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四种白蚁纤维素酶活性的初步研究

作　者: 许利霞
导　师: 杨红
学　校: 华中师范大学
专　业: 微生物学
关键词: 白蚁 内切-β-1，4-葡聚糖酶 外切-β-1，4-葡聚糖酶 β-葡萄糖苷酶 酶活 Native-PAGE
分类号: Q55
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


纤维素是地球上最为丰富的自然资源,而白蚁是自然界一种能够高效降解纤维素的昆虫,如果能模拟白蚁降解纤维素的能力,利用纤维素这种丰富的自然资源于新型的生物质能源产业,对缓解人类面临的能源危机将具有重要的意义。已有的研究表明白蚁需要依靠自身纤维素酶和共生微生物的纤维素酶共同发挥作用来降解纤维素,但白蚁降解纤维素的复杂机制尚待阐明。为了研究不同种类白蚁降解纤维素的机制,本文采用DNS法测定了分别代表低等木食性白蚁、培菌类白蚁和高等木食性白蚁的黑胸散白蚁、黄翅大白蚁、象白蚁Nasutitermes sp和锯白蚁Microcerotermes sp四种白蚁及其肠道不同组织部位的内切-p-1,4-葡聚糖酶(EG)、p-葡萄糖苷酶(BG)和外切-p-1,4葡聚糖酶(CBH)三种纤维素酶活性,并利用Native-PAGE技术研究了白蚁肠道不同组织部位的内切-p-1,4-葡聚糖酶(EG)的分布及多样性。结果表明,在所研究的四种白蚁中,EG酶的比活力均高于BG酶和CBH酶。虽然不同白蚁三种纤维素酶比活力大小有差异,但最适底物浓度均为1%,最适反应pH值均为pH 5.6,而最适反应时间为5min、15min或30min,最适反应温度在35℃-55℃之间。黑胸散白蚁EG酶比活力最高(71.3±13.9U/mg),其次为锯白蚁、黄翅大白蚁和象白蚁。黄翅大白蚁BG酶比活力最高(33.0±1.7U/mg),其次为锯白蚁、黑胸散白蚁和象白蚁。锯白蚁CBH酶比活力最高(16.7±1.3U/mg),其次为黄翅大白蚁、象白蚁和黑胸散白蚁。对四种白蚁肠道不同组织部位的纤维素酶活测定结果表明,不同种类白蚁、同种白蚁不同组织部位和不同纤维素酶比活力均有可能有较大差异。对白蚁肠道不同组织部位内切-p-1,4-葡聚糖酶(EG)的Native-PAGE研究表明,EG酶酶谱具有多样性,每种白蚁肠道的不同部位均有不同的带型,说明在白蚁不同部位起作用的内切-β-1,4-葡聚糖酶(EG)种类不同,而白蚁对纤维素的降解是一个复杂的需要多种酶参与的过程。本文通过对代表低等木食性白蚁、培菌类白蚁和高等木食性白蚁的四种白蚁及其肠道不同组织部位纤维素酶活性的初步研究,揭示了不同类群白蚁体内三种纤维素酶的活性及分布等特征,为进一步阐明不同白蚁降解纤维素的机制和开发利用白蚁来源的纤维素酶于新型的生物质能源产业奠定了基础。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
1. 前言  10-19
  1.1 白蚁的分类  10
  1.2 白蚁的生物学特性  10-11
  1.3 白蚁肠道和肠道共生微生物  11-12
  1.4 纤维素和纤维素酶  12-15
    1.4.1 纤维素的分子结构和组成  12
    1.4.2 纤维素酶的组成  12-13
    1.4.3 纤维素酶的结构  13-14
    1.4.4 纤维素酶的应用  14-15
  1.5 白蚁纤维素酶及相关研究  15-17
    1.5.1 白蚁自身分泌的内源性纤维素酶  15-16
    1.5.2 白蚁肠道共生原生动物来源的纤维素酶  16
    1.5.3 白蚁肠道共生细菌来源的纤维素酶  16-17
    1.5.4 白蚁共生真菌来源的纤维素酶  17
  1.6 白蚁纤维素酶的活性及分布  17-18
  1.7 研究目的及意义  18-19
2. 实验材料和方法  19-23
  2.1 实验材料  19-20
    2.1.1 白蚁的采集与饲养  19
    2.1.2 主要实验仪器  19
    2.1.3 主要化学试剂  19-20
  2.2 实验方法  20-23
    2.2.1 白蚁纤维素酶粗酶液的提取  20
    2.2.2 白蚁肠道不同组织部位纤维素酶粗酶液的提取  20
    2.2.3 蛋白质含量标准曲线及回归方程  20-21
    2.2.4 葡萄糖标准曲线及回归方程  21
    2.2.5 内切-β-1,4-葡聚糖酶,β-葡萄糖苷酶,外切-β-1,4-葡聚糖酶活性的测定  21
    2.2.6 酶活力单位定义  21-22
    2.2.7 白蚁纤维素酶最适反应条件的测定  22
    2.2.8 白蚁不同组织部位纤维素酶活性的测定  22
    2.2.9 Native-PAGE电泳技术显示内切-β-1,4葡聚糖酶活性  22-23
4. 实验结果  23-48
  4.1 黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis Snyder体内纤维素酶的活性测定  23-29
    4.1.1 黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis Snyder纤维素酶粗酶液的提取  23
    4.1.2 蛋白质标准曲线及回归方程的确定  23-24
    4.1.3 葡萄糖标准曲线及回归方程的确定  24
    4.1.4 黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis Snyder纤维素酶的最适反应时间  24-25
    4.1.5 黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis Snyder纤维素酶的最适底物浓度  25-26
    4.1.6 黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis Snyder纤维素酶的最适反应温度  26-27
    4.1.7 黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis Snyder纤维素酶的最适反应pH  27-28
    4.1.8 黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis Snyder各组织部位纤维素酶活测定  28
    4.1.9 黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis Snyder各组织部位纤维素酶Native-PAGE电泳  28-29
  4.2 黄翅大白蚁Macrotermes barneyi Light纤维素酶活性测定  29-35
    4.2.1 黄翅大白蚁Macrotermes barneyi Light纤维素酶粗酶液制备  29-30
    4.2.2 蛋白含量的测定及回归方程的确定  30-31
    4.2.3 葡萄糖标准曲线及回归方程的确定  31
    4.2.4 黄翅大白蚁Macrotermes barneyi Light纤维素酶的最适反应时间  31-32
    4.2.5 黄翅大白蚁Macrotermes barneyi Light纤维素酶的最适底物浓度  32-33
    4.2.6 黄翅大白蚁Macrotermes barneyi Light纤维素酶的最适反应温度  33
    4.2.7 黄翅大白蚁Macrotermes barneyi Light纤维素酶的最适反应pH  33-34
    4.2.8 黄翅大白蚁Macrotermes barneyi Light不同组织部位的纤维素酶活性测定  34-35
    4.2.9 黄翅大白蚁Macrotermes barneyi Light肠道各组织部位EG酶的种类和分布  35
  4.3 象白蚁Nasutitermes sp.纤维素酶活性测定  35-41
    4.3.1 象白蚁Nasutitermes sp.纤维素酶粗酶液的提取  35-36
    4.3.2 蛋白含量的测定及回归方程的确定  36
    4.3.3 葡萄糖标准曲线及回归方程的确定  36-37
    4.3.4 象白蚁Nasutitermes sp.纤维素酶的最适反应时间  37-38
    4.3.5 象白蚁Nasutitermes sp.纤维素酶反应的最适底物浓度  38-39
    4.3.6 象白蚁Nasutitermes sp.纤维素酶的最适反应温度  39
    4.3.7 象白蚁Nasutitermes sp.纤维素酶的最适反应pH  39-40
    4.3.8 象白蚁Nasutitermes sp.各组织部位纤维素酶活测定  40-41
    4.3.9 象白蚁Nasutitermes sp.白蚁肠道不同部位EG酶的种类和分布  41
  4.4 锯白蚁Microcerotermes sp.纤维素酶活性测定  41-48
    4.4.1 锯白蚁Microcerotermes sp.纤维素酶粗酶液的提取方法  41-42
    4.4.2 蛋白含量的测定及回归方程的确定  42
    4.4.3 葡萄糖标准曲线及回归方程的确定  42-43
    4.4.4 锯白蚁Microcerotermes sp.纤维素酶的最适反应时间  43
    4.4.5 锯白蚁Microcerotermes sp.纤维素酶反应的最适底物浓度  43-44
    4.4.6 锯白蚁Microcerotermes sp.纤维素酶的最适反应温度  44-45
    4.4.7 锯白蚁Microcerotermes sp.纤维素酶的最适反应pH  45-46
    4.4.8 锯白蚁Microcerotermes sp.各组织部位纤维素酶活测定  46
    4.4.9 锯白蚁Microcerotermes sp.肠道不同部位EG酶的种类和分布  46-48
5. 讨论  48-52
  5.1 纤维素酶活的测定方法  48
  5.2 四种白蚁三种纤维素酶最适反应条件的比较  48-49
  5.3 四种白蚁肠道及其不同组织部位的纤维素酶活性的比较  49-50
  5.4 白蚁不同组织部位EG酶的Native-PAGE电泳  50-52
参考文献  52-57
硕士期间发表的论文  57-58
致谢  58

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中图分类: > 生物科学 > 生物化学 > 酶
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