Rhodopseudomena viridis细菌光合作用反应中心质体醌QA与泛醌QB间电子转移耦合质子转移机理的理论研究

用量子化学B3LYP/6-31G(d)方法, 对Rhodopseudomena viridis细菌光合反应中心质体醌QA(MQ1)与泛醌QB(UQ1)间的电子转移耦合质子转移(PT-ET)机理进行了研究. 对反应(1)之后的Gibbs自由能变化进行了计算. 结果表明,(1) 按照各反应的数值, 在无耦合质子转移的情况下,UQ1不可能由MQ-1连续接受两个电子.由于ΔG02b0, ΔG03b0和ΔG04b0, 相应的PT-ET反应将依序沿(2b)、(3b)及(4b)进行.(2) 在气相情况下, 由于周围的氨基酸残基或水分子转移到UQ1的第一个及第二个质子(H+(1)和H+(2))将先后分别与UQ1的No.7和No.8氧原子结合;在蛋白环境情况下(SCRF方法,ε=4.0),质子耦合的顺序正相反, 但H+(1)和H+(2)与UQ-1结合的能量传递差很小.在气相及SCRF模拟环境中, 相同反应间的ΔG0无显著差别.(3)MQ-1间UQ-1的PT-ET反应如下:MQ1-+UQ1→MQ1+UQ1-(1)UQ1- (O(7))+H+(HisL190)→UQ1H(2b) (Gas)or UQ1- (O(8))+H+(H2O)→UQ1H(2b') (SCRF)or UQ1- (O(8))+H+ (ArgL217)→UQ1H(2b') (SCRF)MQ1-+UQ1H→MQ1+UQ1H-(3b) (Gas)MQ1-+UQ1H→MQ1+UQ1H-(3b') (SCRF)UQ1H-+H+(H2O)→UQ1H2(4b) (Gas)or UQ1H-+H+ (ArgL217)→UQ1H2(4b) (Gas)or UQ1H-+H+ (HisL190)→UQ1H2(4b') (SCRF)     

满江红[Azolla imbricata(Roxb)Nakai]和蕨状满江红[Azolla filiculoides Lam.]固氮作用和光合作用的研究

用满江红[Azolla imbricata(Roxb)Nakai]和蕨状满江红[Azolla filiculoides Lam.]研究了固氮酶催化的 C_2H_2还原和放 H_2,光合吸收 CO_2以及在封闭系统中同时测定了 C_2H_2还原、光合作用和呼吸作用。结果如下:1.固氮酶催化的 C_2H_2还原基本需光。满江红的光饱和点大约在10,000勒克司。气相中C_2H_2分压为10%时,C_2H_2还原已达饱和。1%CO 已抑制 C_2H_2还原,同时有 H_2的释放。2.测定了 A.imbricata 和 A.filiculoides 的 C_2H_2还原活性随叶片年龄的变化。这两种满江红的顶端活性是极微的,随着叶片年龄的增长,活性明显提高,接着出现一个活性高峰的“平台”,然后随叶片衰老而活性下降。这种活性梯度由于形态上的差异,A.imbricata 比 A.fili-culoides 的更陡。3.A.imbricata 固氮酶催化的放 H_2,在氩气中未能检出,但在氩中含15%C_2H_2和2%CO 时可以测到。在后一种气相中还测定了放 H_2随叶片年龄的变化。这些结果说明存在着一种吸氢酶。4.A.imbricata 和 A.filiculoides 在空气中的光合 CO_2补偿点在30ppm 左右。5.用 A.imbricata 同时测定光合作用、呼吸作用和 C_2H_2还原,证明固氮酶活性直接依赖于光合作用捕获的光能,而不是直接依赖于 CO_2固定。     

α-酮戊二酸依赖型双加氧酶催化特性及反应耦联辅因子对其催化羟基化反应的影响

【目的】以重组大肠杆菌表达的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)L-异亮氨酸双加氧酶(L-isoleucine dioxygenase,IDO)为研究对象,考察其催化L-异亮氨酸(L-Ile)羟基化反应的影响因素,构建IDO催化合成羟基氨基酸的反应体系。【方法】通过Ni-NTA亲和层析法从重组大肠杆菌(Escherichia coli)BL21/p ET28a-ido中纯化获得重组IDO,以L-Ile为底物,考察重组IDO催化羟基化反应的影响因素,并进一步针对耦联反应优化α-酮戊二酸(α-KG)在重组IDO酶促转化体系中的添加浓度。【结果】基于重组IDO催化L-Ile羟基化的活性测定,计算该酶Km为0.247 mmol/L,kcat为1.260 s-1,kcat/Km为5.101 L/(mmol·s),与其他同源酶动力学参数比较分析表明,重组IDO的底物亲和性及催化效率较高。重组IDO催化反应的最适温度为20°C、最适p H为7.0;在35°C以下较为稳定;反应体系中Fe2+最适浓度为1 mmol/L。重组IDO可催化不同L-氨基酸反应,对L-异亮氨酸、L-正亮氨酸、L-甲硫氨酸的活性较高。通过优化α-KG浓度,反应体系中添加30 mmol/Lα-KG时,可将底物浓度提高至70 mmol/L,产物4-羟基异亮氨酸(4-HIL)的摩尔产率达66.20%,表明α-KG作为反应耦联辅因子,其浓度对重组IDO催化L-Ile羟基化具有显著影响。【结论】重组IDO的底物亲和性、催化效率、最适催化条件、稳定性等基本性质有利于催化L-Ile羟基化反应。在其催化反应体系中,α-KG作为反应耦联辅因子,对酶促转化效果影响显著。研究结果为4-HIL及其他羟基氨基酸的酶促转化提供了研究基础。     

固氮酶的研究进展

固氮酶将N2还原为NH3的过程是自然界实现氮循环的重要环节。固氮酶是由γ2型二聚体组成的Fe蛋白和α2β2异四聚体组成的MoFe蛋白组成。固氮酶催化的机制包括铁蛋白的氧还循环和钼铁蛋白的氧还循环两部分。Klebsiella pneumoniae的nif基因簇由20个基因组成,构成了8个转录单位,总长度24206bp,其操控机制是多水平、多层次的调控过程。同时综述了固氮酶的多样性,目前已经发现的有钼铁固氮酶、钒铁固氮酶、铁铁固氮酶以及在Strpomyces thermoauophicus内存在的与已知的三种固氮酶体系明显不同的固氮体系。     

Na_2MoO_4KBH_4系统模拟固氮酶催化反应的研究

本文报导了以Na_2MoO_4-KBH_4系统模拟固氮酶催化反应的研究工作。钼酸钠是一种最简单的钼的无机化合物。在硼氢化钾存在的情况下,钼酸钠就能催化乙炔还原为乙烯的反应。以反应初速度计,其比活达4.1moleC_2H_4/分·mole Mo,约为固氮酶活性的1%。米氏常数为0.77大气压、2.78×10~(-2)M。表观活化能为6.5千卡/克分子。处于活性状态的钼不是单核的,而可能是双核的。虽然乙炔还原的产物除乙烯外还有乙烷生成,但乙烯不能作为反应底物被还原。乙炔还原为乙烯和乙炔还原为乙烷的反应二者不相关。它们是由不同的活性钼络合物所催化。以20种不同的可作为钼的配位体的有机化合物对Na_2MoO_4-KBH_4系统乙炔还原催化反应的影响在相同条件下进行比较,可以看到一些有趣的规律。α、α′-二巯基己二酸-Na_2MoO_4-KBH_4系统的催化活性最高。二巯基乙烷-Na_2MoO_4-KBH_4系统只表现催化乙炔还原为乙烯的活性,反应产物中只有乙烯而没有乙烷或其他产物生成。象固氮酶一样,Na_2MoO_4-KBH_4系统还具有催化乙腈还原的活性。在相同条件下用钨代替钼,无论Na_2WO_4-KBH_4系统还是半胱氨酸-Na_2MoO_4-KBH_4系统都不表现催化乙炔还原为乙烯的活性。解释了含钨的固氮酶无反应活性的原因。同时还解释了在含钨的固氮酶及其他含钨的“钼”酶中钨不能与相应的蛋白有效地结合这一现象。本文还就Na_2MoO_4-KBH_4固氮酶模型系统的作用,反应规律,以及配位体和不同配位基团的作用等进行了讨论,并对当前通过模型系统来研究固氮酶的结构与功能的工作中的一些问题提出了作者的看法。     

外源谷胱甘肽对氯化钠胁迫下蓝藻固氮活性的影响

外源谷胱甘肽（GSH）可在一定程度上削弱氯化钠对蓝藻固氮的抑制、能源受限（加抑制剂和暗处理,N2和Ar的厌氧下呼吸代谢受阻）和氧下固氮酶受到伤害时,谷胱甘肽的有益作用变小或消失,而在能源、还原剂、碳架和合成固氮酶蛋白的物质供应（正常光照、提高CO2浓度、添加外源蔗糖,同时供应CO2和N2以及H2和O2）得到改善和保证的条件下,则明显增大。     

氮杂环卡宾二氧化碳加合物催化转酯反应制备生物柴油

为了开发一种无金属有机催化剂用于生物柴油的制备,合成了一系列咪唑(啉)类氮杂环卡宾的二氧化碳加合物(N-heterocyclic carbenes CO2adducts,NHC-CO2),通过加热使其释放游离卡宾,并催化转酯反应制备生物柴油。为了比较催化活性,不同结构的NHC—CO2被用于大豆油的转酯反应中。结果发现:当使用咪唑类催化剂时,产物中甲酯含量大于90%,而当使用咪唑啉型催化剂,甲酯含量不足20%,这说明咪唑类催化剂更适合本研究中的转酯反应。催化剂最佳用量为大豆油的2%(摩尔百分比),最佳醇油比为12∶1。本研究中催化剂前体释放游离卡宾进入反应介质,反应迅速,产品分离简单,是制备生物柴油的有效绿色方法。     

籽瓜多糖对H_2O_2致PC12细胞氧化损伤的保护作用

本文研究了籽瓜多糖(SWP)对H2O2致PC12细胞氧化应激损伤的影响及其机制。通过建立H2O2诱导PC12细胞氧化损伤模型,CCK-8法测定细胞存活率;硫辛酰胺脱氢酶催化的INT显色反应检测乳酸脱氢酶(LDH)释放量,DCFH-DA检测细胞内ROS;ELISA法检测8-OHd G;JC-1染色检测细胞线粒体膜电位;利用caspase-3可以催化底物Ac-DEVD-p NA的反应检测caspase-3活性;应用caspase-9催化特异性底物Ac-LEHDp NA检测caspase-9活性。结果显示:过氧化氢组与对照组相比,终浓度为500μmol/L H2O2作用细胞24 h后,细胞活力显著下降(P0.01);LDH释放量和细胞内ROS增加(P0.01);8-OHd G含量上升(P0.01);线粒体膜电位下降(P0.01);caspase-3和caspase-9活性增强(P0.01)。与H2O2损伤组相比,不同剂量的SWP预处理后,能显著改善H2O2引起的上述指标的变化(P0.05)。由此得出:SWP对H2O2诱导的PC12细胞的氧化损伤具有一定的保护作用。     

3-氰基吡啶水合酶的反应条件及影响因子

研究了芳腈水合酶催化水合3-氰基吡啶生成尼克酰胺的反应条件及影响因子.酶反应的最适pH为8.0,最适温度为25℃.酶在pH8.5于25℃保温4小时或在25—30℃于pH8.0保温3小时是稳定的.反应液中加入Fe~(3+)(1.5 mmol/L)可使酶活力增加 50%,而加入NH_4~+(300 mmol/L)则使酶活降低了67%.Ag~+和 Hg(2+)”强烈地抑制酶反应活性,在浓度均为 5mmol/L时,抑制率分别为99.7%和100%.NaCN(50 mmol/L)和苯甲腈(100 mmol/L)对酶活性的抑制率分别为78%和85%.该酶作用于 3-氰基吡啶的Km为62.5 mmol/L,V_(max)为85.8 μmol·min~(-1)·mg~(-1).     

高选择性不对称还原N,N-二甲基-3-酮-3-(2-噻吩)-1-丙胺的重组氧化还原酶催化性质及其酶促转化

【目的】通过表达多种重组立体选择性氧化还原酶,分析其催化不对称还原N,N-二甲基-3-酮-3-(2-噻吩)-1-丙胺(DKTP)的性质,从而构建酶促合成(S)-N,N-二甲基-3-羟基-3-(2-噻吩)-1-丙胺(DHTP)的反应体系。【方法】基于已有立体选择性氧化还原酶重组大肠杆菌,通过Ni离子亲和层析法纯化得到重组氧化还原酶,以DKTP为底物,考察不同重组氧化还原酶对DKTP的催化活性和选择性,进一步对高选择性酶促合成(S)-DHTP的重组酶CR2进行性质分析,并考察其在最适条件下不对称还原DKTP的过程。【结果】筛选获得产物构型为(S)-型的催化活性最高的酶为CR2,该酶米氏常数Km为0.135 mmol/L,kcat/Km为3.689 L/(mmol·s),最适p H 8.4(0.1 mol/L三乙醇胺缓冲液),最适反应温度为35°C,在10-45°C条件下和p H 7.5-8.5较为稳定,Zn2+离子对酶活有促进作用。CR2催化DKTP不对称还原反应6 h后,DHTP的产率达92.1%、光学纯度达99.9%。【结论】基于活性和选择性分析,获得不对称还原DKTP的目标酶CR2,其催化特性有利于高立体选择性还原DKTP生成度洛西汀中间体(S)-DHTP,从而为进一步提高酶促不对称还原DKTP的转化效率提供研究基础。