金-蠟樣芽孢桿菌相互作用機(jī)制探究
發(fā)布時(shí)間：2021-01-03 01:08
金屬礦產(chǎn)資源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有重要地位。隨著礦產(chǎn)資源的不斷開(kāi)采利用,地表礦床逐漸枯竭,已不能滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求。因此,結(jié)合新的找礦技術(shù)尋找隱伏礦產(chǎn)已成為關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的重要工作。生物找礦技術(shù)是利用生物體內(nèi)金屬元素濃度的異常或生物特殊的生長(zhǎng)和行為特征作為找礦依據(jù)一種新型找礦方法,主要包括動(dòng)物找礦、植物找礦和微生物找礦。其中,微生物找礦作為一項(xiàng)新的技術(shù)越來(lái)越受重視。本研究選擇山東省膠東金礦區(qū)的優(yōu)勢(shì)性微生物蠟樣芽孢桿菌（Bacillus cereus）作為研究對(duì)象,通過(guò)分析土壤中蠟樣芽孢桿菌芽孢數(shù)與重金屬含量的相關(guān)性,研究蠟樣芽孢桿菌對(duì)膠東金礦的指示意義,并借助同步輻射X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（X-ray Absorption Near Edge Spectroscopy,XANES）技術(shù),掃描/透射電鏡結(jié)合能譜分析技術(shù)（SEM/TEM-EDS）和X射線光電子能譜（XPS）開(kāi)展蠟樣芽孢桿菌對(duì)金的形態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程及其還原解毒機(jī)制研究,為生物找礦提供重要的理論依據(jù)和支持。研究的主要結(jié)論如下:（1）蠟樣芽孢桿菌的芽孢數(shù)對(duì)金礦具有一定的指示性。在膠東金礦區(qū)采集的土壤中,蠟樣芽孢桿菌的芽孢數(shù)隨金濃度的增加而增...
【文章來(lái)源】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：98 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
圖１－１微生物找金原理示意圖（Ｚａｍｍｉｔ，２０１２）??１：金的特異性微生物指示找礦；２：環(huán)境中可溶解遷移的金化合物；３：微生物對(duì)金的生物富集過(guò)程；??
?第一章引言???重金屬離子的相互作用過(guò)程如圖１－２所示，主要包括生物吸附、生物淋溶、生物富集、??生物礦化、生物降解和氧化還原等（Ｓｃｈｗｉｔｚｇｕ６ｂｅｌｅｔａｌ．，２００２；曾遠(yuǎn)等，２０１７）。??＼?ｍ．ｍｍ?ｇ．微生物累積??２Ｌ－?ｍ２＋（ｎ，？??／??物?＾?、ｆ?ｆ．?ｍ．ｖｍ％??ＨＺ?＾??金厲化卞吸附??金厲有麵?——?如：磷酸氧鹽的作用??▼?細(xì)胞??可溶性金屬蝥合物??／￡?ｉ?二：；＾ＨＰＯ廣＋ＩＶＰ—＞?ＭＨＰＯｊ??可溶性氧化態(tài)ＭＯ廣）／?ｆ?ＣＯ廣＋Ｍ：ｔ—？ＭＣＯ，??＾?Ｊ?Ｈ’Ｓ＋Ｍ：＊—ＭＳ??不溶性還原態(tài)Ｍ〇／?ｉ?＂??Ｅ微＇丨？：物礦化??１微物轉(zhuǎn)化?，￣＾?ｌＭ：?．細(xì)訂Ｉ??如：生物還原過(guò)程?金厲螯合物Ｃ０：＋Ｍ＞?ｉ／??Ｄ微叱物降解?￣￣￣￣??圖１－２微生物與重金屬離子的相互作用過(guò)程（８（：１＾］＾＾１１社＾１６１３１．，２００２；曾遠(yuǎn)等，；２０１７）??１．３．１重金屬元素對(duì)微生物生長(zhǎng)過(guò)程的影響??一些金屬離子是微生物生長(zhǎng)的必需營(yíng)養(yǎng)元素（如Ｋ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｕ和??ＺｎＸＧｅｏｆｆｉｅｙｅｔａｌ．，２０１０）；另一些金屬元素可通過(guò)微生物的氧化還原反應(yīng)為微生物提供??新陳代謝所需的能量（例如?Ａｓ（ＩＩＩ／Ｖ）、Ｆｅ（ＩＩ／ｆｆｌ）、Ｍｎ（ＩＩ／ＩＶ）、Ｖ（ＩＹ／Ｖ）、Ｓｅ（ＩＶ／ＶＩ）和??Ｕ（ＩＶ／ＶＩ））?（Ｌｅｎｇｋｅｅｔａｌ．，２００６ｃ）；還有一些重金屬離子（例如?Ａｇ＋、Ｈｇ２＋、Ｃｄ２＋、Ｃｏ２＋、??Ｎｉ２＋和Ｐｂ２＋）由于具有較高的氧化還原電位，對(duì)巰基具有較強(qiáng)的親和力，可置換
?第一章引言???因此，微生物將Ａｕ?（ＩＩＩ）還原為Ａｕ?（０）是蠟樣芽孢桿菌重要的解毒機(jī)制。??不同的微生物對(duì)金離子的還原解毒機(jī)制不同，微生物可通過(guò)胞外分泌物，細(xì)胞膜上??的還原蛋白或者胞內(nèi)還原酶等將毒性的金離子進(jìn)行還原解毒，如圖１－３。在ｌＯＯ＾ｍｏｌ／Ｌ??的Ａ１１ＣＩ３溶液中，正常生長(zhǎng)的代爾夫特食酸菌（Ｄｅ仲＇ａａｃ油ｖｏｒ＜ｍｓ）可通過(guò)分泌次級(jí)代??謝產(chǎn)物將Ａｕ（ＩＩＩ）在體外還原解毒。而通過(guò)誘導(dǎo)基因突變不能正常分泌次級(jí)代謝產(chǎn)物的菌??對(duì)Ａｕ（ＩＩＩ）的毒性敏感程度增加了?１０２．８倍，菌的生長(zhǎng)受到明顯的抑制，說(shuō)明Ｄｅ／ｙｈｈ??ａｃｚＷｏｖｏｒａｍ■主要通過(guò)次級(jí)代謝產(chǎn)物對(duì)Ａｕ（ＩＩＩ）進(jìn)行解毒（Ｊｏｈｎｓｔｏｎ?ｅｔａｌ．，２０１３）。很多革蘭??氏陰性菌會(huì)產(chǎn)生膜囊，作為抵御環(huán)境中有毒物質(zhì)的防護(hù)盾。當(dāng)藍(lán)藻菌暴露于Ａｕ（Ｓ２〇３）２３－??溶液中，微生物會(huì)釋放膜囊包裹住細(xì)胞，防止金離子對(duì)細(xì)胞的毒害，并通過(guò)膜囊組分中??的Ｐ、Ｓ或者Ｎ等配體與金離子反應(yīng)生成金納米顆粒（Ｌｅｎｇｋｅｅｔａｌ．，?２００６ａ）。在５０｜ｉｍｏｌ／Ｌ??的ＨＡｕＣＵ溶液中，貪銅菌細(xì)胞體內(nèi)的金含量出現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，貪銅菌吸附的??金進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)內(nèi)被還原形成Ａｕ（Ｉ）－Ｓ中間體，最終被還原為納米金粒子，并通過(guò)Ｐ型??ＡＴＰ酶外排通道將金排出體外（Ｒｅｉｔｈ?ｅｔ?ａｌ．，２００９）。??內(nèi)脫＾、：：?胞內(nèi)運(yùn)輸??＾?？？？？？？??？??子」象??鐮社賺＿警Ｊ??胞內(nèi)還獅?＾?ＣＺＺＩＺ５??Ｇ）細(xì)祕(mì)????圖１－３微生物對(duì)金離子的還原解毒機(jī)制（Ｄａｓ，?２０１２）??１．４芽孢的形成及其對(duì)環(huán)境的耐受性??蠟樣芽孢
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]納米金的制備及其在重金屬離子檢測(cè)中的應(yīng)用——一個(gè)分析化學(xué)綜合性研究型實(shí)驗(yàn)[J]. 丁瓊,陳云華,張海波. 化學(xué)通報(bào). 2019(02)
[2]現(xiàn)代勘查地球化學(xué)科學(xué)體系概論:“十二五”期間勘查成果評(píng)述[J]. 奚小環(huán),李敏. 物探與化探. 2017(05)
[3]波長(zhǎng)與能量色散復(fù)合式X射線熒光光譜儀特性研究及礦區(qū)土壤分析[J]. 沈亞婷,李迎春,孫夢(mèng)荷,何玉君,王艷飛,藺雅潔. 光譜學(xué)與光譜分析. 2017(07)
[4]土壤中特異性微生物與重金屬相互作用機(jī)制與應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 曾遠(yuǎn),羅立強(qiáng). 巖礦測(cè)試. 2017(03)
[5]土壤pH值對(duì)重金屬形態(tài)的影響及其相關(guān)性研究[J]. 楊秀敏,任廣萌,李立新,羅克潔. 中國(guó)礦業(yè). 2017(06)
[6]微區(qū)X射線熒光光譜儀研制及元素生物地球化學(xué)動(dòng)態(tài)分布過(guò)程研究[J]. 羅立強(qiáng),沈亞婷,馬艷紅,許濤,儲(chǔ)彬彬,曾遠(yuǎn),柳檢. 光譜學(xué)與光譜分析. 2017(04)
[7]同步輻射微區(qū)X射線熒光光譜法原位分析蚯蚓中K,Ca,Cu,Zn和Pb[J]. 袁靜,羅立強(qiáng). 分析化學(xué). 2016(05)
[8]膠東中生代金成礦系統(tǒng)[J]. 楊立強(qiáng),鄧軍,王中亮,張良,郭林楠,宋明春,鄭小禮. 巖石學(xué)報(bào). 2014(09)
[9]平菇菌糠對(duì)廢水中銅離子的生物吸附性能[J]. 胡曉婧,藏婷婷,顧海東,金羽,曲娟娟. 環(huán)境科學(xué). 2014(02)
[10]中國(guó)金的地球化學(xué)省及其成因的微觀解釋[J]. 王學(xué)求,徐善法,遲清華,劉雪敏. 地質(zhì)學(xué)報(bào). 2013(01)
博士論文
[1]鉛鋅礦區(qū)土壤重金屬植物有效性研究[D]. 孫曉艷.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2018
[2]水稻土壤重金屬和硫分子形態(tài)轉(zhuǎn)化的功能微生物作用機(jī)制[D]. 林惠榮.浙江大學(xué) 2010
[3]地上植物、地球化學(xué)元素及電池污染對(duì)土壤微生物群落特征的影響[D]. 韓雪梅.山東大學(xué) 2007
碩士論文
[1]蠟狀芽孢桿菌RC-1吸附重金屬的離子交換機(jī)制[D]. 王澤煌.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[2]重金屬污染礦區(qū)微生物多樣性分析[D]. 李夢(mèng)杰.西安建筑科技大學(xué) 2016
[3]高濃度含鉻（Ⅵ）廢水的微生物解毒研究[D]. 賈燕.重慶醫(yī)科大學(xué) 2007
本文編號(hào)：2954007
【文章來(lái)源】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：98 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
圖１－１微生物找金原理示意圖（Ｚａｍｍｉｔ，２０１２）??１：金的特異性微生物指示找礦；２：環(huán)境中可溶解遷移的金化合物；３：微生物對(duì)金的生物富集過(guò)程；??
?第一章引言???重金屬離子的相互作用過(guò)程如圖１－２所示，主要包括生物吸附、生物淋溶、生物富集、??生物礦化、生物降解和氧化還原等（Ｓｃｈｗｉｔｚｇｕ６ｂｅｌｅｔａｌ．，２００２；曾遠(yuǎn)等，２０１７）。??＼?ｍ．ｍｍ?ｇ．微生物累積??２Ｌ－?ｍ２＋（ｎ，？??／??物?＾?、ｆ?ｆ．?ｍ．ｖｍ％??ＨＺ?＾??金厲化卞吸附??金厲有麵?——?如：磷酸氧鹽的作用??▼?細(xì)胞??可溶性金屬蝥合物??／￡?ｉ?二：；＾ＨＰＯ廣＋ＩＶＰ—＞?ＭＨＰＯｊ??可溶性氧化態(tài)ＭＯ廣）／?ｆ?ＣＯ廣＋Ｍ：ｔ—？ＭＣＯ，??＾?Ｊ?Ｈ’Ｓ＋Ｍ：＊—ＭＳ??不溶性還原態(tài)Ｍ〇／?ｉ?＂??Ｅ微＇丨？：物礦化??１微物轉(zhuǎn)化?，￣＾?ｌＭ：?．細(xì)訂Ｉ??如：生物還原過(guò)程?金厲螯合物Ｃ０：＋Ｍ＞?ｉ／??Ｄ微叱物降解?￣￣￣￣??圖１－２微生物與重金屬離子的相互作用過(guò)程（８（：１＾］＾＾１１社＾１６１３１．，２００２；曾遠(yuǎn)等，；２０１７）??１．３．１重金屬元素對(duì)微生物生長(zhǎng)過(guò)程的影響??一些金屬離子是微生物生長(zhǎng)的必需營(yíng)養(yǎng)元素（如Ｋ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｕ和??ＺｎＸＧｅｏｆｆｉｅｙｅｔａｌ．，２０１０）；另一些金屬元素可通過(guò)微生物的氧化還原反應(yīng)為微生物提供??新陳代謝所需的能量（例如?Ａｓ（ＩＩＩ／Ｖ）、Ｆｅ（ＩＩ／ｆｆｌ）、Ｍｎ（ＩＩ／ＩＶ）、Ｖ（ＩＹ／Ｖ）、Ｓｅ（ＩＶ／ＶＩ）和??Ｕ（ＩＶ／ＶＩ））?（Ｌｅｎｇｋｅｅｔａｌ．，２００６ｃ）；還有一些重金屬離子（例如?Ａｇ＋、Ｈｇ２＋、Ｃｄ２＋、Ｃｏ２＋、??Ｎｉ２＋和Ｐｂ２＋）由于具有較高的氧化還原電位，對(duì)巰基具有較強(qiáng)的親和力，可置換
?第一章引言???因此，微生物將Ａｕ?（ＩＩＩ）還原為Ａｕ?（０）是蠟樣芽孢桿菌重要的解毒機(jī)制。??不同的微生物對(duì)金離子的還原解毒機(jī)制不同，微生物可通過(guò)胞外分泌物，細(xì)胞膜上??的還原蛋白或者胞內(nèi)還原酶等將毒性的金離子進(jìn)行還原解毒，如圖１－３。在ｌＯＯ＾ｍｏｌ／Ｌ??的Ａ１１ＣＩ３溶液中，正常生長(zhǎng)的代爾夫特食酸菌（Ｄｅ仲＇ａａｃ油ｖｏｒ＜ｍｓ）可通過(guò)分泌次級(jí)代??謝產(chǎn)物將Ａｕ（ＩＩＩ）在體外還原解毒。而通過(guò)誘導(dǎo)基因突變不能正常分泌次級(jí)代謝產(chǎn)物的菌??對(duì)Ａｕ（ＩＩＩ）的毒性敏感程度增加了?１０２．８倍，菌的生長(zhǎng)受到明顯的抑制，說(shuō)明Ｄｅ／ｙｈｈ??ａｃｚＷｏｖｏｒａｍ■主要通過(guò)次級(jí)代謝產(chǎn)物對(duì)Ａｕ（ＩＩＩ）進(jìn)行解毒（Ｊｏｈｎｓｔｏｎ?ｅｔａｌ．，２０１３）。很多革蘭??氏陰性菌會(huì)產(chǎn)生膜囊，作為抵御環(huán)境中有毒物質(zhì)的防護(hù)盾。當(dāng)藍(lán)藻菌暴露于Ａｕ（Ｓ２〇３）２３－??溶液中，微生物會(huì)釋放膜囊包裹住細(xì)胞，防止金離子對(duì)細(xì)胞的毒害，并通過(guò)膜囊組分中??的Ｐ、Ｓ或者Ｎ等配體與金離子反應(yīng)生成金納米顆粒（Ｌｅｎｇｋｅｅｔａｌ．，?２００６ａ）。在５０｜ｉｍｏｌ／Ｌ??的ＨＡｕＣＵ溶液中，貪銅菌細(xì)胞體內(nèi)的金含量出現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，貪銅菌吸附的??金進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)內(nèi)被還原形成Ａｕ（Ｉ）－Ｓ中間體，最終被還原為納米金粒子，并通過(guò)Ｐ型??ＡＴＰ酶外排通道將金排出體外（Ｒｅｉｔｈ?ｅｔ?ａｌ．，２００９）。??內(nèi)脫＾、：：?胞內(nèi)運(yùn)輸??＾?？？？？？？??？??子」象??鐮社賺＿警Ｊ??胞內(nèi)還獅?＾?ＣＺＺＩＺ５??Ｇ）細(xì)祕(mì)????圖１－３微生物對(duì)金離子的還原解毒機(jī)制（Ｄａｓ，?２０１２）??１．４芽孢的形成及其對(duì)環(huán)境的耐受性??蠟樣芽孢
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]納米金的制備及其在重金屬離子檢測(cè)中的應(yīng)用——一個(gè)分析化學(xué)綜合性研究型實(shí)驗(yàn)[J]. 丁瓊,陳云華,張海波. 化學(xué)通報(bào). 2019(02)
[2]現(xiàn)代勘查地球化學(xué)科學(xué)體系概論:“十二五”期間勘查成果評(píng)述[J]. 奚小環(huán),李敏. 物探與化探. 2017(05)
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[4]土壤中特異性微生物與重金屬相互作用機(jī)制與應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 曾遠(yuǎn),羅立強(qiáng). 巖礦測(cè)試. 2017(03)
[5]土壤pH值對(duì)重金屬形態(tài)的影響及其相關(guān)性研究[J]. 楊秀敏,任廣萌,李立新,羅克潔. 中國(guó)礦業(yè). 2017(06)
[6]微區(qū)X射線熒光光譜儀研制及元素生物地球化學(xué)動(dòng)態(tài)分布過(guò)程研究[J]. 羅立強(qiáng),沈亞婷,馬艷紅,許濤,儲(chǔ)彬彬,曾遠(yuǎn),柳檢. 光譜學(xué)與光譜分析. 2017(04)
[7]同步輻射微區(qū)X射線熒光光譜法原位分析蚯蚓中K,Ca,Cu,Zn和Pb[J]. 袁靜,羅立強(qiáng). 分析化學(xué). 2016(05)
[8]膠東中生代金成礦系統(tǒng)[J]. 楊立強(qiáng),鄧軍,王中亮,張良,郭林楠,宋明春,鄭小禮. 巖石學(xué)報(bào). 2014(09)
[9]平菇菌糠對(duì)廢水中銅離子的生物吸附性能[J]. 胡曉婧,藏婷婷,顧海東,金羽,曲娟娟. 環(huán)境科學(xué). 2014(02)
[10]中國(guó)金的地球化學(xué)省及其成因的微觀解釋[J]. 王學(xué)求,徐善法,遲清華,劉雪敏. 地質(zhì)學(xué)報(bào). 2013(01)
博士論文
[1]鉛鋅礦區(qū)土壤重金屬植物有效性研究[D]. 孫曉艷.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2018
[2]水稻土壤重金屬和硫分子形態(tài)轉(zhuǎn)化的功能微生物作用機(jī)制[D]. 林惠榮.浙江大學(xué) 2010
[3]地上植物、地球化學(xué)元素及電池污染對(duì)土壤微生物群落特征的影響[D]. 韓雪梅.山東大學(xué) 2007
碩士論文
[1]蠟狀芽孢桿菌RC-1吸附重金屬的離子交換機(jī)制[D]. 王澤煌.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[2]重金屬污染礦區(qū)微生物多樣性分析[D]. 李夢(mèng)杰.西安建筑科技大學(xué) 2016
[3]高濃度含鉻（Ⅵ）廢水的微生物解毒研究[D]. 賈燕.重慶醫(yī)科大學(xué) 2007
本文編號(hào)：2954007
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