细菌胞外聚合物在土壤矿物和纳米颗粒表面的吸附及其驱动团聚机制
发布时间：2021-08-04 00:51
细菌胞外聚合物（Extracellular polymeric substances,EPS）是细菌在其生长繁殖过程中所分泌的生物大分子聚合物质的总称,是自然环境中普遍存在的生物有机质。EPS与无机胶体之间的相互作用可以影响一系列的生物化学过程,如微生物粘附与生物膜形成、颗粒团聚和沉降、矿物溶解、生物浸矿和生物矿化等。本文以天然土壤粘粒矿物（蒙脱石、高岭石和针铁矿）、工程纳米颗粒（二氧化钛）和常见土壤细菌（恶臭假单胞菌,Pseudomonas putida;枯草芽孢杆菌,Bacillus subtilis）分泌的EPS为供试材料,在传统化学分析方法的基础上,综合运用激光共聚焦显微镜（CLSM）、DLVO理论、透射电子显微镜（TEM）、衰减全反射-傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）结合二维相关光谱（2D-CoS）、拉曼光谱、X射线光电子能谱（XPS）、近边X射线吸收精细结构光谱（NEXAFS）和动态光散射（DLS）等现代仪器分析技术,研究了EPS在土壤矿物表面的吸附行为与机制,以及不同环境条件下（pH、离子强度和离子价态等）,EPS对土壤矿物稳定性的影响。主要结果如下:（1）基于激光...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
土壤矿物和有机物质参与的土壤生物地球化学过程（Kleberetal.,2015）
、磷脂和腐殖质）、特性（吸附和生物降解）和主要功能（絮凝、脱水和生物吸附），点介绍 EPS 在土壤矿物表面的吸附特性及界面吸附的主要研究方法、EPS 对无机体稳定性影响研究意义及已有进展、重金属在土壤矿物-EPS 复合体表面吸附特性研究意义，最终引出本研究的目的和研究内容。1 EPS1.1 EPS 类型和基本组成EPS 是自然环境中的原核与真核微生物所分泌的具备不同生物化学组分的基（Flemming and Wingender, 2001; Wingender et al., 1999）；同时也是细菌生物膜基的重要组成成分，约占其干重的 90%以上。根据提取方法和所处位置不同，EPS要分为胶囊状 EPS （C-EPS）、粘液状 EPS（S-EPS）、松散结合态 EPS（LB-EPS）紧密结合态 EPS（TB-EPS）（Comte et al., 2006; Laspidou and Rittmann, 2002; Nielsend Jahn, 1999; Raszka et al., 2006; Tian, 2008）。
3-3 不同尺度下的 EPS，（a）生物膜在固相表面的形成过程；（b）EPS 主要组分、蛋白质和 DNA 在微生物细胞间的不均匀分布；（c）EPS 分子间的物理化学主导聚合物间稳定性牵连；（d）液相环境中 P. aeruginosa 的胞外多糖（右）与脂肪酶（左）相互作用的分子模拟示意图（Flemming and Wingender, 2010）g. 1-3 The EPS matrix at different levels of resolution. (a)Amodel of a bacterialbiofilm attached to a solid surface. (b) The major matrix components -polysaccharides, proteins and DNA - are distributed between the cells in a-homogeneous pattern. (c) The classes of weak physicochemical interactions and entanglement of biopolymers that dominate the stability of the EPS matrix. (d)Aolecular modeling simulation of the interaction between the exopolysaccharideinate (right) and the extracellular enzyme lipase (left) of Pseudomonas aeruginosain aqueous solution (Flemming and Wingender, 2010)
【参考文献】：
期刊论文
[1]固液界面吸附机制与模型——“环境水质学前沿专栏”序言[J]. 杨敏,豆小敏,张昱. 环境科学学报. 2006(10)
[2]氧化铁矿物作为环境材料在土壤和水体中的应用[J]. 陈静. 贵州地质. 2001(03)
博士论文
[1]重金属与细菌—土壤活性颗粒微界面互作的分子机制[D]. 方临川.华中农业大学 2011
硕士论文
[1]胞外聚合物在细菌吸附铜离子中的作用及机理研究[D]. 魏行.华中农业大学 2011
本文编号：3320659
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
土壤矿物和有机物质参与的土壤生物地球化学过程（Kleberetal.,2015）
、磷脂和腐殖质）、特性（吸附和生物降解）和主要功能（絮凝、脱水和生物吸附），点介绍 EPS 在土壤矿物表面的吸附特性及界面吸附的主要研究方法、EPS 对无机体稳定性影响研究意义及已有进展、重金属在土壤矿物-EPS 复合体表面吸附特性研究意义，最终引出本研究的目的和研究内容。1 EPS1.1 EPS 类型和基本组成EPS 是自然环境中的原核与真核微生物所分泌的具备不同生物化学组分的基（Flemming and Wingender, 2001; Wingender et al., 1999）；同时也是细菌生物膜基的重要组成成分，约占其干重的 90%以上。根据提取方法和所处位置不同，EPS要分为胶囊状 EPS （C-EPS）、粘液状 EPS（S-EPS）、松散结合态 EPS（LB-EPS）紧密结合态 EPS（TB-EPS）（Comte et al., 2006; Laspidou and Rittmann, 2002; Nielsend Jahn, 1999; Raszka et al., 2006; Tian, 2008）。
3-3 不同尺度下的 EPS，（a）生物膜在固相表面的形成过程；（b）EPS 主要组分、蛋白质和 DNA 在微生物细胞间的不均匀分布；（c）EPS 分子间的物理化学主导聚合物间稳定性牵连；（d）液相环境中 P. aeruginosa 的胞外多糖（右）与脂肪酶（左）相互作用的分子模拟示意图（Flemming and Wingender, 2010）g. 1-3 The EPS matrix at different levels of resolution. (a)Amodel of a bacterialbiofilm attached to a solid surface. (b) The major matrix components -polysaccharides, proteins and DNA - are distributed between the cells in a-homogeneous pattern. (c) The classes of weak physicochemical interactions and entanglement of biopolymers that dominate the stability of the EPS matrix. (d)Aolecular modeling simulation of the interaction between the exopolysaccharideinate (right) and the extracellular enzyme lipase (left) of Pseudomonas aeruginosain aqueous solution (Flemming and Wingender, 2010)
【参考文献】：
期刊论文
[1]固液界面吸附机制与模型——“环境水质学前沿专栏”序言[J]. 杨敏,豆小敏,张昱. 环境科学学报. 2006(10)
[2]氧化铁矿物作为环境材料在土壤和水体中的应用[J]. 陈静. 贵州地质. 2001(03)
博士论文
[1]重金属与细菌—土壤活性颗粒微界面互作的分子机制[D]. 方临川.华中农业大学 2011
硕士论文
[1]胞外聚合物在细菌吸附铜离子中的作用及机理研究[D]. 魏行.华中农业大学 2011
本文编号：3320659
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3320659.html
