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硫酸盐还原菌与产甲烷菌
硫酸盐还原菌和产甲烷菌都是微生物，但它们在生物圈中的角色和功能是不同的。
1.硫酸盐还原菌：
硫酸盐还原菌是一种特殊的微生物，能够利用硫化物和各种形式的还原剂（如硫酸盐）作为电子受体进行氧化还原反应。
这个过程是还原性的，因为它产生电子，并将电子传递给硫酸盐，使其还原为硫化物。
这个过程对于自然环境和工业应用都非常重要，因为它可以去除环境中的硫酸盐，防止其积累。
2.产甲烷菌：
产甲烷菌是一种厌氧微生物，能够利用各种有机物作为碳源和能源进行厌氧发酵，最终产生甲烷。
这个过程是厌氧的，因为产甲烷菌在没有氧气的环境中生长最好。
产甲烷菌在自然界中广泛存在，特别是在沼泽、湿地、稻田等环境中。
它们对于维持自然界的碳循环和能源转化非常重要，因为它们可以将有机物转化为生物能源（如甲烷），并排放到大气中。
这两种微生物在自然环境和工业应用中都有重要的生态和经济意义。
例如，在污水处理和生物燃料生产等过程中，硫酸盐还原菌和产甲烷菌都发挥着重要的作用。
论述产甲烷菌、硝化细菌、硫酸盐还原菌、海洋弧菌、光合细菌、发光细菌、产气荚膜梭菌、大肠杆菌的系统分类地位、生理特性及在市政工程领域作用1、产甲烷菌产甲烷菌是专性厌氧菌，属于古菌域，广域古菌界，宽广古生菌门。
生理特性包括：1、营养特性：甲烷细菌的能源和碳源物质主要有5种，即H2/CO2、甲酸、甲醇、甲胺和乙酸；2、特殊辅酶：F420：是黄素单核甘酸的类似物，分子量为630的低分子量荧光化合物。
它是甲烷细菌持有的辅酶，在形成甲烷过程中起着重要作用。
其特点：(1)当用420nm波长的紫外光照射时，能产生自发蓝绿荧光，这一现象可借以鉴定甲烷细菌的存在。
（2）中性或碱性条件下易被好氧光解，并使酶失活。
CoM:2-硫基乙烷磺酸：其特点：（1）它是甲烷细菌独有的辅酶，可借以鉴定甲烷细菌的存在。
（2）它在甲烷形成过程中，起着转移甲基的重要功能。
（3）其具有RPG效应.。
即促进CO2还原为CH4的效应。
3.环境条件：氧化还原电位：参与中温消化的甲烷细菌要求环境中应维持的氧化还原电位应低于350mV；对参与高温消化的甲烷细菌则应低于-500~-600mV。
温度：低温菌的适应范围为20~25°C，中温菌为30~45°C，高温菌为45~75°C。
PH：大多数中温甲烷细菌的最适pH值范围约在6.8~7.2之间。
毒物：凡对厌氧处理过程起抑制或毒害作用的物质，都可称为毒物。
在市政工程领域的应用：在污水处理过程中，利用嗜冷产甲烷菌实现低温厌氧生物处理，可从本质上突破低温厌氧工艺的技术瓶颈，进而大大拓展厌氧生物处理技术的应用范围并降低废水处理的成本。
厌氧生物处理技术具有较低的建设和运行成本，同时，在处理过程中可回收清洁能源----沼气，是一种可持续的生物处理技术，现有的厌氧生物处理工艺大多要求在中温或高温的范围内进行，通常要对废水与废物进行加热，这种作法消耗能源，削弱了厌氧生物处理的优越性。
因此，开展低温下高效厌氧生物处理技术的研究，对于拓展厌氧生物处理技术的应用范围，降低废水、废物的处理成本具有十分重要的意义。
产甲烷菌有何特点？甲烷菌的特点是：一、生长非常缓慢，如甲烷八叠球菌在乙酸上生长时其倍增时间为1至2天，甲烷菌丝倍增时间为4至9天;二、严格厌氧，对氧气和氧化剂非常敏感，在有空气的条件下就不能生存或死亡;三、只能利用少数简单的化合物作为营养;四、它们要求在中性偏碱和适宜温度环境条件;五、代谢活动主要终产物是甲烷和二氧化碳为主要成分的沼气。
甲烷菌1．是专性严格厌氧菌甲烷细菌都是专性严格厌氧菌，对氧非常敏感，遇氧后会立即受到抑制，不能生长、繁殖，有的还会死亡。
2．生长繁殖特别缓慢甲烷细菌生长很缓慢，在人工培养条件下需经过十几天甚至几十天才能长出菌落。
据麦卡蒂（McCarty）介绍，有的甲烷细菌需要培养七八十天才能长出菌落，在自然条件下甚至更长。
菌落也相当小，特别是甲烷八叠球菌菌落更小，如果不仔细观察很容易遗漏。
菌落一般圆形、透明、边缘整齐，在荧光显微镜下发出强的荧光。
甲烷细菌生长缓慢的原因，是它可利用的底物很少，只能利用很简单的物质，如CO2、H2、甲酸、乙酸和甲基胺等。
这些简单物质必须由其它发酵性细菌，把复杂有机物分解后提供给甲烷细菌，所以甲烷细菌一定要等到其它细菌都大量生长后才能生长。
同时甲烷细菌世代时间也长，有的细菌20分钟繁殖一代，甲烷细菌需几天乃至几十天才能繁殖一代。
3．都是原核生物能形成甲烷的细菌都是原核生物，目前尚未发现真核生物能形成甲烷。
甲烷细菌有球形、杆形、螺旋形，有的呈八叠球状，还有的能联成长链状。
4．培养分离比较困难因为甲烷细菌要求严格厌氧条件，一般培养方法很难达到厌氧，培养分离往往失败。
又因为甲烷细菌和伴生菌生活在一起，菌体大小形态都十分相似，在一般光学显微镜下不好判明。
美国著名微生物学家——Hungate 50年代培养分离甲烷细菌获得成功。
以后世界上有很多研究者对甲烷细菌进行了培养分离工作，并对Hungate分离方法进行了改良，能很容易地把甲烷细菌培养分离出来。
甲烷细菌在自然界中分布极为广泛，在与氧气隔绝的环境都有甲烷细菌生长，海底沉积物，河湖淤泥，沼泽地，水稻田以及人和动物的肠道，反刍动物瘤胃，甚至在植物体内都有甲烷细菌存在。
沼气发酵菌种1. 引言沼气是一种充分利用有机废弃物生产能源的可持续发展技术。
在沼气发酵过程中，菌种的选择和管理对于提高沼气产量和质量起着至关重要的作用。
本文将介绍常见的沼气发酵菌种及其特点，以及菌种的选用和管理方法。
2. 常见沼气发酵菌种及特点2.1 产甲烷菌产甲烷菌是沼气发酵中最重要的菌类，能够将有机废弃物中的有机物通过发酵产生甲烷气体。
常见的产甲烷菌包括：•乙酸菌：能将有机废弃物中的乙酸分解产生甲烷，属于厌氧菌类。
乙酸菌对废弃物的酸度更加敏感，适应酸性环境的能力较弱。
•亚乙酸菌：能够将有机废弃物中的亚乙酸分解产生甲烷，属于厌氧菌类。
亚乙酸菌对酸度的适应能力较乙酸菌强，能够在较低的pH值下进行产甲烷过程。
•甲酸菌：能将有机废弃物中的甲酸分解产生甲烷，属于厌氧菌类。
甲酸菌对酸性环境的适应能力相对较弱。
2.2 氢气生成菌氢气生成菌能够将有机物发酵产生氢气，为沼气发酵过程提供反应动力。
常见的氢气生成菌包括：•韦尔德氏菌：主要产生氢气，并能够分解有机废弃物中的蛋白质。
•乙酸菌：除了产生甲烷，乙酸菌还能生成氢气。
3. 菌种选用和管理方法3.1 菌种选用在选择合适的菌种时，应考虑以下几个因素：•产气量和产气速率：菌种应具有较高的产气量和产气速率，以提高沼气发酵的效果。
•抗干扰能力：菌种应具有较好的抗干扰能力，能够在不利环境下存活和发酵。
•温度适应性：菌种的温度适应范围应与发酵反应的运行温度相匹配。
3.2 菌种管理在菌种管理过程中，应注意以下几个方面：•酸碱平衡：合理控制发酵过程中的酸碱度，维持适宜的pH值，可以提高菌种的生长和发酵效率。
•营养物质供应：菌种需要有机物和无机盐等营养物质才能正常发酵，需要定期添加适量的营养源。
•温度控制：发酵反应的温度应控制在合适的范围内，既要考虑菌种的适应性，又要保证发酵过程的高效进行。
•氧气排除：发酵过程应进行严格的厌氧处理，避免氧气对产甲烷菌的抑制作用。
4. 结论沼气发酵菌种的选择和管理是提高沼气产量和质量的重要环节。
低温产甲烷菌群的富集效果研究随着气候变化以及对化石燃料的日益严重依赖，寻求可持续的能源来源变得更加急迫和必要。
在这样的趋势下，甲烷成为了一种备受关注的新型能源形式。
低温产甲烷菌群是指存在于寒冷环境中并且可以利用CO2和氢气产生甲烷的一类细菌，其在促进甲烷生产以及CO2的减排等方面有着广泛的应用前景。
因此，对低温产甲烷菌群的富集效果进行研究具有重要意义。
一、低温产甲烷菌群的营养代谢途径及其生态特点低温产甲烷菌群是一类厌氧性的细菌，从营养代谢途径来看，其可利用CO2和H2或者有机物质进行甲烷产生的微生物过程。
甲烷是一种强温室气体，在全球变暖的今天，低温产甲烷菌群不仅能够促进甲烷的生产，而且可以通过将CO2转化为甲烷来减轻温室气体的累积。
从生态特点来看，低温产甲烷菌群广泛分布在各种不同的环境中，比如淡水湖泊、寒冷海洋、寒冷沼泽、沉积物等地方。
当它们在低温的环境下富集之后，不仅能够促进甲烷的产生，而且还可以促进有害气体的去除，从而对环境有着积极的作用。
二、低温产甲烷菌群的富集方法目前，对低温产甲烷菌群的富集方法有多种，包括传统的压力囊式发酵仪、流式细胞仪、连续培养器等方法。
其中，压力囊式发酵仪是一种利用培养压力控制富集低温产甲烷菌群的方法，它把不同产甲烷细菌分别富集在不同的层中；连续培养器则是一种采用连续通气方式的生物反应器，有利于调节反应物浓度使菌群迅速适应环境并提高甲烷产率。
除此之外，近年来，PCR-DGGE技术也被广泛应用于富集低温产甲烷菌群中，它能够根据不同的群落结构特点进行鉴别，获取不同生态环境中低温产甲烷菌群的特定结构信息。
三、低温产甲烷菌群的富集效果及其因素低温产甲烷菌群的富集效果受到众多因素的影响，包括压力、温度、PH值、矿物质元素、底泥微生物等。
同时，不同的富集方法也对该菌群的富集效果产生影响。
在压力囊式发酵仪富集低温产甲烷菌群时，通过外加压力控制盒内气压，在底部设置之压力小孔，可以控制甲烷和二氧化碳的释放和分布，使不同产甲烷菌分别分布在盒底部的不同培养层中，从而获得较好的富集效果。
产甲烷菌产甲烷菌（Methanogenus），是专性厌氧菌，1974年《伯杰氏细菌鉴定手册》（第八版）中将其归属于1科、3属、9种。
截至1992年已发展为3目、7科、19属、70种。
人们对产甲烷菌的认识约有150年的历史。
人们对产甲烷菌有极大的兴趣是在于产甲烷菌对天然气的形成，在自然界与水解菌和产酸菌等协同作用，使有机物甲烷化，产生有经济价值的生物能物质——甲烷。
产甲烷菌的细胞结构产甲烷菌的细胞结构：细胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和荚膜）、细胞质膜、原生质和核质。
产甲烷菌有革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，它们的细胞壁结构和化学组分有所不同。
也是与真细菌的区别点。
细胞封套有四种：1.大多数G+产甲烷菌的细胞壁在结构上与G+真细菌相似，细胞壁有一层和三层的，单层的厚度为10～20nm，如甲烷杆菌属与甲烷短杆菌属。
巴氏甲烷八叠球菌的细胞壁只有一层，厚约200nm。
它们化学成分与G+真细菌的不同，不含细胞壁（即不含二胺基庚二酸或细胞酸）而是假细胞壁质或是未化的异多糖。
三层的细胞壁壁厚为20～30nm，有内层、中层和外层。
外层在细胞分裂横隔形成时消失，如瘤胃甲烷短杆菌。
2.G+的炽热高温甲烷菌的细胞壁外有一层六角形的蛋白质亚基即S层覆盖。
3.G-产甲烷菌不具有球囊多聚物或外膜。
只有一层六角形或四角形的，由蛋白质亚基或糖蛋白亚基组成的S层。
4.甲烷螺菌的细胞质膜外只有一层由蛋白纤维组成的鞘包裹几个细胞。
其厚度为10nm。
产甲烷菌的生理特性1.营养特性：甲烷细菌的能源和碳源物质主要有5种，即H2/CO2、甲酸、甲醇、甲胺和乙酸。
2.特殊辅酶：F420：是黄素单核甘酸的类似物，分子量为630的低分子量荧光化合物。
它是甲烷细菌持有的辅酶，在形成甲烷过程中起着重要作用。
其特点：(1)当用420nm波长的紫外光照射时，能产生自发蓝绿荧光，这一现象可借以鉴定甲烷细菌的存在。
（2）中性或碱性条件下易被好氧光解，并使酶失活。
牛粪发酵沼液中产甲烷菌的分离及分子鉴定陈楠楠;叶丽丽;王华欣;祝婧;乔波;赵静虎;刘通;岳山;周金玲【摘要】为了确定牛粪发酵沼液中疑似菌株的生物特性和种属关系.采用Hungate 滚管技术、厌氧培养、革兰氏染色镜检、PCR扩增技术和抗生素耐受性鉴定等方法进行分析.实验结果表明,牛粪发酵沼液分离到了一株革兰氏阳性菌,能够利用CO2,最适生长温度为37 ℃,单独或成对存在.菌落呈灰白色,光滑,表面凸起.PCR扩增出1 200 bp的16S rDNA片段,测序结果表明,该分离菌为产甲烷短杆菌.【期刊名称】《黑龙江八一农垦大学学报》【年(卷),期】2016(028)006【总页数】5页(P117-121)【关键词】产甲烷菌;厌氧培养;沼气【作者】陈楠楠;叶丽丽;王华欣;祝婧;乔波;赵静虎;刘通;岳山;周金玲【作者单位】黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江省兽医科学研究所;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319【正文语种】中文【中图分类】S216.4产甲烷菌（methanogen）是一类以产生大量甲烷气体作为能量代谢的终产物的特殊原核微生物，广泛存在于各种极端厌氧环境中，如反刍动物的瘤胃和沼气反应器等人为环境中[1]，沼气发酵过程是一个由多种微生物联合，交替作用的复杂生化过程[2]。
沼气发酵微生物种类繁多，分为不产甲烷群落和产甲烷群落[3]，并且，在沼气发酵过程中，产甲烷菌是关键微生物[4]。
人们在以往有关沼气发酵微生物的研究中重点关注沼气发酵三个阶段及各阶段中不同微生物的作用[5-6]，发现沼气发酵限速步骤是产甲烷阶段[7]，而其中起主导作用的是产甲烷菌。
产甲烷菌的生理生化特性祖波;祖建;周富春;汪林【期刊名称】《环境科学与技术》【年(卷),期】2008(31)3【摘要】目前已经分离鉴定的产甲烷菌已有200多种,Fe、Co、Ni、Mo、Se,维生素B2,维生素B12等微量元素对其活性有促进作用;然而,无机毒性物质(重金属离子、Na+、K+、pH、氧化还原电位等)、有机毒性物质(硝化物、抗生素、氰化物和氯仿、芳香族化合物等)、氨氮,氮氧化物等对产甲烷菌活性有抑制作用。
已建立了产甲烷微生物利用H2/CO2、甲醇和醋酸为基质的产甲烷生化代谢模型,产甲烷菌含有氢化酶、辅酶F420、辅酶M、甲基呋喃、四氢甲基喋呤等独特的酶。
【总页数】4页(P5-7)【关键词】产甲烷菌;厌氧处理;微生物学特性;生化特性【作者】祖波;祖建;周富春;汪林【作者单位】重庆交通大学河海学院;西南石油大学理学院;重庆大学【正文语种】中文【中图分类】X132【相关文献】1.新株型水稻物质生产与产量形成的生理生态Ⅳ.源库关系与后期生理生化特性 [J], 郭玉春;林文雄;梁义元;陈芳育;梁康迳2.抗寒生化制剂对棉花幼苗生理生化特性的影响 [J], 何璐;张小勇;莫海涛;肖传绪;王恩飞3.布尔(Boer)山羊种质特性的研究——生理常值及血液生理生化 [J], 武和平;周占琴;陈小强4.水稻旱育稀植高产栽培的生理生态研究Ⅱ.早稻高产形成与生理生化特性 [J], 林文雄;王松良;梁义元;郭玉春;何水林;郑履端;翁定河;洪来水;潘铮铣5.早稻-再生稻头季稻不同育秧方式秧苗素质及生理生化特性(Ⅰ)——杂交水稻高产突破的生理生态与调控技术研究 [J], 陈鸿飞;梁义元;林文雄;郑履端;梁康迳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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:1 4S 12 70 62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。
甲烷菌的生态和生物化学特性甲烷是一种极为重要的地球大气气体，它在温室效应、气候变化等方面都扮演着关键性的角色。
在自然界中，甲烷常常由甲烷菌产生。
甲烷菌是一类无色无味、微小而又神奇的微生物，它们通常生存在深海或湿地等处，发挥着至关重要的作用。
本文就甲烷菌的生态和生物化学特性进行详细介绍。
一、甲烷菌的生态分布甲烷菌广泛存在于自然界的许多环境中，包括水体、沉积物和土壤等。
其中，水体和沉积物是甲烷菌的主要栖息地。
甲烷菌在这些环境中可以通过与其他微生物形成复杂的共生关系来生存。
1、水体中的甲烷菌水体中的甲烷菌主要分布在浅海、深海和淡水湖泊等处。
在浅海和深海中，甲烷菌通常生长在富含有机底物的沉积物表面，这是因为这些底物可以为甲烷菌提供氧化甲烷所需的能量。
在淡水湖泊中，甲烷菌主要生长在沉积物中。
此外，甲烷菌还可以生长在河流尾部、湿地和沼泽等生态系统中。
这些环境中的甲烷菌通常会利用有机物质、硫酸盐和二氧化碳等化合物来合成甲烷。
2、沉积物中的甲烷菌沉积物中的甲烷菌主要生长在含有丰富有机质的水体底部。
它们与其他微生物一起形成复杂的生态系统，在这个系统中，甲烷菌从其他微生物的代谢产物中获得能量，并将其转化为甲烷。
这个过程被称作甲烷发酵。
沉积物中的甲烷菌不仅能够形成巨大的甲烷气泡，还可以将甲烷转化为二氧化碳和水，为其他微生物的代谢提供能量。
二、甲烷菌的营养代谢特性与其他微生物相比，甲烷菌的营养代谢特性非常特殊。
它们依赖于甲烷作为主要的能量来源，并利用一些代谢途径将其转化为有机物质。
以下是甲烷菌的两种代谢途径：1、甲烷氧化还原途径甲烷氧化还原途径是甲烷菌将甲烷转化为有机物质的主要途径之一。
在这个途径中，甲烷菌将甲烷氧化为一氧化碳和水，并将其合成为亚甲基四羧酸和二氧化碳。
在这个过程中，甲烷菌需要不断从外界获取氧，以维持氧化甲烷的过程正常进行。
2、醇异构化途径醇异构化途径是甲烷菌将甲烷转化为有机物质的另一种途径。
在这个途径中，甲烷菌将甲烷氧化成甲醇，再将甲醇转化成甲醛。
土壤产甲烷菌
土壤产甲烷菌（methanogenic bacteria）是一类能够在缺氧环
境下生长和代谢产生甲烷气体的微生物，属于埃雷迪克罗基菌门（Euryarchaeota）中的甲烷菌（Methanogens）。
土壤产甲
烷菌是一类厌氧生物，常见于湿地、沼泽、稻田等富含有机物质的土壤中。
土壤产甲烷菌在缺氧的环境下利用有机物质进行呼吸作用，通过乙酸、丙酸、氢气等中间产物，最终产生甲烷气体（CH4）。
此过程中主要涉及三类土壤产甲烷菌，分别是乙酸产甲烷菌、丙酸产甲烷菌和氢-二氧化碳产甲烷菌。
土壤产甲烷菌的生长和代谢能力与土壤中有机物质的分解有密切关系，土壤含有丰富的有机物质时，土壤产甲烷菌的数量和产甲烷的速率会相应增加。
土壤产甲烷菌的代谢也受到环境条件的影响，如温度、氧气含量、pH值等。
土壤产甲烷菌在地球碳循环中起着重要的作用。
它们通过产生甲烷气体，不仅影响着大气中的温室效应，还与碳循环和氮循环密切相关。
研究土壤产甲烷菌不仅有助于了解地球生态系统的功能和稳定性，也具有重要的环境和农业应用价值。
产甲烷菌生物学特征及其发酵原理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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产甲烷古细菌的特点产甲烷古细菌是一类能够利用甲烷生成能量的微生物，属于原核生物领域。
这类细菌在各种环境中都有存在，例如湖泊、河流、湿地等。
本文将讨论产甲烷古细菌的特点，包括其生态学和生物学特征。
生态学特征产甲烷古细菌通常生存于缺氧和低温的环境中，在一些湖泊和海洋深处也可以找到它们。
这种细菌在水文水文学和生态学中扮演着重要的角色。
生存环境产甲烷古细菌广泛存在于大自然中，如：深海、湖泊、泥炭沼泽、沼气池、肠道等处。
在这些环境中，它们以甲烷为能源，通过产生甲烷、二氧化碳和其他物质来维持生存和繁殖。
生态功能产甲烷古细菌在碳循环中起着重要的作用。
通过还原反应将CO2和氢转化成甲烷并释放能量，促进能量流动和碳循环。
它们在甲烷释放过程中也加速了温室气体浓度的升高，对全球气候变化产生了重要的影响。
生物学特征下面是产甲烷古细菌的生物学特征。
分类学位置产甲烷古细菌属于原核生物真菌门的一级分支，与细菌和真菌都有所不同。
它们单细胞、原核、拥有环境的形态适应性强，能在低氧、高盐、高温等复杂环境中生存。
细胞结构产甲烷古细菌具有一些独特的细胞结构。
它们通常为球形或棒状，直径在0.5到5微米之间。
表面覆盖有一层厚厚的微泡状物质，这种物质对于细菌在水中漂浮具有重要作用。
产甲烷古细菌的细胞壁较薄，不包含胞壁。
代谢途径产甲烷古细菌以甲烷为能源，通过甲烷氧化酶将其氧化成甲醛进行代谢。
甲醛反应后又产生一定量的甲烷和二氧化碳，可以说产甲烷古细菌的能量循环是环以甲烷为能源而产生甲烷的过程。
此外，有些产甲烷古细菌也能够利用氢气、丙酮和甲醇等作为其它代谢途径产生甲烷。
产甲烷古细菌是一种生存环境广泛、在碳循环具有重要地位的微生物。
其在甲烷生成和温室气体排放等方面起着重要作用。
通过了解它的生态学和生物学特征，我们能更全面地了解产甲烷古细菌的特点和意义。
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；生化特性一、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。
三、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MMcBride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。
