铁细菌外膜蛋白对赤铁矿纳米颗粒团聚状态的影响机制

【作者】 刘娟； 盛安旭； 刘枫；

【机构】 北京大学环境科学与工程学院；

【摘要】 模式铁还原菌--希瓦氏菌能够利用胞外的赤铁矿（α-Fe₂O₃）纳米颗粒作为电子受体进行新陈代谢,这一异化铁还原过程在铁元素地球化学循环、微生物矿化、生物燃料电池开发等研究邻域引起了广泛关注。希瓦氏菌外膜蛋白OmcA位于细胞跨膜电子传递链末端,能够直接与赤铁矿纳米颗粒表面发生氧化-还原反应1。OmcA也是希瓦氏菌胞外分泌物中主要的蛋白质之一,在赤铁矿-希瓦氏菌吸附过程中起着重要作用。本文报道了不同粒径的赤铁矿纳米颗粒在希瓦氏菌外膜蛋白OmcA分散液中的团聚动力学。考察了溶液pH值、离子强度、蛋白质浓度、纳米颗粒浓度等条件对赤铁矿纳米颗粒团聚状态的影响。分析了OmcA在赤铁矿表面的吸附行为和结构特征,证明在所研究的实验条件范围内,离子强度对赤铁矿表面的OmcA的二级结构和蛋白吸附量没有显著影响。提出不同浓度的OmcA对赤铁矿纳米颗粒分散状态的影响分为三个不同的阶段。在此基础上,将OmcA与模式蛋白牛血清白蛋白（BSA）、细胞色素C （cytochrome c from bovine heart, Cyt）进行对比²,提出蛋白质对于赤铁矿纳米颗粒团聚状态的影响与蛋白质性质,纳米颗粒粒径和介质条件都密切相关。查明外膜蛋白质对于铁氧化物纳米颗粒团聚状态的影响机制,有助于了解不同环境中微生物异化铁还原效率的差异性,正确认识铁氧化物纳米颗粒在环境介质中的迁移和转化。更多还原