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硫氧化菌的分离及氧化机制研究(附件)

2021-08-21 15:46编辑: www.51jrft.com51今日论文网
硫氧化菌是一类能够氧化硫化物的微生物统称,在地球生物化学循环过程中,硫氧化菌可将还原性硫化物转化为硫酸盐,抑制硫酸盐还原菌的代谢,减少硫化物的污染,进而改善生态环境环境。微生物对无机硫化合物的氧化这种代谢活动在自然界中广泛存在,是一种普遍的代谢方式。硫氧化过程中有许多种类性质不同的酶参与了硫氧化过程,一种硫氧化微生物中含有各种各样的酶,不同的酶催化不同的硫底物,同时同种硫底物在不同的微生物酶的作用下产生的生理生化反应也有所差异。本课题主要利用不同培养基和培养条件,对硫氧化菌进行分离富集后,观察菌株菌落特点,根据其生理生化反应、碳源利用情况、基因序列分析等确认硫氧化菌的菌属。对于硫氧化菌的氧化机制研究,本实验通过对重金属耐性、耐砷特性以及对硫化钠和硫代硫酸钠的反应这几个实验重点研究。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 2
1 材料与方法 2
1.1 实验所需材料 2
1.1.1 实验样品原料 2
1.1.2 主要实验试剂与仪器 2
1.1.3 培养基 3
1.2 硫氧化菌株的富集分离纯化 3
1.3 菌株的鉴定与保藏 3
1.3.1 菌株16S rRNA分析 3
1.3.2 菌株的保藏 3
1.4 菌株形态学观察 3
1.5菌株生长曲线的测定 4
1.6 菌株FP1生长特性研究 4
1.6.1 不同重金属对FP1生长的影响 4
1.6.2 不同能源物质对FP1 生长的影响 4
1.6.3 不同含硫底物对FP1生长的影响 4
1.7 FP1对As(Ⅲ)的抗性及氧化能力研究 4
1.7.1 FP1对AS(III)的抗性研究 4
1.7.2 FP1对As(III)的氧化能力研究 4
1.8 分析方法 4
1.8.1 硫酸根的测定 4
1.8.2 砷形态的测定 4
2 结果与分析 4
2.1 菌株鉴定结果 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: @351916072
4
2.2 菌株形态学观察 5
2.3 菌株生长曲线测定结果 5
2.4 菌株生长特性研究结果 6
2.4.1 不同重金属对FP1生长的影响 6
2.4.2 不同能源物质对FP1 生长的影响 6
2.4.3 不同含硫底物对FP1生长的影响 6
2.5 FP1对As(Ⅲ)的抗性及氧化能力研究 7
2.5.1 FP1对As(III)的抗性研究 7
2.5.2 FP1对As(III)氧化能力的研究 7
3 讨论 8
3.1 实验结论 8
致谢 9
参考文献: 9
硫氧化菌的分离及氧化机制研究
引言
引言
硫是地球上最丰富的化学元素之一,是组成生物有机体所必需的元素,在自然界中以各种形式普遍存在。硫元素的循环主要是不同价态硫化物的转化,涉及有机硫、无机硫[1]。微生物参与的硫循环包括:(1)厌氧条件下,硫酸盐还原细菌将处于高价态的硫酸盐还原为硫化物;(2)好氧或厌氧光照条件下,硫氧化细菌氧化硫化物、单质硫和硫代硫酸盐等生成硫酸盐等;(3)微生物能通过同化作用将硫酸盐转化为有机硫。可见硫氧化菌能将自然界的还原性硫化物氧化成单质硫,生成的硫经过物理化学方法沉淀分离,获得纯净的硫单质。这个过程在社会生产活动中能实现硫的资源回收利用,减少硫对生态环境造成的一系列污染问题,同时提高经济效益。皮革制造、燃料燃烧、含硫污水排放等都涉及到硫循环。[23]。
硫氧化菌是指能够将低价态还原型硫化物(如硫单质、硫化物、硫代硫酸盐和亚硫酸盐等)氧化成更高价态的硫化物(最终产物为SO42)的微生物类群,在自然界中硫循环过程发挥着非常重要的作用。共有6个属: 硫杆菌属、硫化叶菌属、小杆菌属、大单孢菌属、卵硫菌属和硫螺菌属[45]。其在自然界的分布较广,根据其特性主要可分为3大类:丝状硫细菌、硫氧化光合细菌和无色硫细菌[6]。除了硫氧化功能,硫氧化微生物还具有固碳、固氮等功能。同时参与自然界中碳、氮、硫等元素的循环,具有重要生态学意义。在农业、石油产业、化工企业、环境工程、化学品制造、冶金工业等各个方面都具有现实意义。硫代硫酸盐的氧化主要有两条方式[7]:(1)由多酶复合体系(Sox)介导的连四硫酸途径(S4I),在硫代硫酸盐的氧化过程中产生中间产物:连四硫酸盐[8];进行这条途径的硫氧化菌包括Betaproteobacteria和Gammaproteobacteria中的部分细菌[911]。(2)Paracoccus硫氧化途径(PSO),这一途径不产生中间产物,直接将硫代硫酸盐氧化成硫酸盐[1214],不形成硫颗粒或其他的多聚硫化物[15]。此外,Alphaproteobacteria中的一些种类也能以连四硫酸盐为底物,通过S4I途径进行化能自养生长;Pesudomonas和Halomonas中的一些种类也可以部分S4I途径氧化硫代硫酸盐为连四硫酸获得能量[1617]。由于硫代硫酸盐在酸性条件下不稳定,会异化生成亚硫酸盐和单质硫,这些嗜酸细菌在硫代硫酸盐氧化过程先将其转化为酸稳定中间产物连四硫酸,也是细菌长期进化的结果;但对于那些嗜中性细菌在硫代硫酸盐氧化过程中也形成中间产物连四硫酸,这一解释却行不通[18]。化能自养细菌中硫代硫酸的代谢路径如图15所示,硫代硫酸在周质空间被氧化为连四硫酸,通过连四硫酸水解酶的作用在细胞质或靠近细胞内膜的地方将连四硫酸水解为亚硫酸,之后在同样的空间内亚硫酸被亚硫酸脱氢酶氧化为硫酸[1921]。两种作用途径由于参与基因不同表现出的氧化能力、氧化产物和pH变化等性质也不同,此外还有反向硫酸盐还原途径[22]。

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