光合细菌
光合细菌
光合细菌（Photosynthetic bacteria，简称PSB）是具有原始光能合成体系的原核生物的总称，它广泛存在于自然界的水田、湖泊、江河、海洋、活性污泥及土壤内，是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。
第一节光合细菌的生物学和营养价值一、光合细菌的生物学光合细菌包括产氧光合细菌（蓝细菌）和不产氧光合细菌两大部分，在实际中应用的大部分是不产氧型光合细菌。
不产氧光合细菌包括紫细菌、绿细菌和日光杆菌属、红色杆菌属等总共 27个属 66个种。
不产氧光合细菌是代谢类型复杂、生理功能最为广泛的微生物类群。
各种光合细菌获取能量和利用有机质的能力不同，它们的代谢途径随环境变化可以发生改变。
光合细菌从营养类型看包括光能自养型、光能异养型及兼性营养类型；从呼吸类型看包括好氧、厌氧和兼性厌氧型。
光合细菌是革兰氏阴性菌，在10～45℃范围内均可生长繁殖，最佳温度在30～40℃。
绝大多数光合细菌的最佳pH值范围在7～8.5之间。
钠、钾、钙、钴、镁和铁等是光合细菌生理代谢中的必需元素。
二、光合细菌的营养价值光合细菌的菌体无毒，营养丰富，蛋白质含量高达65%，而且氨基酸组成齐全，含有机体需要的8种必需氨基酸，各种氨基酸的比例也比较合理。
PSB还含有丰富的B族维生素，尤其是B12、叶酸、生物素的含量相当高是啤酒酵母和小球藻的20到60多倍。
PSB 菌体内含有较高浓度的类胡萝素，而且种类繁多，迄今已从光合细菌中分离出80种以上的类胡萝卜素。
除此之外，细胞内还含有碳素储存物质糖原和聚β一羟基丁酸、辅酶Q、抗病毒物质和生长促进因子，具有很高的营养价值。
光合细菌在虾、贝类的幼体培育中应用非常广泛，其一方面能净化水质，改善幼体的环境条件，另一方面作为饵料被幼体摄食（贝类幼体相对虾幼体的蚤状阶段都能直接摄食光合细菌），对促进幼体生长、变态和提高成活率有明显效果。
光合细菌
光合细菌绿硫细菌、红硫细菌（过去叫做紫硫细菌）和红螺细菌（过去叫做紫色非硫细菌）等，都是能够进行光合作用的细菌。
这些细菌都是球状、杆状或弧状的小型细菌，并且大多数都不能够运动。
这些细菌的菌体内含有类似于绿色植物体内叶绿素那样的光合色素，这种光合色素叫做细菌叶绿素。
有的光合细菌还含有大量的类胡萝卜素，认而使菌体呈现出红色。
光合细菌和绿色值物都能够进行光合作用，但是，绿色植物的光合作用是以水作为二氧化碳的还原剂，同时释放出氧的，细菌光合作用则以硫化氢或有机物（如乙醇、琥珀酸等）为供氢体，即还原二氧化碳的还原剂，把二氧化碳还原为葡萄糖，同时析出硫磺或产生其它有机物（如乙醛等），下面写出的是绿硫细菌的光合作用反应式：因此，细菌光合作用和绿色植物的光合作用，可以用下面的通式来概括（通式中的A对于绿色植物来说是氧，对于光合细菌来说则是硫或其他无机硫化物。
从光合细菌的代谢类型我们可看出，同化作用存在着不同的形式，下面就生物的同化类型进行一下分类。
根据生物的同化作用所需能源和碳源的不同，可把生物的代谢类型分为四大类型：（l）光能自养型：以光为能源，以二氧化碳为主要碳源的生物，通常具有光合色素合成有机物。
例如高等植物、藻类及某些具有光合色素的细菌均属于这一原CO2的方式可用以下通式表示：类型。
这类生物同化CO2（2）光能异养型：以光为能源，以有机物为主要碳源的生物，有些细菌具有光合色素能进行光合作用，但它们以有机物作为供氢体，同化有机物形成自身物质。
如非硫紫菌以乙醇为碳源，使乙醇氧化为乙醛，二氧化碳还原成葡萄糖。
（3）化能自养型：以化学能为能源，以CO2为主要碳源。
这类生物能氧化某些无机物（如NH3、H2S等）取得的化学能去还原CO2合成有机物。
如硝化细菌、硫细菌等。
（4）化能异养型：以有机物氧化所产生的化学能为能源，碳源也主要来自有机物。
动物，动物、真菌和绝大多数细菌都属于这一类型。
光合细菌分类
光合细菌分类光合细菌是地球上最为普遍的微生物之一，它们能够利用光能进行生命活动。
根据光合细菌是否产生氧气，可以将它们分为两大类：产氧光合细菌和不产氧光合细菌。
一、产氧光合细菌产氧光合细菌是光合作用的重要参与者，它们能够利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质，同时产生氧气。
这类光合细菌主要包括蓝细菌、绿硫细菌和紫硫细菌等。
蓝细菌蓝细菌是一类能够进行光合作用的微生物，它们广泛分布于水生生态系统中，包括湖泊、河流和海洋等。
蓝细菌的光合作用效率较高，能够利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质，同时产生氧气。
蓝细菌在生态系统中扮演着重要的角色，它们可以促进水生生态系统的物质循环和能量流动。
绿硫细菌绿硫细菌是一类能够进行光合作用的微生物，它们主要分布在水生生态系统和土壤中。
绿硫细菌的光合作用效率较高，能够利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质，同时产生氧气和硫化氢。
绿硫细菌在生态系统中也扮演着重要的角色，它们可以促进水生生态系统的物质循环和能量流动。
紫硫细菌紫硫细菌是一类能够进行光合作用的微生物，它们主要分布在水生生态系统和海洋中。
紫硫细菌的光合作用效率较高，能够利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质，同时产生氧气和硫化氢。
紫硫细菌在生态系统中也扮演着重要的角色，它们可以促进水生生态系统的物质循环和能量流动。
二、不产氧光合细菌不产氧光合细菌是不产生氧气的光合细菌，它们主要利用非氧化还原反应的方式进行光合作用。
这类光合细菌主要包括紫色非硫细菌、绿色非硫细菌和深海热液口菌等。
紫色非硫细菌紫色非硫细菌是一类能够进行光合作用的微生物，它们主要分布在水生生态系统和土壤中。
紫色非硫细菌的光合作用效率较低，它们能够利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质，但不产生氧气。
紫色非硫细菌在生态系统中也扮演着重要的角色，它们可以促进水生生态系统的物质循环和能量流动。
绿色非硫细菌绿色非硫细菌是一类能够进行光合作用的微生物，它们主要分布在水生生态系统和土壤中。
光合细菌介绍
光合细菌光合细菌(简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称，是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌，是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。
光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。
生长环境在水产养殖中，能够降解水体中的亚硝酸盐、硫化物等有毒物质，实现充当饵料、净化水质、预防疾病、作为饲料添加剂等功能。
光合细菌适应性强，能忍耐高浓度的有机废水，对酚、氰等毒物有一定有忍受和分解能力，具有较强的分解转化能力。
它的诸多特性，使其在无公害水产养殖中具有巨大的应用价值。
作用原理光合细菌在有光照缺氧的环境中能进行光合作用，利用光能进行光合作用，利用光能同化二氧化碳，与绿色植物不同的是,它们的光合作用是不产氧的。
光合细菌细胞内只有一个光系统，即PSI，光合作用的原始供氢体不是水，而是H2S （或一些有机物），这样它进行光合作用的结果是产生了H2，分解有机物，同时还能固定空气的分子氮生氨。
光合细菌在自身的同化代谢过程中，又完成了产氢、固氮、分解有机物三个自然界物质循环中极为重要的化学过程。
这些独特的生理特性使它们在生态系统中的地位显得极为重要。
在水产养殖中运用的光合细菌主要是光能异养型红螺菌科(Rhodospirillaceae)中的一些品种，例如沼泽红假单胞菌(Rhodop seudanonas palustris)；在自然界淡、海水中通常每毫升含有近百个PSB菌，光合细菌的菌体以有机酸、氨基酸、氨和醣类等有机物和硫化氢作为供氧体，通过光合磷酸化获得能量，在水中光照条件下可直接利用降解有机质和硫化氢并使自身得以增殖，同进净化了水体。
除此之外，细胞内还含有碳素储存物质糖原和聚β一羟基丁酸、辅酶Q、抗病毒物质和生长促进因子，具有很高的饲料价值，在养殖业上有广阔的应用前景。
光合细菌的特点
光合细菌的特点1 光合细菌的概述光合细菌是一类利用光能进行光合作用的细菌。
它们能够将光能转化为生物能量，使自身可以生长和繁殖。
光合细菌广泛分布于土壤、水体、潮间带、热液喷口等环境中，是自然生态系统中极为重要的生物之一。
2 光合细菌的分类根据光合色素的种类和光合作用方式，光合细菌可以分为不同的分类。
最常见的分类方法是根据过氧化物酶（carotenoid）的有无，将光合细菌分为两大类：1. 紫细菌，包括青紫菜、细菌叶绿素、大肠杆菌等；2. 绿细菌，包括绿银杆菌、非细胞色素蓝细菌、紫杆菌等。
3 光合细菌的光合作用光合细菌的光合作用与植物中的光合作用有很多相似之处。
它们都需要接受太阳能，并将其转化为生物能量。
在光合作用中，光合细菌将二氧化碳和水转化为有机物质（如葡萄糖），同时释放出氧气。
这样的化学反应利用光合色素来捕获太阳光，并将其转化为化学能。
4 光合细菌的生态作用光合细菌在自然生态系统中起着至关重要的作用。
它们是海洋生态系统和淡水湖泊的主要生产者之一。
在淡水湖泊中，光合细菌能够通过光合作用加速水体的富营养化，从而对水体生态环境产生影响。
此外，光合细菌还可以形成海洋浮游生物的食物链的基础，对生态平衡有重要作用。
5 光合细菌的应用光合细菌还有很多实际应用价值。
比如，能够制造出像伊兰特类光合细菌这样的光合细菌工厂，能够利用光合作用生产优质食品、药品和其他生物制品。
此外，光合细菌还可以作为环境监测和除污工程的辅助工具，可以用于处理污水、净化海洋水域，降低环境压力和生态损失。
6 结论光合细菌在生态环境中扮演着举足轻重的角色。
由于它们的生态作用和应用价值，对光合细菌的研究和应用有着巨大而长远的意义。
但与此同时，我们也要加强对光合细菌的保护，加强对污染源的管控和治理，切实保护生态环境中的光合微生物群落，维护生态平衡与人类健康。
光合细菌正确使用方法
光合细菌正确使用方法
光合细菌是一种能够利用光能进行光合作用的细菌。
以下是光合细菌正确使用的方法：
1. 提供适合的环境：光合细菌通常生长于水中，因此需要提供合适的水质和水温。
水质应该保持清洁并含有适量的营养物质，如无机盐、氮源和磷源。
水温应该保持在适宜的范围内，一般为15C至30C之间。
2. 提供足够的光照：光合细菌需要充足的光照才能进行光合作用。
适宜的光照强度会有所不同，具体取决于光合细菌的种类。
通常来说，提供自然光或人工光源，如荧光灯或LED灯，以确保光合细菌能够获得足够的光照。
3. 控制营养物质供应：光合细菌需要合适的营养物质才能正常生长和进行光合作用。
提供适量的无机盐、氮源和磷源可以促进光合细菌的生长。
然而，过量的营养物质可能导致污染和生态平衡的失衡，因此应该严格控制营养物质的投入。
4. 维持适宜的氧气浓度：光合细菌对氧气浓度敏感，需要适当的氧气浓度才能进行光合作用。
过高的氧气浓度可能抑制光合细菌的生长和代谢，而过低的氧气浓度则可能导致厌氧代谢过程的发生。
因此，维持适宜的氧气浓度对于光合细菌的正确使用至关重要。
需要注意的是，不同种类的光合细菌对环境条件的要求可能略有不同，因此在使
用光合细菌之前应先了解其生态和生理特性，并根据实际情况进行适当的调整与管理。
此外，正确的操作和维护实验设备和仪器也是确保光合细菌正常生长的关键。
光合细菌
光合细菌的使用方法光合细菌是一种以光作能源并以二氧化碳或小分子有机物作碳源，以硫化氢等作供氢体，进行完全自养性或光能异养性生长但不产氧的一类微生物的总称。
在自然界中，光合细菌分布极广，生命力极强。
光合细菌无毒无害，蛋白质含量高达65%，且富含多种维生素、辅酶等生物活性物质和微量元素。
在养殖水体及饲料中施加光合细菌能改善水质，减少耗氧，促进鱼虾生长，提高产量10%～30%，对推动健康养殖和发展无公害水产品生产具有重要意义。
其使用方法如下：一是适时使用。
使用光合细菌的适宜水温为15℃～40℃，最适水温为28℃～36℃，因而宜掌握在水温20℃以上时使用。
注意阴雨天勿用。
二是与肥配用。
在池塘施用粪肥或化肥时，配合施用光合细菌效果更为明显。
尤其可避免化肥用量过大、水质难以把握的缺点，并可防止藻类老化造成水质变坏。
三是视水质使用。
要根据水质肥瘦情况使用光合细菌。
水肥时施用光合细菌可促进有机污染物的转化，避免有害物质积累，改善水体环境和培育天然饵料，保证水体溶氧；水瘦时首先施肥再使用光合细菌，这样有利于保持光合细菌在水体中的活力和繁殖优势，降低使用成本。
此外，酸性水体不利于光合细菌的生长，应先施用生石灰，调节pH值后再使用光合细菌。
四是酌量使用。
光合细菌用于鱼池水质净化时，水温20℃以上期间，每立方米水体用2～5克光合细菌拌粉碎的干肥泥均匀撒于鱼池，以后每隔20天每立方米水体用1～2克光合细菌兑水全池泼洒。
用于虾池水质净化时，水温20℃以上期间，每立方米水体用5～10克光合细菌拌肥泥均匀撒于虾池，以后每隔20天每立方米水体用2～10克光合细菌兑水全池泼洒。
用于饲料添加投喂鱼虾时，以饲料投喂量的1%拌入，直接或加工后投喂（不受温度或压力影响）。
用于疾病防治时，可连续定期使用，鱼池每立方米水体用1～2毫升，虾池每立方米水体用5～10毫升，兑水全池泼洒。
五是避免与消毒杀菌剂混施。
光合细菌制剂是活体细菌，药物对它有杀灭作用，不可与消毒杀菌剂同时使用。
光合细菌的光合产氢途径
光合细菌的光合产氢途径一、光合细菌的基本特征光合细菌是一类原核生物，其在进化过程中发展出了利用光合作用产生氢气的能力。
光合细菌包括叶绿菌、紫杆菌等多种细菌，它们在自然界中广泛分布于水体、土壤等环境中。
与植物不同，光合细菌没有叶绿体，而是通过质体膜上的色素来进行光合作用。
光合细菌具有以下几个基本特征：1. 光合产氢：光合细菌在光合作用过程中能够将水分子分解产生氢气，这是其独特的能源生产方式。
2. 光合作用：光合细菌通过光合作用将太阳能转化为化学能，用于细胞代谢和生长。
3. 厌氧条件：光合细菌在产氢过程中需要处于厌氧条件下，避免氢气的氧化反应。
4. 可持续性：光合细菌产氢是一种可持续的能源生产方式，不会产生二氧化碳等温室气体。
二、光合作用光合作用是光合细菌进行能量转化的关键过程，它包括光能的吸收、光合色素的激发、电子传递链的运作等步骤。
在光合细菌中，光合色素主要包括叶绿素、紫素等，它们能够吸收不同波长的光线并转化为化学能。
光合作用的主要步骤如下：1. 光能吸收：光合色素吸收光能后激发并释放电子，形成激发态的色素分子。
2. 电子传递链：激发态的色素分子通过电子传递链将电子传递至反应中心，最终转化为ATP和NADPH。
3. ATP合成：通过光合细菌的细胞色素体（质体膜）上的ATP酶，ATP合成酶等酶催化反应将ADP和Pi合成ATP。
4. NADPH合成：通过电子传递链将NADP+还原成NADPH，提供还原等价物用于合成有机物。
光合作用产生的ATP和NADPH被用于细胞的代谢和生长，包括有机物合成、细胞分裂等过程。
三、光合细菌的产氢机制光合细菌通过光合作用产生氢气是一种环保、可持续的能源生产方式。
其产氢机制主要包括以下几个步骤：1. 氮气还原：光合细菌利用还原氮酸、还原硝酸等还原物质作为电子供体，将氮气还原为氢气。
2. 氢生成酶：光合细菌在其质体膜上具有氢生成酶，能够催化水分子分解产生氢气。
3. 氢气释放：光合细菌通过氢酶将产生的氢气释放至外界环境。
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• 3）光照及氧气：兼性厌氧，可在光照 、 厌氧条件下生长良好，但在黑暗、好氧中 也能生长
• 4）生长素：需要
自然界中存在于水环境中，与有机物的存在有关，有 的种能适应 特殊的酸性环境，如泥炭土或沼泽地带。 也是水产养殖中主要利用来改善水质的菌种。
着色菌科（紫色硫细菌）
形状有卵形、球形、杆形、螺旋状
生理特点： 1、专性光能自养 2、碳源：CO2 3、供氢体为H2 S ,可在体内或体外累积硫 4、氧气：专性厌氧，仅有一种能在黑暗，好 氧中能生长 5、鞭毛：极生鞭毛或不运动
自然界中存在于含硫酸盐的水Fra bibliotek环境 中，常于硫酸还原菌一起生活，少数 种是专性的嗜盐菌。在天然水域中， 它们常生活于含CO2 、H2S 水中，大 量繁殖时呈红色
质的菌种也应当是菌群。
介绍几种特殊的细菌：
一、蛭弧菌：
弧 菌 、 蛭 弧 菌 及 噬 菌 体 三 位 一 体 寄 生 图
作用机理：
与光合细菌细胞结构、物质能量代谢分不开， 尤其是紫色非硫细菌，在好氧条件下，胞内缺 少载色体，可在黑暗条件下生活，而在光照下 胞内很快形成载色体，可同化有机酸，这些结 构为紫色非硫细菌灵活进行物质和能量代谢提 供了可能，即随生长条件变化灵活地改变代谢 类型。
根据能量的来源不同，又可分成两种类型：一 种类型依靠物质氧化过程中放出的能量进行生 长，属于化能营养型生物；一种类型的生物是 依靠光能进行生长，属于光能营养型生物。
营 养 类 光 能 无 光 能 有 化能无机
型
机营养 机
能源
光能
光能 化学能
化能有机 化能
主要碳 源
氢或电 子供体
CO2
水或还 原态无 机物
根据它们的碳源和能源不同，微生物可以化分 为四种类型：
光能自养型（或称为光能无机营养型）、
光能异养型（光能有机营养型）、
化能自养型（化能无机营养型）、
化能异养型（化能有机营养型）四种基本营 养类型。
（一）光能自养型微生物 这是一类能以CO2作为唯一碳源并利用光能进 行生长的微生物。它们能以无机物如硫化氢、 硫代硫酸钠或其他硫化物作为供氢体。
如蓝细菌、紫色硫细菌、绿硫细菌。 1、产氧光合型：如各种藻类 2、不产氧光合型：如光合细菌中的紫色硫 细 菌、绿色硫细菌
（二）光能异养型
它们是利用有机物作为供氢体，利用光能 进行生长。比如光合细菌中的红螺菌科 （紫色非硫细菌）。
第一节 微生物的营养类型
以碳源分，一类是异养型生物，它们生长时需 要复杂的含碳有机物质作为营养物质 ，所以又 称为有机营养型；一类是自养型生物，它们生 长时能以简单的含碳的无机物质作为营养物质， 所以又称为无机营养型。
三）绿硫细菌:与紫硫细菌相似，在营养、生理 方面，但是在体外累积硫，自然界中和紫硫细菌 一起存在于光照 含硫化物的厌氧水中。
四）绿色丝状细菌：结构、营养、代谢、生态 学均于绿硫细菌不同，丝状可滑动，光能异养和 兼性异养。
介绍PSB (photo-synthetic bactoria)处理高浓度的有机废水：
• 常用的活性污泥法、生物膜法：所需机 械化程度高，维护管理复杂，占地面积 大而且只能用于处理低浓度的有机废水
• 厌氧法：高浓度有机废水，处理时启动 慢，对温度要求高
• PSB 法：以红假单胞菌为主，管理简单， 降解率高
原理：模拟自然界的废水净化 生态循环
• 因为光合细菌在自然净化中占主角（参 看《饵料生物的培养》中章节：光合细 菌）。
CO2 有机物
C02
有机物
还 原 态 或 有机物 无机物
光合细菌
光合细菌是一群没有形成芽孢能力 的革兰氏阴性菌，具有固氮能力
它们在生理需求上 的共同特征是：
首先有光的存在才进行不产氧的光 合作用;
环境越是缺氧的状态，其生长情形 越好，含氧量越高，生长越不好；
需要电子供体（供氢体），不管是 有机的还是无机的，才能进行光合 作用。
光合细菌生活的环境
1）水体中的微生物：
2）光合细菌生存于自然水域中厌氧 层的上部，以下层的H2S,CO2及厌氧 层下部生成的化合物为营养源，利用 光能合成自身的化合物，所以从另一 个角度讲，可以说光合细菌阻止在厌 氧层生成的物质 移向好氧层，所以说 光合细菌 起到生物滤器的作用。
红螺菌亚目（紫色细菌） 科1：红螺菌科（紫色非硫细菌）
• 结果表明：自然界的高浓度的有机废水 经过一系列微生物和藻类的生态学演替， 最后保持稳定的生态关系。
菌种和选择：
• 红假单胞菌（紫色非硫细菌）可在厌氧 光照 ，好氧光照，好氧黑暗中都能生长， 利用有机酸，氨基酸，糖类等小分子迅 速增殖，因此能使有机废水净化。是净 化水质中的重要菌种
• 紫色硫细菌 、绿硫细菌：可利用H2S。 • 混合菌株：废水成分复杂，作为改善水
（Rhodospirillaceae）
科2：着色菌科：（紫色硫细菌）
（Chromatiaceae）
属1：红螺菌属 属2：红假单胞菌属 属3：红微菌属
属1：着色菌属 属2：囊硫菌属 属3：八球菌属 属4：硫螺菌属 属5：荚硫菌属 属6：闪囊菌属 属7：阔硫菌属 属8：板硫菌属 属9：可变硫菌属 属10：外硫菌红螺菌属
绿菌亚目 绿菌科
（绿硫细菌）
绿色丝状细菌科（绿色非硫细菌）
光合细菌的形态结构和生理特性： 一）红螺菌科 （紫色非硫细菌） 1、形状
细胞形状 鞭毛 分裂方式 菌柄
红螺菌属
螺旋状
极生 二等分裂 _
红假单胞菌属 柱状或卵球状 极生 二分裂或芽殖 _
红微菌属
卵球状 周生 芽殖
+
生理特性：
• 1） 光能异养型：可同化脂肪酸，碳水化 合物及芳香族化合物等小分子有机物质