甲烷氧化菌：生物學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用

目錄
前言
第1章 甲烷氧化菌 1
1.1 甲烷氧化菌的分類(lèi) 1
1.2 甲烷氧化菌的特征酶 3
1.2.1 甲烷單加氧酶 3
1.2.2 甲醇脫氫酶 8
1.2.3 甲醛脫氫酶 9
1.2.4 甲酸脫氫酶 11
1.3 甲烷氧化菌的生態(tài)分布 12
1.4 甲烷氧化菌的研究方法 13
1.4.1 甲烷氧化菌的培養(yǎng)方法 14
1.4.2 熒光原位雜交技術(shù) 14
1.4.3 PCR-變性梯度凝膠電泳技術(shù) 15
1.4.4 實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù) 15
1.4.5 磷脂脂肪酸組合分析技術(shù) 15
1.4.6 穩(wěn)定同位素探針技術(shù) 16
1.5 甲烷氧化菌的應(yīng)用 16
1.5.1 減少甲烷的排放 16
1.5.2 生產(chǎn)生物燃料 17
1.5.3 生物修復(fù) 17
1.5.4 工業(yè)化學(xué)品 18
1.5.5 展望 20
參考文獻(xiàn) 20
第2章 甲烷單加氧酶的分子特征及性質(zhì) 23
2.1 甲烷單加氧酶的分類(lèi) 23
2.2 甲烷單加氧酶的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 24
2.2.1 可溶性甲烷單加氧酶的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 24
2.2.2 顆粒性甲烷單加氧酶的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 28
2.3 甲烷單加氧酶的催化機(jī)理 30
2.3.1 可溶性甲烷單加氧酶的催化機(jī)理 31
2.3.2 顆粒性甲烷單加氧酶的催化機(jī)理 34
2.3.3 甲烷單加氧酶催化活性的影響因素 37
2.4 甲烷氧化菌及甲烷單加氧酶的基因工程研究 40
2.4.1 甲烷氧化菌的基因工程研究 40
2.4.2 甲烷單加氧酶的基因工程研究 40
參考文獻(xiàn) 43
第3章 顆粒性甲烷單加氧酶的分離純化和電子供體 46
3.1 顆粒性甲烷單加氧酶的分離純化 47
3.1.1 含有顆粒性甲烷單加氧酶的細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜組分的分離獲取 47
3.1.2 顆粒性甲烷單加氧酶從細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜中的解離 49
3.1.3 顆粒性甲烷單加氧酶的純化 50
3.2 顆粒性甲烷單加氧酶分離純化過(guò)程中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題 52
3.2.1 顆粒性甲烷單加氧酶的活性測(cè)定 52
3.2.2 培養(yǎng)基中金屬離子的影響 53
3.2.3 純化過(guò)程中氧分子的影響 53
3.2.4 Mb-Cu對(duì)顆粒性甲烷單加氧酶的作用 53
3.2.5 其他膜物質(zhì)的影響 54
3.3 顆粒性甲烷單加氧酶的電子供體 54
3.3.1 顆粒性甲烷單加氧酶的電子傳遞路徑 54
3.3.2 內(nèi)質(zhì)膜上電子傳遞體的解離 56
3.3.3 內(nèi)質(zhì)膜中可能的pMMO電子傳遞鏈 56
參考文獻(xiàn) 58
第4章 甲烷氧化菌的銅捕獲機(jī)理 60
4.1 銅在甲烷氧化菌細(xì)胞內(nèi)的作用 61
4.2 甲烷氧化菌對(duì)銅的捕獲 62
4.3 甲烷氧化菌素的組成結(jié)構(gòu) 68
4.4 銅在甲烷氧化菌素中的氧化態(tài) 73
4.5 甲烷氧化菌素對(duì)顆粒性甲烷單加氧酶的作用 74
4.6 自然環(huán)境中甲烷氧化菌素的作用 76
參考文獻(xiàn) 77
第5章 甲烷氧化菌素的生物活性研究及其應(yīng)用 80
5.1 鉻天青S分光光度法測(cè)定甲烷氧化菌素銅合活性 80
5.2 幾種甲烷氧化菌產(chǎn)甲烷氧化菌素和銅捕獲作用比較 81
5.3 銅對(duì)甲烷氧化菌素生產(chǎn)的影響 81
5.4 甲烷氧化菌素的分離純化 83
5.4.1 HP-20大孔樹(shù)脂法 83
5.4.2 固相萃取法 84
5.4.3 MCI-GEL小粒徑樹(shù)脂法 84
5.4.4 固定金屬親和層析法 85
5.5 抗氧化活性 86
5.6 金屬螯合性 87
5.7 抗菌性(抗菌機(jī)理，與其他防腐劑復(fù)配抑菌活性) 87
5.8 甲烷氧化菌素在食品中的應(yīng)用 88
5.8.1 食品添加劑 88
5.8.2 葡萄糖測(cè)定 89
5.8.3 膽固醇測(cè)定 90
5.8.4 乙酰膽堿/膽堿測(cè)定 91
5.8.5 重金屬鹽的測(cè)定 92
5.8.6 病原微生物測(cè)定及抑制 92
5.8.7 農(nóng)藥殘留/污染檢測(cè) 92
5.8.8 谷胱甘肽測(cè)定 93
5.8.9 三聚氰胺測(cè)定 93
5.8.10 其他測(cè)定 94
5.9 甲烷氧化菌素在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用 94
5.10 甲烷氧化菌素在銅代謝異常肝豆?fàn)詈俗冃灾委熤械膽?yīng)用 94
參考文獻(xiàn) 97
第6章 甲烷氧化菌催化烯烴環(huán)氧化 99
6.1 甲基單胞菌GYJ3催化環(huán)氧丙烷的半連續(xù)合成 100
6.2 丙烯-甲烷共培養(yǎng)甲烷氧化菌催化環(huán)氧丙烷的連續(xù)合成 102
6.3 甲醇驅(qū)動(dòng)下甲烷氧化菌催化環(huán)氧丙烷的連續(xù)合成 105
6.4 甲烷氧化菌催化乙烯環(huán)氧化 107
6.4.1 甲烷單加氧酶催化乙烯環(huán)氧化反應(yīng)的影響因素 107
6.4.2 甲烷單加氧酶催化乙烯環(huán)氧化的動(dòng)力學(xué)研究 108
6.5 生物乙烯清除劑及環(huán)氧乙烷食品熏蒸劑的制備與應(yīng)用初探 110
6.5.1 生物乙烯清除劑的制備及其催化特性研究 111
6.5.2 生物乙烯清除劑的再生 113
6.5.3 生物乙烯清除劑催化乙烯環(huán)氧化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)研究 114
6.5.4 生物乙烯清除劑在蘋(píng)果儲(chǔ)藏中的應(yīng)用 121
6.5.5 食品熏蒸劑環(huán)氧乙烷的制備 122
參考文獻(xiàn) 123
第7章 甲烷氧化菌催化合成甲醇 125
7.1 Methylosinus trichosporium IMV 3011整細(xì)胞催化甲烷氧化合成甲醇的研究 126
7.2 二氧化碳存在下甲烷氧化菌催化甲烷生物合成甲醇 127
7.3 甲烷氧化菌催化二氧化碳生物合成甲醇的研究 128
7.4 Methylosinus trichosporium IMV 3011細(xì)胞生物催化二氧化碳制備甲醇 130
參考文獻(xiàn) 131
第8章 甲烷氧化菌生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白 133
8.1 甲烷氧化菌開(kāi)發(fā)培養(yǎng)生產(chǎn)過(guò)程 133
8.2 甲烷氧化菌生長(zhǎng)影響因素及調(diào)控 135
8.2.1 發(fā)酵方式對(duì)甲烷氧化菌生長(zhǎng)的影響 136
8.2.2 生長(zhǎng)因子對(duì)甲烷氧化菌生長(zhǎng)的影響 138
8.2.3 銅離子含量對(duì)甲烷氧化菌生長(zhǎng)的影響 140
8.2.4 甲烷傳遞體對(duì)甲烷氧化菌生長(zhǎng)的影響 140
8.2.5 甲烷氧化菌素對(duì)甲烷氧化菌生長(zhǎng)的影響 141
8.3 甲烷氧化菌的高密度培養(yǎng) 141
8.4 甲烷氧化菌單細(xì)胞蛋白營(yíng)養(yǎng)以及對(duì)動(dòng)物代謝和生長(zhǎng)的影響 144
8.4.1 甲烷氧化菌單細(xì)胞蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 144
8.4.2 甲烷氧化菌單細(xì)胞蛋白的研究發(fā)展 145
8.4.3 飼用甲烷氧化菌單細(xì)胞蛋白對(duì)動(dòng)物健康的影響 147
8.5 甲烷氧化菌中過(guò)量核酸的去除 147
參考文獻(xiàn) 149
第9章 甲烷氧化菌生物催化合成聚β-羥基丁酸酯 150
9.1 生物可降解高分子材料聚β-羥基丁酸酯概述 151
9.1.1 聚羥基鏈烷酸的分類(lèi) 151
9.1.2 PHB的結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)、生理功能、特性及應(yīng)用 152
9.2 聚β-羥基丁酸酯的合成 153
9.2.1 聚β-羥基丁酸酯的化學(xué)合成 153
9.2.2 聚β-羥基丁酸酯的生物合成 154
9.3 甲烷氧化菌合成PHB 158
9.3.1 利用甲烷催化合成聚β-羥基丁酸酯 159
9.3.2 利用甲烷-甲醇催化合成聚β-羥基丁酸酯 162
9.3.3 高密度培養(yǎng)甲烷氧化菌催化合成聚β-羥基丁酸酯 164
9.3.4 甲烷氧化菌生物催化合成聚β-羥基丁酸酯的分子量調(diào)控 166
9.4 甲烷氧化菌生物合成聚β-羥基丁酸酯的應(yīng)用前景 168
參考文獻(xiàn) 168
第10章 利用甲烷氧化混合菌生物合成聚β-羥基丁酸酯 173
10.1 甲烷氧化混合菌的生長(zhǎng)特性與聚β-羥基丁酸酯的積累 173
10.1.1 甲烷氧化混合菌中PHB的積累 174
10.1.2 甲烷氧化混合菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型 174
10.1.3 碳源對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和PHB合成的影響 174
10.1.4 Cu2+濃度對(duì)甲烷氧化混合菌的影響 176
10.2 高聚β-羥基丁酸酯含量的開(kāi)放條件下甲烷氧化混合菌的富集 177
10.3 甲烷氧化混合菌的分離純化及其相互作用機(jī)理 178
10.3.1 甲烷氧化混合菌的微生物菌群分析 179
10.3.2 甲烷氧化混合菌中微生物的協(xié)同作用機(jī)理 179
10.4 甲烷氧化混合菌聚β-羥基丁酸酯產(chǎn)率的優(yōu)化 180
10.4.1 培養(yǎng)基中不同營(yíng)養(yǎng)元素的影響作用 180
10.4.2 不同生長(zhǎng)時(shí)期對(duì)細(xì)胞積累PHB的影響 181
10.5 高密度培養(yǎng)甲烷氧化混合菌合成聚β-羥基丁酸 181
10.5.1 不同碳源條件下細(xì)胞的生長(zhǎng)和聚β-羥基丁酸的積累 182
10.5.2 甲醇流加方式的建立 182
參考文獻(xiàn) 184
第11章 甲烷氧化菌素介導(dǎo)的金屬離子還原 186
11.1 甲烷氧化菌素及其螯合還原金屬離子特性 186
11.2 甲烷氧化菌素催化納米貴金屬的合成 187
11.2.1 生物法制備金屬納米粒子 188
11.2.2 甲烷氧化菌素合成納米金的研究 188
11.2.3 甲烷氧化菌素合成納米銀的研究 190
11.2.4 甲烷氧化菌素合成納米鈀的研究 191
11.3 甲烷氧化菌素介導(dǎo)制備Au/γ-Al2O3催化葡萄糖氧化 193
11.3.1 AuNPs粒徑大小對(duì)催化葡萄糖氧化活性的影響 194
11.3.2 載體對(duì)負(fù)載型金催化劑催化葡萄糖氧化活性的影響 195
11.4 甲烷氧化菌素介導(dǎo)制備雙金屬納米催化劑Au-Pd/γ-Al2O3 195
11.5 甲烷氧化菌素介導(dǎo)制備Au-Pd/γ-Al2O3催化葡萄糖氧化動(dòng)力學(xué) 197
11.6 甲烷氧化菌素介導(dǎo)制備納米金合成檢測(cè)三聚氰胺 200
11.7 甲烷氧化菌素催化二價(jià)汞還原 203
11.7.1 微生物在Hg(Ⅱ)清除中的應(yīng)用 204
11.7.2 微生物清除Hg(Ⅱ)的主要機(jī)理 204
11.7.3 甲烷氧化菌在Hg(Ⅱ)清除中的應(yīng)用 205
11.7.4 Hg(Ⅱ)對(duì)甲烷氧化菌生長(zhǎng)的影響 206
11.7.5 銅離子對(duì)Mb還原和結(jié)合Hg(Ⅱ)的影響 207
參考文獻(xiàn) 208
第12章 甲烷氧化菌素的擬酶活性及其應(yīng)用 212
12.1 甲烷氧化菌素-銅配合物模擬過(guò)氧化物酶催化過(guò)氧化氫氧化對(duì)苯二酚的反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 212
12.2 不同Mb/Cu配合物催化過(guò)氧化氫氧化對(duì)苯二酚的動(dòng)力學(xué)研究 214
12.3 甲烷氧化菌素修飾納米金的銅配位組裝及擬酶活性 216
參考文獻(xiàn) 220