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壳聚糖与脂肪酶对除草剂2，4滴丙酸的手性识别作用研究

作　者: 袁玉丽
导　师: 文岳中
学　校: 浙江大学
专　业: 环境科学
关键词: 2，4-滴丙酸 壳聚糖分子(CS) 壳聚糖纳米微粒(NP) 手性识别 毒性 降解 相互作用
分类号: TQ450.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


本文主要研究了壳聚糖与芳氧丙酸类除草剂2,4-滴丙酸(DCPP)的相互作用手性差异，并通过壳聚糖分子(CS)及其纳米微粒(NP)在淡水绿藻液中对2,4-滴丙酸毒性及降解的影响，初步揭示了壳聚糖对2,4-滴丙酸的手性识别作用及其环境生态行为影响。另外，还研究了脂肪酶与2,4-滴丙酸相互作用的手性差异，阐明了脂肪酶对除草剂2,4-滴丙酸的手性识别作用及其机理。主要包括以下内容：(1)研究了荧光标识壳聚糖分子及其纳米微粒与2,4-滴丙酸的相互作用差异。结果表明，壳聚糖分子及其纳米微粒与2,4-滴丙酸不同对映体之间均可形成一个结合位点，其结合能力存在手性差异，结合作用大小均依次为(S)-DCPP>(RS)-DCPP>(R)-DCPP，即壳聚糖分子及纳米微粒对除草剂具有手性识别，且整体上，壳聚糖纳米微粒对DCPP的结合作用大于壳聚糖分子的结合作用。DCPP与壳聚糖之间主要以疏水作用力为主，同时也存在静电作用。(2)研究了壳聚糖分子及其纳米微粒在三种淡水绿藻中对除草剂2,4-滴丙酸及其对映体毒性的手性识别作用。结果表明，壳聚糖分子及其纳米微粒在三种绿藻液中对除草剂2,4-滴丙酸均产生了手性识别作用，且对不同藻类其手性识别不同：对普通核小球藻来说其抑制作用依次为(R)-DCPP-CS>(S)-DCPP-CS>(RS)-DCPP-CS及(R)-DCPP-NP>(S)-DCPP-NP>(RS)-DCPP-NP；对斜生柵藻来说其抑制作用依次为(S)-DCPP-CS>(RS)-DCPP-CS>(R)-DCPP-CS及(S)-DCPP-NP>(RS)-DCPP-NP>(R)-DCPP-NP；对蛋白核小球藻来说其抑制作用依次为(RS)-DCPP-CS>(S)-DCPP-CS>(R)-DCPP-CS及(RS)-DCPP-NP>(S)-DCPP-NP>(R)-DCPP-NP。壳聚糖分子及其纳米微粒在培养周期内对不同藻类抑制作用强度存在差异。CS、NP对藻类的抑制作用次序均为蛋白核小球藻>普通核小球藻>斜生柵藻。另外，同一种藻类对壳聚糖分子及其纳米微粒的反应也不一样。整体上，对普通核小球藻来说，在72h内CS的抑制作用小于NP，而96h后CS的作用则强于NP；对斜生柵藻来说，CS作用弱于NP；而对蛋白核小球藻来说，CS作用强于NP。低浓度壳聚糖分子及其纳米微粒与除草剂2,4-滴丙酸作用前后对普通核小球藻生长均起到促进作用，而高浓度则表现出较强的抑制作用，且其抑制作用存在差异，抑制作用大小依次为：NP>CS>(R)-DCPP-NP>(R)-DCPP-CS>>(R)-DCPP，且随培养时间的延长其抑制作用增强，到96h时毒性减轻。(3)研究了壳聚糖分子在蛋白核小球藻液中对除草剂2,4-滴丙酸及其对映体降解的手性识别作用。结果表明，壳聚糖分子存在条件下，2,4-滴丙酸及其对映体在蛋白核小球藻液中的残留量出现了明显增加的现象，即壳聚糖分子降低了除草剂的降解率。同时，2,4-滴丙酸不同对映体与壳聚糖结合后在藻液中的降解存在手性差异，其降解速率大小依次为：(R)-DCPP-CS>(S)-DCPP-CS>(RS)-DCPP-CS。这与2,4-滴丙酸手性对映体本身在藻液中的降解速度顺序不同，除草剂本身的降解率大小依次为(RS)-DCPP<(R)-DCPP<(S)-DCPP。手性除草剂2，4-滴丙酸在藻液中的半衰期长短不同，其半衰期大小依次为：(S)-DCPP<(R)-DCPP<(RS)-DCPP，加入壳聚糖分子溶液后除草剂在蛋白核小球藻液中的半衰期大小顺序发生了变化，其次序为：(R)-DCPP-CS<(S)-DCPP-CS<(RS)-DCPP-CS，即壳聚糖分子的加入改变了除草剂在环境中停留的相对顺序，也就是说壳聚糖分子存在条件下，除草剂的降解行为表现出了不同的手性差异。(4)研究了脂肪酶对除草剂2，4-滴丙酸的手性识别作用极其机理。结果表明，在50mM pH=8．00磷酸盐缓冲溶液体系中，2,4-滴丙酸及其对映体与脂肪酶之间的相互作用具有手性选择，其中(R)-DCPP对脂肪酶的紫外吸收及荧光光谱强度影响最大。在DCPP与脂肪酶均可形成一个结合位点的基础上，二者的结合作用存在一定差异，其结合作用大小依次为(R)-DCPP>(RS)-DCPP>(S)-DCPP；并由二者作用过程的热力学参数得知其作用力类型主要为疏水作用，且这种作用可能是其存在手性差异的主要原因；同时根据同步荧光光谱测定结果可以推测除草剂与脂肪酶的结合位置更接近于蛋白质分子上的色氨酸残基，它对DCPP与脂肪酶之间的手性选择作用可能作出了一定的贡献。且(RS)-DCPP在高浓度时，对脂肪酶的激活作用十分显著，而(R)-DCPP在低浓度对脂肪酶的抑制作用较强。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-12
1 壳聚糖与手性芳氧丙酸类除草剂的研究进展  12-21
  1.1 前言  12-13
  1.2 壳聚糖性质及其在药物和农业中的应用  13-15
    1.2.1 壳聚糖性质  13-14
    1.2.2 壳聚糖在医药中应用  14
    1.2.3 壳聚糖在农业中应用  14-15
  1.3 壳聚糖基纳米载药微粒的制备方法研究  15-17
    1.3.1 共价交联法  15
    1.3.2 离子交联法  15-16
    1.3.3 沉淀析出法  16
    1.3.4 与DNA等大分子复合  16-17
  1.4 壳聚糖与有机物之间的相互作用研究  17-18
  1.5 芳氧丙酸类除草剂的性质及研究现状  18-20
    1.5.1 芳氧丙酸类除草剂的结构及其性质  18-19
    1.5.2 芳氧丙酸类除草剂的环境行为手性差异研究  19
    1.5.3 芳氧丙酸类除草剂与脂肪酶相互作用的手性差异研究  19-20
  1.6 本文立意及研究内容  20-21
2 壳聚糖与2,4-滴丙酸相互作用的手性差异研究  21-31
  2.1 前言  21-22
  2.2 实验部分  22-24
    2.2.1 仪器与试剂  22
    2.2.2 实验方法  22-23
    2.2.3 数据统计分析  23-24
  2.3 结果与讨论  24-29
    2.3.2 DCPP对FCS及FNP荧光猝灭作用机理  24-28
    2.3.4 DCPP与FCS、FNP的主要作用力判断  28-29
  2.4 小结  29-31
3 壳聚糖与2,4-滴丙酸作用对三种淡水绿藻的生长效应差异研究  31-52
  3.1 前言  31-32
  3.2 实验部分  32-35
    3.2.1 仪器与试剂  32
    3.2.2 实验方法  32-35
      3.2.2.1 壳聚糖分子和纳米微粒制备  32-33
      3.2.2.2 绿藻的驯化培养  33
      3.2.2.3 藻细胞数量与光密度之间的线性关系  33-35
    3.2.3 数据统计分析  35
  3.3 结果与讨论  35-50
    3.3.1 CS、NP与DCPP作用对普通核小球藻的生长效应差异  35-38
    3.3.2 CS、NP与DCPP作用对斜生柵藻的生长效应差异  38-41
    3.3.3 CS、NP与DCPP作用对蛋白核小球藻的生长效应差异  41-43
    3.3.4 CS、NP对三种淡水绿藻的生长效应差异  43-45
    3.3.5 不同浓度CS、NP与(R)-DCPP作用对普通核小球藻的生长效应  45-48
    3.3.6 CS、NP与DCPP作用对普通核小球藻的EC50及抑制方程  48-50
  3.4 小结  50-52
4 壳聚糖分子共存条件下除草剂2,4-滴丙酸在藻液中的选择性降解  52-60
  4.1 前言  52-53
  4.2 实验部分  53-54
    4.2.1 仪器与试剂  53
    4.2.2 实验方法  53-54
    4.2.3 数据统计分析  54
  4.3 结果与讨论  54-58
    4.3.1 CS存在条件下DCPP在藻液中的降解行为差异  54-57
    4.3.2 CS存在条件下DCPP的降解动力学方程拟合及半衰期计算  57-58
  4.4 小结  58-60
5 脂肪酶与2,4-滴丙酸相互作用的手性差异研究  60-75
  5.1 前言  60-61
  5.2 实验部分  61-62
    5.2.1 仪器与试剂  61
    5.2.2 实验方法  61-62
    5.2.3 数据统计分析  62
  5.3 结果与讨论  62-74
    5.3.1 DCPP对脂肪酶的紫外差光谱影响差异  62-65
    5.3.2 DCPP对脂肪酶荧光的猝灭作用机理  65-68
    5.3.3 DCPP与脂肪酶的结合常数及位点数比较  68-69
    5.3.4 DCPP与脂肪酶的主要作用力判断  69-70
    5.3.5 DCPP对脂肪酶构象影响差异  70-73
    5.3.6 DCPP对脂肪酶的催化动力学影响  73-74
  5.4 小结  74-75
6 结论与展望  75-78
  6.1 本论文主要结论  75-77
    6.1.1 壳聚糖与2,4-滴丙酸相互作用的手性差异研究  75
    6.1.2 壳聚糖与2,4-滴丙酸作用对三种绿藻的生长效应差异研究  75-76
    6.1.3 壳聚糖分子共存条件下2,4-滴丙酸在藻液中的选择性降解  76
    6.1.4 脂肪酶与2,4-滴丙酸相互作用的手性差异研究  76-77
  6.2 未来工作展望  77-78
参考文献  78-95
作者简历  95

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 农药工业 > 一般性问题 > 基础理论
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