产甲烷菌1
环境微生物学试题(八)
环境微生物学试题(八)一、名词解释（每题1.5分，计30分）一步生长曲线鞭毛伴孢晶体分生孢子梗同宗结合基团转位被动扩散间歇灭菌法同步培养基因重组霉菌生物膜根际微生物富营养化反硝化作用活性污泥法生物反应器产甲烷菌厌氧堆肥废气的微生物吸收法二、是非题（每题1分，计10分）1.一个病毒的毒粒内只含有一种核酸DNA或RNA。
( )2.真菌最适的生长条件是环境中有点碱性。
( )3.目前种是生物分类中最小的分类单元和分类等级。
( )4.用于固化培养基时琼脂较之明胶具有更多的优点。
( )5.分批培养时，细菌首先经历一个适应期，此期间细胞处于代谢活动的低潮，所以细胞数目并不增加。
( )6.自发突变是指那些实验室中科研结果所发生的突变。
( )7.土壤、水域都是微生物的天然生境。
( )8.病毒蛋白外壳称为衣壳，只由糖类组成。
( )9.革兰氏染色结果,菌体呈红色者为革兰氏阴性菌。
（）10.G+C克分子百分比相同的细菌,未必是种类相同或相近的种属。
（）三、选择题（每题1分，计20分）1. 巴斯德采用曲颈瓶试验来_______。
(a)驳斥自然发生说(b)证明微生物致病(c)认识到微生物的化学结构(d)提出细菌和原生动物分类系统2. 原核细胞细胞壁上特有的成分是______(a)肽聚糖(b)几丁质(c)脂多糖(d)磷壁酸3. 蓝细菌的光合作用部位是______(a)静息孢子(b)类囊体(c)异形胞(d)链丝段4. 某些酵母菌上下两细胞连接处呈细腰状，通常称为______。
(a) 有隔菌丝(b) 无隔菌丝 (c) 假菌丝 (d) 菌丝5. ______在原生动物细胞中不可能被发现。
(a）线粒体(b）高尔基体（c）溶酶体 (d)细胞壁6. E．coli属于______型的微生物。
(a)光能自养(b)光能异养(c)化能自养(d)化能异养7. 代谢中如发生还原反应时，______。
(a）从底物分子丢失电子（b)通常获得大量的能量（c）电子加到底物分子上(d）底物分子被氧化8. 嗜冷菌是指最适生长______的细菌。
硫酸盐还原菌与产甲烷菌
硫酸盐还原菌与产甲烷菌
硫酸盐还原菌和产甲烷菌都是微生物，但它们在生物圈中的角色和功能是不同的。
1.硫酸盐还原菌：
硫酸盐还原菌是一种特殊的微生物，能够利用硫化物和各种形式的还原剂（如硫酸盐）作为电子受体进行氧化还原反应。
这个过程是还原性的，因为它产生电子，并将电子传递给硫酸盐，使其还原为硫化物。
这个过程对于自然环境和工业应用都非常重要，因为它可以去除环境中的硫酸盐，防止其积累。
2.产甲烷菌：
产甲烷菌是一种厌氧微生物，能够利用各种有机物作为碳源和能源进行厌氧发酵，最终产生甲烷。
这个过程是厌氧的，因为产甲烷菌在没有氧气的环境中生长最好。
产甲烷菌在自然界中广泛存在，特别是在沼泽、湿地、稻田等环境中。
它们对于维持自然界的碳循环和能源转化非常重要，因为它们可以将有机物转化为生物能源（如甲烷），并排放到大气中。
这两种微生物在自然环境和工业应用中都有重要的生态和经济意义。
例如，在污水处理和生物燃料生产等过程中，硫酸盐还原菌和产甲烷菌都发挥着重要的作用。
产甲烷菌、产甲烷菌和消化道
产甲烷菌、产甲烷菌和消化道产甲烷菌、产甲烷菌和消化道直到最近，产甲烷菌被分为6级（产甲烷菌、产甲烷菌、产甲烷菌、产甲烷菌、产甲烷菌、产甲烷菌）（6 orders (Methanobacteriales, Methanococcales, Methanomicrobiales, Methanosarcinales, Methanopyrales, Methanocellales），均属于⼴裂⾓菌门。
最近，根据从⼈类肠道中获得的序列，提出了与热等离⼦体催化剂相关的7级产甲烷菌系统学研究。
随后提出了两个名称，甲氧基胞质催化剂（Methanoplasmatales）和甲氧基丙烯酰胺类化合物（Methanomassiliicoccales），后者⽬前已得到原核⽣物系统学国际委员会（International Committee on Systematics of Prokaryotes, ICSP）的验证。
产甲烷是与不同的能量守恒系统耦合的，代表了产甲烷菌唯⼀的能量代谢。
对于这种代谢，产甲烷菌只能使⽤有限数量的底物，这些底物来源于⽔解和发酵细菌对有机物的厌氧降解。
因此，产甲烷菌在微⽣物营养链中有⼀个末端位置。
根据今天使⽤的代谢分类，可以定义产甲烷的氢化、甲基营养和⼄酰营养（或⼄酰碎屑）类别。
⼤多数产甲烷菌是氢氧化菌，利⽤氢⽓（通常是甲酸盐）将⼆氧化碳还原成甲烷。
甲基化产甲烷菌使⽤甲基化化合物，如甲醇、甲胺和甲基硫化物，通过底物特异性甲基转移酶将这些化合物的甲基群转化为CH4。
这种产甲烷的还原当量是通过甲基氧化途径将⼀个甲基额外氧化成⼆氧化碳⽽获得的，与氢氧化途径的第⼀步相反。
该途径的⼀个变体是直接使⽤环境中的氢作为电⼦供体，⽽不是甲基氧化途径产⽣的还原当量。
有趣的是，仅限于此变种的产甲烷菌被发现与肠道环境有关。
最后，很少有与甲烷菌属有关的古细菌能够利⽤⼄酸作为产甲烷的底物。
甲基辅酶M还原酶（MCRI或MCRII同功酶）负责CH3-S-CoM和H-S-CoM中CH4的形成，是所有产甲烷菌共有的。
土壤微生物呼吸类型
土壤微生物呼吸类型土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分，其呼吸类型对土壤碳循环和氮循环起着重要作用。
根据微生物的代谢方式和能源来源的不同，土壤微生物的呼吸可分为厌氧呼吸和好氧呼吸两种类型。
一、厌氧呼吸1. 产甲烷菌呼吸：产甲烷菌是一类厌氧微生物，它们能够利用有机物质进行呼吸作用，产生甲烷气体。
这种呼吸类型在水稻田等湿地环境中常见，对温室气体的排放有重要影响。
2. 硫酸盐还原菌呼吸：硫酸盐还原菌是一类厌氧微生物，它们能够利用硫酸盐作为最终电子受体，将有机物质氧化为硫化氢。
这种呼吸类型在富含硫酸盐的水logged土壤中常见，对土壤硫循环具有重要作用。
3. 铁还原菌呼吸：铁还原菌是一类厌氧微生物，它们能够利用铁离子作为最终电子受体，将有机物质氧化为二氧化碳。
这种呼吸类型在富含铁离子的水logged土壤中常见，对土壤铁循环具有重要作用。
二、好氧呼吸1. 产二氧化碳呼吸：绝大多数土壤微生物都能够进行好氧呼吸，将有机物质氧化为二氧化碳，并释放能量。
这种呼吸类型在大部分土壤环境中普遍存在，是土壤碳循环的重要过程。
2. 亚硝酸盐呼吸：亚硝酸盐呼吸是一种特殊的好氧呼吸类型，部分硝化细菌和厌氧氨氧化菌能够将亚硝酸盐作为最终电子受体，将有机物质氧化为亚硝酸盐。
这种呼吸类型在富含氨氮的土壤中常见，对土壤氮循环有重要影响。
3. 硝酸盐呼吸：硝酸盐呼吸是一种常见的好氧呼吸类型，细菌和真菌等微生物能够利用硝酸盐作为最终电子受体，将有机物质氧化为硝酸盐。
这种呼吸类型在富含硝酸盐的土壤中常见，对土壤氮循环具有重要作用。
总结起来，土壤微生物的呼吸类型包括厌氧呼吸和好氧呼吸。
厌氧呼吸主要有产甲烷菌呼吸、硫酸盐还原菌呼吸和铁还原菌呼吸等类型；而好氧呼吸主要有产二氧化碳呼吸、亚硝酸盐呼吸和硝酸盐呼吸等类型。
这些呼吸类型对土壤碳循环和氮循环都具有重要的影响，是维持土壤健康和生态平衡的关键过程。
因此，深入了解土壤微生物的呼吸类型，对土壤环境的管理和保护具有重要意义。
古生菌的研究意义
10/9/2018
10/9/2018
三、古生菌与其它生物的最显著的化学差异 古生菌与其它生物最显著的化学差异是体现在 生物膜上，其主要差异有四点： （1）甘油的立体构型。组成细胞膜的基本单位是 磷脂。用来构建古生菌磷脂的甘油是细菌和真核 生物细胞膜上所用的甘油的立体异构体。细菌和 真核生物的细胞膜中是D型甘油，而古生菌的是L 型。
10/9/2018
生物界级学说发展的示意图
10/9/2018
古细菌这个概念是1977年由Carl Woese和George Fox提出的，原因是它们在16SrRNA的系统发生树 上和其它原核生物有所区别。这两组原核生物起 初被定为古细菌和真细菌两个界或亚界。而 Woese认为它们是两支根本不同的生物，通过对 不同细菌的rRNA样品进行检测分析，他重新将其 命名为古菌和细菌，这两支和真核生物一起构成 了生物的三域系统。
10/9/2018
10/9/2018
1.2 产甲烷菌的分类 随着厌氧培养技术和菌种鉴定技术的不断成熟， 产甲烷菌的系统分类也在不断完善. 《伯杰系统细 菌学手册》第9版将近年来的研究成果进行了总结 和肯定，并建立了以系统发育为主的产甲烷菌最 新分类系统. 产甲烷菌分可为5个大目，分别是： 甲烷杆菌目(Methanobacteriales)、甲烷球菌目 (Methanococcales)、甲烷微菌(Methanomicrobiales)、 甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)和甲烷火菌目 (Methanopyrales) 。
10/9/2018
二、古生菌的结构 古生菌细胞有细胞质、细胞膜和细胞壁三种结 构。古生菌细胞也有一层把细胞和外部环境隔离 开的外膜。在膜内包裹着细胞质，其中悬浮着 DNA，古生菌的生命活动在这里进行。几乎所有 的古生菌细胞的外面都围有细胞壁，这是一层半 固态的物质，它可以维持细胞的形状，并保持细 胞内外的化学物质平衡。
古生菌
古生菌概述摘要：本文简要地介绍了古生菌的发现、分类及其应用前景，并简要阐述了几类古生菌的形态特征、生理功能以及生活环境。
关键词：古生菌产甲烷菌极端嗜热菌极端嗜盐菌嗜热嗜酸菌On the contribution of KochAbstract: This article briefly describes the discovery of archaea, classification and its application prospects, and briefly described the types of archaea of the morphological characteristics, physiological functions, as well as living environment.Key words：Archaea methanogen Extreme thermophiles Extreme halophile Acidophilic thermophilic bacteria古细菌是一类生活在今天的生物,被称为活化石细菌。
它们并不是细菌,因为它们有着与细菌不同的遗传基因。
它们是独立的一类生物[1]。
它们之所以被称为古细菌,是因为它们的栖息生境类似于早期的地球环境（如热、酸、盐等）[2],并且在形态上跟细菌差不了多少,所以人们把它们叫做古细菌。
古细菌这个概念是1977年由Carl Woese和George Fox提出的，原因是它们在16SrRNA的系统发生树上和其它原核生物有所区别。
这两组原核生物起初被定为古细菌和真细菌两个界或亚界。
而Woese认为它们是两支根本不同的生物，通过对不同细菌的rRNA样品进行检测分析，他重新将其命名为古菌和细菌，这两支和真核生物一起构成了生物的三域系统[3]。
古细菌域又可再细分为三个类群[4]：广古生菌界（包括甲烷球菌属和热球菌属），泉古生菌界（包括硫化叶菌属和热叶菌属），古生古菌界。
生物产甲烷的生化代谢途径现状及问题
⽣物产甲烷的⽣化代谢途径现状及问题产甲烷⽣化代谢途径研究进展*⽅晓瑜1,2,3李家宝1,4,5芮俊鹏1,4,5李⾹真1,4,5**1中国科学院环境与应⽤微⽣物重点实验室, 成都⽣物所, 成都6100412中国科学院成都⽣物研究所环境微⽣物四川省重点实验室, 成都6100413中国科学院⼤学, 北京1000494中国科学院⼭地⽣态恢复与⽣物资源利⽤重点实验室, 成都⽣物所, 成都6100415⽣态系统恢复与⽣物多样性保育四川省重点实验室, 成都⽣物所, 成都610041摘要微⽣物产甲烷过程产⽣的甲烷约占全球甲烷产量的74%。
产甲烷过程对⽣物燃⽓⽣产和全球⽓候变暖等都有重要的意义。
本⽂综述了产甲烷菌的具体⽣化代谢途径，其本质是产甲烷菌利⽤细胞内⼀系列特殊的酶和辅酶将CO2或甲基化合物中的甲基通过⼀系列的⽣物化学反应还原成甲烷。
在这⼀过程中，产甲烷菌细胞能够形成钠离⼦或质⼦跨膜梯度，驱动细胞膜上的ATP合成酶将ADP转化成ATP以获得能量。
根据底物类型的不同，可以将该过程分为三类：还原CO2途径、⼄酸途径和甲基营养途径。
还原CO2途径是以H2或甲酸作为主要的电⼦供体还原CO2产⽣甲烷，其中涉及到⼀个最新的发现—电⼦歧化途径；⼄酸途径是⼄酸被裂解产⽣甲基基团和羧基基团，随后，羧基基团被氧化产⽣电⼦供体H2⽤于还原甲基基团；甲基营养途径是以简单甲基化合物作为底物，以外界提供的H2或氧化甲基化合物⾃⾝产⽣的还原当量作为电⼦供体还原甲基化合物中的甲基基团。
通过这三种途径产甲烷的过程中，每消耗1mol底物所产⽣ATP的顺序为还原CO2途径>甲基营养途径>⼄酸途径。
由于产甲烷菌⾃⾝难以分离培养，未来将主要通过现代的⽣物技术和计算机技术，包括基因⼯程和代谢模型构建等最新技术来研究产甲烷菌的⽣化代谢过程以及其与其他菌群之间的相互作⽤机制，以便将其应⽤于⽣产实践。
关键词：产甲烷菌；⽣化代谢；还原CO2途径；⼄酸途径；甲基营养途径CLC Q939.99收稿⽇期Received: 接受⽇期Accepted:*国家重点基础研究发展规划资助项⽬（973项⽬，2013CB733502）；国家⾃然科学基⾦资助项⽬（31300447，41371268）资助Supported by State Key Basic R & D Program of China (973 Program, No. 2013CB733502 ), the National Natural Science Foundation of China (No. 31300447，41371268).**通讯作者Corresponding author (E-mail: lixz@/doc/16e0bd4b30126edb6f1aff00bed5b9f3f80f7230.html )Biochemical pathways of methanogenesis*FANG Xiaoyu1,2,3, LI Jiabao1,4,5 RUI Junpeng1,4,5 & LI Xiangzhen1,4,5**,1Key Laboratory of Environmental and Applied Microbiology, Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu, 610041, PR China2Environmental Microbiology Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu, 610041, PR China3University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, PR China4Key Laboratory of Mountain Ecological Restoration and Bioresource Utilization, Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, PR China 5 Ecological Restoration Biodiversity Conservation Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, PR ChinaAbstractMicrobial methanogenesis accounts for approximately 74% of natural methane emission. The processes play major roles in global warming and are important for bioenergy production. This paper reviews the biochemical pathways of methanogenesis. It is currently accepted that methanogenesis proceeds via three biochemical pathways depending on the carbon sources, including hydrogenotrophic, aceticlastic, and methylotrophic methanogenesis. Multiple enzymes and coenzymes are involved in the processes, during which Na+ or proton gradient is created across the cell membrane, contributing to limited A TP synthesis. In the hydrogenotrophic pathway, CO2 is reduced to methane with H2 or formate as an electron donor. In the aceticlastic pathway, acetate is split into methyl and carboxyl group, then the carboxyl group is oxidized to produce H2 which is used as the electron donor to reduce methyl group. In the methylotrophic pathway, methyl group is reduced with external H2or reducing equivalent from the oxidation of its own methyl group. The A TP gains per mole substrate for different pathways are as follows: hydrogenotrophic > methylotrophic > aceticlastic pathway. Due to the unculturability of most archaeal methanogens, new technologies, such as bioinformatics, gene engineering and modelling, could be applied to investigate the biochemical pathways of methanogenesis, and the relationship between methanogens and other microbial communities.Keywords methanogen; methanogenesis; biochemical pathways; CO2-reducing; methylotrophic; aceticlastic methanogenesisCLC Q939.99产甲烷菌在地球碳循环中扮演着重要⾓⾊，是有机物厌氧降解的末端功能类群，能够将有机碳转化为甲烷。
2022年河南师范大学微生物学专业《微生物学》期末试卷A(有答案)
2022年河南师范大学微生物学专业《微生物学》期末试卷A(有答案）一、填空题1、古生菌包括______、______和______等。
2、G－细菌细胞外膜的构成成分为______、______、______和______。
3、基因突变的自发性和不对应性曾有三个著名实验予以证明，它们是______等人的______，______的______，以及______等的______。
4、按照微生物生长的最适温度，可将细菌分成三个类型，分别是______、______和______。
5、核糖体的功能是______，它由存在于表层的______和位于内层的______两种成分组成；在真核生物细胞质中的核糖体的沉降系数一般为______，而在线粒体中则为______，原核生物的一般为______。
6、烟草花叶病毒简称______，外形______状，外层衣壳粒以______时，针方向螺旋状排列成______，具有______功能；核心为______链______。
7、常用的污水处理装置有两种，一是利用______进行处理的______，另一是利用______进行处理的______。
8、按照对培养基成分的了解，培养基可分为______、______和______。
9、呼吸链在传递氢或电子的过程中，通过与______反应相偶联，产生了生物的通用能源______，其形成机制可根据英国学者______的______ 学说来解释。
10、特异性免疫具有的特点为______、______和______。
二、判断题11、嗜酸微生物之所以具有在酸性条件生长的能力是因为其胞内物质及酶是嗜酸的。
（）12、含“C·H·O”的化合物，是化能异养微生物的碳源兼能源，故它在培养基中的含量是除水以外最高的。
（）13、在化能自养细菌中，呼吸链除具有产能功能外，还具有产[H]的功能。
（）14、API细菌数值鉴定系统对细菌的鉴定带来极大的方便，在它可鉴定的700余种细菌中，只要购买一张统一的鉴定卡，就可对其中某一细菌进行鉴定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
产甲烷菌
产甲烷菌（Methanogenus），是专性厌氧菌，1974年《伯杰氏细菌鉴定手册》（第八版）中将其归属于1科、3属、9种。
截至1992年已发展为3目、7科、19属、70种。
人们对产甲烷菌的认识约有150年的历史。
人们对产甲烷菌有极大的兴趣是在于产甲烷菌对天然气的形成，在自然界与水解菌和产酸菌等协同作用，使有机物甲烷化，产生有经济价值的生物能物质——甲烷。
产甲烷菌的细胞结构
产甲烷菌的细胞结构：细胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和荚膜）、细胞质膜、原生质和核质。
产甲烷菌有革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，它们的细胞壁结构和化学组分有所不同。
也是与真细菌的区别点。
细胞封套有四种：
1.大多数G+产甲烷菌的细胞壁在结构上与G+真细菌相似，细胞壁有一层和三层的，单层的厚度为10～20nm，如甲烷杆菌属与甲烷短杆菌属。
巴氏甲烷八叠球菌的细胞壁只有一层，厚约200nm。
它们化学成分与G+真细菌的不同，不含细胞壁（即不含二胺基庚二酸或细胞酸）而是假细胞壁质或是未化的异多糖。
三层的细胞壁壁厚为20～30nm，有内层、中层和外层。
外层在细胞分裂横隔形成时消失，如瘤胃甲烷短杆菌。
2.G+的炽热高温甲烷菌的细胞壁外有一层六角形的蛋白质亚基即S层覆盖。
3.G-产甲烷菌不具有球囊多聚物或外膜。
只有一层六角形或四角形的，由蛋白质亚基或糖蛋白亚基组成的S层。
4.甲烷螺菌的细胞质膜外只有一层由蛋白纤维组成的鞘包裹几个细胞。
其厚度为10nm。
产甲烷菌的生理特性
1.营养特性：甲烷细菌的能源和碳源物质主要有5种，即H2/CO2、甲酸、甲醇、甲胺和乙酸。
2.特殊辅酶：F420：是黄素单核甘酸的类似物，分子量为630的低分子量荧光化合物。
它是甲烷细菌持有的辅酶，在形成甲烷过程中起着重要作用。
其特点：(1)当用420nm波长的紫外光照射时，能产生自发蓝绿荧光，这一现象可借以鉴定甲烷细菌的存在。
（2）中性或碱性条件下易被好氧光解，并使酶失活。
CoM:2-硫基乙烷磺酸.
其特点：（1）它是甲烷细菌独有的辅酶，可借以鉴定甲烷细菌的存在。
（2）它在甲烷形成过程中，起着转移甲基的重要功能。
（3）其具有RPG效应.。
即促进CO2还原为CH4的效应。
3.环境条件：氧化还原电位：参与中温消化的甲烷细菌要求环境中应维持的氧化还原电位应低于一350mV；对参与高温消化的甲烷细菌则应低于-500~-600mV。
温度：低温菌的适应范围为20~25°C，中温菌为30~45°C，高温菌为45~75°C。
PH：大多数中温甲烷细菌的最适pH值范围约在6.8~7.2之间。
毒物：凡对厌氧处理过程起抑制或毒害作用的物质，都可称为毒物。
产甲烷菌的培养方法
产甲烷菌是专性厌氧菌，它分离和培养等的操作均需要在特殊环境和用特殊的技术进行。
一般要求不高的可用在液面加石蜡或液体石蜡的液体深层培养法、抽真空的培养法、在封闭培养管中放入焦性没食子酸和碳酸钾除去氧的培养方法（Berker）、Hungate的厌氧滚管法、Hungate的厌氧液体培养法、Balch的厌氧液体培养增压法等。
目前最好的是厌氧手套箱，它由四部分组成：
1.附有手套的密闭透明薄膜箱
2.附有两个可开启的可抽真空的金属空气隔离箱
3.真空泵
4.氢和高纯氮的供应系统
利用厌氧手套箱可做许多工作，如：分装厌氧培养基，倒制平板，离心厌氧微生物收集菌体，对氧敏感的酶和辅酶的分离纯化，进行电泳、厌氧性生物化学反应和遗传学研究等。