摘 要

植物光反应包括光能吸收、电子传递、光合磷酸化等三个主要步骤。在植物光反应系统中由光能激发引起系列氧化还原反应使水裂解氧还原，其中反应产生具有强氧化性的中间体,可以利用其强氧化性使有机物降解。

现在考虑到光合系统中的光裂解酶只需要光照即可表现出氧化性，进而想到这种氧化性可以用于室内污染及空气净化。将植物光反应系统提取并固定在透光载体上置于室内，即可产生净化与分解效果，可通过2,6-二氯吲哚酚钠有色溶液的降解检测等方法测定其效率。目前有3种公认比较好的固定方法:PVA-SbQ,海藻酸钙和戊二醛—牛血清蛋白固定,这3种固定方法保存的类囊体膜活性较高。本文考察的是后面两种方法固定的植物光反应系统的活性保留以及固定载体的选择。

结果表明：最好的方法是海藻酸钙固定法，最佳的载体是盖玻片。其固定的光反应系统活性保留率为88.0%。最差的方法是以塑料膜为载体的戊二醛-牛血清蛋白固定方法，其固定的光反应系统活性保留率为51%。本文所制得的固定化光反应系统成功用于丙酮的光降解。

关键词：植物光反应系统，固定化，挥发性有机物，光促降解

Abstract

Photosynthetic electron-transfer reaction includes three main steps: light energy absorption, electron transfer, photophosphorylation. The REDOX reactions in Green plants’ photosynthetic electron-transfer reaction series make water pyrolysis oxygen reduction caused by light stimulate, in which generate a strong oxidizing reaction intermediates, we can use its’ strong oxidizing to degrade organic matter.

Now consider the photolyase of photosynthetic system only need light can it react the oxidation, and then think of the oxidation can be used in indoor pollution and air purification. To extract plants’ photosynthetic electron-transfer reaction system and fix them on the pervious to light carrier in indoor, it can express purify and decomposition effects, by some detection methods can measure its efficiency such as 2,6-dichlorophenolindophenol sodium. There are three generally accepted great fixed methods: PVA - SbQ, calcium alginate and glutaraldehyde, bovine serum albumin, these three fixed methods of thylakoid membrane kept higher activity. This paper study about the latter two methods.

The results show that: The best way is calcium alginate fixation, the best carrier is cover-slips. The photoreactive system fixed by this method has the activity retention rate of 88.0%. The worst method is use plastic films as the carrier of glutaraldehyde - fixed bovine serum albumin method, fixed photoreactive system activity retention rate was 51%. As used herein, the immobilized reaction system was successfully used for optical degradation of acetone.

Key words：plant light reaction system, immobilization, volatile organic compounds, photodynamic degradation

目 录

第一章 绪论 1

1.1室内空气污染影响以及治理 1

1.2光反应系统的特性及其应用 2

1.3本文研究的目的意义 5

第二章 材料与方法 7

2.1 材料 7

2.2 方法 9

2.2.1光反应系统的制备 9

2.2.2光反应系统的固定 10

2.3测内囊体薄膜悬浮液的蛋白质含量（考马斯亮蓝法） 11

2.3.1标准曲线绘制 11

2.3.2样品测定 12

2.4酶活力测定 12

2.5测定固定的光反应系统对丙酮的降解效率 13

第3章 结果与分析 14

3.1光反应系统及其活力 14

3.1.1光反应系统蛋白质含量的测定 14

3.2 原光反应系统悬浮液以及固定化光反应系统活性 15

3.3 固定化光反应系统对丙酮降解 18

第4章 总结与展望 19

4.1 总结 19

4.1.1载体的选择 19

4.1.2固定方法的选择 19

4.1.3定量表示分解效率 19

4.2 展望 20

参考文献 21

致谢 22

第一章 绪论

在21世纪，人类面临的一个重大的问题就是环境污染，随着人类的社会的不断发展，城市的规模的不断地扩大，污染物的排放都在不断地增加。根据《2014年中国环境状况公报》公布, 全国地表水总体污染等级为轻度污染，部分城市河段的污染等级为污染较重，废水中COD排放量达到了2352.7万吨，在这种情况下，污水的处理问题也就越来越受到政府和个人的重视。与此同时，空气污染也变得日益严重，特别是化工、电子等生产车间室内的空气污染问题。由这些空气污染导致的职业病人数也越来越多。室内空气和水质污染的主要污染物为难降解的有机化合物。

1.1室内空气污染影响以及治理

据有关部门最近的统计表明，在新装修的房屋里进行空气检测，检测的合格率都普遍非常低，当然这有装修材料低劣的原因，也可能会有施工不合理的原因。而一般来说受室内污染伤害最大的是那些儿童、老人、孕妇和慢性病人，特别是年龄较小的儿童与成年人相比更容易受到来自室内空气污染的危害。具体原因，一是因为低龄儿童的身体正在成长期中，因为这个原因儿童呼吸量按体重比比成人的体重比要高50%左右。另一方面，低龄儿童有80%以上的时间是生活在室内的，而且低龄的儿童受到的污染伤害不易自己发觉，所以当监护人发现问题时通常已无法挽回。从一个由美国专家做的对由于室内空气污染造成的哮喘病的调查中可以看到，65%的儿童都不同程度地患有哮喘，而这些病例大多数是来自装修污染。目前有观测的主要室内污染物为甲醛，苯系物，TOC等有机污染物。现在多采用的是纳米吸附，臭氧氧化这些消除方法。

目前，国内外主要采用的是物化法和生物法对有机污染物进行处理,后者因其高效性和无二次污染的特点而更具有发展前景。针对化学污染处理的化学氧化法和生化氧化方法，主要是配合以物理法做预处理，利用具氧化性化学试剂产生的氧化性通过氧化降解有机污染物使其转化为可以直接排放的水和二氧化碳。但是，物化法存在着排出水水质难以达到国家标准和可能带来第二次污染的问题。生物法是利用生物体产生的氧化性酶或微生物产生的氧化性酶通过氧化作用降解有机污染物，这种利用微生物的方法是利用微生物的新陈代谢作用，将废水中呈溶解的胶体状态的有机污染物转化为稳定存在的，不易发生化学作用的物质，主要有厌氧法，好氧法，酶处理法和光合细菌法等。好氧法指在有氧参与的条件下，利用好氧的微生物将废水中的有机物代谢分解的方法，好氧法主要有活性污泥法。厌氧法是在无氧气参与的条件下，通过厌氧生物来对有机物进行酸性发酵和碱性发酵两个阶段的分解处理来完成整个代谢分解过程，目前主要有厌氧滤池、厌氧流化床等。如Freitas A C等人[2]，将不同种类的白腐菌用于对桉木硫酸盐浆废水的二级处理。将漆酶用于废水处理的研究也越来越多[3]，而在催化氧化作用下，这种漆酶体系可使废水中的木素成分发生聚合反应，使废水的化学耗氧量和色度指标得到显著地降低。

1.2光反应系统的特性及其应用

光反应又被称为光系统电子传递反应(photosynthetic electron-transfer reaction)。在光反应过程中,来自于太阳的光能会使绿色植物叶绿体中的内囊体薄膜将水在含Mn2 离子的光裂解酶（water-splitting enzyme）的作用下裂解成质子，光反应的场所主要是类囊体。现在以及被证实的水的光解的机理是在类囊体腔的一侧有三条外周肽链,在这三条链中有一条是锰稳定蛋白 (MSP)，这三条肽链和 Mn² 、Ca² 、Cl^-离子一起参与到氧的释放中，这三条链和3种离子一同被称为放氧复合体 (OEC)，这个复合体也被称作为水裂解酶。OEC的作用强调在于积累正电荷，只有积累了4个正电荷以后才会将其用于 2个 H₂O 分子的氧化，OEC解决的问题是产生氧自由基的问题。更准确地说光反应就是通过叶绿体中的叶绿素等光合色素分子吸收光能,然后形成ATP和NADPH的过程。光反应包括光能吸收、电子传递、光合磷酸化等三个主要步骤。绿色植物光反应系统主要包括光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ），在光反应系统中由光能激发引起一系列氧化还原反应而使水裂解和氧还原，其中反应会产生具有强氧化性的中间体[4],我们可以利用其强氧化性使有机物氧化降解。目前为止已经有研究利用植物的光反应系统来降解木质素，而且测得H₂O₂/Fe² -光和氧化酶联合催化系统对木质素的降解率达到42.26% 。这些实验结果都证明了利用光反应系统来分解挥发性有机物是可能得以实践的。