氫細菌
兼性化能自養的細菌
氫細菌是利用氫氣作為電子供體,將二氧化碳還原為有機物的一類細菌。能夠利用分子態氫和氧之間的反應所產生的能,並以碳酸作唯一碳源而生長的細菌。若給與有機物又能作為異養生物而生長,因而它是兼性化能自養細菌。以往曾把它歸於氫單胞菌屬,現今已被記載為假單胞菌屬(敏捷假單胞菌、嗜糖假單胞菌)、產鹼菌屬(真養產鹼菌、爭淪產鹼菌)中的若干種,以及副球菌屬(脫氮微球菌)和放線菌中的若干種(Noca-rdia saturnea等)。
作為氧化分子態氫時的末端電子受體,除氧以外,還往往利用硝酸鹽(上述脫氮副球菌)、硫酸鹽(硫酸鹽還原細菌)、二氧化碳(甲烷細菌)等。但是,硫酸鹽還原細菌等卻不能隨此反應而固定二氧化碳。分子態氫雖然可被氫化酶而活化,但在氫細菌中這種酶有的以可溶性直接還原NAD;有的為膜結合性的,而不直接還原NAD的。至於從氫往氧的電子傳遞途徑中,也尚未得到一致的見解。
氫細菌儘管都已氫氣為電子供體,但電子受體卻不盡相同,有氧氣,硝酸鹽,硫酸鹽,二氧化碳等,產物不同,應用也不盡相同。在這裡,將氫細菌按電子受體的不同,簡單分為四類。
氫細菌在化能自養微生物中是生長最快的一種,利用其自養以及對氫的利用可以對菌種進行篩選。總結起來需要注意以下幾點:不加入有機碳源,向含有必要營養元素的培養基中通入二氧化碳,氫氣混合氣體;視需要而定通入氧氣,加入硝酸鹽、硫酸鹽等;培養菌種選擇土壤浸出液;使用氣象色譜對初篩菌種進行復篩
菌種為大連理工大學花園土壤。篩選培養基(μ/g/L),NH4Cl 2.0,Na2HPO4 0.75,KH2PO4 0.25,MgSO4 0.3,V(H2):V(O2):V(CO2)=7:1:1,pH=7。
1) 採用置換排氣法配氣:如圖2所示,採用該裝置進行反應通氣。 NADPH NADH NADH H2 CO2 H2 SHase SHase NAD+ 細胞膜 細胞質 ADP+Pi ATP Cytb CoQ 維生素K2 Cytc Cyta/a3 O2 琥珀酸 PHase PHase——顆粒狀氫化酶 SHase——可溶性氫化酶
3) 菌種的篩選:在250 mL血漿瓶內裝入30 mL液相培養基,用硅膠塞密 封,滅菌,用無菌注射器接土壤上清液,再通過配氣裝置充入混合氣, 30℃搖床振蕩培養,3~4 d為一個富集周期,之後挑取單苗落劃線,恆溫培養8—10 d后獲菌種斜面。
4) 培養條件的優化:每一培養條件的考察均採用篩選培養基.只改變待考 察條件,測定培養液。
5) 蛋白含的測定:用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法 .
6) 氣相色譜分析
對篩選好的菌種根據不同類型,
可以用幾種不同的方式培養,
每篇文獻中采
用的方法都不完全一致,這裡,經過總結,給出以下流程。
1)通氣比例的確定:氣相比例對氫細菌生長代謝影響最大,因此實驗前
要對最佳通氣比例進行測定。
2)培養基的製備:根據不同電子受體配製培養基,注意保證二氧化碳作為
唯一的碳源。
3)供氫裝置:外部供氫法和內部供氫法(電解法)