分子对接与分子动力学探究表面活性剂对漆酶降解苯酚的作用机理

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酚类化合物广泛存在于工业、农业和人为排放的废水中,这些化合物具有毒性且长期威胁着人类和动物的健康。它们是致癌物,即使在低浓度下也会对红细胞和肝脏造成损害。因此在废水排放的自然水体之前,需要通过一系列的污水处理技术将酚类化合物含量降低到规定的安全值以内。酚类污染物可以通过臭氧氧化、吸附、萃取、光催化降解、生物降解、芬顿氧化和膜分离等方式进行转化和降解。微生物或者酶降解具有低成本,矿化完全,无二次污染,环保等优点,已经有一系列的研究报道了微生物或酶被用于从废水中去除酚类化合物。由于苯酚属于疏水性有机污染物,通过酶直接降解废水中苯酚的去除效率并不理想。表面活性剂的加入使得酶降解苯酚效率显著提高,许多研究也表明表面活性剂会降低苯酚对酶的毒性。然而在众多研究中,缺乏从分子层面去研究表面活性剂对酶和苯酚相互作用的影响。因此,相应的理论研究是必要的,能够提供更深层次的理论依据。本文通过采用分子对接和分子动力学模拟的方法,调查了两种不同类型的表面活性剂对漆酶降解苯酚的影响。首先通过分子对接研究了漆酶和苯酚的结合模型,通过打分函数确定了漆酶-苯酚复合物的最佳结合模型。然后通过软件具体分析了漆酶和苯酚之间的相互作用,发现酚羟基在形成氢键的过程中发挥着关键性作用。紧接着通过分子动力学模拟研究了曲拉通100和鼠李糖脂两种表面活性剂对漆酶-苯酚复合物的影响。结果表明,苯酚在水溶液中通过氢键和范德华相互作用与漆酶活性位点相互接触,以保持其稳定性。曲拉通100或鼠李糖脂的存在导致酶构象发生显著变化。同时,表面活性剂的疏水基与漆酶外表面接触。这些变化导致苯酚与漆酶结合能降低,改变了漆酶与苯酚或水分子之间的氢键数目。水合层内的水分子迁移行为也不可避免地受到影响。因此,两性的曲拉通100或鼠李糖脂可能通过调节它们之间的相互作用和水环境来影响漆酶对苯酚的降解能力。本研究对表面活性剂在生物系统中的作用提供了分子水平的认识。
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