光和细菌概述
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光合细菌的培养及应用方法光合细菌(简称PSB)是地球上最早出现具有原始光能合成体系的原核生物,是一大类在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称,广泛存在于地球生物圈的各处。
光合细菌在水产养殖上的应用主要有以下五个方面:作为养殖水质净化剂;作为饲料添加剂;用于鱼、虾、贝幼体的培育;作为动物性生物饵料的饵料;防治鱼病。
一、培养工具的消毒方法1.加热消毒法:利用高温杀死微生物的方法。
(1)直接灼烧:此法可直接把微生物烧死,灭菌彻底,但只适用于小型金属或玻璃工具的消毒。
(2)煮沸消毒:一般煮沸5~10分钟,适用于小型容器、工具的消毒。
(3)烘干箱消毒:亦称为恒温干燥箱消毒法。
2.化学药品消毒法:适用在批量培养中,大型容器、工具、玻璃钢水槽和水泥池中。
(1)酒精:浓度为70%的酒精常用于中、小型容器的消毒。
用纱布蘸酒精在容器、工具的表面涂抹,10分钟后,用消毒水冲洗两次即可。
(2)高锰酸钾:按300ppm配成高锰酸钾溶液,把洗刷洁净的容器、工具放在溶液中浸泡5分钟,取出,再用消毒水冲洗2次~3次即可。
二、光合细菌的培养条件1、营养条件光合细菌细胞体构成元素主要有:碳、氢、氧、氮、磷、钾、钠、镁、钙、硫和一些微量元素等,它们也是所有生物细胞构成的主要物质。
一般情况下,比重:水占80%-90%、无机盐1%-1.5%、蛋白质7%-10%、脂肪1%-2%、糖类和其它有机物1%-1.5%。
其中干细胞含碳45%-55%、氢5%-10%、氧20%-30%、氮5%-13%、磷3%-5%、其它矿物元素3%-5%。
光合细菌的细胞膜具有半透性,能选择性地让营养成分按一定需要进细胞内,在酶的作用下合成自己的细胞组分并促进分裂新的个体。
营养元素的全面合理的搭配,是培养高产光合细菌的关键。
根据这一要求,郑州@@@@生物材料公司选用多种光合细菌生长必需的原料,科学配方,经特殊加工而成的"光合细菌发生剂(培养基)",基本符合光合细菌生长繁殖所需的营养要求,无毒无副作用,使用安全,固状结晶体便于包装和运输,而且有2年的保质期。
光合细菌的代谢特点及其在生物能源中的应用光合细菌是一类利用光能进行碳源固定代谢,而不是直接依靠有机物或无机物氧化产生ATP和电子的微生物。
它们具有特殊的光合作用机制,能够利用太阳能转化无机物为有机物,具有广泛的应用前景。
本文将介绍光合细菌的代谢特点及其在生物能源中的应用。
一、光合细菌的代谢特点1、光合细菌的起源光合细菌是生命在地球上出现后的第一种光合生物,大约在30亿年前就出现了。
由于其多样的种类和广泛的分布,光合细菌在地球上的生态角色十分重要。
2、光合作用光合细菌是一种具有光能捕捉和光合作用的微生物,这种生物可以直接将阳光能转化为生物能,在能源转化和养分循环等方面有着独特的优势。
3、光合细菌代谢特点具有光合代谢特点的微生物可以在体内自行生产养分,可以耐受环境中某些有毒元素和诸如寒冷、肥料不足等极端环境,具有较高耐性和适应性。
4、黄绿光光合和反硫光合光合细菌可以分为两种类型:黄绿光光合和反硫光合。
黄绿光光合是典型的植物和蓝细菌所采用的路径,反硫光合则是专门与缺氧环境相关联的微生物所采用的路径。
二、光合细菌在生物能源中的应用1、生物能源光合细菌是一种特殊的微生物,它们通过对环境中的光能进行处理,能够不依靠有机物,产生适合于各种应用的生物能源形式,如生物氢、生物电、产丙酮酸的乙酸途径等。
2、生物氢生物氢是一种能源,被广泛认为是一种绿色、可持续的能源形式。
传统的氢气生产方式是通过高温水蒸气重整或绿色能源电解来实现,但是这些方法往往需要消耗大量的能源和资源。
利用太阳能生产氢气的光生物工艺由此应运而生。
光合细菌通过光生产氢气,是一种能够更加节能高效的生产方式。
3、生物电生物电技术是在发酵或新陈代谢过程中,由于化学反应伴随产生电子双电荷离子而利用途径生产电能。
光合细菌通过光作用过程产生电子高能粒子等化学物质,可以被广泛应用于生物电的生产之中。
4、产丙酮酸的乙酸途径产丙酮酸的乙酸途径是一种通过光合细菌生物燃料电池将太阳能转化为化学能的方法。
光合细菌作用原理光合细菌是一类能够进行光合作用的微生物,它们利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。
光合细菌的光合作用原理与植物类似,但其光合色素和光合作用途径有所不同。
本文将介绍光合细菌的作用原理及其在自然界中的重要作用。
光合细菌通过光合作用将光能转化为化学能,这一过程发生在细菌的细胞内。
光合细菌含有光合色素,它们能够吸收光能并将其转化为电子能。
这些电子能随后参与细菌体内的化学反应,最终将二氧化碳和水转化为有机物质。
与植物的光合作用不同的是,光合细菌中的光合色素并非叶绿素,而是一些特殊的细菌色素,如叶绿素a、叶绿素b、细菌类胡萝卜素等。
光合细菌的光合作用途径也有所不同。
在光合细菌中,光合色素通常位于细菌细胞的质膜上,而非叶绿体内膜。
光合细菌的光合作用途径可以分为光系统I和光系统II两个部分。
光系统I主要参与还原二氧化碳的过程,而光系统II则主要负责产生氧气。
光合细菌的光合作用途径较为简单,但其效率却可能比植物更高,这使得光合细菌在一些特殊环境中具有较强的生存竞争力。
光合细菌在自然界中具有重要的生态作用。
首先,光合细菌能够产生大量的氧气,为水生生物提供生存空间。
其次,光合细菌能够将二氧化碳转化为有机物质,为生态系统中的食物链提供基础。
此外,光合细菌还能够利用光合作用产生的化学能为自身生长和繁殖提供能量,从而在水体中形成特有的生态系统。
除了在自然界中的作用外,光合细菌还具有潜在的应用价值。
由于其光合作用效率高、对环境的适应性强,光合细菌被认为是一种潜在的生物能源。
研究人员正在探索利用光合细菌进行生物能源生产的途径,以期能够解决能源短缺和环境污染等问题。
总之,光合细菌作用原理是通过光合色素吸收光能,将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。
光合细菌的光合作用途径简单而高效,使其在自然界中具有重要的生态作用,并具有潜在的生物能源应用价值。
对光合细菌的深入研究将有助于我们更好地理解生态系统的运行规律,同时也有望为人类社会的可持续发展提供新的解决方案。
光合细菌作用原理
光合细菌作用的原理主要包括光合色素、光合作用途径和光合产物三个方面。
光合色素是光合细菌进行光合作用的关键因素,它们能够吸收光能并将其转化为化学能。
光合色素主要包括叶绿素、类胡萝卜素和蓝藻素等,它们能够吸收不同波长的光线,从而启动光合作用的反应。
光合色素的存在为光合细菌提供了进行光合作用的基础条件。
光合作用途径是光合细菌进行光合作用的关键步骤,它包括光合电子传递链和碳固定两个主要过程。
光合电子传递链是光合细菌利用光能产生化学能的过程,它通过一系列的氧化还原反应将光能转化为ATP和NADPH等能量物质,为光合作用的进行提供能量支持。
碳固定是光合细菌利用光合作用产生的ATP和NADPH 将二氧化碳转化为有机物质的过程,它是光合作用的关键环节,也是光合细菌生长和繁殖的基础。
光合产物是光合细菌进行光合作用后产生的有机物质和氧气,它们是光合作用的最终产物。
光合细菌通过光合作用产生的有机物质可以为自身提供能量和营养物质,从而维持生命活动的进行。
而产生的氧气则可以释放到环境中,为其他生物提供呼吸所需的氧气,同时也能够参与大气中的氧气循环过程。
总的来说,光合细菌作用原理是通过光合色素吸收光能,经过光合作用途径产生有机物质和氧气的过程。
这一过程不仅为光合细菌自身提供了生存所需的能量和营养物质,也对维持生态系统的平衡和稳定具有重要作用。
对光合细菌作用原理的深入研究,不仅有助于加深对生物光合作用机制的理解,也为环境保护和能源开发等方面提供了重要的科学依据。
因此,光合细菌作用原理的研究具有重要的理论和应用价值,值得进一步深入探讨和研究。
光合细菌的使用方法光合细菌是一种以光作能源并以二氧化碳或小分子有机物作碳源,以硫化氢等作供氢体,进行完全自养性或光能异养性生长但不产氧的一类微生物的总称。
在自然界中,光合细菌分布极广,生命力极强。
光合细菌无毒无害,蛋白质含量高达65%,且富含多种维生素、辅酶等生物活性物质和微量元素。
在养殖水体及饲料中施加光合细菌能改善水质,减少耗氧,促进鱼虾生长,提高产量10%~30%,对推动健康养殖和发展无公害水产品生产具有重要意义。
其使用方法如下:一是适时使用。
使用光合细菌的适宜水温为15℃~40℃,最适水温为28℃~36℃,因而宜掌握在水温20℃以上时使用。
注意阴雨天勿用。
二是与肥配用。
在池塘施用粪肥或化肥时,配合施用光合细菌效果更为明显。
尤其可避免化肥用量过大、水质难以把握的缺点,并可防止藻类老化造成水质变坏。
三是视水质使用。
要根据水质肥瘦情况使用光合细菌。
水肥时施用光合细菌可促进有机污染物的转化,避免有害物质积累,改善水体环境和培育天然饵料,保证水体溶氧;水瘦时首先施肥再使用光合细菌,这样有利于保持光合细菌在水体中的活力和繁殖优势,降低使用成本。
此外,酸性水体不利于光合细菌的生长,应先施用生石灰,调节pH值后再使用光合细菌。
四是酌量使用。
光合细菌用于鱼池水质净化时,水温20℃以上期间,每立方米水体用2~5克光合细菌拌粉碎的干肥泥均匀撒于鱼池,以后每隔20天每立方米水体用1~2克光合细菌兑水全池泼洒。
用于虾池水质净化时,水温20℃以上期间,每立方米水体用5~10克光合细菌拌肥泥均匀撒于虾池,以后每隔20天每立方米水体用2~10克光合细菌兑水全池泼洒。
用于饲料添加投喂鱼虾时,以饲料投喂量的1%拌入,直接或加工后投喂(不受温度或压力影响)。
用于疾病防治时,可连续定期使用,鱼池每立方米水体用1~2毫升,虾池每立方米水体用5~10毫升,兑水全池泼洒。
五是避免与消毒杀菌剂混施。
光合细菌制剂是活体细菌,药物对它有杀灭作用,不可与消毒杀菌剂同时使用。
光合细菌的光合作用机制和应用光合细菌是一类可以依靠光能进行生存和繁殖的微生物,它们能够吸收太阳能并利用其进行光合作用,同时产生为人们所使用的能量和氧气。
因此,光合细菌在生态学、能源和环境等方面具有重要意义。
光合作用机制光合细菌能够利用太阳能和碳源进行光合作用。
在太阳能的照射下,光合细菌可以通过光系统(光合反应)吸收光子并转化为电子和正孔。
电子和正孔在内膜区域中进行电传导并与不同系统中的载体分离,最终来到反应中心,在那里将碳源与电子进行熟化作用,产生有机物和氧气。
整个光合作用分为两步:光反应和碳固定。
在光反应中,太阳能被光系统吸收,产生ATP电位和NADPH电位。
这两个电位提供了碳固定所需的电力,它们在碳固定途径中被使用。
碳固定是通过RuBP羧化途径完成的,也就是说,CO2气体会在叶绿素下被加成三碳物质RuBP,在求化作用下产生6碳物质化合物,并形成供植物使用的有机分子。
因此光合细菌需要CO2气体、水和阳光才能完成光合作用。
应用光合细菌不仅对生态系统和环境有重要作用,它们还可以被应用于许多生物技术领域。
下面列举了它们的一些应用:1. 处理废水光合细菌可以在光照条件下使用污染源作为它们的碳源进行生长和繁殖。
这使得它们成为处理废水的一种可能方法,尤其是能量密集型污染物。
目前,许多研究人员正在研究如何改进这种方法以提高其功效并减少生产成本。
2. 生产生物燃料在冲洗小球藻中的一种光合细菌生长条件下,它们可以大量合成氢气,这是汽车和其他燃料操作的一种很好的选择。
这些微生物生长在光照明亮的条件下,并延长了其生命周期以增加生产产量。
3. 发电为了转化光能成为电能,光合细菌需要与其他微生物形成联合微生物体系。
比如在陆地上,厌氧条件促进这种细菌形成产气菌膜,并通过介质中氢离子的流动来产生电能。
这种电能产生方式可以被用于简易的发电场合,比如电池、电池板、电磁电筒以及手摇发电机等。
4. 食品和营养补充剂光合细菌中的一些菌群,比如螺旋菌属(Spirulina)和紫菜科(Rhodophyta)可以生长并浓缩蛋白质和维生素含量。
光合细菌专题一、光合细菌简介、1、光合细菌概述光合细菌(Photo Synthetic Bacter is简称SB)属细菌中的一类,有紫硫菌、绿硫菌、紫色非硫细菌和绿色非硫细菌。
这里,我们将主要介绍紫色非硫细菌,它们是兼性厌氧菌,属原核生物界,光能异养型原核生物门.红色光合细菌纲,红螺菌目.红螺菌科,红假单胞荫属,主要有荚膜红、沼泽红、球形菌、深红红螺菌等种类。
菌体外形有螺旋状、短杆状、近于球形和球形的.一般规格:长X宽=1微米一3.2微米x0.6微米-0.8微米.球形菌直径0.8微米-1.5微米。
它们以光和热为能源,主要利用有机物中的碳,同化其它营养元素进行生长繁殖,是高营养、高效能、多用途的有益微生物。
2,光合细菌用途光合细菌生命力、适应性都很强,在生长繁殖过程中能分解有机物和吸收水体中的氨态氮、硫化氢、亚硝酸盐等有害物质,本身无毒无污染。
它在光照厌氧条件下生长旺盛,在无光黑暗通气条件下亦能生长,但不合成红色素,易经诱导产生广泛的适应酶,对降解某些有毒或人工合成化合物具有潜力;耐低温(即使冰冻也不会死亡)和高盐度(20%),适合处理高浓度有机废水,是优良的水环境改良剂。
光合细菌菌体营养丰富,含蛋白质(60%以上),维生素B12、叶酸、核黄素、类胡罗卜素、辅酶QI0等促长因子和生理活性物质,是优良的饲料添加剂。
光合细菌以接受的光和热为能源,将有机和无机营养物质转化成易为植物吸收的小分子物质。
.同时光合细菌除本身的有机营养物质外,还含有铜、锌、铝、钻、镍等微量元素,含量适中,是优良的植物肥料。
3、光合细菌应用(I)观赏鱼的饲养传统的鱼类饲养中使用的各种消毒剂和抗生素,即破坏饲养环境,污染水体,又增加饲养成本。
如何有效地克服上述缺点呢?光合细菌作为优良的水环境改良剂和饲料添加剂,用于养殖业在我国才是近几年的事,由于最早使用光合细菌的水产用户,取得了很好的效果,因此目前倍受推崇,大有普及之势.那么,光合细菌究竟起到什么样的作用呢?①净化水质由于高密度水族饲养的水体中,含有大量的鱼类粪便和残饵,以及鱼药的残留物,它们腐败后产生的有害物质直接污染水体和底泥.轻度污染可造成鱼类生活不适,饲料系数增高,生长缓慢,免疫力下降;积累到一定程度后,能使鱼类中毒、发病甚至死亡。
光合细菌扩培方法一、概述光合细菌是一类能够通过光合作用进行自养的微生物,其扩培方法需要特殊的培养基和条件。
本文将详细介绍光合细菌扩培的步骤和注意事项。
二、准备工作1. 培养基:选择适合光合细菌生长的培养基,如ZB培养基、BG11培养基等。
2. 器具和试剂:无菌移液器、移液管、无菌平板、离心管、显微镜等。
3. 光源:提供适当强度和波长的光源,如荧光灯或日光灯。
4. 消毒:对所有器具和试剂进行消毒处理,以避免污染。
三、扩培步骤1. 初级接种:从已有的纯种菌株中取出一小部分接种到含有适当浓度营养物质的液体培养基中(如ZB液体培养基),并在恒温振荡器中摇床震荡。
初级接种的目的是增加菌群数量并使其处于快速生长期。
2. 二级接种:将初级接种液移植到含有适当营养物质和较高浓度的培养基(如ZB固体培养基)中,然后在恒温培养箱中孵育。
在这个阶段,菌群将会更快速地生长并形成菌落。
3. 光照:将含有菌落的培养皿置于适当强度和波长的光源下,如荧光灯或日光灯,并控制照射时间和距离。
对于某些需要特殊波长的细菌,需要使用特殊的滤镜。
4. 观察生长:观察菌落是否呈现出正确的形态、颜色、大小等特征,并使用显微镜观察细胞形态和数量。
如果发现异常情况,需要重新进行扩培或检查是否存在污染。
5. 存储:将扩培好的细菌保存在低温(-80℃)或液氮中以备进一步研究。
四、注意事项1. 消毒:所有器具和试剂必须进行消毒处理,以避免污染。
2. 培养基:选择适合该类细菌生长的培养基,并控制培养基的浓度和成分。
3. 光照:提供适当强度和波长的光源,并控制照射时间和距离。
4. 观察生长:观察菌落是否呈现出正确的形态、颜色、大小等特征,并使用显微镜观察细胞形态和数量。
5. 污染:检查是否存在污染,如有必要重新进行扩培。
五、总结光合细菌扩培方法需要特殊的培养基和条件,其中包括适当的营养物质、光源、温度等因素。
在扩培过程中需要注意消毒、观察生长情况以及避免污染等问题。
(一)光合细菌特征和种类
光合细菌(PhotosyntheticBacteria)是一类以光为能源,以c02或有机碳化物为碳源进行光合作用的细菌的总称。
它是地球上最早出现(20亿年前)的具有原始光能合成体系的原核生物。
光合细菌分布广泛,几乎遍布于土壤、泥炭沼泽、淡水、海水、水生植物根系,甚至在高达90℃的温泉,在寒冷的南极海岸以及含盐30%的水体中也能找到它的踪迹。
根据光合色素体系和光合作用中是否能以硫为电子供体将光合细菌划分为4个科:Rho·dospirillaceae(红色无硫细菌),Chromatiaceae(红色硫细菌),Chlorobiaceae(绿色硫细菌)和Chlomfiexaceae(滑行丝状绿色硫细菌)。
光合细菌的光合色素由细菌叶绿素和类胡萝卜素组成。
现已发现的细菌叶绿素有叶绿素a、叶绿素L、叶绿素c、叶绿素d、叶绿素e 5种,每种都有固定的光吸收波长,细菌叶绿素和类胡萝卜素的光吸收波长分别为715~1050nm和450~550m。
因而类胡萝卜素也是捕获光能的主要色素,它扩大了可供光合细菌利用的光谱范围。
光合细菌的光合作用与绿色植物和藻类的光合作用机制有所不同。
主要表现在:光合细菌的光合作用过程基本上是厌氧过程;光合作用过程不以水作供氢体,不发生水的光解,也不释放分子氧;还原c02的供氢体是硫化物、分子氢或有机物。
光合细菌不仅能进行光合作用,也能进行呼吸和发酵,能适应环境条件的变化而改变其获得能量的方式。
(二)光合细菌的营养价值
光合细菌营养丰富,营养价值高。
菌体内含有丰富的氨基酸、蛋白质、叶酸、B族维生素。
从氨基酸成分看,接近含蛋氨酸多的动物蛋白,尤其是维生素B12和生物素含量高,对动物没有毒性。
此外,菌体脂质成分除含菌绿素外,每克纯干菌体中含10μg生理活性物质辅酶Q。
(三)光合细菌处理污水原理
光合细菌在有机污水中起净化作用的原理,与其细胞结构和物质、能量代谢多样性等特点是分不开的。
在厌氧条件下,其胞内具有能营光合作用的载色体,载色体颗粒中含有菌绿素和类胡萝卜素,能进行光合磷酸化反应和光氧化还原反应。
在好氧条件下,胞内缺少这种载色体,不进行光合作用。
光合细菌易于利用的物质,主要是低分子的有机酸、氨基酸和糖类。
用光合细菌处理有机污水的反应过程,其第一阶段与沼气发酵阶段相同,先由异养细菌把复杂的大分子有机物降解为低级脂肪酸等小分子有机物,第二阶段是光合细菌利用小分子有机物合成菌体。
(四)光合细菌在高浓度有机污水处理中的应用
20世纪70年代日本小林正泰等提出了用光合细菌处理有机污水的工艺,并成功地对粪尿和食品、淀粉、皮革、豆制品加工的污水进行了处理;韩国已建成了日处理600t的酒精污水处理厂;近年来,澳大利亚、美国等也相继进行了这方面的开发研究。
国内这几年在光合细菌处理污水研究方面也取得了一些成绩。
(五)光合细菌生产SCP的工艺流程
目前用于有机污水的光合细菌主要是紫色非硫细菌中的红假单胞菌属(Rhopseudomonas),如球形红假单胞菌(Rps.spheroidesvailNiel)等。
因这类光合细菌在厌氧光照或好氧黑暗下都能
利用低分子有机物迅速增殖,应用潜力很大。
与活性污泥工艺相比,PSB工艺有以下优点:①有机质负荷高,可以处理浓度很高(BOD>10000mg /L)的有机污水,不需稀释,且污水的BOD值越高,处理效果越好,因而适于缺水地区;②设备规模小,占地面积小(仅为活性污泥法的1/4~1/5),动力消耗低,投资费用少;③具有较好的脱氮效果;④容易管理,受季节影响小,且不会产生活性污泥法那样的膨胀现象;⑤产生的菌体可综合利用,例如用作饲料和肥料等,不存在污泥的处置问题,更不会造成二次污染。
光合细菌在处理复杂的有机物质时,先要经过第一步,使复杂的大分子有机物转化为简单的小分子物质,这个过程称为可溶化处理。
PSB法应用成功的关键,在于基质的可溶化和保持处理系统的PSB优势,还要注意加大接种量,经常补充菌体和适当添加微量的锰、铁等重金属离子。
同时,尽可能地减少处理过程的杂菌量也是十分必要的。
一般处理流程见图9-54。
图9-54 光合细菌处理高浓度污水工艺流程
用PSB法处理高浓度的有机污水,虽然具有许多活性污泥法所不及的优点,但也有其不足之处。
一是需要不断的添加新鲜菌体;二是菌体细胞自然沉降困难,需要离心机或化学絮凝剂来收集,增加了处理费用;三是最终出水BOD值在200mg/L左右,还需用活性污泥法或培养藻类等方法进一步处理。
但总体来看,PSB处理法仍不失为一种相当有应用前景的有机污水处理工艺。