镍在浑球红假单胞菌氢酶合成中的作用（简报）

在固氮酶能表达的生长条件下,镍可促进浑球红假单胞菌菌株601的氢酶合成,而在含氨培养基上则没有影响。镍促进氢酶合成的最适浓度为10μmol/L,并具有金属专一性,其他二价金属离子对氢酶合成没有作用。镍在促进氢酶吸氢的同时,抑制菌体的放氢,但对固氮酶的乙炔还原活性则几乎没有影响。     

红假单胞菌H菌株生长细胞光照放氢条件的研究

本文报道红假单胞菌属（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）Ｈ菌株光照放氢的主要条件。结果表明,Ｈ菌株除利用苹果酸外,还可以利用葡萄糖、丁酸钠、乳酸钠等底物光照放氢,尤以葡萄糖产氢量较高。Ｈ菌株光照放氢的适宜ｐＨ为７．０,与细胞生长最适ｐＨ值一致。可以明显地抑制生长细胞放氢,在气相完全为Ｎ_２条件下,Ｈ菌株仍能以较高速率光照放氢。Ｈ菌株光照放氢的适宜温度为３０℃。空气能抑制光照放氢,加入一定浓度的Ｎａ_２Ｓ可以缓解这种抑制作用。     

浑球红假单胞菌及其谷氨酸合成酶突变株氢酶活性和合成

浑球红假单胞菌野生型菌株的氢酶表达被有机碳、氮底物所抑制。在光照和黑暗时,氧浓度变化对氢酶的作用不同,但高氧浓度都阻遏氢酶的表达。微量Ni~(2+)能专一性地促进氢酶活性,固氮酶的产氢也可以调节氢酶的表达水平。该野生菌株的GOGAT突变株缺乏固氮酶和氢酶活性,在加入谷氨酰胺合成酶抑制剂MSX后,固氮酶和氢酶以相关联的方式合成出来,固氮酶产生的氢看来诱导了氢酶的合成。然而在固氮酶不表达的情况下,外源氢也可诱导氢酶的合成。     

镍对荚膜红假单胞菌氢酶和固氮酶活性的促进作用

本文报道了过渡金属镍离子对荚膜红假单胞菌(Rhodopseudomonas capsulata)菌株N3氢酶吸氢活性和固氮酶乙炔还原活性的促进作用,当培养基内的镍离子浓度为IμM时,生长菌体的氢酶具有最大的吸氢活性,但镍离子对固氮酶活性的最适浓度为5pjIfo镍离子加入到整体细胞或无细胞提取液中,对氢酶话性无促进作用。镍离子加入到整体细胞中,固氮酶活性也没有被促进。其它一些过渡金属离子,例如Co2+、Cu2+、Zn2+什对氢酶和固氮酶活性均无促进作用。无论有无镍离子存在,螯合试剂。O-phenanthroline 和EDTA 对生长菌体的氢酶和周氮酶的活性均有少量的抑制作用,基于以上试验结果,对Ni2+参与Rps. Capsulata 氢酶蛋白质合成以及有关作用机理进行了讨论。     

浑球红假单胞菌的分离鉴定及其分类特征的研究

浑球红假单胞菌(Rhodopseudomonas spheroides)是一种兼性光合厌氧细菌。在细菌光合、生物固氮和生物力能学等研究中,日益受到人们的重视。它与荚膜红假单胞菌在形态和许多特征上非常相似,为了精确地进行分类,我们在前人的基础上对它们的分类特征作了较详细地分析,为浑球红假单胞菌的分类提供有用的鉴别依据。     

沼泽红假单胞菌乙酸光合放氢研究

依据光合细菌生长代谢特性和有机废水降解主要产物类型,11种有机物被用于沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）Z菌株的光合产氢研究,其中,乙酸反应体系产氢活性最高。在此基础上,研究了该菌株的生长与产氢动力学行为,探求了影响该菌株光合放氢的主要限制性影响因素。结果表明,该菌株产氢与生长部分相关。种子培养基和菌龄对产氢活性有明显影响。细胞最适产氢和生长所需要的光照强度和温度基本一致。当种子来源于硫酸铵高菌龄预培养物或谷氨酸钠对数期预培养物时,该菌株产氢活性显著增加,产氢延滞期明显缩短。氧浓度和接种量对产氢活性也有显著影响。供氢体和氮源浓度直接决定细胞的生长与光放氢活性。在低于70 mmol/L乙酸钠和15 mmol/L谷氨酸钠时,产氢活性随底物浓度的增加而增强。谷氨酸钠浓度高于15mmol/L时,由于游离NH₄⁺的出现,产氢活性受到抑制,但却明显刺激细胞的生长。在标准状况下,该菌株的最大产氢速率可达19.4 mL·L^-1·h^-1。     

固定化光合细菌利用有机物产氢的研究

应用固定化细胞技术包埋荚膜红假单胞菌(Rhodopseudomonas capsulata)菌株386．研究在光照下利用有机物产氢的特性。实验观察到,光照培养120小时,悬浮培养物的产氢量为68．2ml·比产氢速率为104．1ml H2/g(生物量)·h;用琼脂包埋后．其产氢能力得到改善,产氢量和比产氢速率分别达到128．4ml和l 9s．8mlH2/g·h。该菌株除可利用苹果酸外,还可利用葡萄糖、乳酸、丙酸等基质高效地产氢。基质浓度只有控制在适当水平时,才具有较高的基质转化产氢效率。此外．菌体生物量、菌龄、培养液pH、光照强度、光照／黑暗时间比以及温度对产氢过程均有不同程度的影响。     

铁和镍对光合细菌生长和产氢的影响

基于金属元素在生物体功能发挥中的作用以及它们参与光合细菌光合放氢的重要性,着重进行了铁和镍对沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）Z菌株和一株红杆菌（Rhodobactersp.）细胞生长、光合放氢和光合色素合成影响的研究。结果表明,高浓度Fe3+可显著提高两菌株光放氢能力和生物合成能力,最适浓度的Fe3+可使其产氢能力分别达对照组的1.32倍和2.8倍,产氢得率分别为360.6mL/g和385.9 mL/g,生物量分别为对照组的1.42倍和1.54倍。9μmol/L Ni2+的添加可使两菌株产氢能力分别达对照组的1.48倍和1.96倍,产氢得率分别为429.7mL/g和456.3 mL/g。而当Ni2+浓度为12μmol/L时,两菌株的产氢活性受到不同程度的抑制,产氢得率分别降低46.7%和19.4%。在铁浓度相同时,添加6μmol/L Ni2+能明显促进两菌株的生长。而当Ni2+浓度大于6μmol/L时,细胞生长受到抑制。Fe3+和Ni2+对Rhodobactersp.菌株类胡萝卜色素有显著影响。研究结果显示, 426nm色素峰随铁浓度的增加和镍的添加而消失,同时,产氢活性提高。     

固氮螺菌氢代谢与固氮作用的关系I.固氮螺菌放氢现象与吸氢能力的研究

本文研究了固氮螺菌(Azosptrillum brastlense)的放氢现象和吸氢酶活性以及与固氮作用的关系。测定了57株固氮螺菌的放氢现象及其固氮酶活性,其中不放氢41株,微放氢14株,其放氢量为2·63—31.00n mol C2H4／ml菌液·小时。放氢量较多的2株R38{和R256A都是从水稻根表上分离获得,其放氢量分别为185.75n mol H2／ml 菌液·小时和547．00 moIH2／ml 菌液·小时。测定了53株螺菌的吸氢酶活性,它们均具有吸氢能力,其吸氢量各异,0-63-27·38n mol H2／ml菌液。小时。生长在含有NH4CI培养基上的固氮螺菌既没有固氮能力,也不产氢。在无氮培养基上所产生的氢是固氮过程中放出的氢。实验结果指出,C2H2抑制氢酶的活性。当吸氢的菌株与放氢菌株混合培养时,其固氮酶活性比单株纯培养高,有氢存在时,固氮酶活性比不加氢时高。     

处理柠檬酸发酵废水的高活性光合细菌P4菌株的分离鉴定*

光合细菌P₄菌株从柠檬酸发酵废水流经的污泥中分离得到。经鉴定P₄菌株为红假单胞菌属(Rhodopseudomonas),浑球红假单胞菌(R. sphacroides)。P₄菌株以乙酸钠为碳源生长良好,50小时进入稳定期(菌液OD_660nm=108—2.0)。将经过可溶化的柠檬酸发酵废水用P₄菌株的乙酸钠培养液进行处理,作用72小时后废水COD的去除率达85.3%。     

浑球红假单胞菌氨同化途径的研究

本文测定了浑球红假单胞菌(Rhodobacter sphaeroides)菌株601谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)和丙氨酸脱氢酶(ADH)的活性。低氨时,GS/GOGAT活力高,GDH活力低,高氨时,GS/GOGAT活力低,GDH活力高。在以分子氮或低浓度氨为氮源的培养条件下,加入GS抑制刑MSX(L—methionine—DL—sulphoximine),细菌生长受到抑制。但是,生长在以谷氨酸为氮源的细菌则不受影响。上述结果表明,浑球红假单胞菌菌株601氨同化是通过GS/GOGAT途径和GDH途径。     

荚膜红假单孢菌膜结合态氢酶生理电子受体性质的研究

对光合细菌荚膜红假单孢菌F菌株的部分纯化膜结合态氢酶进行了分离,此酶虽能催化氢的可逆氧化还原反应,但主要行使吸氢功能,其吸氢活性是放氢活性的100倍左右。在吸氢反应中,对电子载体MB的Km为10．4μm;此氢酶放氢活性的最适pH为7．2,电子载体为MV,阴离子F一、Cl-、Br一、I一和SO24一对放氢活性有不同程度抑制。同时,过渡金属阳离子Fe2+、Cu2+、Hg2+以及极性溶剂Me2SO对其放氢活性也有抑制作用。细胞色素c,作为电子载体可参与氢酶放氧反应;在氢酶存在下,细胞色素c,能被分子氢还原。而在相同测定条件下,Fd支持的氢酶放氢活性却很低,并且很难被氢一氢酶体系所还原。基于这些结果,对氢酶的生理电子受体性质进行了讨论。     

缺乏固氮活性的浑球红假单孢菌谷氨酸合成酶突变株

光合细菌浑球红假单孢菌601菌株,经过NlG诱变获得谷氨酸缺陷型204菌株。生化分析表明,突变株204缺乏谷氨酸合成酶活性(GoGAT),谷氨酰胺合成酶话性比亲株低,用放氢和乙蛱还原法未测出固氮酶活性。此外,突变株204不能在多种氮源上生长,例如：氨、尿素、组氨酸、丝氨酸、精氨酸和腺嘌呤,表现出氮素代谢上多效缺陷的表型。从含氨基础培养基或充氮气的低限培养基上分离回复子,自发回复突变频率均为2×10一·回复子的固氮酶和GS活性恢复到亲株的水平,同时重新获得利用上述各种氮源的能力。胞内游离氨基酸库分析表明,突变株的谷氨酰胺含量是亲株的16倍,外源谷氨酰胺加入培养基也抑制固氮活性。从上述结果推论,浑球红假单胞菌具有对固氮酶调节高度敏感的反馈系统,它随代谢中间产物而变化,胞内谷氨酰胺的含量是固氮酶活性反馈调节的关键成份。     

利用氢和二氧化碳生长的一个泥杆菌新种——嗜氢泥杆菌

从降解有机物产生甲烷的富集培养物中分离到一株利用巴豆酸的严格厌氧革兰氏阴性杆菌.此菌利用氢和二氧化碳或甲酸合成乙酸,发酵巴豆酸产生丁酸和乙酸,发酵葡萄糖、果糖、麦芽糖和半乳糖产生乙酸、乙醇和氢或甲酸,不利用延胡索酸、酒石酸和柠檬酸生长.该菌不产生芽孢,不还原硫酸盐,触酶反应阴性,DNA的G+C含量为30.7±1mol%,是泥杆菌属中的一个新种,定名为嗜氢泥杆菌(Ilyobacter hydrogenotrophicus nov.sp.).     

多变鱼腥藻可逆氢酶的诱导及其特性

在NH4^ 或在无氮培养条件下,对多变鱼腥藻的营养细胞照光并通过N3气24小时,均可诱导出可逆氢酶,照光和厌氧是在多变鱼腥藻营养胞中诱导出可逆氢酶的必要条件。－－在NH4^ 或无氮两种培养条件下所诱导出的可逆氢酶的性质基本相同。（1）当提供还原甲基紫精做它的电子供体时,它们能够放氢;当提供苄基紫精做它的电子受体时,它们都可以吸氢。（2）它们都是热稳定的,并对O2都是不敏感的。（3）它们的放氢活性的最适pH相同,为pH7－7．5。（4）在NH4^ 和无氮培养条件下,所诱导的可逆氢酶的Km值（对于放氢）分别为300umol/l和295umol/l,大致相同,如此高的Km值表示它们在细胞中的代谢功能可能是放氢。（5）CO抑制它们的放氢活性,而C2H2对它们的放氢活性没有影响,在NH4^ 培养条件下,从从变鱼腥藻营养细胞所诱导出的可逆氢酶的放氢活性可达1530nmol H2/mg. 干重．小时。它比在无氮培养条件下所诱导的可逆氢酶的放氢活性高3－5倍,以上实验结果表明,多变鱼腥藻在无氮培养条件下,异形胞的出现影响营养细胞中可逆氢酶的合成和活性的调节。     

固定化光合细菌产氢过程的基质利用动力学

研究了固定化荚膜红假单胞菌386、红假单胞菌D两菌株产氢过程基质利用的动力学特性。基质利用与产氢过程以不同的速率进行．琼脂包埋固定化细胞的产氢能力高于海藻酸钙固定化细胞,但最大产氢活性的进程迟于后者。固定化D菌株利用葡萄糖的动力学遵循一级反应,其反应常数K值为1．2×10　2h-1。宏观动力学分析表明,利用基质的产氢过程属于反应控制,扩散传质过程不构成控速步骤。386和D两个菌株固定化细胞生物反应器连续产氢系统,在以乳酸作基质时．平均产氢量分别可达到0．659L／d和0．457L／d,容积(液相)产氢率接近1．OL／L·d。     

多变鱼腥藻可逆氢酶的诱导及其特性

在NH4^+或在无氮培养条件下,对多变鱼腥藻的营养细胞照光并通过N3气24小时,均可诱导出可逆氢酶,照光和厌氧是在多变鱼腥藻营养胞中诱导出可逆氢酶的必要条件。－－在NH4^+或无氮两种培养条件下所诱导出的可逆氢酶的性质基本相同。（1）当提供还原甲基紫精做它的电子供体时,它们能够放氢;当提供苄基紫精做它的电子受体时,它们都可以吸氢。（2）它们都是热稳定的,并对O2都是不敏感的。（3）它们的放氢活性的最适pH相同,为pH7－7．5。（4）在NH4^+和无氮培养条件下,所诱导的可逆氢酶的Km值（对于放氢）分别为300umol/l和295umol/l,大致相同,如此高的Km值表示它们在细胞中的代谢功能可能是放氢。（5）CO抑制它们的放氢活性,而C2H2对它们的放氢活性没有影响,在NH4^+培养条件下,从从变鱼腥藻营养细胞所诱导出的可逆氢酶的放氢活性可达1530nmol H2/mg. 干重．小时。它比在无氮培养条件下所诱导的可逆氢酶的放氢活性高3－5倍,以上实验结果表明,多变鱼腥藻在无氮培养条件下,异形胞的出现影响营养细胞中可逆氢酶的合成和活性的调节。     

产二氢嘧啶酶的菌种筛选和发酵条件的研究

从19个属共275株细菌中筛选出8株具有能不对称水解5-苯基海因产生N-氨甲酰基苯甘氨酸能力的菌株。经复筛和对它们的反直产物的元素组成、旋光性、红外光谱和核磁共振图谱的分析,发现恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida) 73104具有较高的二氢嘧啶酶活力。     

丁酸盐降解菌和氢营养菌共培养物的研究

采用Hungate厌氧技术,对处理屠宰和咛檬酸废水的两个实验室厌氧消化器中的丁酸降解蓖和氢营养菌进行了研究。观察到两个消化器中的丁酸盐降解菌的组成相同。丁酸盐转化为甲烷的过理由四种细菌共同完成。其中包括一种降解丁酸盐的产氢产乙酸细菌和一种利用乙酸盐的产甲烷菌,以及两种形态完全不同的利用H2／CO2的产甲烷菌。对分离到的一株丁酸盐降解菌SBI 菌株的鉴定表明,该菌应属沃而夫氏互营单胞菌(Syntrophomonas walfei)。     

厌氧细菌Acetanaerobacterium elongatum从葡萄糖的产氢特性研究

为了了解影响厌氧发酵产氢细菌Acetanaerobacterium elongatum Z7产氢效率的因素,采用生理学方法对其进行了研究。结果表明：乙醇型发酵菌A. elongatum Z7的最适产氢温度为37℃, 最适产氢的起始pH为8.0。该菌发酵葡萄糖和阿拉伯糖产氢的能力较强,氢气产率分别为1.55mol H2/mol葡萄糖和1.50mol H2/mol阿拉伯糖。酵母粉是菌株Z7生长和产氢所必须的生长因子;pH影响菌株的生长和葡萄糖利用率;氢压则影响电子流的分配,从而改变代谢产物乙酸和乙醇的比例;当产氢菌与甲烷菌共培养以维持发酵体系低的氢压时,可使氢的理论产量提高约4倍;培养基中乙酸钠浓度> 60mmol/L明显抑制产氢。另外,一个只利用蛋白类物质的细菌能够促进菌株Z7对葡萄糖的利用,进而提供氢产量,为生物制氢的工业化生产提供理论参考。