微生物浸出过程中胞外蛋白的作用及其机理研究进展

矿物-微生物-溶液多相界面是硫化矿生物浸出的关键场所,界面微生物胞外多聚物(EPS)关键组分胞外蛋白在生物膜形成、结构稳定和硫化矿溶解等方面起到关键作用。综述了生物浸出过程中EPS关键组分胞外蛋白的研究进展和胞外蛋白现有的研究方法及其对冶金微生物胞外蛋白研究的适用性,展望了浸矿微生物胞外蛋白研究的前景,旨为生物冶金领域研究EPS关键组分胞外蛋白结构及其作用机理提供重要的理论和方法支撑。     

氧化亚铁硫杆菌胞外多聚物在生物浸出中的作用

氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,T.f)是一种重要的浸矿微生物。它与矿物的界面作用机理是复杂的,涉及物理化学的和生物化学的参数。本文运用电镜细胞化学方法对氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)的胞外多聚物(EPS)的脂类、多糖、蛋白质等生物大分子以及铁离子进行了研究,并探讨了EPS与吸附、生物膜形成的关系以及生物膜在浸矿过程中的作用。     

嗜酸嗜热浸矿微生物

随着人们对浸矿菌的研究不断加深,嗜热嗜酸菌的浸矿潜力及在微生物冶金中的作用和地位得到认识,利用嗜热菌对矿石进行高效浸出已成为微生物冶金领域的研究重点。嗜热微生物包括中度嗜热微生物和极端嗜热微生物,主要栖息于热泉、工厂高温废水排放区以及火山口等高温环境中。本综述总结了嗜热浸矿微生物种类,分析了嗜中温菌和极端嗜热菌等嗜酸菌种的生长习性、利用的能源物质、浸矿能力等,并进一步介绍了嗜热嗜酸微生物在高温生物冶金中的发展及应用。     

微生物-矿物相互作用及界面显微分析研究进展

微生物-矿物界面的相互作用贯穿着整个生物浸矿过程,在矿物生物浸出中至关重要,受到微生物的代谢特征、矿物表面结构和物质形态及环境条件的多重交叉影响。研究微生物-矿物界面的相互作用相关的微生物选择性吸附、矿物表面元素形态转化和钝化层、微生物铁硫氧化活性和微生物群落以及胞外物质的组成和性质等的演化,有利于了解微生物-矿物界面作用机制及其关键影响因素和影响机制,从而为优化浸出工艺提供科学的理论依据。达到这些目的,界面的(原位)显微分析手段和技术的进步也至关重要。本文对近些年来上述两方面的研究进行了综述。     

基于基因芯片对微生物基因功能与群落结构分析的硫化矿生物浸出分析

生物冶金技术因具有流程短、成本低、环境友好, 且特别适合处理低品位、复杂、难处理的矿产资源等优点,已经成为研究热点。然而由于缺少高效菌种以及不能对浸矿体系微生物进行定量分析, 难以对浸矿工艺参数和微生物种群进行优化调控, 从而导致硫化矿生物浸出速度慢、浸出率低。随着基因芯片、菌种保存技术的发展, 这些难题在逐一被解决。对近年来针对硫化矿浸出过程微生物的基因功能与群落结构分析的研究进行了概述, 将帮助我们更好地了解基因组学与生物冶金技术结合的重要作用。     

基于基因芯片对微生物基因功能与群落结构分析的硫化矿生物浸出分析

生物冶金技术因具有流程短、成本低、环境友好, 且特别适合处理低品位、复杂、难处理的矿产资源等优点,已经成为研究热点。然而由于缺少高效菌种以及不能对浸矿体系微生物进行定量分析, 难以对浸矿工艺参数和微生物种群进行优化调控, 从而导致硫化矿生物浸出速度慢、浸出率低。随着基因芯片、菌种保存技术的发展, 这些难题在逐一被解决。对近年来针对硫化矿浸出过程微生物的基因功能与群落结构分析的研究进行了概述, 将帮助我们更好地了解基因组学与生物冶金技术结合的重要作用。     

胞外蛋白对微生物聚集体的形成及其特性的影响

胞外多聚物是微生物聚集体(污泥絮体、生物膜和颗粒污泥等)的主要成分,在微生物聚集体的形成及其结构稳定过程中起关键作用.胞外蛋白作为胞外多聚物的主要组分之一,在微生物絮凝和聚集过程中的作用日益受到关注.蛋白分析技术的发展和应用为胞外蛋白的深入研究提供了良好的平台.本文综述了胞外蛋白在微生物聚集体中的种类和分布,以及在絮凝、沉降、传质、吸附和脱水等性能方面的作用,并对胞外蛋白的研究和应用进行了展望.     

生物冶金中耐盐浸矿微生物的研究进展

耐盐浸矿微生物是指在发挥矿物浸出功能时对所处的含盐环境具有一定耐受能力的一类浸矿微生物。耐盐浸矿微生物因其可以适应不同浓度的氯化钠等盐,因而在淡水资源缺乏地区的生物冶金中具有广泛的应用价值。本文从耐盐浸矿微生物的种类、耐盐机制及其在矿物生物浸出中的应用现状进行了系统性综述,为耐盐浸矿微生物的研究和应用提供参考。     

基于细胞色素c的胞外电子传递过程

电活性微生物具有独特的胞外电子传递功能,在地球化学循环和环境污染修复中起着重要作用。细胞色素c在电活性微生物胞外电子传递过程中扮演了重要角色,不仅参与直接电子传递途径,还参与电子媒介介导的间接电子传递。其电子传递功能不仅对地球环境中铁、锰、碳等元素的循环具有重要作用,还应用于能源生产、废水处理、生物修复等众多领域,具有良好的应用潜力。本文以电活性微生物的2个模式菌属(希瓦氏菌属和地杆菌属)为例,综述了电活性微生物将电子由胞内转移至胞外的方式和途径,详细阐述了细胞色素c在该胞外电子传递过程中的重要作用,总结了细胞色素c介导的胞外电子传递过程所涉及的分析方法,并对微生物胞外电子传递未来的研究方向提出了展望。     

Biofilm与c-di-GMP专刊序言——微生物的社会性、c-di-GMP调控及研究新技术

生物被膜(Biofilm)是微生物生存的主要形式。它是一种或多种微生物通过胞外多糖、胞外DNA、蛋白质等组成的基质聚集在一起形成的细胞多聚体。生物被膜中的微生物细胞之间存在密切的信号通讯,并且表现出与浮游生活时完全不同的生理代谢特征,其发育过程受到环二鸟苷单磷酸(c-di-GMP)等细胞第二信使的控制。由于生物被膜在基础生命科学和医疗、工业、农业、环境治理等应用科学中的重要性,相关研究是微生物学领域的前沿之一。本期专刊从生物工程、研究技术、感染与免疫、环境生物学和植物病理学等角度,较系统地对生物被膜的形成机制、调控分子机理、理化特性和应用技术等进行了综述或研究,展示了我国在本领域的研究水平,同时也对本领域未来发展趋势进行了有益的讨论。     

微生物磁学研究现状述评

近年来,有关微生物磁学特性的研究成为一个热点,主要集中在磁场作用下微生物的生物活性和致基因突变性的研究,利用脉冲电磁场灭菌和趋磁性细菌在工业、医学等方面的应用,以及磁场在农业上提高微生物增肥效果和矿冶上细菌的浸矿效果。     

微生物磁学研究现状述评

近年来,有关微生物磁学特性的研究成为一个热点,主要集中在磁场作用下微生物的生物活性和致基因突变性的研究,利用脉冲电磁场灭菌和趋磁性细菌在工业、医学等方面的应用,以及磁场在农业上提高微生物增肥效果和矿冶上细菌的浸矿效果。     

包头泉山金矿浸矿酸性微生物群落优势度变化的比较研究

【目的】研究不同矿石组成对微生物群落结构的影响。【方法】选取包头泉山金矿的酸性矿坑水(Acid mine drainage,AMD)对4种不同组成的矿石样品进行浸矿,采用16S rRNA-PCR和RFLP相结合的方法,研究浸矿前后浸矿微生物种群优势度的变化情况。【结果】所选取的3个酸性矿坑水考查点之间浸矿微生物的种类及数量相似度较大,浸矿微生物结构相对变化度不大。H71和F11相对其他两个样品的群落结构差异较大,而J72和S71几乎一样,说明在钾长型和石英型矿石的选择压力下,浸矿微生物的被选择趋势是大致相同的。【结论】浸矿前后样品中浸矿微生物的系统发育分析结果表明,所考查的克隆子的序列可分为两大分支:Acidithiobacillus菌属和一个相对独立的菌属,且这两个分支内部菌株之间的发育距离较近。     

生物浸矿反应器中的微生物种群结构及其中可培养微生物的特征

【目的】本文旨在了解生物浸矿反应器中的微生物种群结构及其中可培养微生物的特征。【方法】通过构建微生物冶金反应器中矿浆原样的16S rRNA基因文库,测定16S rRNA基因序列,分析矿浆中种群结构。同时在不同培养条件下,对样品进行富集培养,分离获得纯菌株;并对各个菌株的16S rRNA基因序列,生理生化特征及对不同矿物的氧化能力进行了分析。【结果】研究中所选生物浸矿反应器中主要的微生物物种有细菌:Leptospirillum sp.,Sulfobacillus sp.,Acidithiobacillus sp.,Spingomonas sp.及古菌Sulfolobus sp.,Ferroplasma sp.等菌属。同时分离出5株纯菌株,这些菌分别与Acidithiobacillus thiooxidans,Acidithiobacillus caldus,Acidithiobacillus ferrooxidans,Leptospirillum ferriphilum,Sulfobacillus thermosul fidooxidans相似。分离获得的菌株具有氧化硫或二价铁和不同硫化矿的能力。【结论】生物浸矿反应器是个微生物种类相对简单的生境,利用非培养和培养技术全面地了解生物浸矿体系中的微生物群落及其生理、浸矿特性,有利于洞察生物浸矿过程中微生物种群结构,强化控制种群组成及浸矿活性,从而提高生物湿法冶金的效率。     

电活性微生物胞外聚合物的特征与应用

电活性微生物是一类能够通过直接接触、导电菌毛或氧化还原介质与电极或者其他细胞进行胞外电子传递的微生物。而在这个过程中,胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)扮演着重要的角色。EPS是微生物生长过程中通过细胞裂解、水解分泌的高分子聚合物的混合物,主要由蛋白质、多糖和腐殖质等物质组成。来自电活性微生物的EPS的不同组成成分和特性会对EPS的电活性以及电活性微生物胞外电子传递产生一定的影响,同时在环境应用方面发挥重要作用。因此,为了更全面了解电活性微生物EPS的电活性及其对电活性微生物胞外电子传递的作用,本文总体介绍了电活性微生物EPS的电活性的直接表征方法,再从组成成分、化学性质、物理性质和空间分布4个方面综述了其对EPS电活性的影响及其在电子传递中的作用,介绍了当前电活性微生物EPS在染料废水脱色、重金属吸附、有机污染物的生物转化和渗滤液管理等方面的环境应用,并从表征方法、试验规模和互作机理研究等角度展望了未来的研究方向。     

环境DNA研究技术及其在生态学领域的应用

环境DNA(environmental DNA,eDNA)是指从环境样本中提取的所有DNA的集合,包括环境微生物以及从生物体上脱落下来的活细胞DNA和因生物死亡后细胞破碎而游离出的胞外DNA。按照宏基因组学概念,eDNA研究技术主要是指直接从环境样本中提取基因组DNA后进行测序分析的方法。较传统的研究方法,eDNA应用最大的优势在于更有效地解决了特定环境样本中宏量生物的分类问题,利于更进一步研究生态学问题,该技术耗时短、成本低,准确度高。第二代高通量测序技术的开发成功,进一步拓展了eDNA的应用范围,并开始从微生物学向动、植物学领域拓展,促进了传统生态学领域在研究方法和思想上的一场革新。对eDNA的研究技术在生物多样性分析、动物食性分析、生物量估测等生态学领域的应用进行了综述,最后对eDNA研究技术的发展趋势和前景作出展望。     

沼泽红假单胞菌作为微生物细胞工厂的应用

沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)是一种紫色非硫细菌,具有新陈代谢代谢方式多样、可利用多种碳源、天然产多种化合物等优点,作为微生物细胞工厂具有很大的研究潜力,目前主要应用于废水处理和水产养殖领域。本文中,笔者从三个方面对沼泽红假单胞菌在微生物细胞工厂领域的研究应用进行总结,包括碳源的多样性、基因工程策略以及微生物细胞工厂的应用,如在产燃料燃气和萜烯化合物、微生物燃料电池、微生物电合成和光催化合成等领域。目前沼泽红假单胞菌作为微生物细胞工厂处于发展的初级阶段,笔者对其目前面临的难点进行了总结,并对其进一步的研究方向进行了展望。     

西南岩溶区土壤细菌胞外碳酸酐酶的稳定性研究

分析了来源于西南几个不同类型岩溶地区土壤细菌的胞外碳酸酐酶(CA)活性,发现有不少菌株能够产生分泌胞外CA．以一株编号为GLCa102的菌株为代表,模拟岩溶环境条件,研究其胞外CA的稳定性．结果表明该微生物胞外CA具有良好的热稳定性、偏碱性条件的岩溶土壤环境有利于胞外CA活性的相对稳定、岩溶环境主要金属离子如Ca^2 、Mg^2 、Zn^2 和Co^2 等以及阴离子如SO4^2-、H2PO4^ 、NO3^-、NO2^-、Cl^-、Br^-和I^-等在一定浓度范围内可使微生物胞外碳酸酐酶保持50％以上的活性．参照岩溶土壤水体元素背景值,表明岩溶环境的离子含量有利于该微生物胞外CA活性的相对稳定．此研究为深入研究微生物CA在生物岩溶中的作用和地位提供了一定的科学依据。     

中性粒细胞胞外诱捕网和血栓形成的研究进展

中性粒细胞胞外诱捕网是由DNA骨架、组蛋白、颗粒成分以及胞浆蛋白组成的网状物,它通过捕获致病微生物,抑制其扩散、灭活毒力因子以及清除病原体来发挥抗菌活性,中性粒细胞这种与其经典的趋化、吞噬作用不同的胞外杀菌方式发挥着重要的固有免疫应答作用。然而,中性粒细胞胞外诱捕网的产生是一把双刃剑。近年来有研究表明它可以导致凝血异常、刺激血栓形成并为其提供支架,但这一过程的机制并不十分清楚,可能与中性粒细胞胞外诱捕网的促凝活性以及凝血级联反应的激活有关。本文将就中性粒细胞胞外诱捕网及其与血栓形成之间关系的研究进展做一综述。     

浸矿细菌-钩端螺旋菌属菌株研究进展

钩端螺旋菌属菌株在微生物浸矿工业中具有重要作用。介绍了钩端螺旋菌属菌株的种类、特性,分离、培养方法,以及近些年来有关该属菌株在分子生物学及浸矿机理方面的研究进展。