一株新属紫色非硫光合细菌的初步鉴定
第21卷第2期宁波大学学报（理工版）V ol.21 No.2 2008年6月JOURNAL OF NINGBO UNIVERSITY ( NSEE ) June 2008
文章编号:1001-5132（2008）02-0186-04
一株新属紫色非硫光合细菌的初步鉴定
王龙刚，潘志崇，张德民
（宁波大学生命科学与生物工程学院，浙江宁波 315211）
摘要：利用特异性培养基对采自宁波象山地区养殖虾池底泥样品进行富集、分离和纯化，得到了一株紫色非硫细菌(PNSB)，依据形态特征观察、无机碳源利用、活细胞吸收光谱测定、pufM 基因检测及16S rRNA 基因序列分析等实验，初步鉴定其为comamonadaceae科中一新属.
关键词：紫色非硫光合细菌；pufM基因；16S rDNA
中图分类号：Q939 文献标识码：A
光合细菌是一类能利用光能、具有复杂代谢功能的微生物. 据Bergey’s细菌分类手册记载[1,2]，仅不产氧光合细菌就有27属、66种. 近几年又陆续有一些新的属、种的报道[3-5]. 紫色非硫细菌(Purple Nonsulfur Bacteria，PNSB)是光合细菌中最重要的一大类，是不产氧光合细菌中种属最多、分布最广、形态生理生化特征最为多样、系统发育最为复杂的一群[6]. 紫色非硫细菌代谢类型多样，具光合、固碳、降解大分子有机物、固氮、脱氮、硝化、反硝化、硫化物氧化等多种功能，且细胞富含蛋白质、氨基酸等多种生理活性物质，因而成为具有净化养殖水体、增加动物营养、促进生长和增强防病抗病能力等功能的重要微生物资源.
目前，紫色非硫光合细菌主要应用于水产养殖、污水处理、生产单细胞菌蛋白、能源开发等方面，在基础研究方面以表型特征研究为主[7-9]. 本课题组从养殖虾池分离到一株光合细菌，对其从形态特征、无机碳源利用、活细胞光吸收特征图谱、pufM 基因及16S rRNA基因序列等方面进行了系统的研究，发现其与已有菌种有较大的差异，初步鉴定为一株新属紫色非硫光合细菌.
1材料与方法
1.1样品来源及培养基
研究所用水样及泥样均来自宁波象山一养殖虾塘. 用Biebl and Pfennig’s培养基[10]富集培养，用RCVBN培养基[11]纯化菌株.
1.2菌种的分离与纯化
取1g池底泥样和1mL水样置于25mL装满富集液体培养基的厌氧试管中，在30℃、3000～5000 lx的光照培养箱中培养7d，富集样品进行10倍系列稀释，取10-8～10-6稀释度的菌液1mL加入厌氧试管中，然后加入25mL半固体分离培养基，密闭后再于光照培养箱中培养7d. 从稀释管中挑取单菌落，在富集液体培养基中培养7d，再重复半固体培养基深层逐级稀释法，用纯化培养基反复纯化2～3次，直到培养基中没有其他杂菌菌落出
收稿日期：2007-11-17. 宁波大学学报（理工版）网址：https://www.wendangku.net/doc/6014248507.html,
基金项目：浙江省自然科学基金人才培养项目（R305333）；浙江省教育厅专项（20051696）；宁波市科技项目（2004A610026；2005C100097）.第一作者：王龙刚（1982－），男，山东烟台人，在读硕士研究生，主要研究方向：环境微生物学. E-mail: wlgang0220@https://www.wendangku.net/doc/6014248507.html,
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现，并通过光学显微镜(日本奥林巴斯CX-31)观察直到获得纯菌株为止.
1.3菌株的形态学观察
厌氧液体培养物和单菌落形态特征分别通过厌氧试管和稀释管直接观察；纯化了的单菌落接种到平板培养基上，在30℃培养7d，记录其好氧下的菌落形态；用光学显微镜观察菌体形态及大小.
1.4菌株基本特征的测定
1.4.1 无机碳源利用试验
将培养基中的碳源换成浓度为 2.0g?L-1的NaHCO3，菌种接入量均为3％，并各设3个平行组，厌氧光照培养1周后观察试验结果.
1.4.2 活细胞吸收光谱测定
将菌液在10000r?min-1离心8min，取沉淀用生理盐水洗涤1～2次，加入60％蔗糖溶液至原体积，以60％蔗糖溶液做参比，用UV-3100PC型紫外可见分光光度计检测菌液的活细胞吸收光谱，波长范围为300～1000nm.
1.4.3 pufM基因检测
细菌基因组DNA提取按照张德民等[12]的方法进行，将提取的DNA基因作为PCR模板. 应用光合细菌功能基因pufM引物PCR扩增该片段，反应体系及反应条件参照文献[13].
1.516S rRNA 基因的PCR扩增及测序
用细菌通用性引物(27f～1541r)PCR扩增细菌的16S rDNA，PCR反应体系和反应条件参照文献[14]，用UNIQ-10柱式通用DNA纯化试剂盒纯化PCR产物，送上海生物工程技术公司进行序列测定，将所得序列用BLAST程序在GenBank数据库中进行相似性检索.
2结果与分析
2.1菌株形态学特征
利用软琼脂深层逐级稀释法，从样品中分离、纯化到1株光合细菌，命名为Y10. 光照厌氧条件下菌液呈红色，单菌落为球状、红色，直径为2～4mm；菌体呈杆状，大小为(1.5～2.5) μm×(0.4～0.5) μm. 菌株在好氧条件下形成圆形粉红色菌落，直径约1～2mm，表面光滑湿润，边缘整齐，有光泽. 这些培养特征显示该菌株属于紫色非硫细菌.
2.2Y10菌株在NaHCO3中的生长情况
试验结果进一步显示，分离纯化得到的Y10菌株在以碳酸氢钠为碳源的培养基中能进行自养生长. 这一结果表明该菌株能利用无机盐碳酸氢钠作为唯一碳源和电子供体.
2.3光合细菌活细胞吸收光谱
Y10菌株的活细胞经紫外可见分光光度计连续扫描，其色素吸收光谱如图1所示，在波长376～380nm、587～593nm、801～805nm及860nm附近均出现最大吸收峰，表明Y10菌株含有细菌叶绿素a；在波长465～470nm、492～498nm、523～528 nm则出现3个特征吸收峰，表明有正常螺菌黄质系的类胡萝卜素存在. 由此可见：Y10菌株活细胞中含有光合作用所必需的细菌叶绿素a、类胡萝卜素
.
图1 Y10菌体活细胞吸收光谱
2.4pufM基因
应用光合细菌功能基因pufM引物对菌株Y10的pufM基因进行PCR扩增，结果获得了190bp的扩增片段(图2)，与Beja等人[13]扩增的pufM基因一致，这一结果表明该菌株含有pufM功能基因，进一步证明该菌株为紫色非硫光合细菌.
2.516S rRNA基因的测序及比对结果
将菌株Y10的序列送入数据库进行相似性分析，结果表明，在最相近的30个序列中，没有光
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合细菌种. 其中18个序列为Comamonas 属，相似性绝大多数在98％以上，相似性最高(99％)的种为Comamonas aquatica ；另外12个序列为Acidovorax 属，相似性都在97％以下，这2个属都隶属于coma- monadaceae 科，但都不是光合细菌. 该科中有Rhodoferax 、Roseateles 及Rubrivivax 3个属为光合细菌，分别将其与Y10相比对，结果发现相似性均较低(分别为93％、91％、91％). 因而判定该种菌株不属于comamonadaceae 科中现有的任何一个属，应该为该科中的一新属.
3 小结
(1) 菌株的形态学特征、无机碳源利用情况、活细胞光吸收图谱和pufM 基因等特性表明：Y10菌株应归属于紫色非硫光合细菌.
(2) 16S rRNA 基因测序及比对结果表明该种菌株不属于comamonadaceae 科中现有光合细菌的任何一个属，应为一新属种.
因此，根据本研究结果可初步鉴定Y10为一株隶属于comamonadaceae 科一新属的紫色非硫光合细菌. 参考文献：
[1] Staley J T, Holt J G. Bergey’s manual of systematic
bacteriology[M]. Baltimore: Williams & Wilkins, 1989.
lane 1～6(阴性对照)：E.coli ; Vibrio fluvialis ；Vibrio protelyticus ；Bacillus firmus ; Pseudomonas aeruginosa ; Microbulbifer hydro- lyticus ; lane 7：Marker; lane 8：Y10; lane 9～10(阳性对照)：Ecto- thiorhodospira shaposhnikovii ；Rhodopseudomonas palustris
图2 Y10的pufM 基因扩增产物的琼脂糖电泳图
[2] Holt J G, Krieg N R, Sneath P H, et al. Bergey’s manual
of determinative bacteriology[M]. 9th ed. Baltimore: Wi- lliams & Wilkins, 1994.
[3] Overmann J, Fischer U, Pfening N. A new purple sulfur
bacterium from saline littoral sediments Thiorhodovirbrio Winogadskyi gen. nov. and sp. nov[J]. Arch Microbiol, 1992, 157(4):329-335.
[4] Zhang D M, Yang H F, Zhang W, et al. Rhodocista peki-
ngensis sp. nov., a cyst-forming phototrophic bacterium from a municipal wastewater treatment plant[J]. Int J Syst Evol Microbiol, 2003, 53:1111-1114.
[5] 张德民, 黄志勇, 杨惠芳. 紫色非硫细菌Rhodocista 属
一新分离株的鉴定及其系统学研究[J]. 微生物学报, 2000, 40(1):14-20.
[6] Oda Y, Star B, Huisman A L, et al. Biogeography of the
purple nonsulfur bacterium Rhodopseudomonas palus- tris [J]. Appl Environ Microbiol, 2003, 69:5186-5191. [7] 沈锦玉, 刘问, 尹文林, 等. 光合细菌HZPSB 菌株的
分离鉴定及其生长特性的测定[J]. 科技通报, 2005, 21 (1):69-73.
[8] 李彦芹, 张涛, 李凤超, 等. 对虾养殖池底泥中光合细
菌分离及其生物学特性[J]. 河北大学学报, 2006, 26(1): 61-65.
[9] 姜华, 李爽, 张德民, 等. 对虾池中紫色非硫细菌的分
离及初步鉴定[J]. 辽宁师范大学学报, 2007, 30(2):220- 222.
[10] Biebl H, Pfennig H. Isolation of members of the family
Rhodospirillaceae [M]. Berlin: Springer-Verlag, 1981. [11] Weaver P F, Wall J D, Gest H. Characterization of Rho-
dopseudomonas capsulata [J]. Arch Microbiol, 1975, 105:207-216.
[12] 张德民, 黄志勇, 杨惠芳, 等. 几株红假单胞菌属细菌
的表观特征及其遗传多样性研究[J]. 微生物学报, 2000, 40(3):229-236.
[13] Beja O, Suzuki M T, Heidelberg J F, et al. Unsuspected
diversity among marine aerobic anoxygenic phototrophs [J]. Nature, 2002, 415: 630-633.
[14] 钱丽群, 张德民, 徐小红. 应用DGGE 分析三疣梭子
蟹养殖塘底泥细菌的多样性[J]. 水产学报, 2007, 31(2): 204-210.
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A New Genus of Purple Non-sulfur Bacteria
WANG Long-gang, PAN Zhi-chong, ZHANG De-min
( Faculty of Life Science and Biotechnology, Ningbo University, Ningbo 315211, China )
Abstract: A strand of purple non-sulfur bacteria(PNSB) is isolated from sediment of a shrimp pond in
Xiangshan, Ningbo. Judging by several factors such as the cell morphologic structure, culture characteristics,
inorganic carbon utilization, the absorb spectrum of living cells and PCR detection of pufM gene, the sample is
identified as a strand of anoxygenic anaerobic phototrophic bacteria. Analysis of the 16S rRNA gene sequences
reveal that the isolate identified in the experiment should be classified as a new genus of the family comamonadaceae.
Key words: purple non-sulfur bacteria(PNSB); pufM gene; 16S rDNA
CLC number: Q939 Document code: A
（责任编辑 史小丽）
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我校与生物芯片北京国家工程研究中心合作建立海洋生物分中心
校长助理冯志敏教授、生命科学与生物工程学院院长李太武教授参加了4月23日由科技部、
清华大学、中国医药生物技术协会、中国医药生物技术协会生物芯片分会及生物芯片北京国家
工程研究中心（暨博奥生物有限公司）在北京举办的“生物芯片在医学和食品安检中的应用”
大会，在大会上与生物芯片北京国家工程研究中心主任程京教授就在浙江宁波建立生物芯片北
京国家工程研究中心海洋生物分中心事宜进行了洽谈，并于日前签定了合作协议.
生物芯片北京国家工程研究中心海洋生物分中心的组建，标志着生物芯片北京国家工程研
究中心和宁波大学将在海洋生物领域就生物芯片的基础研究、产品开发及产业化进行战略合作.
海洋生物分中心拟重点针对海水养殖动物及其病原的功能基因组学，以生物芯片为主要技术手
段，筛选和鉴定与重要海水养殖动物生长调控、免疫与抗病等紧密相关的功能基因，开发出新
型高效安全的海水养殖动物促生长剂、优质饲料添加剂或免疫增强剂产生一批面向国家重大需
求、具有显著资源特色和作用机制独特、具有自主知识产权和国际市场开发前景的海洋基因工
程产物、候选产物功能基因等，使我国海洋生物功能基因及其产物研究开发的综合能力接近或
达到发达国家先进水平，提升研发水平和创新能力，提高相关产品的市场竞争力，创造更高的
经济和社会效益.
生物质制氢发展和前景研究
生物质制氢发展和前景研究 作者袁超 学号 201206030121 摘要：氢气作为一种清洁无污染的新型能源越来越受到人们的关注。与传统制氢方法相比，生物制氢技术的能耗低，对环境无害，已经逐渐引起了人们的重视。 Abstract：Hydrogen as a clean pollution-free new energy more and more get the attention of people. Compared with the traditional hydrogen production methods, biological hydrogen production technology of low energy consumption, harmless to the environment, has gradually aroused people's attention 关键词；发酵；制氢；酶；影响因素；前景;生物制氢 前言:据估计，地球上每年生长的生物质总量约相当于目前世界总能耗的l0倍，我国年产农作物秸秆6亿多t，可利用生物质资源约30亿t。从资源本身的属性来说，生物质是能量和氢的双重载体，生物质自身的能量足以将其含有的氢分解出来，合理的工艺还可利用多余能量额外分解水，得到更多的氢。生物质能是低硫和二氧化碳零排放的洁净能源，可避免化石能源制氢过程对环境的污染，从源头上控制
二氧化碳排放。与传统制氢方法相比，生物制氢技术的能耗低，对环境无害[ 1 ]。该文章从生物质制氢的原理入手，综述了多种生物质制氢方法，并以生物质制氢为中心对生物利用进行讨论。 正文 1生物制氢的方法 1.1生物质催化气化制氢 生物质催化气化制氢是加入水蒸气的部分氧化反应，类似于煤炭气化的水煤气反应，得到含氢和较多一氧化碳的水煤气，然后进行变换反应使一氧化碳转变，最后分离氢气。由于生物质气化产生较多焦油，研究者在气化器后采用催化裂解的方法以降低焦油并提高燃气中氧含量，催化剂为镍基催化剂或较。为便宜的白云石、石灰石等。气化过程可采用空气或富氧空气与水蒸气一起作为气化剂，产品气主要是氢、一氧化碳和少量二氧化碳。气化介质不同，燃料气组成及焦油含量也不同。使用空气时由于氮的加入，使气化后燃气体积增大，增加了氢气分离的难度；使用富氧空气时需增加富氧空气制取设备[2]。Dernmirbas[3]认为含水质量分数在35％以下的生物质适合采用气化制氢技术。
光合细菌
光合细菌（Photosynthetic bacteria，简称PSB）是具有原始光能合成体系的原核生物的总称，它广泛存在于自然界的水田、湖泊、江河、海洋、活性污泥及土壤内，是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。 第一节光合细菌的生物学和营养价值 一、光合细菌的生物学 光合细菌包括产氧光合细菌（蓝细菌）和不产氧光合细菌两大部分，在实际中应用的大部分是不产氧型光合细菌。不产氧光合细菌包括紫细菌、绿细菌和日光杆菌属、红色杆菌属等总共 27个属 66个种。不产氧光合细菌是代谢类型复杂、生理功能最为广泛的微生物类群。各种光合细菌获取能量和利用有机质的能力不同，它们的代谢途径随环境变化可以发生改变。光合细菌从营养类型看包括光能自养型、光能异养型及兼性营养类型；从呼吸类型看包括好氧、厌氧和兼性厌氧型。 光合细菌是革兰氏阴性菌，在10～45℃范围内均可生长繁殖，最佳温度在30～40℃。绝大多数光合细菌的最佳pH值范围在7～8.5之间。钠、钾、钙、钴、镁和铁等是光合细菌生理代谢中的必需元素。 二、光合细菌的营养价值 光合细菌的菌体无毒，营养丰富，蛋白质含量高达65%，而且氨基酸组成齐全，含有机体需要的8种必需氨基酸，各种氨基酸的比例也比较合理。PSB还含有丰富的B族维生素，尤其是B12、叶酸、生物素的含量相当高是啤酒酵母和小球藻的20到60多倍。PSB 菌体内含有较高浓度的类胡萝素，而且种类繁多，迄今已从光合细菌中分离出80种以上的类胡萝卜素。除此之外，细胞内还含有碳素储存物质糖原和聚β一羟基丁酸、辅酶Q、抗病毒物质和生长促进因子，具有很高的营养价值。 光合细菌在虾、贝类的幼体培育中应用非常广泛，其一方面能净化水质，改善幼体的环境条件，另一方面作为饵料被幼体摄食（贝类幼体相对虾幼体的蚤状阶段都能直接摄食光合细菌），对促进幼体生长、变态和提高成活率有明显效果。 第二节光合细菌的培养方法 一、培养方式 光合细菌的大量培养通常采用全封闭式厌气光照培养和开放式微气光照培养两种方式。 （一）全封闭式厌气光照培养 全封闭式厌气光照培养是采用无色透明的玻璃容器或塑料薄膜袋，消毒后装入消毒好的培养液，接入20％～50％的菌种母液，使整个容器均被液体充满，加盖（或扎紧接口）， 造成厌气的培养环境，置于有阳光的地方或用人工光源进行培养，定时搅动，在适宜的温度下，一般经过5～10天的培养，即可达到指数生长期高峰，此时可采收或进一步扩大培养。 （二）开放式微气光照培养 开放式微气光照培养一般采用容量为l00～200升的塑料桶为培养容器。在桶底部装一气石，培养时微充气、使桶内的光合细菌呈上下缓慢翻动。在桶的正上方距捅面30厘米左有装一有罩的白炽灯泡，使被面照度达2000 lx左右。培养前先把容器消毒，加入消毒好的培养液，接入20％～50％的菌种母液，照明，微充气培养。在适宜的温度下，一般经7～10天的培养，即可达到指数生长期高峰，此时，进行采收或近一步扩大培养。 两种培养方式相比，以厌气培养方式较为理想，微气培养方式虽然设备比较简单，易于大量培养，但杂菌污染程度大，培养达到的菌细胞密度低。 二、菌种分离、保藏 培养光合细菌首先要有菌种。目前，应用于水产养殖业的光合细菌，主要是红螺菌科即紫色非硫细菌中的一些种类。它们共同的特征是具鞭毛，能运动，不产生气泡，细胞内不积累硫磺。光合细菌分离成功的关键在于选择适宜的富集、分离培养基，和提供适于光合细菌生长需要的厌气环境及适宜的温度、光照条件。 （一）采样 红螺菌科细菌可用有机物作为光合作用的供氢体兼碳源，广泛分布在被有机物污染的地方，如河底、湖底、海底、水田、沟渠和污水塘的泥土以及豆制品厂、淀粉厂和食品工业 等废水排水沟处呈橙黄色或粉红色的泥土中。浅水处直接用杯舀取少量泥土作样品，深水处借用采水器和采泥器采样。 （二）富集培养 富集培养均采用液体培养基。将采回的样品(土壤或水)装入玻璃圆筒或大型试管或具塞的磨口玻璃瓶中，倒入配制好的培养液，充分搅拌。为造成厌气环境，在玻璃圆筒或大型
生物制氢
生物制氢 环工1402 2014011315许江东 摘要：基于2H2+O2＝2H2O，氢气燃烧不产生CO2这种温室气体，所以氢气被称为清洁能源，具有广大的应用前景，导致制氢技术具有很高的研究价值。简要概述了生物制氢的几种方法，包括光发酵、暗发酵、两步发酵、光解水等技术，并在此基础上，探讨可能的突破方向。 关键字：生物制氢；光解水；光发酵；暗发酵；两步发酵 引言 如果把社会比作一台机器，那么能源就是这台机器必不可少的能量来源。现如今全球大部分的能源来自于化石燃料的燃烧，这不仅产生了大量的CO2等温室气体，还浪费了这种不可再生能源。氢气燃烧仅产生水，而且放热远大于碳水化合物。氢气燃烧的最高热值是122 kJ/g，比碳水化合物燃料高2.75倍【1】。在生物制氢之前，已经有了一些制氢技术。 ①水电解法:以铁为阴极面,镍为阳极面的串联电解槽(外形似压滤机)来电解苛性钾或苛性钠的水溶液,阳极产生02,阴极产生H2。该方法成本较高,在电解过程只有15%的电能最终被转化为氢能,高达85 %的电能得不到合理利用被白白地浪费掉。但产品纯度大,可直接生产99.7%以上纯度的氢气。目前工业用氢总量的4%来源于水电解法。 ②热化学法:这种方法采用高温热解进行制氢,水在3000 °C条件下会发生热化学反应,生成H2和02。该方法对温度的要求较高,因此设备和能源的要求和花费较大,虽然经过研究人员的不懈努力,现在已经将热解温度降低到1000°C,但是与其他方法相比依然成本过高消耗过大。 ③等离子化学法:以石油、煤、天然气与水蒸气等物质为原料进行一系列反应生成水煤气,然后将水煤气和水蒸气一起通过灼热的Fe203(氧化剂)后就会产生C02和H2,经过简单的气体分离和干燥技术即可得到氢气。 ④光电化学法:这是一种比较新的方法,主要原理就是利用一些半导体材料和电解质溶液使其组成光电化学电池,在阳光照射下通过电化学方法生产出H2的过程。 而生物制氢法是通过发酵微生物或光合微生物的作用,在适当的工程条件下
光合细菌
光合细菌 绿硫细菌、红硫细菌（过去叫做紫硫细菌）和红螺细菌（过去叫做紫色非硫细菌）等，都是能够进行光合作用的细菌。这些细菌都是球状、杆状或弧状的小型细菌，并且大多数都不能够运动。这些细菌的菌体内含有类似于绿色植物体内叶绿素那样的光合色素，这种光合色素叫做细菌叶绿素。有的光合细菌还含有大量的类胡萝卜素，认而使菌体呈现出红色。 光合细菌和绿色值物都能够进行光合作用，但是，绿色植物的光合作用是以水作为二氧化碳的还原剂，同时释放出氧的，细菌光合作用则以硫化氢或有机物（如乙醇、琥珀酸等）为供氢体，即还原二氧化碳的还原剂，把二氧化碳还原为葡萄糖，同时析出硫磺或产生其它有机物（如乙醛等），下面写出的是绿硫细菌的光合作用反应式： 因此，细菌光合作用和绿色植物的光合作用，可以用下面的通式来概括（通式中的A对于绿色植物来说是氧，对于光合细菌来说则是硫或其他无机硫化物。 从光合细菌的代谢类型我们可看出，同化作用存在着不同的形式，下面就生物的同化类型进行一下分类。 根据生物的同化作用所需能源和碳源的不同，可把生物的代谢类型分为四大类型： （l）光能自养型：以光为能源，以二氧化碳为主要碳源的生物，通常具有光合色素 合成有机物。例如高等植物、藻类及某些具有光合色素的细菌均属于这一原CO 2 的方式可用以下通式表示： 类型。这类生物同化CO 2 （2）光能异养型：以光为能源，以有机物为主要碳源的生物，有些细菌具有光合色素能进行光合作用，但它们以有机物作为供氢体，同化有机物形成自身物质。如非硫紫菌以乙醇为碳源，使乙醇氧化为乙醛，二氧化碳还原成葡萄糖。
（3）化能自养型：以化学能为能源，以CO 2 为主要碳源。这类生物能氧化 某些无机物（如NH 3、H 2 S等）取得的化学能去还原CO 2 合成有机物。如硝化细菌、 硫细菌等。 （4）化能异养型：以有机物氧化所产生的化学能为能源，碳源也主要来自有机物。动物，动物、真菌和绝大多数细菌都属于这一类型。
光合细菌的分离、培养和鉴定
光合细菌的分离、培养和鉴定 摘要：从南湾水库大坝下层水域取水样获得一株光合细菌。采用多种培养基分离方法分离出纯培养物。进行了菌落形态学观察和亚显微观察。于不同条件下培养后分别测定光密度和生长曲线。实验证实分离到的菌种为沼泽红假单胞菌。 关键词：生长曲线；沼泽红假单胞菌；光合细菌 The separation and culture and identified of photosynthetic bacteria Abstract:A strain sample of photosynthetic bacteria was got from the lower water in South Bay Reservoir. using a variety of separation methods to get pure cultures. It was cultured with various medium to culture the pure strains. Transmission election micrographs and microscope were observed of the strain. The optical density (OD) and the growth curve were measured under different conditions. The results suggested that the strain was Rhodopseudomonas palustris. Keywords:Colony and cell; Growth curve; Rhodopseudomonas palustris; Photosynthetic bacteria 引言 光合细菌由于碳、氮代谢途径和光合作用机制的独特性和其生理类群的多样性, 而被大量关注。多年来, 光合细菌一直被作为研究光合作用以及生物固氮作用机理的重要材料。经过研究发现光合细菌在环保、农业、医药等方面均有较高的应用价值。下面就光合细菌目前的开发应用研究近况作一概述。 光合细菌细胞营养价值极高。首先，光合细菌细胞干物质中蛋白质含量高达60%以上, 比目前生产的单细胞蛋白酵母中蛋白质的含量还高。而且其蛋白质氨基酸组成齐全, 是一种优质蛋白源。其次，光合细菌细胞含有多种维生素, 特别是B族维生素, VB12、叶酸、泛酸、生物素的含量远远高于酵母菌。另外, 光合细菌细胞还含有大量的类胡萝卜素、辅酶Q等活性物质。因此, 光合细菌具有很高的营养价值。在水产养殖中, 光合细菌可被用于饵料或饲料添加剂。光合细菌促进鱼虾的生长, 无论是成活率或是产量的提高均可达10%-40%以上。同时，光合细菌还具有防治鱼虾疾病,净化养殖场所水质等方面的功能。使用光合细菌喂养的家禽, 成活率可提高5%-7%, 料肉比降低33%左右，肉鸡增重15%-17%, 产蛋率提高12.7%。而且所产
微生物学复习思考题
《微生物学》复习思考题 第1章绪论 1.名词解释：微生物，微生物学 2.用具体事例说明人类与微生物的关系。 3.微生物包括哪些类群？它有哪些特点? 4.为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人? 5.试根据微生物的特点，谈谈为什么说微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友？ 6.简述21世纪微生物学发展的主要趋势。 第2章原核微生物 1.名词解释：肽聚糖、溶菌酶、核区、异形胞 2.根据革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁通透性来说明革兰氏染色的机制。 3.什么是芽孢？它在什么时候形成？试从其特殊的结构与成分 说明芽孢的抗逆性。渗透调节皮层膨胀学说是如何解释芽孢耐热机制的？ 4.立克次氏体有哪些与专性活细胞内寄生有关的特性？它们有什么特殊的生活方式？衣 原体与立克次氏体都为专性活细胞内寄生，两者有何差别？ 5.螺旋体和螺旋菌有何不同？ 6.什么是缺壁细菌？试简述四类缺壁细菌的形成、特点和实践意义。 7.举例说明细菌的属名和种名。 8.试述古生菌和细菌的主要区别。 9.试根据细菌和古生菌细胞结构的特点，分析并举例说明为什么它们能在自然界中分布 泛。 10.细菌（狭义）、放线菌、霉菌、酵母在繁殖方式上各有什么特点？ 第三章真核微生物 1.名词解释：真菌、霉菌、酵母菌、真酵母、假酵母。 2.举例说明霉菌与酵母菌与人类的关系。 3.试列表说明真核微生物与原核微生物的主要区别。 4.试图示真核生物“9+2型”鞭毛的横切面构造，并简述其运动机理。 5.细菌(狭义)、放线菌、酵母菌和霉菌的菌落有何不同？ 6.试比较细菌(狭义)、放线菌、酵母菌和霉菌细胞壁成分的异同，并讨论它们的原生 质体的制备方法。 7.丝状真菌的营养菌丝和气生菌丝各有何特点？它们可以分化出哪些特殊结构？ 8.试述真菌的孢子类型和特点。 第4章病毒 1. 名词解释：病毒粒子、烈性噬菌体、温和噬菌体、溶源性转变、前噬菌体、溶源性细菌、 裂解量、类病毒、朊病毒。 2. 病毒区别于其他生物的特点是什么? 根据你的理解，病毒应如何定义? 3. 试述病毒的主要化学组成及其功能。 4. 病毒壳体结构有哪几种对称形式? 毒粒的主要结构类型有哪些?
微生物发酵法制氢与产氢微生物的研究进展_汤桂兰
第23卷第12期2007年12月农业工程学报 T ransactio ns o f the CSAE V o l.23 No.12Dec. 2007 微生物发酵法制氢与产氢微生物的研究进展 汤桂兰,孙振钧※,李玉英 (中国农业大学资源与环境学院,北京100094) 摘 要:氢是一种理想的清洁能源,在未来的新能源中将占有重要的位置。该文综述了微生物发酵法制氢和发酵产氢微生物的最新研究进展。比较了国内外利用纯菌产氢和混合菌产氢的优缺点,纯菌产氢速度快,但纯菌发酵条件要求严格,成本高。混合菌来源广泛,利用底物广泛,无需灭菌,成本低。文中还分析了当前微生物发酵制氢技术存在的问题,展望了厌氧发酵制氢的发展前景。 关键词:生物产氢;发酵法产氢;厌氧产氢细菌 中图分类号:X 24 文献标识码:A 文章编号:1002-6819(2007)12-0285-06 汤桂兰,孙振钧,李玉英.微生物发酵法制氢与产氢微生物的研究进展[J].农业工程学报,2007,23(12):285-290. T ang G uilan ,Sun Zhenjun ,L i Y uy ing .P ro gr ess in m icro bial ferm enta tiv e hydro gen pr oduct ion a nd hy dr og en -pro ducing micr oo rg anisms[J].T r ansactions of the CSA E,2007,23(12):285-290.(in Chinese w ith English abstract ) 收稿日期:2006-11-30 修订日期:2007-08-15基金项目教育部科学技术研究重点项目(107117) 作者简介:汤桂兰(1981-),女,安徽全椒人,博士研究生,从事生物质能的研究。北京 中国农业大学资源与环境学院,100094。Email:t-angguilan@https://www.wendangku.net/doc/6014248507.html, ※通讯作者:孙振钧,男,教授,博士生导师,从事有机畜牧与农业废弃物的生物处理的研究。北京 中国农业大学资源与环境学院,100094。Email:su n108@https://www.wendangku.net/doc/6014248507.html, 0 引 言 能源匮乏、环境污染是未来人类所面临的两大难题。氢气以其热密度大、洁净燃烧、可再生而被能源界公认为最具潜力的新能源之一。目前研究发现有几种制氢方法包括热化学制氢、光催化作用制氢、生物制氢等方法。对于热化学制氢目前正处在实验室试验阶段,而光催化作用制氢,科学家们正努力寻找合适的光催化剂。生物制氢是目前研究进展最快并很有希望进行规模化生产的一种制氢方法[1]。由于其使用的原料低廉,生产过程清洁、节能且不消耗矿物资源,正越来越受到人们的关注。 生物制氢的方法可分为细菌发酵法和光合生物法。细菌发酵法利用碳水化合物作为能量来源,并将其转化成氢气,无需光照条件,同时实现产能和除废的双重目的。因此,在生物制氢方法中,细菌发酵制氢法更具有潜力。为了提高发酵产氢能力,许多研究集中在选育高产氢的优势菌种和菌群。本文主要综述国内外发酵制氢微生物的研究进展和产氢机制,并提出今后的研究方向。 1 国内外利用纯菌产氢进展 大自然中能够通过厌氧发酵方式产氢的细菌种类 很多。Gray 等人[2]将所有的产氢微生物分为4类:(1)专性厌氧的异养微生物,它们不具有细胞色素体系,通过产生丙酮酸或丙酮酸的代谢途径来产氢。包括梭菌属(Clostr idium )、甲基营养菌(M ethy lotrop hs )、产甲烷菌(M ethanogenic bacteria ),瘤胃细菌(R umen bacteria )以及一些古细菌(A r chaea )等,脱硫菌(Desulf ovibrio desulf uricans )是唯一一种具有细胞色素体系的专性厌氧菌。(2)兼性厌氧菌,含有细胞色素体系,能够通过分解甲酸的代谢途径产氢。包括大肠杆菌(E scher ichia coli )和肠道细菌(E nterobacter )等。(3)需氧菌(A er obes ),包括产碱杆菌属(A lcaligenes )和一些杆状菌(B acillus )等。(4)光合细菌(P hotosy nthetic bacteria )。厌氧发酵产氢微生物主要包括前2类微生物。目前发酵法产氢研究得最多的产氢细菌种类主要包括梭状芽孢杆菌属和肠杆菌属。Oh 等分离的柠檬酸杆菌属(Citrobacter sp.)Y19最大产氢速率达到了32.3 mm ol /(g 干细胞?h )[3] 。Chen 等研究pH 值、 底物浓度、不同基质组成对厌氧菌Clostr idium buty ricum CGS5产氢的影响,当底物COD 为浓度20g /L,pH 6.0时,最大氢气产率达到209m L/(h ?L)[4]。哈尔滨工业大学研究人员以消化污泥为菌种来源,分离出高效产氢细菌B 49之后又发现9个发酵产氢菌种。中试规模的产氢能力达到每天5.7m 3/m 3,其产氢率比国外同类的小试结果高出几十倍,生产成本低于目前广泛采用的水电解法的成本,有望实现生物氢能工业化生产[5]。1.1 固定化细菌产氢 在厌氧菌发酵研究中,人们为了提高反应器内的生物量,普遍利用生物细胞固定化,即微生物载体或包埋 285
沼泽红假单胞菌的分类鉴定和生理特性
沼泽红假单胞菌的分类鉴定和生理特性 摘要采用改良的Hungate厌氧培养技术一滚管法,从淀粉厂的污泥中,分离得到一株革兰氏阴性,弯曲杆状,出芽繁殖,既能在光照厌氧,也能在黑暗好氧条件下生活的光能异养型Y6菌株.经形态观察、生理特性的测定,确证Y6菌株为沼泽红假单胞菌(Rhodopseudpmonaspalustris). 关键词:紫色非硫光合细菌,沼泽红假单胞菌,厌氧培养技术 利用光合细菌净化高浓度有机废水,己是废水生物处理法中的一个重要方法.它具有 有机负荷高,占地面积小,投资费用少,动力消耗低,除氮效果好和耐盐能力强等优点. 同时,产生的菌体污泥是优质的饲料和肥料,可加以综合利用.因此,近几年来用光合细 菌法(PSB)净化废水正受到人们的广泛重视. 目前,用于有机废水净化的光合细菌,主要是紫色非硫细菌红螺菌科 (Rhodo‘Pi({llaceac)的一些菌株·这些菌一般均为兼性光合细菌·应用于有机废水净化的菌株,要求对有机质有较强的代谢能力和较高的耐受性,对不良环境因素,如温度、pH 和盐度等有较强的适应性. 为了进一步开展紫色非硫细菌在净化有机废水中的应用研究,我们从淀粉厂污泥中分 离到一株光能异养型Y6菌株.经初步测试,表明具有利用基质广泛、生长速度快、耐受 有机质浓度较高等特点.经鉴定确认,Y‘菌株为沼泽红假单胞菌 (Rhodo脾udomonas尸alustr哟.现将分离鉴定结果和某些生理特性报导如下. 材料和方法 . 1菌株来源 Y6菌株从济南市槐荫区淀粉厂污水排放沟污泥中分离获得. . 2培养基 vanNiel培养基〔‘〕 Molisch琼脂培养基〔2〕 YP琼脂培养基〔,〕 RCVBN培养基〔3〕 , 3菌种分离和纯化 *收稿口期:1990一l!一16第3期于温旭等:紫色非硫光合细菌的研究·345· 取污泥样品在VanNiel培养基中富集培养,30℃,Zo00Lx光照厌氧培养3一4天 后,培养基呈绛红色.再经4次连续转接培养,使光合细菌的生长在富集液中占绝对优 势,然后采用改良Hungat。厌氧培养技术一注滚管法闭进行分离纯化.待长出单个红色 菌落后挑取菌落穿刺接人Molish琼脂杜内保存,或再用YP培养基平板反复划线分离, 取得纯培养物. 1.4碳源和电子供体、氨基酸利用试验 在每支装有sml琼脂基础培养基试管中分别加人0.2%浓度的各种碳源和电子供 体:或在每支装有sml不含氮源的基础培养基试管中,分别加人0.01%浓度的各类氨基 酸.试验均采用穿刺法,并置于28℃,1000Lx厌氧光照培养3天. 1.5完整菌体和离体光合色素吸收光谱的检测 活细胞吸收光谱测定,用60%蔗糖溶液制成菌体悬液:离体光合色素吸收光谱测
浅谈生物制氢的现状与发展趋势
浅谈生物制氢的现状与发展趋势 黄宇 （江苏大学环境与安全工程系，镇江 212000） 摘要: 氢是一种理想的能源，具有清洁、可再生的优点。由于生物制氢技术具有无污染、可再生、成本低等优点，受到国内外广泛的关注，在新能源的研究利用中占有日趋重要的位置。本文综述了国内外各种生物制氢技术的产生背景、制氢原理和应用现状，总结了该技术的研究现状和存在的障碍，探讨生物制氢技术的发展前景。 关键词 : 生物制氢制氢原理研究进展发展前景 Abstract: Hydrogen is an ideal energy, which has the advantages of clean, renewable. Due to the biological hydrogen production technology has the advantages of no pollution, renewable, low cost, it has been widely concerned both at home and abroad, and becoming more and more important position the research of new energy utilization. This paper reviewed the biological hydrogen production technology of the background, principle and application status of hydrogen production at home and abroad, summarizes the research progress of the technology and the obstacles, and discusses the prospect of hydrogen production by biological technology. Key words :Biological hydrogen production;The principle of hydrogen production; Research status; Prospects 引言 随着人类社会的不断进步和工业化程度的加深，经济发展对能源的需求量日益增加。作为主要能源的化石燃料，如石油、煤炭、天然气贮存量不断减少，化石燃料消耗必然面临危机。从目前探明的石油储量来看,世界石油开采乐观的看有100多年, 悲观地讲只有 30～5
光合细菌培养基
红螺菌培养基： 1、富集培养基： 经典的紫色非硫细菌（红螺菌）的富集培养基的配方为：NH4Cl：0.1g；NaHCO3：0.1g；K2HPO4：0.02g；CH3COONa：0.1~0.5g；MgSO4·7H2O：0.02g；NaCl：0.05～0.2g；生长因子1ml，蒸馏水97ml，微量元素溶液 1ml，pH为7.0。 其中，①5％NaHCO 3 水溶液，过滤除菌取2m1加入无菌培养基中。②生长因子：维生素B10.001mg、乙尼克丁酸0.1mg、对氨基苯甲酸0.1mg、生物素0.001mg，以上药品溶于蒸馏水中，定容至10ml，然后过滤除菌。③ 微量元素溶液：FeCl 3·6H 2 O ：5mg；CuS0 4 ·5H 2 O：0.05mg；H 3 BO 4 lmg； MnCl 2·4H 2 O：0.05mg；ZnSO 4 ·7H 2 O：1mg；Co(NO 3 ) 2 ·6H 2 O： 0.5mg。以上药 品分别溶于蒸馏水中，并定容至1000m1。 除①、②、③外，各成分溶解后100 Pa灭菌20min。然后分别加入①、 ②、③，如加入0.1％～0.3％的蛋白胨则能促进该菌生长。 2、分离培养基： 传统的红螺科分离培养基的配方为：NH 4Cl：0.1g； MgCl 2 ：0.02g；酵 母膏：0.01g； K 2HPO 4 ：0.05g； NaCl： 0.2g；琼脂2g，蒸馏水90ml。 100Pa灭菌20min。 灭菌后，无菌操作加入经过滤除菌的0.5g/5mlNaHCO 3 ，再无菌加入过 滤除菌的0.1g或0.1mlNa 2S·9H 2 O（降低培养基的氧化还原值），最后再加 入5ml经过滤除菌的乙醇、戊醇或4％丙氨酸。用过滤灭菌的0.1mol/H 3PO 3 调pH至7.0。 摘自百度知道。 筛选富集培养基为: NH4Cl 1g/L, NaHCO3 1g/L, CH3COONa 3g/L, KH2PO4 0.3g/L, MgSO4 0.1g/L, 酵母膏0.5g/L, 微量元素母液1g, 自然pH值。扩大培养培养基以海水代替微量元素母液。1000~4000lx光照, (30±2)℃恒温培养。 参考文献：固定化海洋光合细菌处理生活污水的研究* 黄宝兴,李兰生,赵亮,张微,唐迎迎海洋湖沼通报 基础培养基:NH4Cl:1g; Na2HPO4: 0.5g; MgSO4: 0.2g; NaCl: 2g; NaHCO3: 5g; 酵母膏:2g ; 乙醇2ml，用0.1N H3PO4调至pH7.0。 划线培养基:采用固体琼脂培养基，即在基础培养基的基础上添加1.0%的琼脂。 以上培养基初始pH值均用H3PO4调至7.0，经121℃灭菌30分钟，NaHCO3过滤除 菌后加入。培养条件:光照培养箱温度控制在30℃、光照强度控制在3000uE.m-2s-1培养。光合细菌是一种兼性嫌气细菌，需要深层培养或在真空干燥器内达到嫌气或半嫌气状态，一般将混合菌放入培养液中先富集再分离。具体方法:将混合菌装入10ml试管中，加入培养
生物制氢研究进展_产氢机理与研究动态
2006年第25卷第9期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·1001· 化工进展 生物制氢研究进展(Ⅰ) 产氢机理与研究动态 柯水洲，马晶伟 （湖南大学土木工程学院水科学与工程系，湖南长沙 410082） 摘要：阐述了7类生物制氢系统的产氢机理、影响因素以及提高产氢率和产氢量的方法，介绍了国外最新的研究进展。光发酵生物制氢技术和厌氧发酵生物制氢技术是研究的热点，而厌氧发酵由于产氢效率较高而成为最具潜力的生物制氢技术之一。光合–发酵杂交技术不仅减少了所需光能，而且增加了氢气产量，同时也彻底降解了有机物，使该技术成为生物制氢技术的发展方向。 关键词：生物制氢；光发酵；厌氧发酵 中图分类号：Q 939.9；TK 91 文献标识码：A 文章编号：1000–6613（2006）09–1001–06 Progress of biological hydrogen production(Ⅰ) Mechanism and development KE Shuizhou，MA Jingwei (Department of Water Engineering and Science，School of Civil Engineering，Hunan University， Changsha 410082，Hunan，China) Abstract：This paper presents seven types of biological hydrogen production systems and the mechanism，affecting factors，methods of enhancement of hydrogen production as well as research progress. The recent studies are focused on photo fermentation and anaerobic fermentation technology. Anaerobic fermentation systems have the great potential to be developed as practical biological hydrogen systems due to its high hydrogen yield. A hybrid system using photosynthesis and fermentative bacteria can enhance the hydrogen production and reduce the need for light. The process will be the future direction of biological hydrogen production. Key words：biological hydrogen production；photo fermentation；anaerobic fermentation 目前全世界所需要的80%的能源都来自于化石燃料，但其储量有限，且趋于枯竭。化石燃料燃烧时生成CO x、SO x、NO x、C x H x、烟雾、灰尘、焦油和其他有机化合物，造成了严重的环境污染并使全球气候发生变化[1]。为了缓解能源危机和环境问题，氢气将是最佳的替代能源。 氢是一种清洁的新型能源，不含碳、硫及其他的有害杂质，和氧燃烧时只生成水，不会产生CO x、SO x和致癌物质，大大地减轻了对环境的污染，保护了自然界的生态平衡。氢除了具有化石燃料的各种优点外，还有它独特的优点，即：可储存性、可运输性好；不仅是所有已知能源中能量密度最大的燃料（122 kJ·g– 1），还可作为其他初级能源（如核能、太阳能）的中间载能体使用；转换灵活，使用方便，清洁卫生[2]。氢能是一种可再生的永久性清洁能源，符合人类长远发展的需要。因此，从20世纪70年代起，世界各国就对氢能的开发研究十分重视。 用氢制成燃料电池可直接发电，也可采用燃料电池和氢气–蒸汽联合循环发电，其能量转换效率大大高于现有的火力发电。除了作为能源，氢气还有着其他广泛的用途，如用于氢化工艺中生产低分子量饱和化合物，生产氨、盐酸和甲醇，提炼金属矿，作为防腐防氧化的除氧剂、火箭发动机的燃料、发电机的制 收稿日期2006–02–27；修改稿日期 2006–04–03。 第一作者简介柯水洲 (1964—)，男，博士，教授，主要从事研究水 处理工程。E–mail szkyr@https://www.wendangku.net/doc/6014248507.html,。
微生物复习
第一章绪论 本章要求 ●掌握微生物、微生物学的概念； ●掌握微生物与人类的关系； ●了解微生物学研究的基本内容； ●掌握微生物的共同特点； ●理解微生物学的发展历程及各阶段特点； ●掌握巴斯德、科赫对微生物学发展做出的重大贡献； ●了解微生物学发展中的重大事件。 1、微生物有哪五大共性？ 体积小、面积大；吸收多，转化快；生长旺，繁殖快；适应强，变异快；分布广，种类多。 2、用具体事例说明人类与微生物的关系。 微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋”中；微生物在人们的日常生活、工农业生产和医药、环保等方面有重要的应用；微生物也有可能引起毁灭性的灾害。人类很多食品都和微生物有关，如馒头、面包、酸奶、米酒、酸（泡）菜、啤酒、白酒等；还有很多药物，如抗生素是微生物代谢的产物，可帮助人们杀菌消炎；微生物还可以结合基因工程和发酵工程，快速生产人类需要的产物。也有很多微生物是致病菌，比如痢疾杆菌可以导致痢疾，结核杆菌是肺结核的罪魁祸首，一些新发疾病给人类带来威胁；食品的腐败也是微生物大量繁殖的结果。所以，微生物既是人类的敌人,更是人类的朋友。 3、微生物的最基本特性是什么？为什么？ 体积小，表面积大。有大的营养物质吸收面和代谢产物排除面，能迅速与外界进行物质交换，导致生长旺盛，繁殖速度快。 4、简述巴斯德对微生物学的主要贡献 1）、著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，引起腐败的细菌是本身繁殖的，彻底否定了“自然发生”学说发现并证实发酵是由微生物引起的； 2)、钝化的鸡霍乱病原体预防霍乱、首次制成炭疽病、狂犬疫苗，开创免疫学，进行预防接种; 3）、证实发酵是微生物引起的，分离到许多引起发酵的微生物，为进一步研究微生物的生理和生化和工业微生物奠定了基础。 4）、其他贡献：巴斯德消毒法：60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物。 5、简述科赫对微生物学的主要贡献。 答：a、在微生物病原学和免疫学的贡献：（1）具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌；（2）发现了肺结核病的病原菌，这是当时死亡率极高的传染性疾病，因此柯赫获得了诺贝尔奖；（3）提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——柯赫原则。b、在细菌学研究技术学的贡献：（1）固体培养基分离和纯化微生物的技术；（2）培养基配制技术；（3）发明了一系列微生物染色和观察方法，包括显微摄影技术。 6、简述科赫法则的主要内容 ①一种病原微生物必然存在患病动物体内，但不应出现在健康动物内； ②此病原微生物可从患病动物分离得到纯培养物； ③将分离出的纯培养物人工接种敏感动物时，必定出现该疾病所特有的症状； ④从人工接种的动物可以再次分离出性状与有病原微生物相同的纯培养物。 7、为什么微生物学比动、植物学起步晚，但却发展非常迅速？ 答：由于微生物具有其他生物不具备的生物学特性：个体小、结构简单、生长周期短，易大量培养，容易变异，重复性强，容易操作等。动、植物由于结构的复杂性及技术方法的限制
微生物课件
绪论 三、微生物的特点 （一）个体极小，比表面积大 （二）繁殖快、代谢速率快 （三）数量多 （四）易变异 （五）种类多、分布广、代谢类型多样 (一)个体极小，比表面积大 (二)代谢速率快、繁殖快 （三）数量多 (四)易变异 (五) 种类多、分布广、代谢类型多样 病毒 ?没有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核以及各种细胞器 ?经典病毒 ?＝（包膜+）蛋白质衣壳+核酸+极少量(或没有)酶蛋白； ?螺旋对称型：烟草花叶病毒、狂犬病毒、流感病毒等 ?立体对称型：腺病毒、疱疹病毒、骨髓灰质炎病毒 ?复合对称型：大肠杆菌T系噬菌体 噬菌体只侵染细菌、真菌、放线菌等微生物 ?提问：溶源现象的生物意义是什么？ ?自我保护机制（反间计），细菌不仅获得了免疫特性，而且增多了自身的遗传类型，提高了进化程度，可谓一举而两得，化害为利。 ?病毒主要是通过食物、接触、空气传播的，但也可以通过饮用水传播， 细菌 细菌的分类 细菌：单细胞不分枝的原核微生物。 细菌细胞微小而透明，通常用适当染料染色后显微镜观察 球菌 球菌就是球形的细菌，它是这类细菌的总称，细胞呈球形或椭圆形。 杆菌 细胞呈杆状或圆柱状，菌体直或稍弯，粗短或细长。末端钝圆、尖、膨大或平裁状。 弧菌 弧菌细胞呈弧形， 细菌的结构 1. 细胞壁
功能 提问：哪些功能？ ①固定细胞外形； ②保护细胞免受外力的损伤； ③阻拦大分子物质进人细胞④使某些细菌具有致病性及对噬菌体的敏感性。 两种最常见的细菌细胞壁结构 革兰氏染色法 1.涂片固定 2.单染—结晶紫染液第一次染色1min 3.媒染—碘-碘化钾溶液浸湿30S 4. 脱色—95%乙醇溶液进行颜色洗脱 5.复染—红色的藩红染液第二次染色细菌呈现第一次染色的效果紫色，革兰氏阳性菌（紫阳G＋）； 呈现第二次染色的效果红色；称革兰氏阴性菌（红阴G -） 请对照两种细菌细胞壁的不同结构，说明为什么染色上会有区别？ 2. 细胞膜（原生质体） 紧贴在细胞壁的内侧而包围细胞质的一层柔软而富有弹性的半渗透膜。 化学组成脂质（20－30％）蛋白质（60－70％） 结构极性磷脂双分子层 提问：功能？ 3. 细胞质 细胞膜内除拟核以外的所有无色透明、呈粘胶状物质。 （1）核糖体 提问：功能？多肽和蛋白质的合成场所。 （2）细胞内含物 1．气泡（水生细菌）提问：功能？相当于鱼的鱼漂 2．异染颗粒 蓝色侵染呈紫红色。 化学本质——偏磷酸盐的聚合物。 功能？磷源和能源性贮藏物， 3．聚 -羟基丁酸（简称PHB）颗粒 功能？能量的贮存物;调节pH 4．糖原和淀粉粒 5．硫粒 某些化能自养型硫细菌，贮存的能源物质， 4. 核质体 ——原核生物所特有的原始细胞核。 细菌的核质体是一个大型环状的双链DNA分子，长度0．25mm~3mm，为细菌遗传物质，卷曲折叠于核区。 核区没有外膜（这是原核生物与真核生物一个主要的区别之处） 5. 荚膜 是某些细菌在新陈代谢过程中形成的，分泌于细胞壁外的粘液状物质。 —含水率在90％~98％，极难染色；—多糖、糖蛋白单染后墨汁背景衬托法观察
光合细菌培养条件的研究
光合细菌培养条件的研究 摘要：对光合细菌(PSB)培养的最适光照、温度、pH值、最佳接种量等条件进行了系统研究，结果表明：PSB生长环境的光照强度越大，生长速度越快，生物量也越大；其最适生长温度为30℃，最适pH值为7.5～8.5，最佳接种量为20%。 关键词：光合细菌；培养条件；生长 光合细菌 (Photosynthetic Bacteria ，简称 PSB) 是 一类能够在厌氧光照条件下，以小分子有机化合 物或二氧化碳为碳源进行光合作用的原核生物 的总称 [1] ，可分为绿硫细菌、红硫细菌和红螺菌， 前两种为光能自养菌，后者为光能异养菌。光合 细菌能以光作为能源，以 CO 2 或有机物作为营养 碳源进行繁殖，能利用太阳能同化 CO 2 ，在不同的 自然条件下具有不同的功能，如固氮、固碳、放氢 等 [2,3] ，在自然界的物质循环中起着重要作用。光 合细菌菌体含有丰富的蛋白质、氨基酸、生物必 需的维生素、抗病毒活性因子、辅酶 Q10 以及多种 生理活性物质 [4] ，能够提供生物体所必需的营养， 促进动植物生长 [5] ，增强其抗病机能 [6-8] ，减少疾病 的发生，提高生物存活率。它还可以通过光合作
用，维持物质循环，降解废弃有毒物 [9] ，起到净化 水质和环境的作用 [10,11] ，确保人类的健康，所以已 经在许多科学领域内引起了人们的高度重视。本研究以光合细菌为研究对象，着重考察了各个培养条件对光合细菌生长的影响。 1 材料和方法 1.1 材料 1.1.1 菌种来源 PSB 菌种为本课题组从养殖池 中分离获得并培养保存，经鉴定为红螺菌科红假单孢菌属（ Rhodopseudomonas ）。显微镜下观察， 菌种形态为短杆状或卵圆形。 1.1.2 优化培养基成分： CH 3 COONa 3.0 g ， NH 4 Cl 1.0 g ， NaC1 1.0 g ， MgSO 4 0.2 g ， KH 2 PO 4 0.5 g
生物制氢
生物制氢 生物制氢的方法： 1、生物发酵制氢装置 2、高效发酵法生物制氢膨胀床设备 3、高效微生物制氢及氢能-电能转化一体化装置 4、利用农作物生物质制氢及氢能发电装置 5、从生物质制取富氢气体的方法和装置 6、利用再生资源制备乙炔气体的方法 7、串行流化床生物质气化制氢装置及方法 8、折流发酵制氢反应设备 9、一种利用污水厂剩余污泥厌氧发酵制氢的方法与装置 10、有机固态物质的连续式超临界水气化制氢方法与装置 11、植物秸秆生物制氢发酵液的制备方法 12、一种生物质制取含氢气体的方法 13、固体热载体催化气化生物质制取富氢气体的方法 14、天然混合厌氧产氢微生物的筛选方法 15、利用工业有机废水生物制氢的方法 16、使用汽爆植物秸秆发酵制备氢气的方法 17、一种海洋绿藻两步法生物光解水制氢方法 18、用农业固体废弃物生产氢气的方法 19、一种生物质下吸式气化炉催化制氢的方法及其装置 20、有机废水处理生物制氢方法与设备 21、一种生物制氢发酵液的制备方法 22、糖类、蛋白质、有机酸生物制氢发酵液的制备方法 23、用垃圾、生物质和水为原料的等离子体制氢方法及设备 生物制氢是可持续地从自然界中获取氢气的重要途径之一。现代生物制氢的研究始于20世纪70年代的能源危机，1990年代因为对温室效应的进一步认识，生物制氢作为可持续发展的工业技术再次引起人们重视。光解水制氢技术 光解水制氢是微藻及蓝细菌以太阳能为能源，以水为原料，通过光合作用及其特有的产氢酶系，将水分解为氢气和氧气。此制氢过程不产生CO2。蓝细菌和绿藻均可光裂解水产生氢气，但它们的产氢机制却不相
同。蓝细菌的产氢分为两类：一类是固氮酶催化产氢和氢酶催化产氢；另一类是绿藻在光照和厌氧条件下的产氢则由氢酶催化。 暗发酵制氢技术 暗发酵制氢是异养型厌氧细菌利用碳水化合物等有机物，通过暗发酵作用产生氢气。近年来，采用工农业废弃物若不经过处理直接排放，会对环境造成污染。以造纸工业废水、发酵工业废水、农业废料（秸秆、牲畜粪便等）、食品工业废液等为原料进行生物制氢，既可获得洁净的氢气，又不另外消耗大量能源。在大多数的工业废水和农业废弃物中存在大量的葡萄糖、淀粉、纤维素等碳水化合物，淀粉等高分子化合物可降解为葡萄糖等单糖。葡萄糖是一种容易被利用的碳源。以含淀粉、纤维素、有机物的工农业废料用厌氧暗发酵生产氢气的过程见下图。 光发酵制氢技术 光发酵制氢是光合细菌利用有机物通过光发酵作用产生氢气。有机废水中含有大量可被光合细菌利用的有机物成份。近年来，利用牛粪废水、精制糖废水、豆制品废水、乳制品废水、淀粉废水、酿酒废水等作底物进行光合细菌产氢的研究较多。光合细菌利用光能，催化有机物厌氧酵解产生的小分子有机酸、醇类物质为底物的正向自由能反应而产氢。利用有机废水生产氢气要解决污水的颜色（颜色深的污水减少光的穿透性）、污水中的铵盐浓度（铵盐能够抑制固氮酶的活性从而减少氢气的产生）等问题。若污水中COD 值较高或含有一些有毒物质（如重金属、多酚、PAH），在制氢必须经过预处理。 光发酵和暗发酵耦合制氢技术 光发酵和暗发酵耦合制氢技术，比单独使用一种方法制氢具有很多优势。将两种发酵方法结合在一起，相互交替，相互利用，相互补充，可提高氢气的产量。 方法的比较 总体上，生物制氢技术尚未完全成熟，在大规模应用之前尚需深入研究。目前的研究大多集中在纯细菌和细胞固定化技术上，如产氢菌种的筛选及包埋剂的选择等。在上述生物制氢方法中，发酵细菌的产氢速率最高，而且对条件要求最低，具有直接应用前景；而光合细菌产氢的速率比藻类快，能量利用率比发酵细菌高，且能将产氢与光能利用、有机物的去除有机地耦合在一起，因而相关研究也最多，也是具有潜在应用前景的一种方法。非光合生物可降解大分子物质产氢，光合细菌可利用多种低分子有机物光合产氢，而蓝细菌和绿藻可光裂解水产氢，依据生态学规律将之有机结合的共产氢技术已引起人们的研究兴趣。混合培养技术和新生物技术的应用，将使生物制氢技术更具有开发潜力。几种生物制氢方法的比较见下。