極端環(huán)境微生物期末總復(fù)習(xí)-資料下載頁(yè)
2025-06-07 20:09本頁(yè)面
【正文】 。，單質(zhì)硫、氨基酸中為中間價(jià)態(tài)，硫酸鹽為最氧化狀態(tài)。大氣中的硫主要來(lái)源于海洋表面的化合物二甲基硫(簡(jiǎn)稱DMS)。二甲基硫易揮發(fā)，一旦進(jìn)入大氣，DMS成為氣候變化的一個(gè)重要角色，因?yàn)樗鼘?duì)云和氣溶膠的形成有很大的貢獻(xiàn)。在海洋中的硫循環(huán)對(duì)氣候有重要的影響。：經(jīng)典固氮微生物根瘤菌，固氮酶對(duì)氧敏感。氨化作用：有機(jī)氮在微生物作用下轉(zhuǎn)化成氨態(tài)氮的過(guò)程稱為氨化作用。8H+ + 8e + N2 → 2NH3 + H2,耗能~16 to 24 ATP.硝化作用：氨在有氧下經(jīng)硝化細(xì)菌氧化生成硝酸鹽的過(guò)程。反硝化作用：硝酸鹽還原成氮?dú)狻Ｏ跛猁}還原菌。厭氧 銨氧化/甲烷氧化。嗜熱菌，最適生長(zhǎng)溫度Topt 2045176。C高溫，最適生長(zhǎng)溫度Topt 4580176。C超高溫，最適生長(zhǎng)溫度Topt80176。C熱泉、間歇泉、熱液噴口、油藏區(qū)、工業(yè)熱液、堆肥、黃石公園。硫化物煙囪體：Black smoker碳酸鹽煙囪體：Lost City 化能合成菌為群落提供最初的能量和食物，熱液群落中的其他動(dòng)物都是依靠這些微生物合成的有機(jī)物作為其食物來(lái)源。與深海其他生境相比，深海熱液生物群落物種具有多樣性低、種群密度和生物量高、生長(zhǎng)速度快、種群具有區(qū)域性等特點(diǎn)。生物學(xué)，地質(zhì)學(xué)，地球化學(xué)，地球物理學(xué)以及進(jìn)化學(xué)等多門學(xué)科研究的熱點(diǎn)。不僅是多種礦產(chǎn)的天然搖床，同時(shí)又是研究極端生物的窗口，蘊(yùn)含豐富的生物資源此外，熱液與生命起源的環(huán)境相似，提出生命起源于熱液的新進(jìn)化起源假說(shuō)研究熱液系統(tǒng)不僅具有現(xiàn)實(shí)意義更能有助于解釋一些基礎(chǔ)性的科學(xué)問(wèn)題。：基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組等多種組學(xué)分析相結(jié)合，構(gòu)建代謝網(wǎng)絡(luò)圖，理解極端微生物的遺傳調(diào)控機(jī)制。Systems biology：從靜態(tài)代謝網(wǎng)絡(luò)圖出發(fā)，結(jié)合代謝組學(xué)分析，建立大規(guī)模代謝網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)模型，理解極端微生物的代謝調(diào)控機(jī)制。8.【嗜熱機(jī)理】①在適當(dāng)?shù)腂轉(zhuǎn)折或無(wú)規(guī)卷曲中引入Pro ,通過(guò)其剛性的吡咯烷環(huán),降低蛋白質(zhì)去折疊時(shí)的骨架熵,從而使其周圍的構(gòu)象更合理。②高溫菌中高溫條件是功能蛋白成熟的必要條件：依賴一些高溫時(shí)表達(dá)的分子伴侶。③提高DNA熱穩(wěn)定性：特殊的組蛋白、高濃度鉀離子、多胺類、特殊的反轉(zhuǎn)錄DNA 促旋酶。【嗜鹽機(jī)理】①細(xì)胞內(nèi)的離子濃度相當(dāng)高，而且細(xì)胞壁的成分特殊——不含肽聚糖而以脂蛋白為主，使得其對(duì)Na+的依存性很強(qiáng)：增強(qiáng)膜的機(jī)械強(qiáng)度、氨基酸和糖的能動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)中起著重要作用、維持細(xì)胞完整性。②有排鹽作用：膜上光介導(dǎo)的H+質(zhì)子泵具的Na+/K+反向轉(zhuǎn)運(yùn)功能。③特殊的質(zhì)膜：磺酸基團(tuán)的存在使 S層呈負(fù)電性 ,因此使組成亞基的糖蛋白得到屏蔽 ,在高鹽環(huán)境中保持穩(wěn)定。④嗜鹽菌能積累或產(chǎn)生大量的相容性溶質(zhì)，多為低分子量的親水性氨基酸，使得在高離子濃度的胞內(nèi)環(huán)境中 ,細(xì)胞質(zhì)可呈現(xiàn)溶液狀態(tài)。⑤細(xì)胞內(nèi)酶的肽鏈中酸性氨基酸含量很高，在蛋白表面形成負(fù)電屏蔽，促使蛋白在高鹽環(huán)境中穩(wěn)定。 【嗜冷機(jī)理】①膜中不飽和脂肪酸含量多導(dǎo)致膜脂的熔點(diǎn)降低,從而使膜脂在低溫下保持液態(tài),具有流動(dòng)性. ②產(chǎn)生冷活性酶來(lái)調(diào)節(jié)代謝活動(dòng)并以此來(lái)適應(yīng)低溫環(huán)境.③加快蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換和降解,提高生長(zhǎng)速度?！臼人釅A】①嗜酸菌采用的方法是時(shí)刻維持反質(zhì)子梯度的高電位差②細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)特殊，酸堿條件下穩(wěn)定，不溶解③ATP合成不依賴H+跨膜質(zhì)子梯度，而與其他偶聯(lián)。海底冷泉生態(tài)系統(tǒng)，以甲烷等碳?xì)浠衔锖退疄橹鞯牧黧w在海底的滲漏活動(dòng)。：氣體聚集壓力增加封閉破壞氣體泄漏壓力降低超壓消失。冷泉活動(dòng)是深部超壓流體向上突破所產(chǎn)生的一種地質(zhì)作用。：生物量高，多樣性低，多為化能自養(yǎng)型，生物生長(zhǎng)速率較慢?！靶菝摺保淄橥Ｖ?jié)B漏），冷泉生物群落滅亡，并在新噴口附近形成新的群落。，但每年海底釋放的甲烷只有只有1020%進(jìn)入大氣。CH4的溫室增溫潛力是CO2的2l22倍。，可以支持細(xì)胞的生長(zhǎng)嗎？到目前為止，世界上沒(méi)有一個(gè)實(shí)驗(yàn)室或研究團(tuán)隊(duì)能夠成功分離甲烷氧化古菌或者硫酸鹽還原細(xì)菌！深海極端環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室模擬：深海樣本：對(duì)樣品本身的認(rèn)知；模擬系統(tǒng)：對(duì)原位生物過(guò)程的重現(xiàn)；改造系統(tǒng)：對(duì)生物資源的深度開發(fā)。：溫度、壓強(qiáng)、封閉/開放系統(tǒng)% 的海床溫度在1~4 度一般對(duì)沉積物和冷泉微生物培養(yǎng)4~20 度熱液口：80~130 度（目前的生命極限是120度）10M水相對(duì)于1個(gè)大氣壓（）靜置式（封閉體系）、流動(dòng)式（開放體系）。攪拌式全混合反應(yīng)器、轉(zhuǎn)盤式反應(yīng)器、氣沖式反應(yīng)器、膜反應(yīng)器、流動(dòng)式高壓反應(yīng)器、微生物能量電池
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