CN101914516A - 一种固定甲醛分解途径关键酶及辅因子的方法及其应用 - Google Patents
一种固定甲醛分解途径关键酶及辅因子的方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101914516A CN101914516A CN2010102247138A CN201010224713A CN101914516A CN 101914516 A CN101914516 A CN 101914516A CN 2010102247138 A CN2010102247138 A CN 2010102247138A CN 201010224713 A CN201010224713 A CN 201010224713A CN 101914516 A CN101914516 A CN 101914516A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- formaldehyde
- enzyme
- decomposing
- cofactor
- immobilized enzyme
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 184
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 title claims abstract description 48
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 108010093096 Immobilized Enzymes Proteins 0.000 claims abstract description 22
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 102100039702 Alcohol dehydrogenase class-3 Human genes 0.000 claims description 15
- 108010051015 glutathione-independent formaldehyde dehydrogenase Proteins 0.000 claims description 15
- 102000007056 Recombinant Fusion Proteins Human genes 0.000 claims description 8
- 108010008281 Recombinant Fusion Proteins Proteins 0.000 claims description 8
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium peroxydisulfate Substances [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 claims description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 5
- 108010020056 Hydrogenase Proteins 0.000 claims description 4
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 4
- 230000037361 pathway Effects 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- KWYHDKDOAIKMQN-UHFFFAOYSA-N N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine Chemical compound CN(C)CCN(C)C KWYHDKDOAIKMQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 3
- IRLPACMLTUPBCL-KQYNXXCUSA-N 5'-adenylyl sulfate Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](COP(O)(=O)OS(O)(=O)=O)[C@@H](O)[C@H]1O IRLPACMLTUPBCL-KQYNXXCUSA-N 0.000 claims 1
- VAZSKTXWXKYQJF-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)OOS([O-])=O VAZSKTXWXKYQJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 235000019256 formaldehyde Nutrition 0.000 description 52
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N glutathione Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(=O)N[C@@H](CS)C(=O)NCC(O)=O RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N 0.000 description 6
- 229960003180 glutathione Drugs 0.000 description 5
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 4
- 239000004160 Ammonium persulphate Substances 0.000 description 3
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 3
- 108010091086 Recombinases Proteins 0.000 description 3
- 102000018120 Recombinases Human genes 0.000 description 3
- -1 amino, carboxyl Chemical group 0.000 description 3
- 235000019395 ammonium persulphate Nutrition 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAQJHHRNXZUBTE-NQXXGFSBSA-N D-ribulose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)C(=O)CO ZAQJHHRNXZUBTE-NQXXGFSBSA-N 0.000 description 2
- ZAQJHHRNXZUBTE-UHFFFAOYSA-N D-threo-2-Pentulose Natural products OCC(O)C(O)C(=O)CO ZAQJHHRNXZUBTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 2
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 1-O-galloyl-3,6-(R)-HHDP-beta-D-glucose Natural products OC1C(O2)COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC1C(O)C2OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 1
- 239000004382 Amylase Substances 0.000 description 1
- 102000013142 Amylases Human genes 0.000 description 1
- 108010065511 Amylases Proteins 0.000 description 1
- 102000016938 Catalase Human genes 0.000 description 1
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 description 1
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001263 FEMA 3042 Substances 0.000 description 1
- 108090000698 Formate Dehydrogenases Proteins 0.000 description 1
- 108010024636 Glutathione Proteins 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N Penta-digallate-beta-D-glucose Natural products OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 241000589776 Pseudomonas putida Species 0.000 description 1
- MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N Serine Natural products OCC(N)C(O)=O MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 description 1
- 235000019418 amylase Nutrition 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 102000006995 beta-Glucosidase Human genes 0.000 description 1
- 108010047754 beta-Glucosidase Proteins 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 235000010418 carrageenan Nutrition 0.000 description 1
- 229920001525 carrageenan Polymers 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000001177 diphosphate Substances 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J diphosphate(4-) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 235000011180 diphosphates Nutrition 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 125000002883 imidazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 208000032839 leukemia Diseases 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000007269 microbial metabolism Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 210000000214 mouth Anatomy 0.000 description 1
- 210000003928 nasal cavity Anatomy 0.000 description 1
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 239000008057 potassium phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 229920002258 tannic acid Polymers 0.000 description 1
- LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N tannic acid Chemical compound OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N 0.000 description 1
- 229940033123 tannic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000015523 tannic acid Nutrition 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Abstract
本发明公开了一种固定甲醛分解途径关键酶及辅因子的方法。将甲醛分解途径中的两个关键酶及辅因子NAD固定在聚丙烯酰胺凝胶内部，制备成固定化酶，可用于分解和吸收气体甲醛。
Description
技术领域：
本发明属于酶工程技术领域，具体涉及一种用酶法治理甲醛污染的方法，将两种具有催化活性和热稳定性的酶蛋白——GSH-非依赖型甲醛脱氢酶(PADH)和甲酸脱氢酶(FDH)固定在聚丙烯酰胺凝胶内部，制备成固定化酶，可用于分解和吸收气体甲醛。
背景技术：
许多建筑装饰材料如人造板、胶粘剂、涂料、壁纸、家具等都能释放甲醛，使甲醛变成室内空气污染的主要气体之一。甲醛由于存在板材内部，挥发期可长达3～15年，装修后一两年内难以完全挥发掉。高浓度的甲醛对神经系统、免疫系统、肺和肝脏等都有毒害作用，长期接触甲醛的人，容易引起鼻腔、口腔、皮肤和消化道的癌症，还可能导致白血病。针对甲醛的危害性，目前对于室内甲醛污染的治理方法有：污染源的控制、通风控制、物理吸附法、净化处理法等，这些方法尽管在一定程度上有清除甲醛的作用，但都存在成本高、装置复杂、产生二次污染、治标不治本等特点。目前的一些研究说明可用植物来治理气体甲醛污染，这是一种简单、有效、自然、环保的方法。但由于植物的正常生长需要光照，因此用植物来治理气体甲醛污染的方法可能只适用于有光照的环境，对于没有光照的黑暗环境如柜子、抽屉等无法使用。
微生物在长期进化过程中，已经形成了很多应对甲醛毒害和代谢甲醛的机制，微生物代谢甲醛的机制有同化和异化作用两类机制，甲醛的同化作用可通过核酮糖单磷酸途径、核酮糖二磷酸途径、丝氨酸途径进行，最终将甲醛同化成细胞的组成成份；甲醛的异化作用通过依赖不同辅因子的氧化途径进行，最终被甲醛分解成CO2。在甲醛异化途径中涉及的关键酶种类较少，且所涉及的酶结构较为简单、甲醛的分解产物是无毒的CO2，因此将甲醛分解途径的关键酶固定后可以用来治理甲醛污染，用酶法来治理甲醛污染不仅具有经济、环保、不产生二次污染等优点，还可以克服用植物治理甲醛污染方面的不足，酶被固定化后仍然保持有生物活性，很适合在没有光照的环境里使用。
由于酶的特殊理化性质，在催化过程中往往是以游离酶形式作用于底物。因为酶在水溶液中放置时间长后极容易失活，所以利用水溶性酶来治理室内甲醛污染不切实际且在应用上也会有很大的局限性。将分解甲醛的关键酶固定在载体基质上制备成固定化酶，固定化酶既能保持酶的催化活性又能提高酶分子结构的稳定性，因而可克服游离酶的一些不足之处，可更好的应用于甲醛污染治理，是一种较为实际可行的方法。上世纪70年代以来，酶固定化技术发展迅猛，开发了很多固定酶的方法，目前关于酶的固定化方法主要有吸附法、共价结合法、交联法和包埋法四种。
吸附法是最早出现的较为简单的酶固定化方法，主要是利用离子键、物理吸附等作用，将酶固定在纤维素、琼脂糖等多糖或多孔玻璃、离子交换树脂等载体上。该法工艺简便、条件温和，但对酶的吸附力弱，在不适pH、高盐浓度、高底物浓度以及高温条件下酶容易从载体上脱落，并污染催化反应产物，因此在实际应用中受到限制。
共价结合法是指将酶共价结合到载体上，主要是通过一些酶的功能基团如氨基、羧基、酚基、疏基、羟基、咪唑基、吲哚基共价结合到载体上。尽管利用该方法可使酶与载体牢固结合，但由于共价反应较为激烈，酶活力损失较大，制备的固定化酶回收率及活性较低、工艺复杂。
交联法是指将游离酶的氨基酸残基与双功能试剂(如戊二醛)或多功能试剂(如苯-2-异氰-4-异琉氰)反应而被固定化。利用该法可得到酶蛋白单位浓度较高的固定化酶，但反应条件剧烈，酶活回收率低，主要应用在酶膜和免疫分子膜的制备中。
包埋法是将酶定位于聚合物材料的格子或微胶囊结构中，从而实现酶的固定，而底物仍能渗入格子或微囊内与酶相接触。此法较为简便，酶分子仅仅是被包埋起来，本身不参与化学结合反应，反应条件温和，生物活性破坏少，酶活力回收率较高。但由于存在扩散等限制问题，因此对大分子底物不适用，主要方式包括微囊包埋法和凝胶包埋法两种。
微囊包埋法是以物理方法将酶包埋于半透性聚合体膜内，形成直径为1-100μm的微囊，只有底物和产物分子能以自由扩散的方式通过半透膜。常以乙基纤维素、聚乙烯等作为微囊材料，一些双功能基团试剂如戊二醛、鞣酸等可增加酶的稳定性。
凝胶包埋法是指将酶包埋在交联的不溶性凝胶空隙中的方法。将酶和单聚物混合，加入引发剂促使单聚物聚合，从而制成凝胶固定化酶。其中交联聚丙烯酰胺凝胶包埋法是首先被采用的包埋技术，由于利用聚丙烯酰胺凝胶包埋法对酶蛋白进行固定，能够很好的保存酶活性。已经有多种酶如胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、β一淀粉酶、过氧化氢酶、胰凝乳蛋白酶、β-葡萄糖苷酶都通过此法得到了固定，近年来，又有人使用天然材料如藻酸盐和卡拉胶进行包埋固定化研究。
来自恶臭假单胞菌的甲醛脱氢酶(formaldehyde dehydrogenase，EC1.2.1.46，PADH)是目前发现的一种不依赖谷光甘肽(GSH)的甲醛氧化酶。与GSH依赖的甲醛脱氢酶不同，在有辅因子NAD+存在时PADH可以直接把游离甲醛直接氧化生成甲酸(Ando等，J.Biochem，1979，85：1165-1172)。甲酸脱氢酶(formate dehydrogenase，EC 1.2.1.2，FDH)可以把甲酸氧化最终生成CO2(Labrou和Rigden，Biochem.J.2001，354：455-463)，但是迄今为止，国内外还没有研究开发利用酶来治理甲醛污染的方法。
发明内容：
本发明的目的是提供一种简便的方法快速固定PADH和FDH及辅因子NAD+，酶被固定后气体甲醛仍然能与酶蛋白相互作用，固定化的酶可以应用于气体甲醛污染的治理，将甲醛最终分解为无毒的CO2，固定化反应过程简单，成本较低，易重复使用。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了如下的技术方案：
一种固定甲醛分解途径关键酶及其辅因子的方法，将甲醛分解途径中的两个关键酶及辅因子NAD固定在聚丙烯酰胺凝胶内部，制备成固定化酶，可用于分解和吸收甲醛。
上述方法中两个关键酶是两种具有催化活性和热稳定性的酶蛋白——GSH-非依赖型甲醛脱氢酶(PADH)和甲酸脱氢酶(FDH)。
上述方法中固定化酶的制备是在12％的聚丙烯酰胺基质溶液中，加入PADH重组蛋白和FDH重组蛋白及足够量的辅因子NAD+，室温下缓慢搅拌；搅拌后使酶蛋白、辅因子与丙烯酰胺载体基质均匀混合，再加入适量10％过硫酸胺APS和TEMED使丙烯酰胺单体完全交联成聚合物，将混合液迅速灌入制胶器内，室温下放置3-4h，使之彻底凝固。
把上述方法中制备好的固定化酶凝胶切成胶条，置入吸收和分解甲醛的装置内，可用于分解和吸收气体甲醛。
附图说明：
图1 测定固定化酶吸收甲醛的装置；
图2 固定化酶对气体甲醛的吸收曲线。
具体实施方式：
下面结合附图，用本发明的实施例来进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此来限定本发明。
实施例1：
PADH的重组蛋白和FDH的重组蛋白及其辅因子NAD的固定化：
在30ml的反应体系中加入如下溶液：30％丙烯酰胺12ml，1.5mol/L(pH7.5)磷酸钾缓冲液7.8ml，无菌水7.9ml，PADH重组蛋白1.5mg、FDH重组蛋白2.25mg，100mmol/L辅因子NAD+2ml，室温下缓慢搅拌20min使酶蛋白、辅因子与丙烯酰胺载体基质均匀混合后，加入10％过硫酸铵(APS)0.3ml，TEMED 0.012ml，缓慢搅拌2min使丙烯酰胺单体完全交联成聚丙烯酰胺后，将混合液迅速灌入已经装好的制胶器内，室温下放置3-4h，使聚丙烯酰胺彻底凝固，小心剥开凝胶，用干净的手术刀将其切成长5cm、宽1cm、厚0.5cm左右的胶条，置入6ml空层析柱内。同时也制备一块不加酶蛋白的胶，切成相同大小的胶条后置入相同的空层析柱内，作为测定固定化酶吸收气体甲醛效果分析的负对照，空柱下端用盖子封口，上端用一密闭不透气的胶塞封口，胶塞可插入针头，以便注入气体甲醛(图1A)。
实施例2：
固定化酶对甲醛的吸收效果分析：
用注射器在装有固定化酶胶条的层析管和对照管(空白管)上端同时注入6ml气体甲醛，管的出口连接手持式甲醛测定仪(图1B)，测得管内气体甲醛起始浓度为0.47ppm，每隔1h对管内剩余甲醛浓度进行测定。以管内剩余甲醛浓度为纵坐标，以测定时间为横坐标作甲醛吸收曲线如图2所示。结果说明与空白管相比，固定化酶对甲醛确实具有吸收效果，尤其在起始的3h内甲醛下降速度较快，由最初的0.47ppm下降到0.32ppm，注入的气体甲醛有32％被吸收，在5h-10h内甲醛浓度下降幅度开始变缓，最终管内甲醛剩余浓度为0.28ppm，气体甲醛经过固定化酶作用之后浓度下降了40％。相比之下空白管甲醛浓度则几乎没有太大变化，10h之后浓度仍为0.43ppm。这些结果显示酶蛋白经过聚丙烯酰胺凝胶固定之后仍具有酶活性，表明选用聚丙烯酰胺凝胶作为基质不仅能同时固定两种酶及其辅因子NAD+，而且能够保留酶的活性，可用于分解气体甲醛。
Claims (4)
1.一种固定甲醛分解途径关键酶及辅因子的方法，将甲醛分解途径中的两个关键酶及辅因子NAD固定在聚丙烯酰胺凝胶内部，制备成固定化酶，可用于分解和吸收甲醛。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于两个关键酶是两种具有催化活性和GSH-非依赖型甲醛脱氢酶(PADH)和甲酸脱氢酶(FDH)。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于固定化酶的制备方法是在12％的聚丙烯酰胺基质溶液中，加入PADH重组蛋白和FDH重组蛋白及足够量的辅因子NAD+，室温下缓慢搅拌；搅拌后使酶蛋白、辅因子与丙烯酰胺载体基质均匀混合，再加入适量10％过硫酸胺APS和TEMED使丙烯酰胺单体完全交联成聚合物，将混合液迅速灌入制胶器内，室温下放置3-4h，使之彻底凝固。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于分解和吸收气体甲醛可选用含有固定化酶的凝胶，将其切成胶条，置入吸收和分解甲醛的装置上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010102247138A CN101914516B (zh) | 2010-07-13 | 2010-07-13 | 一种固定甲醛分解途径关键酶及辅因子的方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010102247138A CN101914516B (zh) | 2010-07-13 | 2010-07-13 | 一种固定甲醛分解途径关键酶及辅因子的方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101914516A true CN101914516A (zh) | 2010-12-15 |
| CN101914516B CN101914516B (zh) | 2012-12-19 |
Family
ID=43322162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010102247138A Expired - Fee Related CN101914516B (zh) | 2010-07-13 | 2010-07-13 | 一种固定甲醛分解途径关键酶及辅因子的方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101914516B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108660133A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-10-16 | 浙江古玛环境科技有限公司 | 一种骨架表面固定植物酶的气凝胶及其制备方法和应用 |
| CN113088512A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-07-09 | 武汉理工大学 | 一种复合酶及其制备方法、再生方法和应用 |
| US11597845B2 (en) | 2017-06-30 | 2023-03-07 | Dow Global Technologies Llc | Coating for aldehyde remediation and method of making |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104745619A (zh) * | 2015-03-03 | 2015-07-01 | 昆明理工大学 | 拟南芥甲酸脱氢酶fdh基因的植物表达载体及其应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101054575A (zh) * | 2007-04-03 | 2007-10-17 | 沈阳化工学院 | 一种改性聚丙烯酰胺固定化细胞的制备方法 |
| CN101050456B (zh) * | 2007-03-30 | 2010-05-19 | 清华大学 | 一种固定化细胞聚丙烯酰胺大孔凝胶载体及其制备方法 |
-
2010
- 2010-07-13 CN CN2010102247138A patent/CN101914516B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101050456B (zh) * | 2007-03-30 | 2010-05-19 | 清华大学 | 一种固定化细胞聚丙烯酰胺大孔凝胶载体及其制备方法 |
| CN101054575A (zh) * | 2007-04-03 | 2007-10-17 | 沈阳化工学院 | 一种改性聚丙烯酰胺固定化细胞的制备方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 《中国优秀硕士学位论文全文数据库，工程科技I辑，天津大学硕士学位论文》 20090815 齐瑞颖 微生物降解室内甲醛污染物的理论与实验研究 摘要 1-4 , 2 * |
| 《中国优秀硕士学位论文全文数据库，工程科技I辑，浙江大学硕士学位论文》 20021215 李伟 聚丙烯酰胺/N,N"-亚甲基双丙烯酰胺固定化L-天门冬酰胺酶 摘要 1-2 , * |
| 《生物技术通报》 20100326 张婧等 微生物甲醛脱氢酶的研究进展 50-53、57 1-4 , 第3期 2 * |
| 《离子交换与吸附》 20051231 黄淑芳等 吸附法和溶胶-凝胶法固定化醇脱氢酶比较研究 255-262 1-4 第21卷, 第3期 2 * |
| 《高校化学工程学报》 20030831 黄蓓等 聚丙烯酰胺-聚乙二醇对L-天门冬酰胺酶的包埋研究 431-437 1-2 第17卷, 第4期 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11597845B2 (en) | 2017-06-30 | 2023-03-07 | Dow Global Technologies Llc | Coating for aldehyde remediation and method of making |
| CN108660133A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-10-16 | 浙江古玛环境科技有限公司 | 一种骨架表面固定植物酶的气凝胶及其制备方法和应用 |
| CN108660133B (zh) * | 2018-05-17 | 2020-09-25 | 浙江古玛环境科技有限公司 | 一种骨架表面固定植物酶的气凝胶及其制备方法和应用 |
| CN113088512A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-07-09 | 武汉理工大学 | 一种复合酶及其制备方法、再生方法和应用 |
| CN113088512B (zh) * | 2021-04-15 | 2023-04-07 | 武汉理工大学 | 一种复合酶及其制备方法、再生方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101914516B (zh) | 2012-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102351320B (zh) | 应用于生物流化床的新型生物微胶囊制备方法 | |
| Nistor et al. | Improved stability and altered selectivity of tyrosinase based graphite electrodes for detection of phenolic compounds | |
| Bhattacharya et al. | CO2 hydration by immobilized carbonic anhydrase | |
| Shan et al. | Calcium carbonate nanoparticles: a host matrix for the construction of highly sensitive amperometric phenol biosensor | |
| JP2755654B2 (ja) | ブドウ糖濃度応答インスリン放出装置 | |
| CN101914516B (zh) | 一种固定甲醛分解途径关键酶及辅因子的方法及其应用 | |
| Arica | Epoxy‐derived pHEMA membrane for use bioactive macromolecules immobilization: Covalently bound urease in a continuous model system | |
| JPS6029474B2 (ja) | 固定された蛋白質及びその製造法 | |
| Koncki et al. | Optical biosensors based on Prussian Blue films | |
| Kulik et al. | Trypsin immobilization on to polymer surface through grafted layer and its reaction with inhibitors | |
| Karadağ et al. | Dynamic swelling behavior of γ-radiation induced polyelectrolyte poly (AAm-co-CA) hydrogels in urea solutions | |
| JPS60120987A (ja) | 固定化された微生物菌体もしくは酵素の製法 | |
| Onbas et al. | Synthesis of alginate‐silica hybrid hydrogel for biocatalytic conversion by β‐glucosidase in microreactor | |
| Feng et al. | Adsorption of urea nitrogen onto chitosan coated dialdehyde cellulose under biocatalysis of immobilized urease: equilibrium and kinetic | |
| Petrov et al. | In situ entrapment of urease in cryogels of poly (N‐isopropylacrylamide): An effective strategy for noncovalent immobilization of enzymes | |
| Turmanova et al. | Radiation grafting of acrylic acid onto polytetrafluoroethylene films for glucose oxidase immobilization and its application in membrane biosensor | |
| CN103066302A (zh) | 一种生物燃料电池阳极及其制备方法与应用 | |
| CN1962861B (zh) | 一种应用于生物催化转化的组合固定化方法 | |
| Grunwald et al. | Nylon polyethyleneimine microcapsules for immobilizing multienzymes with soluble dextran-NAD+ for the continuous recycling of the microencapsulated dextran-NAD+ | |
| CN109913441A (zh) | 一种聚合物微囊包埋固定化酶的方法 | |
| Tümtürk et al. | Adsorption of α-amylase onto poly (N-vinyl 2-pyrrolidone/itaconic acid) hydrogels | |
| Uragami et al. | Studies of syntheses and permeabilities of special polymer membranes: 61. New method for enzyme immobilization by a polyion complex membrane | |
| Chen et al. | Improved properties of bilirubin oxidase by entrapment in alginate-silicate sol-gel matrix | |
| Demirci et al. | Alpha‐Glucosidase Enzyme Immobilized Dextran‐Co Metal Nanoparticle Cryogel Composite Systems as Dual Catalyst with Enhanced Stability and Catalytic Activity | |
| Hu et al. | Preparation and Application of Plant Active Calcium Alginate Gel for Deep Purification of Formaldehyde in Air |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121219 Termination date: 20150713 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |