降低25.37%,表明U(Ⅵ)的还原与微生物体内的电子传递有关;拉曼光谱结果显示细胞色素c作为电子介体介导了 X02还原U(Ⅵ)过程中的电子传递过程;X02还原U(Ⅵ)后产生沉淀中既含有U(Ⅵ),又含有U(Ⅳ),其主要矿物组成为难溶的水斑铀矿物((U2(UO2)4O6(OH)4(H2O)4)(H2O)5)和水合氧化铀酰钙矿物(Ca1.5(OH)[(UO2)6O4(OH)6]·7H2O);双室研究体系表征了 U(Ⅵ)的还原过程,外电路电流明显增大表明阴极室溶液中的U(Ⅵ)能够直接接受阳极室微生物传递的电子从而被还原,电化学技术模拟微生物对U(VⅥ的还原结果表明,在电解液pH值为4.0时,铀以U(Ⅵ)→U(Ⅴ)→U(Ⅳ)的过程进行还原;iTRAQ蛋白组测序技术研究发现,还原过程中微生物的总差异表达蛋白数目为229,其中显著上调和下调表达的蛋白数目分别是90和139,这些差异蛋白主要富集到GO功能分类中细胞组分、生物过程中的调节、代谢过程和分子功能中的电子载体、酶调节和转运活性;KEGGPathway分析显示,电子在X02体内主要通过氧化磷酸化信号通路进行传递,而蛋白表达差异分析表明,在铀胁迫下,X02的氧化磷酸化信号通路中的9个蛋白表达受到抑制,细胞色素c和ATP合成酶活性降低。总之,本研究筛选出了一株具有U(Ⅵ)还原能力的兼性厌氧菌Bacillus sp.X02,其在厌氧条件下以葡萄糖作为电子供体,经糖酵解(或三羧酸循环)产生NADH(或FAD),被复合体Ⅰ(或复合体Ⅱ)氧化产生电子,电子经泛醌(辅酶-Q)传递至复合体Ⅲ,再由细胞色素c介导传递至复合体Ⅳ,最后传递至溶液中的U(Ⅵ),生成难溶的水斑铀矿和水合氧化铀酰钙矿物。铀胁迫可抑制Bacillus sp.X02对U(Ⅵ)的还原。
其他文献
随着全球变暖和北极地区冰川消融,出现了供远洋船舶航行的新北极航道,极地船舶的研究成为热点。船舶在冰区航行的环境比在传统海域中恶劣,除了考虑风、浪、流,还需要重点关注
鸡球虫病是家禽的肠道胞内寄生原虫病。该病严重影响饲料转化效率,所以造成严重的损失。鸡球虫病目前基本通过使用化学药物进行预防治疗,然而,随着耐药性的产生和食品安全问
[研究背景]胆肠吻合术一直以来是处理肝内外胆管结石、胆管囊性扩张、Oddi括约肌功能障碍、胆管狭窄及胆道良、恶性肿瘤等必不可缺的术式。但因为正常解剖构造的失常,正常的
土石混合体即岩土工程中土与块石按一定比例的混合,其物质组成复杂且彼此物理力学性质相差大。许多学者都对其力学特性进行了相应研究,丰富了土石混合体的力学理论体系。然而
聚合物共混一直是改善材料本身性能的有效方法,它可以综合均衡各个组分的性能,取长补短,消除单一组分性能上的弱点,从而制备性能优异的高分子材料,因此,聚合物共混在诸多领域
随着社会发展,人类对能源的需求量越来越大,核能作为一种清洁、高效的能源被世界各国重视。铀是核电的主要燃料,必须加大对铀资源的开发力度,但在核燃料循环的过程中会产生大
化工园区规模化的发展使得化工产业耦合程度日趋复杂,安全生产形势也更加严峻。由于化工园区中聚集的多是石油和化工行业,涉及大量危险化学品,如果某一处发生事故,很可能引发
目的新生儿呼吸窘迫综合征(neonatal respiratory distress syndrome,NRDS)是导致新生儿死亡的重要原因之一,尤其是在早产儿中,目前一部分NRDS的治疗仍需要有创呼吸支持,但持续
深空探测和载人航天科技不断深入,空间站航天员舱外保障、航天器设备和嫦娥号月昼探测亟待解决高温短期大热耗散热难题,特殊相变散热装置-水升华器是空天短期散热较为理想的
金属-聚合物复合材料是以聚合物材料(包括天然聚合物和合成聚合物材料)为基底,并在其上修饰金属粒子等构成功能化的复合材料,因其比表面积大、质量轻、稳定性高和功能可设计性