嗜酸氧化亚铁硫杆菌APS还原酶的表达、纯化及其性质鉴定

嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)中APS还原酶是硫同化途径的一个关键酶,其对硫酸盐的还原及硫化物的氧化具有重要调节作用.本文以A.ferrooxidans ATCC23270基因组为模板.通过PCR扩增得到编码APS还原酶的cysH基因,与原核表达载体pLM l构建重组体,转化入大肠杆茵(Escherichia coli,E.coli)DH5a中,测序正确后,加IPTG诱导表达,用一步亲和层析法纯化出浓度和纯度都较高的APS还原酶.由蛋白颜色和紫外分析,确定其含有一个[Fe4S4]簇作为活性中心.表达产物进行SDS-PAGE分析,证实分子量为28 kD.酶活测定表明其具有将APS还原为亚硫酸盐跟AMP的功能.     

唾液乳杆菌抑制镰孢霉的研究

目的 研究唾液乳杆菌抑制产毒镰孢霉的生物学性能,初步探索抑菌机制.方法 以禾谷镰孢霉和尖孢镰孢霉2种典型霉菌为指示菌,唾液乳杆菌为测试对象,对霉菌孢子萌芽、孢子生长和菌丝体生长3个生理阶段进行抑制效应观察.结果 10%的唾液乳杆菌耗尽上清就能抑制83%的禾谷镰孢霉孢子和50%尖孢镰孢霉孢子萌芽;耗尽上清24 h内能显著抑制镰孢霉孢子的生长;96 h内孢霉菌丝体的生长.结论 唾液乳杆菌产生的有机酸对禾谷镰孢霉和尖孢镰孢霉生长起主要抑制作用.     

矿山废水中微生物生态多样性研究

从湖北铜绿山铜矿和山西中条山铜矿两地采集了矿山废水样品, 用RFLP方法(限制性片段长度多态性方法)分析不同矿山废水中微生物多样性及其群落结构组成变化。结果发现：通过16S rDNA基因序列的系统发育树分析, 在5个矿山废水样品中检测到的细菌主要分为4大类：即Proteobacteria纲、Nitrospira纲、Firmicutes纲和Bacteroidetes纲。通过对古菌16S rDNA 的PCR分析发现, 取自湖北铜绿山铜矿的样品中检测到古菌的存在, 而取自山西中条山铜矿的样品中没有检测到古菌的存在。检测到的古菌主要是属于Ferroplasma属和Thermoplasma属。结合5个矿山废水样品的化学元素分析结果和细菌群落结构数据, 进行PCA分析(主成分分析), 发现不同矿山废水样品的生物地球化学性质及其微生物组成存在很大差异, pH值、温度、不同浓度的元素如S、Cu、Ni和Co可能是形成细菌种群结构差异的关键因素。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌基因组分泌蛋白的初步分析

利用信号肽预测软件SignalP v3.0、跨膜螺旋结构预测软件TMHMM v2.0和非经典分泌蛋白预测软件SecretomeP对嗜酸氧化亚铁硫杆菌全基因组的3 218个氨基酸序列进行预测分析.结果表明在嗜酸氧化亚铁硫杆菌中有507个蛋白为分泌蛋白,其中分泌型信号肽120个(其中有9个为RR-motif亚组型信号肽),脂蛋白信号肽3个,Prepilin-like信号肽4个,非经典分泌蛋白380个.并对分泌型信号肽的长度分布、氨基酸使用频率和酶切位点的氨基酸使用频率作了统计.得分最高的100个非经典分泌蛋白中,有36个具有功能分类,主要是参与细胞壁、能量代谢及转运和结合的蛋白质.嗜酸氧化亚铁硫杆菌的这507个分泌蛋白所参与的生化过程可能发生在膜外的周质空间或是菌体外的场所,为该物种与矿物相互作用,以及对环境做出响应服务.     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌生长动力学

在确定二价铁离子为A.f生长过程中惟一限制性底物条件下,通过考察初始亚铁离子浓度、初始pH值两种影响亚铁离子氧化代谢的主要因素来研究细菌的生长特性,得到以限制性底物亚铁离子浓度为表征的细菌生长曲线。利用基于Monod方程建立的细菌生长动力学方程模型,采用Matlab软件中的Gauss-Newton算法确定了在不同条件下细菌生长动力学参数,包括最大比生长速率μm、Monod常数K及Ro,推导出了不同条件下A.f对数期以底物Fe(Ⅱ)浓度为表征的生长动力学方程。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌半肤氨酸合成酶的表达、纯化及其性质鉴定

半胱氨酸合成酶是半胱氨酸合成反应的关键限速酶,催化了半胱氨酸合成的最后一个步骤。以A.ferro-oxidans ATCC 23270基因组为模板,通过PCR扩增得到编码半胱氨酸合成酶(cysM)的基因,与原核表达载体PLM 1构建重组体,转入大肠杆菌DH5α中,测序正确后,加IPTG诱导表达,用一步亲和层析法纯化出了浓度和纯度都较高的半胱氨酸合成酶。由蛋白颜色和紫外分析,确定是以PLP辅基作为活性中心。表达产物进行SDS-PAGE分析,证实分子量为32 kD。     

煮沸裂解法和试剂盒法提取浸矿菌基因组DNA的比较

目的：在生物浸出中,微生物群落结构分析有着重要意义,而群落分析的基础是提取纯度高、损失少的基因组DNA。为了解决这一问题,本实验通过比较两种较常用的DNA提取方法,煮沸裂解法和试剂盒法,寻找一种灵敏、快速、经济实用的制备浸矿细菌基因组DNA的方法。方法：分别用煮沸裂解法和试剂盒法提取6种浸矿菌的基因组DNA,从所提取的基因组DNA浓度、纯度、回收率和对PCR扩增反应的影响方面比较了两种方法的提取效果;用两种方法来处理不同浓度梯度的一种菌,通过实时定量PCR来比较两种方法的灵敏性。结果：相同处理量（108个）的革兰氏阳性菌（1株）、革兰氏阴性菌（4株）、古菌（1株）经两种方法提取的基因组DNA差异较大,煮沸裂解法所得的6组基因组DNA更纯,其OD260／OD280的值更接近1．8-2．0（纯DNA的OD260／OD280在1．8—2．0之间）,前者所提DNA回收率最大可达后者的16．7倍;煮沸裂解法只需较少菌（102个）便能让实时定量PCR检测到所提DNA模板浓度,比试剂盒法灵敏。结论：两种方法提取的基因组DNA均可用于后续的PCR扩增,此外,前者提取的DNA浓度随细菌浓度增加而呈线性增大,而后者随茵浓度增大,所提DNA量增加有限,因此,在生物浸出中微生物基因组DNA的提取可直接采用简单快速的煮沸提取法,为实验节约成本和时间。     

两株不同来源的嗜酸氧化亚铁硫杆菌对黄铜矿浸出的研究

为了比较两株不同来源的嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株在不同培养基中的亚铁氧化活性和黄铜矿浸出能力,本研究采用了分离自广东梅山酸性矿坑水中的菌株M1和标准菌株ATCC 23270,对其在9K培养基中的亚铁氧化活性和矿物培养基中氧化还原电位以及浸矿效率进行了测定,该矿物培养基中黄铜矿来自广东梅山.研究结果表明,菌株M1在9K培养基中需5天才能将亚铁完全氧化.而ATCC 23270只需4天,但是菌株MI的铜离子浸出效率(38%)却高于ATCC 23270(31%),浸出30天后,菌株M1浸矿体系的氧化还原电位从最初348 mV上升到520 mV,而ATCC 23270上升较小,仅从最初350 mV上升到491 mV.氧化还原电位的变化说明从广东梅山分离得到的菌株M1在浸矿体系中亚铁氧化活性比ATCC 23270更高.菌株M1比长期实验室培养的标准菌株ATCC 23270更适合当地矿物的微生物浸出,因而在生物浸出工艺中,应考虑采用分离或富集当地原生菌株来进行浸矿.     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌生长动力学方程的应用

基于Monod模型推导出了A．f的生长动力学方程模型,采用Gauss-Newton算法确定了在不同初始条件下细菌生长的动力学参数,即最大比生长速率‰、Monod常数K及R0。通过在不同初始条件下细菌生长特性的研究,得到了相应初始生长条件下以限制性底物亚铁离子浓度为表征的生长动力学方程,理论上揭示了动力学参数变化对细菌生长的影响规律,其中生长动力学方程的数值模拟与实验数据相吻合。