2014 年秋季学期研究生课程考核（读书报告、研究报告）
考核科目:微生物生理学
学生所在院（系）:市政环境工程
学生所在学科:环境工程
学生姓名:丁达
学号:14S127062
学生类别:工程硕士
考核结果阅卷人
产甲烷菌的生理生化特性
产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物厌氧发酵转化成甲烷和二氧化碳的
古细菌，它们生活在各种自然环境下，甚至在一些极端环境中。产甲烷菌是厌氧发酵过程的最后一个成员，甲烷的生物合成是自然界碳素循环的关键链条。由于产甲烷菌在有机废弃物处理、沼气发酵、动物瘤胃中有机物分解利用等过程中的重要作用，同时甲烷是导致全球变暖的第二大温室气体,因此产甲烷菌和甲烷产生机理的研究备受关注。特别是近几年对产甲烷菌基因组的研究，使人们从基因组的角度、进化的角度对甲烷生物合成机理、甲烷菌的生活习性、形态结构等方面获得更深刻的理解。
关键词：产甲烷菌；显著影响因子；生化特性
1、引言
目前能源与环境已成为影响人类社会可持续发展的重大问题，厌氧消化技术
在能源生产和环境保护等方面具有突出的优势而倍受青睐。沼气发酵是自然界极为
普遍而典型的厌氧消化反应，各种各样的有机物通过沼气发酵，不断地被分解代谢
产生沼气，从而构成了自然界物质和能量循环的重要环节。厌氧消化是极为复杂的
生物过程，在参与反应的众多微生物中，产甲烷菌的优劣和密度是影响厌氧消化效
率和甲烷产量的重要因素，因此对产甲烷菌特征以及影响因子的研究成为重点。
二、产甲烷菌概述
产甲烷菌的研究开始于 1899 年，当时俄国的微生物学家奥姆良斯基（Omelianski）将厌氧分解纤维素的微生物分为两类，一类是产氢的细菌，后来称
产氢、产乙酸菌；另一类是产甲烷菌，后来称奥氏甲烷杆菌（Methanobacillus omelauskii)。1901年Sohzgen对产甲烷菌的特征及对物质的转化进一步作了详细
的研究。1936年Barker对奥氏甲烷菌又作了分离研究。但这些研究，由于厌氧分
离甲烷菌的技术尚不完备，均未取得大的进展。直到1950年Hungate第一次创造了无氧分离技术才使甲烷菌的研究得到了迅速的发展。
产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物厌氧消化转化成甲烷和二氧化碳的
古细菌，它是严格厌氧菌，属于水生古细菌门（Euryarchaeota）。它们生活在各种自然环境下，如反刍动物的瘤胃、人类的消化系统、稻田、湖泊或海底沉积物、
热油层和盐池，以及污泥消化和沼气反应器等人为环境中。产甲烷菌是厌氧消化过
程的最后一个成员，甲烷的生物合成是自然界碳素循环的关键链条。
由于产甲烷菌是严格的厌氧菌，对其研究需要较高的技术手段，所以，在20世纪70年代中期以前，产甲烷菌新种发现的不多，据《伯杰细菌鉴定手册》第八
版记载，产甲烷菌只有一个科，即甲烷杆菌科，分三个属，有9个种。但是，随着其研究手段的飞速发展，和人们对产甲烷菌的关注，越来越多的产甲烷菌被人们发现，到目前为止，从系统发育来看，甲烷菌分成5个目，分别为甲烷杆菌目（Methanobacteriales）、甲烷球菌目（Methanococcales）、甲烷八叠球菌目（Methanosarcinales）、甲烷微菌目（Methanomicrobiales）和甲烷超高温菌目（Methanop-yrales）。Schnellen 第一个从消化污泥中分离纯化得到甲酸甲烷杆
菌（Methanobact erium formicium）和巴氏甲烷八叠球菌（Methanosa rcina barkeri），到目前为止，分离鉴定的产甲烷菌已有200多种。
3、产甲烷菌显著影响因子
产甲烷菌的活性受温度、pH值、有毒物质等环境因素以及C、N、P的比值以及无机元素等的影响，各因子所处条件对于产甲烷过程具有一定影响，根据前期研
究结果，本文主要涉及微量元素等几种对产甲烷阶段具有重要影响的显著影响因
子。
1.微量元素对产甲烷菌的影响
厌氧消化的产甲烷阶段对无机营养的缺乏十分敏感。许多废水厌氧生物处理
中，均出现了出水中挥发性脂肪酸（VFA）偏高，气体产率下降的现象。起初人们认为是毒性物质抑制作用或是缺乏N、P营养。但后来许多实验证明，极易生物降解的VFA，在厌氧出水中之所以浓度偏高，不是毒性物质的抑制作用，也不是缺乏N、P营养，而是缺乏微量营养元素。
Takashima和Speece发现微量金属元素的氯化物与无机营养液中其它物质混
合后加入反应器内，当生物停留时间SRT为20d 时，只能达到很低的乙酸利用率：4~8 kg·ｍ-3d-1；但如果微量金属元素的氯化物直接加入反应器内，则当生物
停留时间SRT为5d时乙酸利用率即可高达30 kg·ｍ-3·ｄ-1。因而，微量金属元素的加入方式也对产甲烷菌优势菌种变化产生很大影响。另外，李亚新等发现微量
金属元素对毒性物质具有拮抗作用，从而缓解毒性物质对产甲烷菌的限制作用。
因而微量金属元素的加入能使反应器内甲烷菌的优势菌种发生变化，使乙酸
利用率提高数倍。但微量元素需直接加入反应器，从而保证甲烷菌的充分利用。微
量金属营养元素能对毒性物质产生强烈的拮抗作用。在厌氧消化过程中补充微量金
属元素是提高厌氧消化过程效率和稳定性的重要途径。
2.硫酸盐对产甲烷菌的影响
厌氧处理中，硫酸盐还原细菌以氢、乙酸、乳酸等为电子供体、以SO42-为末端电子受体，将其还原为S2-的厌氧反应称其为硫酸盐还原作用。由于硫酸盐还
原细菌和产甲烷细菌都可利用这些基质，而且硫化物对产甲烷细菌具有毒害作用。
普遍认为，硫酸盐还原作用影响产甲烷作用的进行。然而，各研究者的结论不尽相同，包括对于硫酸盐对产甲烷菌的致害浓度存在较大争议。Karhadkar等指出硫化物对产甲烷菌有抑制作用，但经过驯化，产甲烷菌可提高对硫化物的抵抗力。
Parking等认为硫化氢对未经驯化的产甲烷菌的致害浓度为50 mg·Ｌ-1。Isa等的研究表明硫化物对产甲烷菌的致害浓度从未经驯化时的20mg·Ｌ-1提高到驯化后的500 mg·Ｌ-1。施华均等发现硫酸盐对于批量试验的影响并不大，对于连续运行试
验的冲击则很大。因此，根据不同浓度的底物和不同的厌氧消化试验，要进行相关
的硫酸盐抑制产甲烷菌的研究。
3.pH值对产甲烷菌的影响
厌氧微生物的生命活动、物质代谢与 pH 值有密切的关系，pH 值的变化直接影响着消化过程和消化产物，不同的微生物要求不同的 pH 值。pH值的变化可引起微生物体表面的电荷变化，进而影响微生物对营养物的吸收，还可以影响培养基
中有机化合物的离子化作用，从而对微生物有间接影响；另外酶只有在最适宜的
pH 值时才能发挥最大活性，不适宜的 pH 值使酶的活性降低，进而影响微生物细
胞内的生物化学过程。再者过高或过低的pH 值都降低微生物对高温的抵抗能力。
4.氧化还原电位（Eh）对产甲烷菌的影响
厌氧环境的主要标志是沼气发酵液具有低的Eh，其值应为负值。一般情况下，氧的溶入是引起厌氧消化中的Eh升高的最主要和最直接的原因。另外其它一
些氧化剂或氧化态物质存在同样能使体系中的Eh升高，当其浓度达到一定程度时，会危害厌氧消化过程的进行。由此可见，体系中的Eh比溶解氧浓度能更全面地反映发酵液所处的厌氧状态。不同的厌氧消化体系和不同的厌氧微生物对Eh的
要求不同。兼性厌氧微生物在+100 mV 以上时进行好氧呼吸，Eh为+100 mV 以下时进行无氧呼吸；产酸菌对Eh的要求不甚严格，可以在-100至+100 mV 的兼性条件下生长繁殖；中温及浮动温度厌氧消化系统要求的Eh应低于-300至- 380 mV；高温厌氧消化系统要求适宜的Eh为-500至-600mV。产甲烷菌最适宜的Eh为-350 mV或更低。
四、产甲烷菌的生化反应机理
1.产甲烷菌的生化模型
研究已建立了产甲烷微生物利用 H2/CO2、甲醇和醋酸为基质产甲烷的生化代谢模型(图 1)。图1表明：甲胺基类化合物(甲胺、二甲胺、三甲胺)在产甲烷代谢中经历与甲醇类似的代谢途径；甲酸通常先被氧化成二氧化碳，再进入产甲烷代
谢。
2.产甲烷菌的酶
2.1氢化酶
利用 H2/CO2为基质的产甲烷菌通常包含两种氢化酶：一种是利用辅酶F420为电子受体的氢化酶，另一种是非还原性辅酶F420氢化酶。目前尚不清楚后一种氢化酶的生理电子受体，在以前的文献中常称它为还原甲基紫精氢化酶。实际上这
是一种误导，因为上述两类氢化酶都能催化人工电子受体甲基紫精染料的还原。图
1所示的产甲烷代谢中，前一种氢化酶催化次甲基四氢甲基喋呤还原成亚甲基四氢
甲基喋呤，再进一步催化还原成甲基喋呤；后一种氢化酶的生理功能有两种：(1) 激活二氧化碳，并将它催化还原成甲酰基甲基呋喃；( 2) 在甲基辅酶M的还原过程中提供电子。迄今为止，研究人员已对 20 多种微生物的氢化酶进行了较为详尽的研究。从已报道的研究结果来看，产甲烷菌的氢化酶结构类似于铁氧还蛋白，并
含有对酸不稳定硫，其活性中心为[4Fe- 4S]。
2.2辅酶F420
产甲烷细菌在420nm紫外光激发下产生兰-绿色荧光，主要原因是细胞中含有辅酶F420和甲基喋呤类化合物。辅酶F420首先被Fzeng和Cheeseman等所发现，后来被证实在产甲烷细菌中普遍存在。大多数产甲烷菌中辅酶F420含量相当高，一般不低于150mg/( kg湿细胞)，但在巴氏甲烷八叠球菌和瘤胃甲烷短杆菌中辅酶
F420的含量却很低( <20mg/( kg湿细胞))。目前除产甲烷菌外，还没有发现其它
专性厌氧菌存在有辅酶F420和其它在420nm 激发、480nm发射荧光的物质。因此，利用荧光显微镜检测菌落产生的荧光已成为鉴定产甲烷菌的一种重要技术手
段。
2.3辅酶M
McBride和Wolfe在甲烷杆菌M.O.H菌株中发现了一种参与甲基转移反应的
辅酶，并将其命名为辅酶M。Gunsalus和Wolfe发现嗜热自养甲烷杆菌的细胞粗提取液中加入甲基辅酶 M 后，产甲烷速率提高30倍，这种现象被称为RPG效应。它表明辅酶M在产甲烷过程中起着极为重要的作用。辅酶M是迄今已知的所有辅酶中分子量最小的，也是产甲烷菌特有的一种辅酶。不同种的产甲烷菌或同种但利用的
底物不同，所含辅酶M的数量也有差异，一般含量为0.3~1.6μmol/mg干重。
2.4甲基呋喃
如图1所示，在利用H2/CO2产甲烷的代谢途径中，甲基呋喃( MFR)是CO2激活和还原过程中的第一个载体，所以早期的文献中称它为二氧化碳还原因子
( CDR)。甲基呋喃是一类 C4位取代的氨基呋喃类化合物，存在于所有的产甲烷菌中。在产甲烷菌中目前至少发现了有五种R取代基不同的甲基呋喃衍生物。
2.5 四氢甲基喋呤
四氢甲基喋呤( H4MTP)是产甲烷代谢C1化合物还原和甲基转移的重要载体。它从甲酰基甲基呋喃获得甲酰基，将其还原为甲基，最后将甲基传递给辅酶M。四氢甲基喋呤的化学结构与四氢叶酸有相似之处。甲烷八叠球菌spp菌株含有四氢甲基喋呤的另一种异构体——四氢八叠喋呤，只是R取代基中多了一个谷酰胺
基。
微生物生理生化反应
实验原理 通过测定微生物细胞内某些酶类的有无、对某些底物的利用能力、代谢产物的类型等来研究微生物代谢的多样性。某些细菌产生色氨酸酶，能分解培养基蛋白胨中的色氨酸，产生吲哚，当吲哚遇到含有对二甲基氨基苯甲醛试剂，形成红色的玫瑰红吲哚，为吲哚反应阳性。V-P反应也称乙酰甲基甲醇试验。微生物发酵葡萄糖产生丙酮酸，2分子丙酮酸脱羧形成乙酰乳酸，继续脱羧形成乙酰甲基甲醇，后者在碱性条件下与胍类、肌酸类物质反应，形成红色化合物，为V-P反应阳性。有些细菌发酵糖类产生乳酸，琥珀酸、醋酸和甲酸等大量酸性产物，使发酵液的pH下降到4.2以下，当加入甲基红试剂后，使发酵液变红色。某种微生物能以某种糖类为碳源，产酸产气，则判断为发酵这种糖。 实验材料和方法： 材料： 培养基：葡萄糖蛋白胨水培养基、蛋白胨水培养基、糖发酵培养基（葡萄糖、乳糖和蔗糖）、酚红半固体培养基、牛肉膏蛋白胨固体培养基； 菌种：大肠杆菌（E. coli）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus arueus）、产气肠杆菌（Enterobacter aerogenes）、变形杆菌（Proteus vulgaris）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）； 试剂：V-P试剂、甲基红试剂、吲哚试剂、乙醚、1.6%溴甲酚紫指示剂、抗生素； 仪器及用具：酒精灯、接种环、超净工作台、恒温培养箱、高压蒸汽灭菌锅、恒温水浴锅、试管、移液管、滴管、杜氏小管、记号笔等。 实验方法： 1.V-P反应 取5只装有葡萄糖蛋白胨水培养基的试管，以无菌操作分别接种大肠杆菌、产气肠杆菌、普通变形均、枯草芽孢杆菌菌液0.1mL至上述相应试管的培养基中，空白对照不接种。置于37℃恒温箱中培养48小时。取出培养物，分别从中取出2.5mL培养液，再加入等量V-P试剂，充分震荡后放置在37℃培养箱中温育30min。若培养液呈红色，记录为V-P试验阳性反应；无色者为V-P试验阴性反应；粉红色者为弱阳性。 2.甲基红试验 分别从V-P实验中的培养物中取出2.5mL培养液，分别加入2～3滴甲基红指示剂，立即观察培养液颜色变化。若培养液变成红色，即为阳性反应，橘色或黄色为阴性反应，橘红色为弱阳性。 3.吲哚试验 取5只装有蛋白胨水培养基的试管，以无菌操作分别接种大肠杆菌、产气肠杆菌、普通变形均、枯草芽孢杆菌菌液0.1mL至上述相应试管的培养基中，空白对照不接种。置于37℃恒温箱中培养48小时。在通风橱中向培养基中加入乙醚1～2mL，振荡使吲哚尽量被完全萃取至乙醚中，沿管壁缓慢加入5～10滴吲哚试剂，加入后不能摇动。若乙醚层呈现玫瑰红色，即为吲哚试验阳性反应，否则为阴性反应。 4.糖发酵试验 取分别装有葡萄糖、蔗糖和乳糖发酵培养液试管个4支，内装有倒置杜氏小管，杜氏小管内
第九章微生物生态学习题 一、名词解释 1．硝化作用 2．菌根 3．活性污泥（activated sludge）： 4．反硝化作用 5．硫化作用 6．氨化作用 7．共生 8．微生物生态学 9．根际微生物： 10．根圈效应： 11．根土比： 12．氨化作用： 13．微生态制剂（microecologics）： 14．正常菌群（normal microflora）： 15．条件致病菌（oppotunist pathogen）： 16．拮抗（antagonism）： 17．寄生（parasitism）： 18．富营养化9eutrophication）： 19．BOD（biochemical oxygen demand）： 20．COD（chemical oxygen demand）： 21．TOD： 22．DO： 23．产甲烷细菌（methanogens） 二、填空题 1、从，，，生境中可以分离到嗜热微生物；从，和生境中可分离到嗜盐微生物。 2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程：、、。 3、微生物种群相互作用的基本类型包括：，，，、、和。 4、嗜热细菌耐高温的使DNA体外扩增技术得到突破，为技术的广泛应用提供基础。 5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应，其循环过程包括，
，和。 6、按耐热能力的不同，嗜热微生物可被分成5个不同类型：，， ，和。 7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括，， 和。 8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是和。 9、污水处理按程度可分为，和。 10、汞的微生物转化主要包括3个方面，和。 三、选择题（4个答案选1） 1、总大肠菌群中不包括（）。 A、克雷伯氏菌 B、肠杆菌 C、埃希氏菌 D、芽孢杆菌 2、下列有机物中最难被微生物降解的是（）。 A、纤维素 B、木质素 C、半纤维素 D、淀粉 3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） A、氨 B、氧 C、N2 D、N2O 4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） A、氨 B、氧 C、N2 C、N2O 5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式？（） A、恒浊连续培养 B、恒化连续培养 C、恒浊分批培养 D、恒化分批培养 6、和豆科植物共生固氮的微生物是（）。 A、假单胞菌 B、根瘤菌 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 7、许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素，下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素？（） A、高温高湿 B、高温 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 8、适用于生物冶金的微生物类群主要是（）。 A、嗜热微生物 B、嗜冷微生物 C、嗜酸微生物 D、嗜压微生物 9、超嗜热细菌主要是（）。 A、古生菌 B、真细菌 C、真菌 D、霉菌 10、酸矿水的形成是微生物对某些金属和非金属元素转化的结合，下列哪种循环与酸矿水形成有关？（） A、S循环 B、N循环 C、磷循环 D、硅循环
一、实验目的 1.证明不同微生物对各种有极大分子物质的水解能力不同，从而说明不同微生物有着不同的酶系统。 2.掌握微生物大分子物质水解实验的原理和方法。 3.了解糖发酵的原理和在肠细菌鉴定中重要作用。 4.掌握通过糖发酵鉴别不同微生物的方法。 5.了解IMViC的原理。 二、实验原理 由于各种微生物具有不同的酶系统，所以他们能利用的底物不同，或虽利用相同的底物但产生的代谢产物却不同，因此可以利用各种生理生化反应来鉴别不同的细菌，尤其是在肠杆菌科细菌的鉴定中，生理生化试验占有重要的地位。具体的原理如下： 1.淀粉水解试验：在淀粉固体培养基上接种两种细菌（枯草杆菌，大肠杆菌），培养两天以后，再往培养基中加碘液染色，若该细菌能分泌胞外淀粉酶，则能利用其周围的淀粉，淡然在染色后，其菌落周围不呈蓝色，而是无色透明圈。 2.糖发酵试验：不同的细菌分解糖的能力不同，有些细菌能利用糖发酵产酸和产气，有些则不能。酸在加入溴甲酚指示剂后会使溶液呈黄色，且德汉氏小管中会收集到一部分气体。若细菌不能使糖产酸产气，则最后溶液为指示剂的紫色，且德汉氏小管中无气体。 3.IMVC实验主要用于快速鉴别大肠杆菌和产气肠杆菌。 （1）吲哚试验：在蛋白胨培养基中，若细菌能产生色氨酸酶，则可将蛋白胨中的色氨酸分解为丙酮酸和吲哚，吲哚与对二甲基苯甲醛反应生成玫瑰色的玫瑰吲哚。本次不做该试验。
（2）甲基红试验（MR）：某些细菌在糖代谢过程中分解葡萄糖生成丙酮酸，后者进而被分解产生甲酸，乙酸和乳酸等多种有机酸，是培养液PH值降至4.2以下，加入甲基红后溶液呈红色。 三、实验材料 1.菌种 大肠杆菌（Escherichia coli），金黄色葡萄球(Staphyloccocus aureus Rosenbach)，铜绿假单胞菌（P.Aeruginosa），枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis Cohn）， 产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)，普通变形杆菌（Proteus.vulgaris)。 2.培养基 固体油脂培养基，固体淀粉培养基，葡萄糖发酵培养基（5支，附德汉式小管），乳糖发酵培养基（5支，附德汉式小管），蛋白胨水培养基。 3.溶液和试剂 革兰氏染色用卢戈氏碘液，甲基红指示剂，乙醚和吲哚试剂，无菌水。 4.仪器和其他用品 平板，试管，接种环，试管架，电子天平，称量纸，玻璃棒，三角瓶，烧杯，药匙，标签纸，酒精灯，滴管。 四、实验步骤 1.淀粉水解实验 （1）培养基制备 将固体淀粉培养基熔化后冷却至50℃左右，无菌操作制成平板。
产甲烷菌的研究进展 XXX 生物工程一班生命科学学院xxx大学150080 摘要：甲烷菌是一个古老的原生菌。随亨格特（Hungate）无氧分离技术发展以来，人们对甲烷菌的研究逐渐深入。从产甲烷菌生存环境分离、筛选出新的产甲烷菌种。20世纪90年代对甲烷菌的探讨、研究比较多，近10年的研究比较少。简述了产甲烷菌的发展历史及分类。产甲烷菌是重要的环境微生物,是古细菌的一种，在自然界的破素循环中起重要作用。迄今已有种产甲烷菌基因组测序完成。基因组信息使人们对产甲烷菌的细胞结构、进化、代谢及环境适应性有了更深的理解。 关键词：微生物，产甲烷菌，分类。 Research progress of methanogenic bacteria Zhengzongqiao The first class of Biotechnology, College of Life Science, Heilongjiang University, Harbin, 150080 Abstract: methanogens is an ancient native bacteria. With the Since Heng Gete (Hungate) anaerobic separation technology development, people gradually in-depth study of methanogens. Living environment separated from the methane-producing bacteria filter out new methane-producing bacteria. Of methanogens in the 1990s, research more, nearly 10 years of study is relatively small. The brief history of the development of the methanogenic bacteria and classification. Methane-producing bacteria is an important environmental microorganisms, is a kind of archaebacteria, play an important role in the hormone cycle of the nature of the broken. So far has been a kind of methane-producing bacteria genome sequencing is completed. Genomic information to make The Methanogens the cell structure, evolution, have a deeper understanding of metabolic and environmental adaptability. Keywords: microorganisms, methane-producing bacteria。 1.产甲烷菌的介绍 产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物厌氧发酵转化成甲烷和二氧化碳的古细菌,它们生活在各种自然环境下,甚至在一些极端环境中。产甲烷菌是厌氧发酵过程的最后一个成员,甲烷的生物合成是自然界碳素循环的关键链条。由于产甲烷菌在有机废弃物处理、沼气发酵、动物瘤胃中有机物分解利用等过程中的重要作用,同时甲烷是导致全球变暖的第二大温室气体,因此产甲烷菌和甲烷产生机理的研究备受关注。特别是近几年对产甲烷菌基因组的研究,使人们从全基因组的角度、进化的角度对甲烷生物的合成机理、甲烷菌的生活习性、结构特点等方面获得更深刻的理解。产甲烷菌的分类：Schnellen第一个从消化污泥中分离纯化得到。19 74年Bryant首次提出了产甲烷菌(M讼tha n昭甘n)一词,将其与以甲烷为能量来源的嗜甲烷菌(MethanotrDPh,)区分开来。到目前为止,分离鉴定的产甲烷菌已有2 00多种。它们存在于沼泽、湖泊、海洋沉积物及瘤胃动物的胃液等自然生态系统中,也存在于废水处理、堆肥和污泥消化等非自然的生态系统中。从分类学上讲,产甲烷菌属于古细菌的水生古细菌门(EUrya rchaeo-ta),
?综述? 抗冷水稻的生理生化特性 周介雄1 蒋向辉2 余显权2 (1.贵州省种子总站 贵阳 550001;2.贵州大学农学院水稻研究所 贵阳花溪 550025) 摘要:根据杂交水稻抗冷性育种的需要,本文主要从细胞结构、细 胞内主要物质、酶的适应性变化、激素的调节、Ca 2+ 的调控等方面,综述了抗冷水稻和冷敏感水稻在耐冷特性方面的差异: 低温下耐冷性强的品种能保持较好的细胞膜完整性,保持更高的CA T 、SOD 和POD 等保护酶活性和更低的MDA 含量,并诱导产生更多的脯氨酸,同时ABA 水平增高。从多方面揭示了抗冷水稻的抗冷原因,并初步提出了今后抗冷水稻品种选育的努力方向。 关键词 抗冷水稻 生理生化特性 细胞膜 保护酶系统 激素 水稻作为重要的粮食作物,持续的高产、优质、抗逆一直是科学工作者的理想与追求。目前水稻从南纬34°的南美洲大西洋沿岸至北纬53°27′的黑龙江漠河、从平原到海拔2700m 范围内广泛栽培,而水稻生长所需的适宜温度为15～18℃至30～ 33℃[5] ,因此低温冷害发生比较普遍。我国每年因低温冷害使稻谷减产30～50亿kg [18]。尤其是贵州省从1999年以来,在中低海拔地区几乎年年都遭受低温危害,造成水稻不同程度的减产,个别地方甚至颗粒无收,特别是2002年全省遭受严重的低温阴雨危害,致使全省水稻减产21%,全省粮食减产6%。因此,培育抗冷性水稻品种应用于生产,保持水稻持续高产稳产,是当今贵州省水稻育种和水稻生产迫切需要解决的问题。 低温冷害是指零度以上低温对植物造成的伤害或死亡的现象[2]。水稻的冷害一般分为障害型和延迟型。障害型冷害中危害最大的是孕穗期的冷害引起的不结实,其次是开花期的低温引起的不结实。延迟型冷害,大致可区别为:因抽穗前各时期生育延迟而造成抽穗延迟,以致结实不良;以及成熟期本身的低温引起的不结实。延迟型换而言之,也可说是成熟不良型[1]。 低温对植物的危害是一个复杂的生理过程,而植物抵抗低温胁迫的能力又是一个多系统的综合生理反应,它受物种本身的遗传基因控制,也受环境的制约[15]。当水稻受到冷胁迫后,会表现一系列的不良症状,本文就水稻受低温胁迫后所表现的生理障碍和生理生化变化综述前人的研究结果,为选育和鉴定抗冷性水稻品种提供参考。 1 水稻在低温胁迫下的不良症状 水稻从种子发芽到成熟的整个生长发育期间都有可能遭受 低温冷害:(1)苗期:水稻苗期受低温冷害,主要导致出芽不良,分蘖少,苗弱,易感立枯病,从而影响后期丰产群体的建立,严重的还会发生烂秧死苗。(2)大田生长期:在这一时期低温对水稻的影响,主要表现在对叶片和根系的生长方面。遇低温时叶片极度凋萎至枯死,其原因是根系损伤无法恢复吸水能力。主要导致成活不良,分蘖少,幼穗形成晚等。(3)孕穗期:水稻属高温短日植物,需高温诱导才能由营养生长转入生殖生长期。此时遭受低 温,导致出穗延迟,且器官发生各种异常,尤其穗长变短,原因是枝梗及颖花的分化受到抑制并退化,颖花产生畸变。进而在低温下使性器官畸变,如雌雄蕊、鳞片等小穗器官的数目增加、生殖器官缺损等。(4)抽穗开花期:这个时期低温冷害主要导致抽穗延迟。水稻的雌雄性器官对温度反应敏感,且一般又以为雄性器官比雌性器官更敏感。同时,水稻开花期遇到低温,不仅影响正常开花受精,而且也能使初生胚受精后的合子早期停止发育而成秕粒,产量降低。(5)成熟期:主要导致成熟不良,子粒不饱满,米质差等。灌浆初期遇低温危害时米粒发育停止,米粒长度减少,甚至形成死米。灌浆中期遇低温危害时会产生乳白米和曝腰米。在同一穗内,下部的谷粒较上部的、出穗迟的谷粒较出穗早的、第二次枝梗上的谷粒较第一次枝梗上的灌浆能力弱,低温对它们的影响亦大。因此在所有的颖花中如果弱势颖花比例高的品种则易受到冷害。和抽穗开花期一样,灌浆期的稻株遇到低温时叶绿素会受到破坏,叶片变黄,叶片发黄时由基部老叶→顶部新叶、由叶尖→叶基顺次进行[7]。因此,叶片光合强度也受低温抑制而显著降低。 2 抗冷水稻的生理生化特性 抗冷水稻与冷敏感水稻相比具有对低温冷害的忍受和适应的优良特性,即水稻的抗冷性[2]。当它遭遇冷害时,细胞的结构和细胞内各物质将发生一系列形态及生理生化方面的适应性变化,以维持其稳定地生长。2.1 细胞结构的特性2.1.1 细胞膜 细胞膜的流动性和稳定性是细胞乃至整个植物体赖以生存的基础,它不仅调控一切营养物质的进出,而且是细胞反应外界不利因子的最先的重要屏障[3]。1973年,Lyons 根据细胞膜结构功能与抗冷性的关系,提出著名的“膜脂相变冷害”假说。认为温带植物遭受零上低温时,只要降到一定的温度,生物膜首先发生膜脂的物相变化,这时膜脂从液晶相变为凝胶相,膜脂的脂肪酸链由无序排列变为有序,膜的外形和厚度也发生变化,可能使膜发生收缩,出现孔道或龟裂,因而膜的透性增大,膜内可溶性物质、电解质大量向膜外渗漏,破坏了细胞内外的离子平衡,同时膜上结合酶的活力降低,酶促反应失调,表现出呼吸作用下降,能量供应减少,植物体内积累了有毒物质[4]。 膜脂相变转换温度与膜脂脂肪酸的不饱和程度密切相关。一般抗冷水稻膜脂脂肪酸的不饱和度较高,膜脂相变温度相应较低,使膜在低温下保持流动性和柔韧性,以利低温下正常功能的执行和避免膜脂固化造成膜伤害。苏维埃等用差示扫描量热计法(DSC )和荧光偏振法,杨福愉等用顺磁共振法,都证明水稻的抗冷品种膜脂流动性大[16];王洪春等[14]对206个水稻品种种子干胚膜脂脂肪酸组成所做的分析指出:抗冷品种含有较多的亚油酸(18∶2)和较少的油酸(18∶1)。致使其脂肪酸的不饱和指数高
1.形态和培养特征观察 采用牛肉膏蛋白胨培养基,将已纯化后的甘油菌种活化后于37℃下培养20～24h ,并进行革兰氏染色及菌体形态和菌落特征的观察。染色方法参照微生物鉴定实验指导 2.生长条件试验 (1)耐盐性试验(NaCl 浓度:0. 85 、1. 20 和1. 71) (mol/ L) ; (2)耐酸碱试验(p H :4. 3 、5. 7 、6. 8 、8. 4 、8. 6 和8. 7) ; (3)温度梯度试验(温度: 10℃、30℃、40℃、50℃、55℃、60℃和65℃) 。 分别将参试菌接种于以上处理的液体培养基中培养48 h ,记录生长状况。 3.生理生化试验 ⑴过氧化氢酶测定 将实验菌接种于PGY培养基斜面上,37℃培养20h—24h,取一环接种的培养物,涂于干净的载玻片上,然后在其上滴加3%－—15%的过氧化氢,有气泡则为阳性反应,无气泡为阴性反应。 ⑵葡萄糖产酸产气实验 在PY基础培养基内加入30g葡萄糖和5%吐温-80,1.6g/100mL的溴甲酚紫1.4mL作指示剂, 在培养基内放置一小倒管,分装试管置37℃培养24h, 经培养后,指示剂变黄表示产酸,倒管内出现气泡,表示产气。 ⑶淀粉水解实验 接种新鲜的菌种于含有0.5g可溶性淀粉的PY基础培养基中,取少许培养液于比色盘内,同时取未接种的培养液作对照,分别在其中加入卢哥氏碘液.不显色表示淀粉水解,显蓝黑色或蓝紫色时,表示淀粉未水解或水解不完全。 ⑷明胶液化实验 将实验菌接种于明胶基础培养基中,置37℃培养,以一支未接种的试管作为对照。将接种的和未接种的对照管置于冰箱或冷水中,等待对照管凝固后记录实验结果,反复观察对比多次。如对照管凝固时,接种管液化为阳性反应,凝固为阴性反应 ⑸甲基红（M.R）试验 接种实验细菌于PYG培养基，于37℃培养2天后，于培养物中加入几滴甲基红酒精溶液，如呈红色，表示阳性。 ⑹乙酰甲基甲醇V-P实验 接种新鲜的实验菌种于培养基中, 37℃培养2天后,取培养液1mL在其中 加入1ml 10％的NaOH，混匀，再加入3－4滴2%氯化铁溶液。数小时后，培养基表面的下层出现红色者，为阳性 ⑺柠檬酸盐 取幼龄菌种接种于柠檬酸盐斜面培养基上，适温培养3－7天，培养基呈碱性（蓝色）者为阳性反应，不变者则为阴性 ⑻酪素水解试验 牛奶平板的制备：取5g脱脂奶粉加入50mL蒸馏水中（或用50mL脱脂牛奶），另称1.5g琼脂溶于50mL蒸馏水中，将两液分开灭菌。待冷至45－50℃时，将两液混匀倒平板，即成牛奶平板。将平板倒置过夜，使表面水分干燥，然后将菌种点接在平板上，每皿可点接3－5株菌。适温培养1、3、5天，记录菌落周围和下面酪素是否已被分解而呈透明。配制该培养基时，切勿将牛奶和琼脂混合灭菌，以防牛奶凝固 ⑼厌氧生长测定 将菌种接入营养肉汤平板后,用密封带包好放入CO2培养箱37℃培养2天后,观察生长情况,生长则为阳性(10)厌氧硝酸盐产气 接种封油：以斜面菌种用接种环接种后，用凡士林油（凡士林和液体石蜡为1:1）封管，封油的高度约1厘米。必须同时接种不含有硝酸钾的肉汁胨培养液作对照。 观察结果：培养2－7d，观察在含有硝酸钾的培养基中有否生长和产生气泡。如有气泡产生，表示反硝化作用产生氮气，为阳性反应。但如不含硝酸钾的对照培养基也可产生气泡，则只能按可疑或阴性处理。 (11)石蕊牛奶的反应
微生物鉴定的生理生化反应 各种细菌具有各自独特的酶系统，因而对底物的分解能力不同，其代谢产物也不同。用生物化学方法测定这些代谢产物，可用来区别和鉴定细菌的种类。利用生物化学方法来鉴别不同细菌，称为细菌的生物化学试验或称生化反应。生物化学试验的方法很多，主要有以下几类。 一、碳水化合物的代谢试验 1．糖（醇、苷）类发酵试验 （1）原理：不同种类细菌含有发酵不同糖（醇、苷）类的酶，因而对各种糖（醇、苷）类的代谢能力也有所不同，即使能分解某种糖（醇、苷）类，其代谢产物可因菌种而异。检查细菌对培养基中所含糖（醇、苷）降解后产酸或产酸产气的能力，可用以鉴定细菌种类。 (2)方法：在基础培养基中（如酚红肉汤基础培养基pH7.4）加入0.5~1.0％（w/v）的特定糖（醇、苷）类。所使用的糖（醇、苷）类有很多种，根据不同需要可选择单糖、多糖或低聚糖、多元醇和环醇等，见表6-4-1。将待鉴定的纯培养细菌接种入试验培养基中，置35℃孵育箱内孵育数小时到两周（视方法及菌种而定）后，观察结果。若用微量发酵管，或要求培养时间较长时，应注意保持其周围的湿度，以免培养基干燥。 (3)结果：能分解糖（醇、苷）产酸的细菌，培养基中的指示剂呈酸性反应（如酚红变为黄色），产气的细菌可在小倒管（Durham小管）中产生气泡，固体培养基则产生裂隙。不分解糖则无变化。 (4)应用：糖（醇、苷）类发酵试验，是鉴定细菌的生化反应试验中最主要的试验，不同细菌可发酵不同的糖（醇、苷）类，如沙门菌可发酵葡萄糖，但不能发酵乳糖，大肠埃希菌则可发酵葡萄糖和乳糖。即便是两种细菌均可发酵同一种糖类，其发酵结果也不尽相同，如志贺菌和大肠埃希菌均可发酵葡萄糖，但前者仅产酸，而后者则产酸、产气，故可利用此试验鉴别细菌。 表6-4-1 常用于细菌糖发酵试验的糖、醇类 单糖四碳糖：赤藓糖, 五碳糖：核糖核酮糖木糖阿拉伯糖, 六碳糖：葡萄糖果糖半乳糖甘露糖 双糖蔗糖（葡萄糖＋果糖）乳糖（葡萄糖＋半乳糖）麦芽糖（两分子葡萄糖）三糖棉子糖（葡萄糖＋果糖＋半乳糖） 多糖菊糖（多分子果糖）淀粉 醇类侧金盏花醇卫茅醇甘露醇山梨醇 非糖类肌醇 2．葡萄糖代谢类型鉴别试验 (1)原理：细菌在分解葡萄糖的过程中，必须有分子氧参加的，称为氧化型；能进行无氧降解的为发酵型；不分解葡萄糖的细菌为产碱型。发酵型细菌无论在有氧或无氧环境中都能分解葡萄糖，而氧化型细菌在无氧环境中则不能分解葡萄糖。本试验又称氧化发酵（O/F或Hugh－Leifson，HL）试验，可用于区别细菌的代谢类型。 (2)方法：挑取少许纯培养物（不要从选择性平板中挑取）接种2支HL培养管中，在其中一管加入高度至少为0.5cm的无菌液体石蜡以隔绝空气（作为密封管），另一管不加（作为开放管）。置35℃孵箱孵育48h以上。。 (3)结果：两管培养基均不产酸（颜色不变）为阴性；两管都产酸（变黄）为发酵型；加液体石蜡管不产酸，不加液体石蜡管产酸为氧化型。
1.3 实验装置 实验反应装置如图1 所示，主要是两个500 mL 的锥形瓶，反应器内温度采用培养箱自动控制，温度 为(37±1) ℃，气体采用排水法收集。 分析方法 TS 和VS:烘干法;pH 值:PHB-9901 精密 pH 计;COD:快速密闭催化消解法测定 ［4］;氨氮:滴定法;总 碱度:滴定法;VFA 组分和气体组分:气相色谱法。 TS 和VS：烘干法；pH 值：PHB-9901 精密pH 计；COD：快速密闭催化消解法测定[5]；氨氮：滴定法； 总碱度：滴定法；VFA 组分和气体组分：气相色谱法。 】：[目的]研究污泥厌氧消化产挥发性脂肪酸(VFA)过程中的有机物碳流的转化机制,阐明乙酸累积机理。[方法]研究溴乙烷磺酸盐(BES)和氯仿(CHCl3)抑制模型下中间代谢产物和气体的累积,检测各产乙酸功能菌群数量,推断污泥产酸发酵过程中的有机物碳流方向和乙酸累积机理。[结果]BES模型乙酸浓度达27 mmol/L,fhs基因拷贝数比对照组高2-3倍,产氢产乙酸菌略有下降。CHCl3模型乙酸浓度达22 mmol/L,fhs基因拷贝数比BES组低一个数量级,产氢产乙酸菌下降明显。[结论]BES特异性较高,除产甲烷菌外对其他厌氧产酸细菌没有影响,乙酸浓度增加并且其主要来源于水解发酵产酸以及同型产乙酸过程。氯仿除抑制产甲烷菌外,对同型乙酸菌和产氢产乙酸菌也有强烈的抑制作用。
硫酸盐还原菌对餐厨垃圾厌氧发定向产乙酸的影响 研究 两种抑制产甲烷菌的方式对比：微生物学报，Acta Microbiologica Sinica，50(10):1327 －1333; 4 October 2010，《污泥厌氧消化产酸发酵过程中乙酸累积机制》 通过以上研究，得到结论如下: (1)两种抑制剂造成的污泥厌氧消化产酸模型均能造成乙酸的累积，其中 BES 模型中乙酸累积浓度达25 mmol/L，CHCl3模型中，乙酸累积达 22 mmol/L。(2)在 BES 产酸模型中，食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌被抑制，H2分压和乙酸浓度增加，产氢产乙酸菌活性被抑制。同时，H2的累积刺激了同型 产乙酸菌的活性。乙酸累积来自水解发酵产乙酸、同型产乙酸以及产氢产乙酸。 (3)在 CHCl3产酸模型中，产甲烷细菌受到抑制，H2分压上升，但同型产乙酸细菌和产氢产乙酸细菌也受到抑制。水解发酵产乙酸可能是乙酸的唯一来源。 CHCl3和 BES 造成了不同的抑制效应。由于 BES 是产甲烷细菌辅酶 M 的结构类似物，在适量浓度下，主要是抑制产甲烷细菌，而CHCl3是一种广谱性的微生物抑制剂，除抑制产甲烷细菌外，还可能会抑制包括产氢产乙酸细菌以及同型产乙酸细菌在内的其他微生物。因此推断，两种抑制剂造成的抑制模型是:BES 抑制产甲烷菌，造成氢气和二氧化碳以及乙酸累积，而氢气和二氧化碳的累积刺激了同型产乙酸细菌活性，消耗氢气和二氧化碳，最终的效应是只有乙酸累积，而氢气未能在体系中累积。CHCl3抑制模型中，由于 CHCl3同时也抑制了其他细菌，如同型产乙酸细菌和产氢产乙酸细菌，因此氢气未能被消耗从而在体系中累积。
重金属对植物生理生化特性的影响（综述） 摘要 随着工农业的迅速发展，环境污染日益严重，特别是重金属在环境中的释放严重污染了土壤、水体和大气，并且可通过食物链进人生物体，危害人类健康，因此，重金属污染已成为世界性的重大环境问题。重金属的来源有多种途径，除采矿区的尾矿、矿渣、冶炼、有毒气体的排放之外，还有城市垃圾、金属电镀、汽车尾气排放、工业企业向环境排放的“三废”、化工产品在农业中的不合理使用、农田的污水灌溉等等，这些途径都将导致环境的重金属污染。通常植物在受到重金属污染时都会出现生长迟缓、植株矮小、根系伸长受抑制直至停止、叶片褪绿、出现褐斑等症状，严重时甚至导致作物产量降低和植物死亡[1，2]。多年来，人们就重金属对植物的毒害作用做了大量的研究工作，特别是近年来有关重金属对植物毒害的分子机理也有较多报道，本文就重金属对植物生理生化的影响的研究现状作一综述。 关键字：重金属，植物，生理生化。 1.影响植物根系对土壤营养元素的吸收 重金属污染能影响植物根系对土壤中营养元素的吸收，其主要原因是影响了土壤微生物的活性，影响了酶活性。重金属与某些元素之间有拮抗作用，也可能会影响植物对某些元素的吸收。沈阳农业大学张宁、唐咏[3]的研究表明，Cr能明显降低水生植物凤眼莲的根系活力，影响植株生长。 2.引起植物细胞超微结构的改变 当植物受到重金属毒害未出现可见症状之前，实际上在细胞内部已有
亚细胞结构的变化，从而导致这些细胞器参与的生理生化功能抑制或丧失。据彭鸣、王焕校等人[2]的研究表明，当重金属污染较轻时，细胞核、线粒体、叶绿体等细胞器没有明显变化，这时植株外部形态也不会表现出很明显的受害症状。而污染严重时，细胞核、线粒体、叶绿体等细胞器的结构均被破坏，此时植株外部形态会表现出叶片褪绿、萎蔫，根生长受抑制，乃至植株死亡。 3.影响细胞膜透性 重金属能影响植物细胞膜透性。王正秋[4]等对Pb2+，Cr3+，Zn2+对芦苇幼苗质膜的影响进行了研究，结果表明Pb2+，Cr3+，Zn2+对芦苇幼苗根系和叶片的电解质渗漏影响显著，且随处理浓度的增加和处理时间的延长而加剧，其中Cr3+和Zn2+的作用更明显。张宁、唐咏[3]的研究表明，Cr3+污染可增加凤眼莲膜脂过氧化，并使其细胞膜透性增加，且伤害程度与Cr3+浓度呈正相关，而且膜脂过氧化的发生要早于膜透性的改变。目前，细胞膜透性被广泛地用作评定植物对重金属反应的方法之一。 4.影响植物光合作用和呼吸作用 对于重金属对植物光合作用的影响研究比较广泛，结果表明，对光合作用的影响是植物受害的主要原因。许多研究[3]说明，重金属Cr3+可使高等植物的叶绿素含量明显降低，原因是重金属离子直接干扰了叶绿素的生物合成。在大麦幼苗中，Cr3+通过影响原叶绿素酸酯还原酶的活性抑制叶绿素的合成。据王泽港[5]等报道，重金属离子对叶绿素的影响不是由于取代叶绿素卟啉环中的Mg，而是通过影响叶绿素合成酶以及抑制一些参与光合作用的酶的活性等其他途径而产生的。张宁、唐咏[3]就Cr3+对凤眼莲光合作用的影响进行了研究，结果表明，较低浓度Cr3+时(Cr≤0．025mmol/L)，凤眼莲叶绿素含量有所增加，而较高浓度Cr3+时
生化及分子生物学复习资料（15天30题） 一、蛋白质结构与功能 本章重点： 1、氨基酸的结构及通式、名称、分类； 2、蛋白质的各级结构特点及功能特点； 3、蛋白质的理化性质，如光学性质、胶体性质（稳定因素）、变性、复性； 习题：1、生物的不同层次结构？ 答：环境小分子——小分子前体——大分子——大分子复合物——超分子结构——细胞器——细胞——组织——器官——生物机体 2、α-螺旋的结构特点 多肽链的主链原子沿一中心轴盘绕所形成的有规律的螺旋构象。α-螺旋是蛋白质中最常见、最多的二级结构元件。其结构特征为： （1）几乎都是右手螺旋； （2）螺旋每圈包含3.6个氨基酸残基，每一个氨基酸沿轴旋转100度，螺距为0.54nm； （3）螺旋以链内氢键维系。 3、变性蛋白质的性质改变 ①结晶及生物活性丧失是蛋白质变性的主要特征。 ②硫水侧链基团外露。 ③理化性质改变，溶解度降低、沉淀，粘度增加，分子伸展。 ④生理化学性质改变。分子结构伸展松散，易被蛋白酶水解。 4、生鸡蛋和熟鸡蛋哪个更有营养？ 答：（1）熟鸡蛋比生鸡蛋更有营养；（2）熟鸡蛋已经发生蛋白质变性，容易被蛋白酶水解，便于消化吸收；（3）熟鸡蛋中的病原微生物因蛋白质热变性而死亡，食用更安全；（4）生鸡蛋清内的抗生物素蛋白会与生物素结合生成一种稳定的化合物，使生物素不能被肠壁吸收。 蛋白质一、二、三、四级结构；β-折叠、α-螺旋 二、核酸结构与功能 本章重点： 1、核酸的功能，是遗传物质（肺炎球菌转化实验）； 2、核酸的结构特点，B型DNA双螺旋结构特点； 3、核酸的理化性质，变性、复性； 4、核酸的测序方法及原理。 习题：1、B型双螺旋DNA的结构特点？ （1）两条反向平行的多核苷酸链围绕一个“中心轴”形成右手双螺旋结构，螺旋表面有一条大沟和小沟； （2）磷酸和脱氧核糖在外侧，通过3’，5 ’－磷酸二酯键相连形成DNA的骨架，与中心轴平行。碱基位于内侧，与中心轴垂直； （3）两条链间存在碱基互补：A与T或G与C配对形成氢键，称为碱基互补原则（A与T为两个氢键，G与C为三个氢键）； （4）螺旋的稳定因素为碱基堆集力和氢键；5. 螺旋的直径为2nm，螺距为3.4nm，相邻碱基对的距离为0.34nm，相邻两个核苷酸的夹角为36度。
实验六微生物的生理生化反应 一、实验目的 掌握细菌鉴定中主要生理生化反应的常规实验法。 二、实验原理 由于各种微生物具有不同的酶系统，所以他们能利用的底物不同，或虽利用相同的底物但产生的代谢产物却不同，因此可以利用各种生理生化反应来鉴别不同的细菌，尤其是在肠杆菌科细菌的鉴定中，生理生化试验占有重要的地位。具体个原理如下： 1、淀粉水解试验：在淀粉固体培养基上接种两种细菌（1—枯草杆菌，5—大肠杆菌），培养两天以后，再往培养基中加碘液染色，若该细菌能分泌胞外淀粉酶，则能利用其周围的淀粉，淡然在染色后，其菌落周围不呈蓝色，而是无色透明圈。 2、明胶水解试验：穿刺接种于明胶培养基中的细菌，若能产生明胶酶利用明胶，则该培养基在4摄氏度条件下会处于液体状态，从而区别于正常条件下4摄氏度时固态的明胶培养基。 3、糖发酵试验：不同的细菌分解糖的能力不同，有些细菌能利用糖发酵产酸和产气，有些则不能。酸在加入溴甲酚指示剂后会使溶液呈黄色，且德汉氏小管中会收集到一部分气体。若细菌不能使糖产酸产气，则最后溶液为指示剂的紫色，且德汉氏小管中无气体。 4、IMVC实验包括四个试验，主要用于快速鉴别大肠杆菌和产气肠杆菌，多用于水环境的细胞血检查。 ①吲哚试验：在蛋白胨培养基中，若细菌能产生色氨酸酶，则可将蛋白胨中的色氨酸分解为丙酮酸和吲哚，吲哚与对二甲基苯甲醛反应生成玫瑰色的玫瑰吲哚。本次不做该试验。 ②甲基红试验（MR）：某些细菌在糖代谢过程中分解葡萄糖生成丙酮酸，后者进而被分解产生甲酸，乙算和乳酸等多种有机酸，是培养液PH值降至4.2以下，加入甲基红后溶液呈红色。 ③柠檬酸盐利用试验：有些细菌能利用柠檬酸盐作为唯一的碳源，而有些细菌则不能利用。由于细菌不断地利用柠檬酸盐并生成碳酸盐，使培养基PH由中性变为碱性，培养基中的指示剂有浅绿色变为蓝色。 ④伏-普试验（乙酰甲基甲醇试验 VP）：某些细菌在代谢过程中，能分解葡萄糖产生丙酮酸，丙酮酸在羧化酶的催化下脱羧后形成活性乙醛，后者与丙酮酸缩合，脱羧形成乙酰甲基甲醇，或者乙醛化合生成乙酰甲基甲醇。乙酰甲基甲醇在碱性条件下被空气中的氧气氧化成二乙酰，二乙酰与培养基中含有胍基的化合物起作用生成红色化合物，即为VP试验阳性。 三、材料和器皿 ⑴ 菌种：1号—枯草杆菌，5号—大肠杆菌，7号—产气杆菌； ⑵培养基：淀粉培养基平板（1个），明胶培养基（2个），葡萄糖培养基（2个），葡萄糖蛋白胨水培基（4个），柠檬酸盐培养基斜面（2个）； ⑶试剂：卢氏碘液，溴甲酚紫指示剂，甲基红指示剂，溴麝香草酚兰指示剂，氢氧化钾，α—萘酚。 四、实验步骤
《微生物学》课程论文 论文题目：产甲烷杆菌的研究和其利用前景工艺学学院：生命与地理科学学院 专业：生物科学 班级：S10A 学号：20101911131 姓名：刘韬 成绩：
目录 1 产甲烷菌的分类................................................................................................................................ - 2 - 2.产甲烷菌的生态多样性.................................................................................................................... - 2 - 3．生长繁殖特别缓慢.......................................................................................................................... - 3 - 4.产甲烷菌代谢途径............................................................................................................................ - 3 - 5.甲烷合成的途径................................................................................................................................ - 3 - 6.沼气池中产甲烷杆菌和不产甲烷菌的关系.................................................................................... - 4 - 6.1不产甲烷细菌为产甲烷菌提供生长基质和产甲烷所需的底物 ......................................... - 4 - 6.2不产甲烷细菌为产甲烷菌创造适宜的厌氧环境................................................................. - 4 - 6.3不产甲烷细菌为产甲烷菌清除有毒物质............................................................................. - 4 - 6.4产甲烷菌为不产甲烷细菌生化反应解除反馈抑制............................................................. - 4 - 6.5共同维持沼气发酵环境中的适宜pH值............................................................................... - 5 - 6.6不产甲烷细菌构建了产甲烷菌的“古环境” ....................................................................... - 5 - 7.产甲烷杆菌的应用前景.................................................................................................................... - 5 - 7.1废水处理................................................................................................................................. - 5 - 7.2酿酒工业上的应用................................................................................................................. - 5 - 7.3产甲烷菌在煤层气开发中的应用......................................................................................... - 6 - 8. 结语................................................................................................................................................ - 6 - 参考文献................................................................................................................................................ - 6 -
乳酸菌的耐酸机制 摘要:对乳酸菌耐酸机理进行了初步介绍, 主要从以下几个方面进行 了阐述, 包括质子泵机制、蛋白质及RNA修复、细胞膜及代谢方式的改变和碱生成等, 以期为人们了解乳酸菌耐酸的生理生化机制提供借鉴, 为研究者对乳酸菌耐酸性研究提供理论指导。 关键词:乳酸菌; 耐酸性; 机理 Review on the Mechanism of Acid Tolerance of Lactic Acid Bacteria Abstract:This review provided the possible acid tolerance mechanism of Lactic acid bacteria, including proton pump, repair of protein and RNA, cell membrane and metabolic ways change, production of alkali and so on. The purpose of this article was to make comprehensive understandings of the mechanism for acid tolerance of Lactic acid bacteria and provide a theoretical basis for the research work related to Lactic acid bacteria. Key words:Lactic acid bacteria; acid tolerance; mechanism 引言 乳酸菌是一类能利用可发酵糖产生大量乳酸的细菌的通称。它们在自然界分布广泛，可栖居于人和动物的肠道及其他器官中。在土壤、植物根际和许多的人类食品、动物饲料，还有自然界的湖泊和污泥以及一些临床样品中都发现有乳酸菌的存在。很久以前人们就利用乳酸菌来发酵动物（乳、肉、鱼等）和植物制品（蔬菜、葡萄酒、橄榄等）生产各种各样的产品。随着食品发酵工业的不断发展壮大，乳酸菌的经济效益不断在增长，因为虽然它们在发酵食品中的含量非常少，但是对食品的感官品质和质量却有决定作用。因此，发酵剂菌株的质量功能特性和生长特性对于产品的成功发酵是非常必要的。 乳酸菌不但包括在食品发酵中使用的一般认为安全的微生物，而且还包括胃肠道中普遍存在的共生体和具有潜在益生作用的益生菌。对这些微生物来说，食品和胃肠道中的酸性环境对它们的生存是一个很大的挑战。例如，益生菌的最佳