硫酸盐还原氨氧化反应研究进展

硫酸盐还原氨氧化(SRAO)反应可以在1个厌氧反应器中实现氨和硫酸盐的同步去除,为废水同步生物脱氮除硫提供了新思路。综述了SRAO反应近年来的国内外研究进展,主要包括SRAO反应的氨和硫酸盐同步转化特性、反应方程式、污泥中微生物菌群以及反应的影响因素,并指出了SRAO反应的未来研究方向以及该反应走上实际应用面临的挑战。

还原氨氧化衍生法结合高效液相色谱-荧光法检测葡萄酒中三种芳香醛

本研究以氨氧类荧光试剂4-氨氧基甲基-7-羟基-香豆素(AOHC)为标记物,发展了一种还原氨氧化衍生化方法,并利用该方法结合高效液相色谱-荧光检测(HPLC-FLD)成功从葡萄酒样品中检测出苯甲醛与苯乙醛,其含量分别为0.12、0.18 mg/L。本方法检测限低至5 nmol/L,且无需固相萃取等复杂的前处理方法,在复杂基质的醛类分析中具有良好的应用前景。

iRSC-PseAAC:基于有效降维算法LDA预测蛋白质中的氧化还原敏感半胱氨酸位点

氧化还原敏感半胱氨酸(RSC)硫醇参与了许多生物过程,并发挥着重要作用。因此,有必要对氧化还原敏感半胱氨酸进行准确鉴定。然而,传统的氧化还原敏感半胱氨酸鉴定非常昂贵且耗时。目前,迫切需要一种数学计算方法来识别序列信息,快速准确地鉴定出氧化还原敏感半胱氨酸。在此,我们开发了一种名为iRSC-PseAAC的有效预测器,它采用降维算法LDA结合支持向量机来预测氧化还原敏感半胱氨酸位点。在交叉验证中,特异性(Sp)、灵敏性(Sn)、准确性(Acc)和马修斯相关系数(MCC)的结果分别为0.841、0.868、0.859和0.692。在独立数据集的结果中,特异性(Sp)、灵敏性(Sn)、准确性(Acc)和马修斯相关系数(MCC)分别为0.906、0.882、0.890和0.767。与现有的预测方法相比,iRSC-PseAAC具有明显的改进效果。本研究提出的方法还可用于计算蛋白质组学中的许多问题。

活性污泥厌氧Fe(Ⅲ)还原氨氧化现象初探

采用常规化学分析和微生物群落变性梯度凝胶电泳(DGGE)监测技术,探究了厌氧条件下活性污泥中Fe(Ⅲ)还原氨氧化(Feammox)反应的存在及微生物群落动态响应.结果表明,当反应器运行至第24 d时NH_4^+发生转化,同时检测到NO_3^-和Fe(Ⅱ)的生成,表明活性污泥中存在着Fe(Ⅲ)还原NH_4^+氧化反应,产物主要为NO_3^-和Fe(Ⅱ),并伴随少量N_2生成.经过84d培养,氨氮最大转化量达29.85 mg·L^(-1),转化率为59.7%,出水NO_3^-最高值达24.56 mg·L^(-1).活性污泥中Feammox为产酸过程,体系中p H值下降.整个培养过程中微生物群落条带分布发生变化,参与活性污泥中Feammox反应的部分群落在培养过程获得保留,部分优势菌群获得富集.

硫酸盐还原氨氧化体系中基质转化途径

NH_4^+与SO_4^(2-)在接种ANAMMOX培养物的条件下发生同步转化的现象得到研究者的关注,并据此认为这是发生了以SO_4^(2-)为电子受体的NH_4^+氧化过程.然而在相关文献报道中存在着一些问题和疑惑.本文利用CFSTR反应器通过接种ANAMMOX微生物研究了NH_4^+与SO_4^(2-)同步转化特征,在进水除氧、非充满的密封条件下,NH_4^+-N平均转化50.8 mg·L^(-1),SO_4^(2-)-S平均转化量达4.5 mg·L^(-1),同时元素分析结果显示观察到的黄色固体不是单质硫而是含铁化合物;而在完全充满的批试反应器中,观察不到NH_4^+的转化,SO_4^(2-)发生明显转化,且转化速率与接种生物量有关.这两种条件下反应器中的ORP有很大的差异.通过分析论证,认为本研究及相关文献观察报道的NH_4^+与SO_4^(2-)同步转化很可能不是ANAMMOX微生物以SO_4^(2-)为电子受体氧化NH_4^+,而是各自独立的反应过程:NH_4^+的氧化是由于反应器运行过程形成的微氧环境所致,而SO_4^(2-)的转化是因微生物衰亡过程释放有机物导致的异养还原.这种转化途径可以澄清和解释相关研究中存在的问题和疑惑.

不同氮硫浓度及氮硫比对硫酸盐还原厌氧氨氧化脱氮效果的影响

该研究在硫酸盐还原厌氧氨氧化(Sulfate-Reducing Anaerobic Ammonium Oxidation,SRAO)脱氮工艺的基础上,探究了SO42-浓度在100 mg/L的条件下,控制NH4+的投加量在不同N/S(NH_(4)^(+)-N/SO_(4)^(2-))浓度比下ASBR(Anaerobic Sequencing Batch Reactor)反应器的运行效果及其脱氮性能。N/S从1.0增大到3.0时,ASBR中氨氮的平均去除率从78.5%增加到94.4%,但体系内SAD(Sulfur Autotrophic Denitrification)菌的丰度及活性未受到明显抑制,SRAO作用和ANAMMOX(Anaerobic Ammonia Oxidation)作用始终是ASBR脱氮的主要途径。当N/S的浓度比由3.0增至4.0时,ASBR中氨氮的平均去除率由94.4%下降为69.2%。这表明随着N/S的增大,体系内ANAMMOX菌和SRAO菌活性的降低,抑制了体系脱氮性能。这时SAD菌的丰度及活性略有增加。硫的去除率随N/S比的变化趋势和总氮的去除规律类似,在N/S=3.0时达到最大74.2%。结合高通量测序结果,说明不同N/S下的脱氮微生物优势菌群会不断变化,改变体系脱氮除硫性能。

HSF1中的半胱氨酸残基氧化还原状态对其功能的调节

人热休克转录因子1(heatshocktranscriptionfactorl ,HSF1)的结构和功能与其半胱氨酸残基的氧化还原化学性能相关.为了鉴别在氧化还原状态改变时参与分子内双硫键交联的HSF1半胱氨酸残基,了解其氧化还原化学性改变在生物学调节中的重要性,通过建立和应用重组人HSF1中的5个半胱氨酸突变体和1个双重突变体,并用已知的巯基氧化介导剂联氨(diamide ,H2 N·NH2 )和还原介导剂二硫苏糖醇(DTT)与在体外转录和翻译的HSF1突变体蛋白质预孵育,观察其构象和与DNA结合活性的改变.结果显示,与野生型一样,所有的HSF1半胱氨酸突变体都能被热激活并与DNA结合;联氨预处理能阻断这种作用,但对突变体C153 S和双重突变体C3 73、3 78S无效.氧化还原状态对HSF1构象改变显示联氨能使HSF1野生型和突变体C3 6T和C10 3 Y形成氧化型HSF1(ox HSF1)构象,但对C153 S和C3 73、3 78S双重突变体不起作用,而单一突变体C3 73 S或C3 78S在联氨作用下分别形成二种分子量稍不同的ox HSF1构象.结果提示,在氧化条件下HSF1中的半胱氨酸残基C153 可能与C3 73 或与C3 78形成分子内二硫键交联;在对抗氧化作用上,C153 和C3 73 、C3 78起着“关闭性”作用,预防了HSF1的激活.

蛋氨酸硫氧化物还原酶研究进展

蛋氨酸硫氧化物还原酶(methionine sulfoxide reductases,Msr)是各种生物体内普遍存在的重要酶类,可将蛋白质中或游离的被氧化的蛋氨酸还原为蛋氨酸,起抗氧化和蛋白修复作用,并可清除体内的活性氧,同时还具有蛋白功能调节的作用。Msr目前可分为MsrA和MsrB两型。本文对Msr酶类基本特点和生物学作用进行了综述。

厌氧条件下硫酸盐还原氨氧化工艺的研究进展

硫酸盐还原氨氧化工艺是一种在厌氧条件下同步去除氨氮和硫酸盐的微生物过程,为氮和硫循环提供了新的联系。近年来,硫酸盐还原氨氧化工艺能够发生在各类废水中,进一步证实了该工艺能够发生在自然环境,尤其是在海洋环境中。然而,由于对硫酸盐还原氨氧化工艺的微生物及代谢途径的认识不足,该工艺的环境意义和潜在应用将会遇到极大的挑战。主要综述了硫酸盐还原氨氧化工艺的最新进展,包括可能存在的机理机制、一些功能性的微生物,各种影响因素,并且讨论了未来面临的挑战和机遇。

细胞外半胱氨酸/胱氨酸氧化还原电位对NAFLD肝细胞线粒体功能的影响

目的:研究细胞外半胱氨酸/胱氨酸氧化还原电位(EhCys/Cy SS)对非酒精性脂肪肝(NAFLD)肝细胞线粒体功能的影响。方法:用EhCys/Cy SS分别为0 m V(氧化)、-80 m V(正常)和-150 m V(还原)的氧化还原培养基培养肝细胞株LO2并采用油酸诱导细胞建立NAFLD模型。荧光探针DCFH-DA和Mito SOX分别检测细胞整体水平和线粒体活性氧簇(ROS)生成,使用apocynin(NADPH氧化酶抑制剂)和Mito Q10(靶向线粒体抗氧化剂)、rotenone(线粒体呼吸链复合体I抑制剂)和antimycin A(线粒体呼吸链复合体Ⅲ抑制剂)作用细胞检测线粒体复合体活性从而探究ROS的来源,JC-1检测细胞线粒体膜电位。结果:油酸诱导的NAFLD细胞模型使肝细胞内ROS增多,线粒体膜电位下降;氧化的EhCys/Cy SS加剧了NAFLD肝细胞ROS的生成以及线粒体膜电位的下降,而还原的EhCys/Cy SS能清除ROS并逆转线粒体膜电位的下降。线粒体ROS清除剂Mito Q10能显著地减少氧化的EhCys/Cy SS所增加的ROS,而apocynin效果不明显。Rotenone作用于细胞后,ROS的增长率与细胞外EhCys/Cy SS有关,氧化状态下ROS增长率最小且复合体I活性减弱,即氧化的EhCys/Cy SS能通过抑制线粒体复合体I增加ROS的生成。结论:氧化的EhCys/Cy SS能通过抑制线粒体复合体I,从而加剧NAFLD肝细胞ROS的生成,并使线粒体膜电位进一步下降,而还原的EhCys/Cy SS能减少高脂所致ROS生成并减轻线粒体损伤。

硫酸盐还原厌氧氨氧化机理及其微生物研究进展

硫酸盐还原厌氧氨氧化(SRAO)是一种在厌氧条件下将氨氮氧化与硫酸盐还原耦合在一起的微生物过程,能够同时实现脱氮除硫且无需额外的电子受体,在废水处理领域备受关注。本文综述了SRAO的反应机理、SRAO功能微生物及其与其他微生物之间的相互作用,分析了目前SRAO研究中存在的不足,指出今后可以从生物信息学和分子生物学等角度,深入探讨SRAO体系中功能微生物之间的相互作用、揭示SRAO体系内N和S的循环途径、解析SRAO体系的内部机理,为SRAO工艺改进和工业应用提供理论支持。

影响硫酸盐型厌氧氨氧化反应建立的因素及关键问题

硫酸盐型厌氧氨氧化(SRAO)可在厌氧条件下,将废水中氨和硫酸盐转化为氮气和低价态硫而同时去除,为污水脱氮除硫提供了新的思路,但对该反应的建立与反应器的启动还认识不清。该文综述了近年来的国内外SRAO脱氮研究进展,分析了SRAO反应的可能机理、微生物菌群以及反应发生的影响因素,提出了SRAO建立的一些关键问题,讨论了氨氮与硫酸盐可能的转化方式,可为今后研究探索方向。

涂敷Al_2O_3的蜂窝状堇青石负载CuO催化剂上NH_3选择性催化还原NO

考察了涂敷γ Al2 O3 的蜂窝状堇青石负载的CuO催化剂的烟气脱硝行为 .实验表明 ,将少量CuO担载到涂敷Al2 O3 的堇青石载体上 ,可制得高活性的烟气脱硝催化剂 .催化剂的预硫化可抑制其上NH3 的过度氧化 ,提高NH3 选择性催化还原(SCR)NO的活性 ,使 35 0～ 4 5 0℃时烟气的脱硝率达 90 %以上 .堇青石的组成对催化剂的活性略有影响 ,碱金属含量低的堇青石适合用于制备烟气脱硝催化剂 ,高温时其上NH3 的过度氧化程度低 ,SCR活性高 .γ Al2 O3 的涂敷方法对催化剂的脱硝活性没有影响 ,涂敷 2 5 %Al2 O3 的堇青石即可做催化剂载体 .

Ce基催化剂NH_3选择性催化还原NO_x的研究进展

氨选择性催化还原NO_x(NH_3-SCR)技术是目前应用最为广泛的烟气脱硝技术,而SCR催化体系是NH_3-SCR技术的核心。近年来,CeO_2因较好的储氧释氧等能力而受到了广泛关注。因此,本文综述了Ce基催化剂用NH_3-SCR反应的研究现状,重点介绍了金属氧化物掺杂和酸改性铈基催化剂,并对铈基脱硝催化剂可能的研究与发展方向进行了展望。

厌氧硫酸盐还原-氨氧化的研究

采用厌氧序批式反应器,在无机营养条件下培养历时354 d,成功实现了SO2-4和NH+4的同步生物去除。结果表明,提高进水的TN负荷有利于促进硫酸盐还原-氨氧化的发生,当进水TN负荷提高到120 mg/(L·d)时,对TN的平均去除速率和硫酸盐硫的平均去除速率达到了最大,分别为64.43 mg/(L·d)和44.82 mg/(L·d);在同步生物脱氮除硫前期生成了大量的NO-3-N,平均浓度为53.88 mg/L,远大于由Anammox反应生成的量,推测部分NO-3是直接由NH+4和SO2-4发生氧化还原反应生成。该体系中存在单质硫的自养反硝化,可以解释反应后期硫酸盐重生成的现象。

枣树2-半胱氨酸氧化还原酶基因Zj2-CP的生物信息学分析及表达载体的构建

本研究使用生物信息学相关软件对本课题组前期获得的枣树2-半胱氨酸氧化还原酶基因Zj2-CP(Gen Bank登录号:AB812086)的c DNA序列进行了分析。结果表明:该序列是一个全长为834 bp的开放阅读框,可编码277个氨基酸,分子质量为30.65 k D,理论等电点8.95,无信号肽和跨膜区,不属于分泌蛋白,有亲水性;二级结构以无规则卷曲为主,三级结构成弯曲螺旋状。氨基酸序列相似性分析表明,Zj2-CP基因编码的氨基酸序列与豇豆、玉米氨基酸序列的同源性最高,达到90%。以Zj2-CP基因的c DNA序列为模板进行PCR扩增,用内切酶消化后与载体PEZR(K)-LNY连接并转入大肠杆菌感受态细胞DH5α中,经酶切及测序证明,植物表达载体构建成功。研究结果可为深入探讨枣树2-半胱氨酸氧化还原酶基因的功能及枣树抗逆机制提供基础。

活性污泥羟氨氧化还原酶粗酶提取及活性测定方法的优化研究

污水生物脱氮过程中N_2O的产生与活性污泥中细菌的羟氨氧化还原酶(Hydroxylamine oxidoreductase,HAO)活性有着密切关系.但目前活性污泥中细菌的HAO提取和活性测定方法尚未建立.本文首先探索了在25℃、酶活性反应液电子受体供体配比1∶1和终止剂选用2 mol·L^(-1)HCl条件下超声或高压破碎细胞法对HAO粗酶活性的影响,结果表明高压破碎比超声破碎获取的粗酶活性高(p<0.01).在此基础上,我们进一步优化了高压破碎下压力大小、破碎次数和裂解液用量的参数.粗酶提取液中DNA含量、酶活力及酶比活力结果进行多因素方差分析表明压力大小(50、110或160 MPa)、破碎次数(1、2或3次)和裂解液用量(2、5或10 m L)均对脱氮活性污泥破碎效果、酶活性和比活力有显著影响(p<0.01);综合DNA含量、酶活力及酶比活力结果看,110 MPa压力条件下,加5 m L裂解液破碎2次更适合污水生物处理中HAO的提取和活性测定,既节省时间,又能较好的保持酶活性.

温度和pH值对铁盐型氨氧化过程氮素转化的影响

近年来,在厌氧条件下,以Fe(Ⅲ)作为电子受体氧化氨氮的现象(Feammox)逐步受到研究者的关注.通过对由厌氧氨氧化(ANAMMOX)污泥驯化而来的Feammox污泥进行活性恢复,研究了pH值和温度对Feammox过程氮素转化的影响.结果表明,经过40 d运行,Feammox污泥活性获得恢复,环境中存在明显的氨氮转化和总氮去除,产物主要为硝酸盐和气态氮.亚硝酸盐一直处于2 mg·L^(-1)以下.pH值和温度对Feammox过程氮素转化的影响很大.Feammox过程pH值7和温度为30℃时,总氮去除量相对最高,去除率均达到50%以上.pH值为6.5时,氨氮的转化量最高为80.2%.Feammox反应过程中,铁离子的化合物沉淀及在污泥表面包裹是导致反应器持续运行和反应机制探索的主要干扰因素.

由新型铜胺络合物模板剂设计合成活性优异的Cu-SSZ-13分子筛

以低廉的铜胺络合物为新型模板剂, 成功地合成了含铜的 SSZ-13 沸石分子筛 (Cu-ZJM-1). 在合成过程中, 铜胺络合物既是模板分子, 又是催化活性组分铜物种的直接来源. 理论计算表明, 该模板分子的构型与尺寸恰好与构成 SSZ-13 分子筛结构的 CHA 笼相匹配, 因而可以成功地导向该沸石分子筛结构. 采用 X 射线衍射、扫描电镜、氮气吸附、红外、紫外-可见吸收光谱、差热-热重分析、氨气程序升温脱附及氢气程序升温还原等手段对样品的性质及模板分子的状态进行了系统表征. 结果表明, 所制 Cu-ZJM-1 样品为结晶度很高的 SSZ-13 沸石结构, 硅铝比和铜负载量可调且铜处于高分散状态, 在 NH3 选择催化还原氮氧化物反应中表现出优异的催化性能.

硝化作用微生物的分子生物学研究进展

回顾了硝化作用微生物的分子生物学研究进展 ,主要介绍了硝化作用微生物的种类 ,包括氨氧化菌、亚硝酸氧化菌、异养氨氧化菌和厌氧氨氧化菌 .这些微生物的系统发育分析表明亚硝化菌的系统发育相对简单 ,而硝化细菌则要复杂许多 .还介绍了在硝化作用微生物生态学研究中应用的分子生物学技术 ,如PCR、变性梯度胶电泳 (DGGE)、原位荧光杂交 (FISH)等 ,以及不同类群细菌中与硝化作用相关的酶类及其基因 .文章的最后还提出了一些研究展望 .图 3参