基于pH响应水凝胶细菌包封的混凝土自愈研究:作为建筑行业中最重要的材料,水泥混凝土在拥有优良的使用性能的同时也难以避免其性能上的一些缺陷,比如较强的脆性、容易开裂等问题。裂缝的产生不仅会使水泥的承载能力大打折扣,也会损害其安全性能。在一系列自愈方法中,微生物水泥自愈表现出极大的优势,本文从细菌芽孢的培养、芽孢包封材料的制备、水凝胶在不同pH条件下溶胀性能的研究、混凝土制备及其力学性能评估、水泥自愈等方面出发进行微生物水泥自愈的研究。具体研究成果如下:（1）使用壳聚糖（CTS）进行海藻酸钙水凝胶（Ca（Alg）2）的性能改良。结果表明,CTS添加量为1.0%和1.5%时,水凝胶溶胀性能随pH的升高而下降。其中,海藻酸钙-1.5%壳聚糖水凝胶（Ca（Alg）2-1.5%CTS）在酸性条件下表现出更强的溶胀性能,其溶胀比在pH 6时为67.59%,pH 12时为51.72%,与Ca（Alg）2正好相反。（2）水凝胶的添加使得混凝土机械强度得到改善。向混凝土中添加1.2～1.5%的海藻酸钙-1.0%壳聚糖水凝胶（Ca（Alg）2-1.0%CTS）,经过28天水泥老化后进行水泥力学性能测试,与对照组相比,混凝土抗压强度提高9.57%,抗折强度提高12.0%,折压比为17.14%。（3）水泥混凝土自愈结果十分理想。使用水凝胶进行嗜碱芽孢杆菌芽孢包封并将其添加到PO325水泥中,人为制造裂缝后进行7天左右的水泥自愈。分别观察到4 cm长、l mm宽,以及3 cm长、0.8 mm宽的愈合裂缝。实现自愈的水泥中,其细菌芽孢分别使用Ca（Alg）2以及Ca（Alg）2-1.0%CTS水凝胶进行细菌包封。羟基类固醇脱氢酶立体异构特异性分子机制研究:羟基类固醇脱氢酶（HSDHs）是一种具有NAD（H）/NADP（H）辅酶依赖性的氧化还原酶,可以特异性催化类固醇骨架（如类固醇激素和胆汁酸）上羰基到羟基的还原及其可逆反应。其立体异构特异性往往会导致产物在性质、功能等方面表现出较大的差异。我们首先对来自短链脱氢酶（SDR）超家族和醛酮还原酶（AKR）超家族的酶进行酶和辅酶之间结合模式的对比分析,随后选择 SDR 超家族的 7β-HSDH（PDB:5GT9）、17β-HSDH（PDB:3QWH）,以及AKR超家族的3（17）α-HSDH（PDB:2P5N）,进行酶与底物/产物的分子对接,对酶、辅酶和底物之间的结合模式进行分析研究。在本文中,我们以一组可以特异性催化胆汁酸C7位氧化还原的酶,7α-HSDH和7β-HSDH为主进行HSDHs立体异构特异性的研究。我们使用已报道的7β-HSDH酶-辅酶二元复合物晶体结构同其底物7-酮-石胆酸（7-KLA）进行分子对接,研究其底物结合模式。对接通过YASARA软件进行,获得7β-HSDH和7-KLA可能的结合模型。其中,7-KLA在底物结合口袋中以α侧面朝向辅酶NADP+,β侧面朝向7β-HSDH催化残Tyr156,和在7α-HSDH中正好相反,这一差异是使得C7-OH产生立体异构差异的原因。推测Ser193与NADP+焦磷酸区域的相互作用[Ser193-OG…3.11 （?）…O1N-PN]导致PN-磷酸基团向结合口袋内的翻转,和His95的侧链共同形成“屏障”,最终导致7-KLA结合方式的差异。通过对7α-HSDHs和 7β-HSDHs进一步的序列分析,7β-HSDHs中氨基酸残基His95、Ser193、Tyr253较为保守,并且表现出和7α-HSDHs的显著差异,推测这三个氨基酸残基影响到最终的底物结合方式。除此之外,还分别以SDR超家族中的17 β-HSDH,AKR超家族中的3（17）α-HSDH为受体分子进行分子对接,进一步表明HSDHs的立体异构特异性和底物结合方向之间存在联系。