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氢细菌

细菌

氢细菌是利用氢气作为电子供体，将二氧化碳还原为有机物的一类细菌。能够利用分子态氢和氧之间的反应所产生的能，并以碳酸作唯一碳源而生长的细菌。若给与有机物又能作为异养生物而生长，因而它是兼性化能自养细菌。以往曾把它归于氢单胞菌属，现今已被记载为假单胞菌属（敏捷假单胞菌、嗜糖假单胞菌）、产碱菌属（真养产碱菌、争沦产碱菌）中的若干种，以及副球菌属（脱氮微球菌）和放线菌中的若干种（Noca-rdia saturnea等）。

菌种介绍
作为氧化分子态氢时的末端电子受体，除氧以外，还往往利用硝酸盐（上述脱氮副球菌）、硫酸盐（硫酸盐还原细菌）、二氧化碳（甲烷细菌）等。但是，硫酸盐还原细菌等却不能随此反应而固定二氧化碳。分子态氢虽然可被氢化酶而活化，但在氢细菌中这种酶有的以可溶性直接还原NAD；有的为膜结合性的，而不直接还原NAD的。至于从氢往氧的电子传递途径中，也尚未得到一致的见解。
菌种分类
氢细菌尽管都以氢气为电子供体，但电子受体却不尽相同，有氧气、硝酸盐、硫酸盐、二氧化碳等，产物不同，应用也不尽相同。现对氢细菌的应用集中在两个方面：温室气体的固定、水污染中酸根离子的去处。
筛选培养
菌种筛选
氢细菌在化能自养微生物中是生长最快的一种，利用其自养以及对氢的利用可以对菌种进行筛选。总结起来需要注意以下几点：不加入有机碳源，向含有必要营养元素的培养基中通入二氧化碳，氢气混合气体；视需要而定通入氧气，加入硝酸盐、硫酸盐等；培养菌种选择土壤浸出液；使用气象色谱对初筛菌种进行复筛。
材料
菌种为大连理工大学花园土壤。筛选培养基(μ/g/L)，NH4Cl 2.0，Na2HPO4 0.75，KH2PO4 0.25，MgSO4 0.3，V(H2)：V(O2)：V(CO2)=7：1：1，pH=7。
筛选流程
(1) 采用置换排气法配气：NADPH NADH NADH H2 CO2 H2 SHase SHase NAD+ 细胞膜 细胞质 ADP+Pi ATP Cytb CoQ 维生素K2 Cytc Cyta/a3 O2 琥珀酸 PHase PHase——颗粒状氢化酶 SHase——可溶性氢化酶
(2) 斜面和平板培养条件下的配气：先采用置换配气法使缓冲瓶内充满一定比例的气体，真空干燥器在无菌室灭菌后，将划线斜面或平板放入其中，用真空泵将真空干燥器抽成真空，然后与缓冲瓶连接。
(3) 菌种的筛选：在250mL血浆瓶内装入30 mL液相培养基，用硅胶塞密封，灭菌，用无菌注射器接土壤上清液，再通过配气装置充入混合气，30℃摇床振荡培养，3～4d为一个富集周期，之后挑取单苗落划线，恒温培养8～10d后获菌种斜面。
(4) 培养条件的优化：每一培养条件的考察均采用筛选培养基，只改变待考察条件，测定培养液。
(5) 蛋白含的测定：用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法。
(6) 气相色谱分析。
培养方法
对筛选好的菌种根据不同类型，可以用几种不同的方式培养，每篇文献中采用的方法都不完全一致，这里，经过总结，给出以下流程。
(1)通气比例的确定：气相比例对氢细菌生长代谢影响最大，因此实验前要对最佳通气比例进行测定。
(2)培养基的制备：根据不同电子受体配制培养基，注意保证二氧化碳作为唯一的碳源。
(3)供氢装置：外部供氢法和内部供氢法（电解法）。
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