[發(fā)明專利]重金屬離子吸附系統(tǒng)及其宿主菌、重金屬離子回收方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710502203.4
• 申請(qǐng)日: 2017-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN107217067A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙勁;魏煒;孫培卿;崔漢立;劉祥志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳勁宇生物科技有限公司
• 主分類號(hào): C12N15/62
• 分類號(hào): C12N15/62;C12N15/63;C07K19/00;C02F3/34
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所44237
• 代理人: 官建紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于基因工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種重金屬離子吸附系統(tǒng)及其宿主菌、重金屬離子回收方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，對(duì)重金屬的開采、冶煉、加工及商業(yè)制造活動(dòng)日益增多，造成不少重金屬(如鉛、汞、鎘等)進(jìn)入大氣、水、土壤中，引發(fā)了一系列嚴(yán)重的污染事件，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了極大的危害。重金屬造成的急性中毒和各類人體慢性疾病如老年癡呆癥，也正在時(shí)刻威脅著人類的健康。而另一方面，隨著科技水平的日新月異，那些化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、物理屬性優(yōu)良的重金屬如金、銀、銅、鉑、鈀等，被廣泛應(yīng)用在了電子、通訊、航空航天、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域，以及與人們?nèi)粘Ｉ钕嚓P(guān)的各類生活日用品中。如何合理地將自然界中的重金屬應(yīng)用到人類的生產(chǎn)生活中，使之與生態(tài)環(huán)境保護(hù)可持續(xù)性和諧發(fā)展是目前科技工作者面臨的重大挑戰(zhàn)。一方面，一些重金屬離子在很低濃度時(shí)就會(huì)對(duì)生物體具有極強(qiáng)的毒性，且與有機(jī)化合物不同，重金屬具有富集性，在自然環(huán)境中很難被降解。由于生產(chǎn)工藝的限制，在一系列生產(chǎn)活動(dòng)所產(chǎn)生的廢棄物，例如工業(yè)廢水中含有大量的重金屬離子，這既會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞，也使得生產(chǎn)成本居高不下。目前對(duì)于工業(yè)廢水中重金屬離子的檢測(cè)和富集主要采用的都是物理吸附和化學(xué)試劑法，這些方法一般檢測(cè)靈敏度較低，尤其是對(duì)各種性質(zhì)相近的重金屬離子的區(qū)分度較差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)某種特定重金屬離子的特異識(shí)別與去除。而采用大型分析設(shè)備如ICP-MS(電感耦合等離子體質(zhì)譜)，雖然其對(duì)重金屬離子的檢測(cè)靈敏度更高，但是操作手段繁瑣，耗時(shí)較長(zhǎng)，必須要將樣品送到指定部門由專業(yè)人員進(jìn)行檢測(cè)，難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的快速檢驗(yàn)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，且在檢測(cè)的基礎(chǔ)之上再利用這些大型儀器實(shí)現(xiàn)重金屬的特異吸附就更加困難。

綜上，現(xiàn)有的重金屬離子回收的化學(xué)方法有三個(gè)缺點(diǎn)：第一是化學(xué)方法有可能由于加入的化學(xué)試劑的量不合適而造成二次污染；第二是化學(xué)方法選擇性不夠高，尤其是處理性質(zhì)極相近的各種重金屬離子效果不好，即使回收得到了一定的目的金屬，純度也不高，還需要進(jìn)一步處理；第三是化學(xué)方法回收工業(yè)廢水中的重金屬離子時(shí)所產(chǎn)生的污水對(duì)于環(huán)境不友好，沉淀劑等化學(xué)試劑可能對(duì)于自然環(huán)境造成更大的破壞。鉛、金與鈾酰是重金屬中少有的化學(xué)、物理、電子性能優(yōu)異的重金屬，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，但是現(xiàn)有的方法很難實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)廢水中重金屬離子的高效選擇性富集和回收。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種重金屬離子吸附系統(tǒng)及其宿主菌、重金屬離子回收方法，旨在解決現(xiàn)有重金屬離子回收選擇性不強(qiáng)、純度低、效果不理想，以及污染環(huán)境的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明提供一種重金屬離子吸附系統(tǒng)，包括相互連接的枯草芽孢桿菌生物膜蛋白TasA DNA序列和重金屬離子結(jié)合蛋白DNA序列，且所述枯草芽孢桿菌芽生物膜蛋白TasA DNA序列與啟動(dòng)子連接。。

另一方面，本發(fā)明提供一種重金屬離子吸附蛋白表面展示系統(tǒng)，包括由上述重金屬離子吸附系統(tǒng)表達(dá)的枯草芽孢桿菌生物膜蛋白TasA和重金屬離子結(jié)合蛋白。

另一方面，本發(fā)明提供一種表達(dá)載體，包括上述重金屬離子吸附系統(tǒng)。

又一方面，本發(fā)明提供一種宿主菌，所述宿主菌包括上述表達(dá)載體；或所述宿主菌表達(dá)上述重金屬離子吸附蛋白表面展示系統(tǒng)。

再一方面，本發(fā)明提供一種上述重金屬離子吸附系統(tǒng)的制備方法，包括如下步驟：

從枯草芽孢桿菌基因組中擴(kuò)增出枯草芽孢桿菌生物膜蛋白TasA DNA序列；

從表達(dá)重金屬離子結(jié)合蛋白的菌種基因組中擴(kuò)增出所述重金屬離子結(jié)合蛋白DNA序列；

將啟動(dòng)子、所述枯草芽孢桿菌生物膜蛋白TasA DNA序列和所述重金屬離子結(jié)合蛋白DNA序列依次連接。

最后，本發(fā)明提供一種重金屬離子回收方法，包括如下步驟：

提供含有重金屬離子的液體；

將本發(fā)明的宿主菌培養(yǎng)后加入所述液體中，靜置處理；

待所述溶液中出現(xiàn)沉淀后，進(jìn)行過(guò)濾處理得到吸附有重金屬離子的所述宿主菌；

用酸處理吸附有重金屬離子的所述宿主菌，分離后得到重金屬離子。