菌株geobacilluskaustophilushta426砷甲基化功能验证及gkarsm基因的克隆鉴定
砷污染是一个全球性的环境问题。自然界中的微生物在砷的迁移转化过程中发挥了重要作用。目前，对于深海海底中砷的迁移转化规律研究较少。本论文以来自马里亚纳海峡海底的一株微生物菌株-Geobacillus kaustophilus HTA426为研究对象，揭示了该菌株的砷甲基化的分子机制。研究结果表明Geobacillus kaustophilus HTA426可以将As(III)转化为二甲基砷[DMAs(V)]，以及少量的三甲基砷[TMAs(V)O]。当Geobacillus kaustophilus HTA426菌株的砷甲基转移酶基因(GkarsM)在砷敏感的大肠杆菌中表达时，可以提高大肠杆菌AW3110对As(III)的抗性，并且赋予了菌株砷甲基化的能力。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 研究内容和技术路线 2
1．1 主要研究内容 3
1．2 技术路线 3
2 材料与方法 3
2．1 材料 3
2．2 方法 3
2．2．1 Geobacillus kaustophilus HTA426对As(III)的转化 4
2．2．2 GkarsM基因的克隆与鉴定 4
2．2．3 表达GkarsM基因的E.coli AW3110(DE3)对As(III)的抗性研究 4
2．2．4 表达GkarsM基因的E.coli AW3110(DE3)对砷的甲基化能力 4
3 结果讨论与分析 5
3．1 Geobacillus kaustophilus HTA426菌株对As(III)的转化 5
3．2 表达GkarsM基因的大肠杆菌AW3110(DE3)对As(III)的抗性 6
3．3 表达GkarsM基因的大肠杆菌AW3110(DE3)对As(III)的转化 6
4 结论与展望 7
致谢 8
参考文献： 8
菌株Geobacillus Kaustophilus HTA426砷甲基化功能验证及GkarsM基 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
因的克隆鉴定
引言
砷(As)在环境中是一种有毒有害的污染物。砷(As)的原子序数为33，原子量为74.92，单质砷的熔点为808°C，它的沸点为603°C。在地壳元素丰度中，砷列第20位；海洋中砷列第14位。
社会经济和工业的发展进程中，砷污染已成为越来越突出的全球环境问题，严重威胁着人类的生存健康。世界上有些国家对饮用水中砷的安全标准浓度为50 μgL1，当饮用水中砷含量超过该值则认为水体受到了砷的污染。据世界卫生组织统计，全球已有约5000多万人所在的区域正面临着砷中毒的威胁[]。据预测，印度及孟加拉目前约有611亿人处于饮用高砷地下水的危险之中[]。砷污染地下水不仅作为饮用水直接威胁着人体的健康，而且还被广泛用到农田灌溉上，从而导致了农田环境中砷的累积。工业生产“三废”及其他含砷的有毒有害污染物排入海洋中，很容易进入水生生物组织中并在生物体内富集，进而通过食物链危害人们的身体健康。
砷的主要来源为自然来源和人为来源。自然地质作用，是环境本底中砷的重要来源。在地壳中，砷有时以游离态存在，但主要还是以硫化物的形式存在，大约有六七十种，如雄黄(As4S4)、雌黄(As2S3)、黄铁矿(FeAsS)等。除此之外，火山喷发等自然过程也可以向环境中输入部分砷。而人类生产生活造成的环境中砷积累的现象也愈发严重。砷的人为来源如尾矿及采矿废水的排放、化石燃料的燃烧和含砷农业化学品等的使用，主要造成了环境中砷的污染。
据统计，在全球海洋水体动态平衡中，总砷量高达(2.385.15)×109t，且该环境中砷化合物具有多种不同的形态，如：砷糖、砷胆碱等[3]。海水中，溶解态的砷主要以无机的五价砷为主。砷在水环境中的有一个动态的迁移转化过程，溶解态的砷随着悬浮物或水流迁移至水体中，在不断地运动过程中，最后于水底的沉积物中较为稳定地存在。但总体来讲，以溶解形式存在于海水的砷只占全部砷含量的很小一部分。海洋环境中的浮游动植物和海藻类生物将危害较重的无机砷转化为有机砷化合物(如MMA或DMA)，然后被海洋中的各种生物通过食物链积累。有一些砷可以被浮游植物和海藻转化为较为复杂的有机砷化合物。部分砷的化合物可以被海水沉积物中的微生物降解为MMA和无机砷，进而完成了海洋生态系统的砷的生物地球化学循环[4]。从已有研究来看，人们目前对于海底环境中微生物对砷的甲基化过程研究较少，所以通过研究该环境中能进行砷甲基化的微生物，对阐释该生境中砷的转化显得尤为重要。
砷元素的价态有很多种，包括3、0、+3 和+5。环境中的砷主要以无机砷[As(III)和As(V)]和有机砷[单甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)、三甲基砷氧化物(TMAO)等]组成[5]。一般来说，相对于有机砷，无机砷的危害性更强；相对于五价砷，三价砷的危害性更强。不同形态的砷对生物体的毒性顺序为：TMA(III) > DMA(III)，MMA(III) > As(III)> As(V)> DMA(V)， MMA(V)> TMAO。砷是一个对氧化还原环境很敏感的类金属，在一定的条件下，砷能够在微生物的作用下进行不同形态间的转化[6]。
微生物参与的砷的甲基化过程在砷的形态转化过程中具有重要的作用。自然环境中微生物主要参与了砷的氧化、还原以及甲基化等作用，这些过程都受到特定基因的调控，如arsC、arsM、arr等。在氧化环境中，微生物将As(Ⅲ)转化为毒性较低的As(V)，参与的酶有As(III)氧化酶Arx A，Aro A等[7]。在还原条件下，具有砷抗性的微生物能够将As(V)[8]有效还原，催化这类反应的酶主要有呼吸还原酶Arr A，解毒还原酶Ars C[9]。砷的甲基化在陆地，水体，大气环境的砷循环起一个很重要的作用[10]。许多真菌和细菌能够通过甲基化将无机砷转化为甲基砷酸砷[11]，涉及到无机砷之间的氧化还原的转变和无机砷的甲基化过程[12] ，揭示了在微生物体内砷的甲基化作用是对无机砷的重要解毒途径之一[13]。具有砷甲基化能力的微生物可以利用无机砷产生单甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)和三甲基砷(TMA), 催化这一过程的酶被称为As(III) S腺苷甲基转移酶(也被称为Ars M)[14]。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 研究内容和技术路线 2
1．1 主要研究内容 3
1．2 技术路线 3
2 材料与方法 3
2．1 材料 3
2．2 方法 3
2．2．1 Geobacillus kaustophilus HTA426对As(III)的转化 4
2．2．2 GkarsM基因的克隆与鉴定 4
2．2．3 表达GkarsM基因的E.coli AW3110(DE3)对As(III)的抗性研究 4
2．2．4 表达GkarsM基因的E.coli AW3110(DE3)对砷的甲基化能力 4
3 结果讨论与分析 5
3．1 Geobacillus kaustophilus HTA426菌株对As(III)的转化 5
3．2 表达GkarsM基因的大肠杆菌AW3110(DE3)对As(III)的抗性 6
3．3 表达GkarsM基因的大肠杆菌AW3110(DE3)对As(III)的转化 6
4 结论与展望 7
致谢 8
参考文献： 8
菌株Geobacillus Kaustophilus HTA426砷甲基化功能验证及GkarsM基 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
因的克隆鉴定
引言
砷(As)在环境中是一种有毒有害的污染物。砷(As)的原子序数为33，原子量为74.92，单质砷的熔点为808°C，它的沸点为603°C。在地壳元素丰度中，砷列第20位；海洋中砷列第14位。
社会经济和工业的发展进程中，砷污染已成为越来越突出的全球环境问题，严重威胁着人类的生存健康。世界上有些国家对饮用水中砷的安全标准浓度为50 μgL1，当饮用水中砷含量超过该值则认为水体受到了砷的污染。据世界卫生组织统计，全球已有约5000多万人所在的区域正面临着砷中毒的威胁[]。据预测，印度及孟加拉目前约有611亿人处于饮用高砷地下水的危险之中[]。砷污染地下水不仅作为饮用水直接威胁着人体的健康，而且还被广泛用到农田灌溉上，从而导致了农田环境中砷的累积。工业生产“三废”及其他含砷的有毒有害污染物排入海洋中，很容易进入水生生物组织中并在生物体内富集，进而通过食物链危害人们的身体健康。
砷的主要来源为自然来源和人为来源。自然地质作用，是环境本底中砷的重要来源。在地壳中，砷有时以游离态存在，但主要还是以硫化物的形式存在，大约有六七十种，如雄黄(As4S4)、雌黄(As2S3)、黄铁矿(FeAsS)等。除此之外，火山喷发等自然过程也可以向环境中输入部分砷。而人类生产生活造成的环境中砷积累的现象也愈发严重。砷的人为来源如尾矿及采矿废水的排放、化石燃料的燃烧和含砷农业化学品等的使用，主要造成了环境中砷的污染。
据统计，在全球海洋水体动态平衡中，总砷量高达(2.385.15)×109t，且该环境中砷化合物具有多种不同的形态，如：砷糖、砷胆碱等[3]。海水中，溶解态的砷主要以无机的五价砷为主。砷在水环境中的有一个动态的迁移转化过程，溶解态的砷随着悬浮物或水流迁移至水体中，在不断地运动过程中，最后于水底的沉积物中较为稳定地存在。但总体来讲，以溶解形式存在于海水的砷只占全部砷含量的很小一部分。海洋环境中的浮游动植物和海藻类生物将危害较重的无机砷转化为有机砷化合物(如MMA或DMA)，然后被海洋中的各种生物通过食物链积累。有一些砷可以被浮游植物和海藻转化为较为复杂的有机砷化合物。部分砷的化合物可以被海水沉积物中的微生物降解为MMA和无机砷，进而完成了海洋生态系统的砷的生物地球化学循环[4]。从已有研究来看，人们目前对于海底环境中微生物对砷的甲基化过程研究较少，所以通过研究该环境中能进行砷甲基化的微生物，对阐释该生境中砷的转化显得尤为重要。
砷元素的价态有很多种，包括3、0、+3 和+5。环境中的砷主要以无机砷[As(III)和As(V)]和有机砷[单甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)、三甲基砷氧化物(TMAO)等]组成[5]。一般来说，相对于有机砷，无机砷的危害性更强；相对于五价砷，三价砷的危害性更强。不同形态的砷对生物体的毒性顺序为：TMA(III) > DMA(III)，MMA(III) > As(III)> As(V)> DMA(V)， MMA(V)> TMAO。砷是一个对氧化还原环境很敏感的类金属，在一定的条件下，砷能够在微生物的作用下进行不同形态间的转化[6]。
微生物参与的砷的甲基化过程在砷的形态转化过程中具有重要的作用。自然环境中微生物主要参与了砷的氧化、还原以及甲基化等作用，这些过程都受到特定基因的调控，如arsC、arsM、arr等。在氧化环境中，微生物将As(Ⅲ)转化为毒性较低的As(V)，参与的酶有As(III)氧化酶Arx A，Aro A等[7]。在还原条件下，具有砷抗性的微生物能够将As(V)[8]有效还原，催化这类反应的酶主要有呼吸还原酶Arr A，解毒还原酶Ars C[9]。砷的甲基化在陆地，水体，大气环境的砷循环起一个很重要的作用[10]。许多真菌和细菌能够通过甲基化将无机砷转化为甲基砷酸砷[11]，涉及到无机砷之间的氧化还原的转变和无机砷的甲基化过程[12] ，揭示了在微生物体内砷的甲基化作用是对无机砷的重要解毒途径之一[13]。具有砷甲基化能力的微生物可以利用无机砷产生单甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)和三甲基砷(TMA), 催化这一过程的酶被称为As(III) S腺苷甲基转移酶(也被称为Ars M)[14]。
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