论文摘要：基于氯过氧化物酶活性中心结构域研究的酶促降解环境毒物体系构建

氯过氧化物酶（Chloroperoxidase，CPO）因其独特的活性中心结构而具有多种催化性能以及广泛的底物适应性，但其结构与催化活性的构效关系尚需进一步阐明；本论文首先基于对氯过氧化物酶的结构域中关键位点的解析，在加深对氯过氧化物酶构效关系认知的基础上，进一步将其应用于环境毒物的降解中，构建了双酚A、抗炎药物双氯芬酸钠和萘普生以及雌激素中的雌酮的酶催化降解体系，其主要内容包括：
活性中心结构域解析：通过乙二胺四乙酸二钠（EDTA）配位竞争反应结合石墨炉原子吸收及电感耦合等离子体发射光谱的检测结果，证实氯过氧化物酶活性中心血红素丙酸酯处存在一个金属阳离子结合位点，并且这个配位点的金属为Mn2+；通过对比Mn2+移除前后CPO的紫外特征吸收光谱、圆二色谱以及氯化活性和过氧化活性的变化，阐明了Mn2+的存在对于保持酶活性中心的结构域、稳定CPO的优势构象具有一定作用，是酶分子表现活力所必需的结构元素；研究中还进一步发现移除Mn2+前后CPO血红素活性中心微环境的变化是一个可逆过程，重新引入Mn2+时活性可得以恢复，并且以外源性Ag+和Cr3+替代Mn2+后，CPO的氯化活性和过氧化活性分别比天然态的酶有所改善，可为通过化学修饰提高CPO的催化活性提供新的途径。
酶促降解的过程优化：以氯过氧化物酶为催化剂，研究了在双氧水体系下对环境毒物双酚A、抗炎药双氯芬酸钠和萘普生、雌激素中的雌酮的降解过程，分别优化了各个因素（酶用量、H2O2浓度、pH值、反应时间）对它们降解率的影响。双酚A降解的最佳条件为：酶用量2.0×10-9 mol/L，H2O2浓度0.15 mmol/L，pH值3.0，反应时间7 min；双氯芬酸钠降解的最佳条件为：酶用量5.0×10-9 mol/L，H2O2浓度0.1 mmol/L，pH值3.0，反应时间9 min；萘普生降解的最佳条件为：酶用量20.0×10-9 mol/L，H2O2浓度0.1 mmol/L，pH值3.0，反应时间7 min；雌酮降解的最佳条件为：酶用量0.8×10-9 mol/L，双氧水浓度25 μmol/L，pH值2.0~6.0均可，反应时间18 min；在最佳条件下这四种底物的降解率均可达到100 %。
降解产物测定及降解途径：借助液质联用技术首先分别测定了它们降解后的主要产物，并由此推测其降解的途径。本文所选择的四种环境毒物均属于传统方法难降解的有机污染物，本文研究结果表明经过氯过氧化物酶促氧化过程处理之后，这四种环境毒物分子均有效断裂成较小的碎片，转化为易生物降解的物质，表明这是一种有效的前处理手段，若后续再与微生物降解过程结合，通过二级处理方法则可达到环境毒物的深度处理的目的，真正实现可持续发展战略。

酶促降解循环及降解机理：在这四种环境毒物的降解中，涉及到两种反应机理，一种是环境毒物直接进入酶活性中心，与氧化性很强的酶循环中间体，高铁卟啉自由基阳离子compoundⅠ直接反应，通过两步单电子转移过程完成酶催化循环；另一种则基于CPO的氯化活性，以Cl-为底物，在线产生了氧化性很强的活性小分子，如Cl2、HClO等，毒物无需进入酶活性中心，氧化反应在溶液本体中完成，因而就摆脱了CPO分子中底物通道对需降解的毒物分子的大小的限制，扩大了可降解的底物的范围。
酶促降解体系性能评价：降解后四种环境毒物（双酚A、双氯芬酸钠、萘普生以及雌酮）的化学耗氧量（COD）和总有机碳（TOC）分别去除了5.0 %/23.2 %，4.3 %/25.2 %，7.2 %/7.5 %，1.2 %/1.4 %。COD的下降，表明毒物中有机物的含量有所降低；TOC的下降，表明其生物降解能力有所提高。

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