DNA在红壤活性颗粒表面吸附解吸、降解及微量热特性

论文摘要

将湖北咸宁温泉红壤分为0.2-2μm含有机质粘粒、0.2-2μm去有机质粘粒、小于0.2μm含有机质粘粒和小于0.2μm去有机质粘粒。以红壤胶体、高岭石和针铁矿为实验材料,研究了DNA在土壤胶体和矿物表面的吸附解吸、降解以及DNA吸附的微量热特性。主要结果如下: 1.系统区分了可变电荷红壤活性颗粒对DNA吸附的影响。高岭石和小于0.2μm粘粒（细粘粒）控制着DNA的吸附量,有机质对DNA的吸附有较大的贡献,而针铁矿贡献较小。DNA与0.2-2μm粘粒（粗粘粒）、去有机质粘粒及高岭石之间亲和力较大,而与细粘粒、含有机质粘粒及针铁矿之间亲和力较小。 2.土壤环境条件对DNA的吸附有着显著的影响。体系pH从2.0上升到5.0,DNA在土壤胶体和矿物表面的吸附量显著降低;pH从5.0上升到7.0,吸附量则是一个缓慢降低的过程。电解质MgCl2比NaCl更能促进DNA在土壤胶体和矿物表面的吸附。 3.通过醋酸钠缓冲液、氯化钠和磷酸钠缓冲液,连续解吸土壤胶体和矿物表面DNA,研究了DNA以各种作用力吸附的比例。DNA在红壤胶体和矿物表面通过静电力作用吸附的比例较低,仅为10—20%。在含有机质粘粒和高岭石表面,DNA可能主要通过脱水和氢键作用,而在去有机质粘粒和针铁矿表面,DNA主要通过配位交换吸附,占43.3-65.2%。 4.应用凝胶电泳技术,首次报道了DNA在红壤胶体和矿物表面的降解与DNA的固定强度无关,主要取决于土壤胶体和矿物表面核酸酶的活性。在可变电荷红壤中,有机质和颗粒大小对DNA降解的影响不显著。 5.首次采用微量热仪,测定了DNA在土壤胶体和矿物表面吸附的热力学参数,为DNA在土壤活性颗粒表面吸附机理的阐明提供了新证据。DNA在红壤胶体或矿物表面的吸附是一个熵增过程。DNA在含有机质粘粒和矿物表面的吸附伴随着吸热反应,这可能是由于旧氢键的破坏需要的能量较多,以及静电排斥和脱水作用共同的结果。DNA在去有机质粘粒表面的吸附为放热反应,这可能是DNA与去有机质粘粒之间静电引力和配位交换作用的结果。随着MgCl2浓度的增加和pH的减小,DNA在高岭石和针铁矿表面吸附焓变逐渐降低。在高pH和低MgCl2浓度时,吸附

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 DNA在土壤上的固定、降解及转化
• 1.2 影响土壤中DNA吸附的因素
• 1.2.1 pH
• 1.2.2 电解质
• 1.2.3 粘土矿物类型
• 1.2.4 DNA分子构型和性质
• 1.3 微量热在生物化学和土壤学上的应用
• 1.3.1 量热法在生物大分子结构上的应用
• 1.3.2 量热法在土壤学中的应用
• 2 材料与方法
• 2.1 DNA
• 2.2 土壤胶体提取和矿物合成
• 2.2.1 土壤胶体的提取
• 2.2.2 不同类型红壤活性颗粒的制备
• 2.2.3 针铁矿合成
• 2.3 土壤胶体或矿物基本性质的测定
• 2.4 土壤胶体或矿物悬液的制备
• 2.5 土壤胶体或矿物对DNA的吸附
• 2.5.1 不同时间下DNA的吸附
• 2.5.2 等温吸附
• 2.5.3 不同土壤胶体或矿物浓度下DNA的吸附
• 2.5.4 不同pH值下DNA的吸附
• 2.5.5 不同电解质及浓度下DNA的吸附
• 2.6 土壤胶体或矿物表面DNA的解吸
• 2.7 核酸酶对游离态和吸附态DNA的降解
• 2.8 DNA在土壤胶体或矿物表面吸附焓变的测定
• 3 结果与讨论
• 3.1 土壤胶体或矿物的表面性质
• 3.2 DNA在红壤胶体或矿物表面的吸附
• 3.2.1 反应时间的确定
• 3.2.2 等温吸附曲线
• 3.3 红壤胶体或矿物浓度对DNA吸附的影响
• 3.4 pH对DNA吸附的影响
• 3.5 电解质对DNA吸附的影响
• 3.6 吸附态DNA的解吸
• 3.7 游离态和吸附态DNA的抗降解性
• 3.8 DNA在红壤胶体或矿物表面吸附的热效应
• 3.8.1 DNA吸附焓变的测定
• 3.8.2 pH对DNA在高岭石和针铁矿表面吸附焓变的影响
• 2浓度对DNA在高岭石和针铁矿表面吸附焓变的影响'>3.8.3 MgCl₂浓度对DNA在高岭石和针铁矿表面吸附焓变的影响
• 4 结论
• 参考文献
• 致谢