乙醇型发酵群落分析及产乙醇杆菌功能基因表达研究

发布时间：2024-05-20 06:00

　　发酵法生物制氢技术利用有机废水发酵产生氢气,不单消耗了有机废物而且产生了可被利用的氢气。一直以来,研究人员采用了多种方式提高产氢效率,如优化反应器设计和操作条件、定向驯化发酵产氢微生物种群、分离高效产氢细菌、投加产氢促进剂等。氢化酶作为产氢代谢的关键功能酶,与产氢细菌的代谢末端释氢过程有着重要的联系,而成为产氢研究的热点;通过调节氢化酶的表达和酶活性,可以促进产氢细菌释放氢气。以产氢代谢功能酶为研究主体,分析厌氧发酵群落结构,揭示产氢细菌受环境因子扰动的分子机制,对提高发酵产氢系统的产氢能力,深入了解乙醇型产氢细菌的特殊代谢类型,有重要的现实意义和理论价值。 本研究利用16S rRNA基因和氢化酶基因克隆文库技术比较了不同前处理方式获得的发酵产氢群落中功能菌群分布的差异。经加热处理的活性污泥呈现丁酸型发酵,主要优势菌为梭杆菌属,多个菌种同时存在;未前处理的污泥形成乙醇型发酵,哈尔滨产乙醇杆菌占绝对优势。不同氢化酶兼并引物设计时所选择的保守区域或兼顾的细菌,及目标片段长度的不同,会导致其扩增相同发酵样品结果有明显差异;设计扩增效率和准确性更高的兼并引物,或同时使用多组引物进行扩增,可以保...

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1三种发酵类型的实现生态位图

丙酸型发酵（Propionate-typefermentation）富含氮的母膏、明胶、肉膏脂类等）较多的污水，经厌氧生物酸性发生丙酸型发酵，难降解碳水化合物，如纤维素类，在厌氧发酸型发酵。产丙酸途径比产丁酸途径更利于NADH+H+的氧。与其他发酵类型相比，丙酸型发酵的特点....

图1-3发酵细菌代谢途径中丙酮酸的出路Fig.1-3Pyruvateroadofmetabolicpathwayoffermentativebacteria

第三种产氢途径的产氢能力取决于NADH+H+的剩余量和转化率。Tanisho根据这一途径提出产氢假设：在兼性厌氧细菌进行三羧酸循环（TCA）过程中，产生大量的NADH，正常情况这些NADH在有氧条件下将质子传递给氧分子形成水，但是如果能够筛选出缺失氧化NADH辅酶，....

图1-4厌好氧微生物在水生系统中通过H2的能量和物质代谢Fig.1-4Anaerobicandaerobicbacterialmetabolisminanaquaticstratifiedsystem

生物的糖酵解经过丙酮酸脱氢主要有EMP（Embden-Meyerhtner-Doudoroff）、HMR（hexosemonophosphate）和PK（phosp。丙酮酸经发酵后可以转化为乙醇、丁醇、乙酸、丙酸、子的醇和酸（图1-3）。丙酮酸是物质代谢中的重要中间产去路....

图1-5镍铁氢酶和铁氢酶活性中心示意图

化酶是微生物中能量代谢的关键酶之一，通常是根据铁硫蛋白活两个金属原子的不同进行分类：含有一个Ni原子和一个Fe原子氢酶（[NiFe]-hydrogenases）[154-155]；含有两个Fe原子的被称为e]-hydrogenases）[156]，如图1-5所示。....

本文编号：3979056