《降解木素關鍵酶在納米多孔金屬電極上的電子轉移》是依託山東大學，由黃錫榮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：降解木素關鍵酶在納米多孔金屬電極上的電子轉移
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃錫榮
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
木素降解關鍵酶包括木素過氧化物酶、錳過氧化物酶、漆酶等，它們參與木素的解聚和芳香環的降解。本項目擬以去合金法通過金屬置換、表面電鍍、自組裝修飾等策略製備數種新型納米多孔金屬裸電極和功能修飾電極；研究電極材料微結構和界面特性對上述木素降解關鍵酶與電極間電子傳遞過程熱力學和動力學的影響；基於腈基耦合產生的特徵紅外光譜，建立可用於界面上蛋白質取向表征的腈基紅外探針新方法；研究木素降解關鍵酶在多孔金屬電極表面的取向、構象以及電子轉移過程中酶構象的變化；了解軸向配體、電子介體、介質條件等對酶取向、構象、活性以及與電極間電子傳遞效率的影響，弄清制約木素降解關鍵酶電子傳遞效率的關鍵因素及機制，實現納米多孔金屬材料上木素降解關鍵酶的高效生物電催化。該研究對於理解木素降解關鍵酶與木素間的相互作用、闡明木素降解機制、實現木素體外酶解意義重大；同時也為第三代生物感測器和生物燃料電池的設計提供了科學支撐。
結題摘要
本項目通過合金腐蝕、電位擾動法結合表面電鍍、自組裝修飾等策略製備了數種新型納米多孔金屬裸電極和功能修飾電極，研究了不同電極材料微結構和界面特性上固定化木素降解關鍵酶的酶學性質以及固定化酶與電極間電子傳遞過程熱力學和動力學，探討了介質等因素對酶活性及電子轉移效率的影響與機制; 基於一些納米多孔金屬材料的電催化作用，發展了一些生物感測器；利用化學方法修飾蛋白，建立了蛋白結構變化的氰基探針表征新方法；藉助納米多孔金屬的電漿性質，還建立了納米多孔金屬修飾界面的SERS表征方法；利用雙功能連線分子通過軸向配位作用構建了單取向的鐵卟啉電極，通過納米多孔金、銀表面三明治夾心結構的構建進一步提高了界面分子的檢測信號並探討了增強機制；通過分子生物學方法構建了不同取向的漆酶電極，研究了漆酶在金屬電極表面的取向與酶電極間電子轉移效率的關係以及取向對氧的電催化還原電流與產物的影響與機制。結果表明，在多孔金屬表面上酶的取向是制約木素降解關鍵酶高效直接電子轉移和生物電催化的最關鍵因素。該研究對於理解木素降解關鍵酶與木素間的相互作用、闡明木素生物降解機制具有重要價值；同時也為第三代生物感測器和生物燃料電池的設計提供了科學支撐。
