Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các tham số tăng trưởng (K s, μmax, Y s) của Methanobacterium thermoautotrophicum
Tóm tắt
Methanobacterium thermoautotrophicum được nuôi cấy trong môi trường muối khoáng trong một bồn lên men có khí H2 và CO2, mà đây là nguồn carbon và năng lượng duy nhất. Dưới những điều kiện đã sử dụng, vi khuẩn phát triển theo kiểu tăng trưởng hàm mũ. Sự phụ thuộc của tốc độ tăng trưởng (μ) vào nồng độ H2 và CO2 trong khí vào và sự phụ thuộc của năng suất tăng trưởng (Y_{CH_4}) vào tốc độ tăng trưởng đã được xác định ở pH 7 (pH tối ưu) và 65° C (nhiệt độ tối ưu). Các đường cong liên hệ tốc độ tăng trưởng với nồng độ H2 và CO2 có hình hyperbol. Từ các đồ thị nghịch đảo, các giá trị K s rõ ràng cho H2 và CO2 cùng với μmax đã được thu được: app. K_{{\text{H}}_{\text{2}}} = 20%; app. K_{{\text{CO}}_{\text{2}}} = 11%; μ = 0.69 h-1; tδ (max)=1 h. Y_{CH_4} là 1.6 g mol-1 và gần như không phụ thuộc vào tốc độ tăng trưởng, khi tốc độ hình thành metan không bị giới hạn bởi nguồn cung cấp H2 hoặc CO2. Năng suất tăng lên gần 3 g mol-1 khi H2 hoặc CO2 bị hạn chế. Những phát hiện này cho thấy rằng quá trình hình thành metan và tăng trưởng không gắn bó chặt chẽ ở nồng độ cao của H2 hoặc CO2 trong môi trường hơn ở nồng độ thấp. Ý nghĩa sinh lý của những phát hiện này được thảo luận.
Từ khóa
#Methanobacterium thermoautotrophicum #tốc độ tăng trưởng #năng suất tăng trưởng #nồng độ H2 #nồng độ CO2Tài liệu tham khảo
Balch, W. E., Fox, G. E., Magrum, L. J., Woese, C. R., Wolfe, R.: Methanogens: Reevaluation of a unique biological group. Microbiol. Rev. 43, 260–296 (1979)
Balch, W. E., Wolfe, R. S.: New approach to the cultivation of methanogenic bacteria: 2-mercaptoethanesulfonic acid (HS-CoM)-dependent growth of Methanobacterium ruminantium in a pressurized atmosphere. Appl. Environ Microbiol. 32, 781–791 (1976)
Coultate, T. P., Sundaram, T. K.: Energetics of Bacillus stearothermophilus growth: Molar growth yield and temperature effects on growth efficiency. J. Bacteriol. 121, 55–64 (1975)
Diekert, G. B., Graf, E. G., Thauer, R. K.: Nickel requirement for carbon monoxide dehydrogenase formation in Clostridum pasteurianum. Arch. Microbiol. 122, 117–120 (1979)
Diekert, G., Klee, B., Thauer, R. K.: Nickel, a component of factor F430 from Methanobacterium thermoautotrophicum. Arch. Microbiol. 124, 103–106 (1980)
Downs, A. J., Jones, C. W.: Energy conservation in Bacillus megaterium. Arch. Microbiol. 105, 159–167 (1975)
Fuchs, G., Moll, J., Scherer, P., Thauer, R.: Activity, acceptor specificity and function of hydrogenase in Methanobacterium thermoautotrophicum. In: Hydrogenases: Their catalytic activity, structure and function (H. G. Schlegel, ed.), pp. 83–92. Göttingen: Goltze 1979
Fuchs, G., Stupperich, E.: Evidence for an incomplete reductive carboxylic acid cycle in Methanobacterium thermoautotrophicum. Arch. Microbiol. 118, 121–125 (1978)
Fuchs, G., Stupperich, E., Thauer, R. K.: Acetate assimilation and the synthesis of alanine, aspartate, and glutamate in Methanobacterium thermoautotrophicum. Arch. Microbiol. 117, 61–66 (1978)
Fuchs, G., Thauer, R. K., Ziegler, H., Stichler, W.: Carbon isotope fractionation by Methanobacterium thermoautotrophicum. Arch. Microbiol. 120, 135–139 (1979)
Hippe, H., Caspari, D., Fiebig, K., Gottschalk, G.: Utilization of trimethylamine on other N-methyl compounds for growth and methane formation by Methanosarcina barkeri. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76, 494–498 (1979)
Hungate, R. E.: Hydrogen as an intermediate in the rumen fermentation. Arch. Microbiol. 58, 158–164 (1967)
Kuenen, J. G.: Growth yields and “maintenance energy requirement” in Thiobacillus species under energy limitation. Arch. Microbiol. 122, 183–188 (1979)
Mah, R. A., Ward, D. M., Baresi, L., Glass, T. L.: Biogenesis of methane. Ann. Rev. Microbiol. 31, 309–341 (1977)
Mainzer, S. E., Hempfling, W. P.: Effects of growth temperature on yield and maintenance during glucose limited continuous culture of Escherichia coli. J. Bacteriol. 126, 251–256 (1976)
McInerney, M. J., Bryant, M. P., Pfennig, N.: Anaerobic bacterium that degrades fatty acids in syntrophic association with methanogens. Arch. Microbiol. 122, 129–135 (1979)
Pirt, S. J.: Principles of microbe and cell cultivation. Oxford: Blackwell Scientific Publications 1975
Pirt, S. J.: The maintenance energy of bacteria in growing cultures. Proc. Roy. Soc. London B 163, 224–231 (1965)
Roberton, A. M., Wolfe, R. S.: Adenosine triphosphate pools in Methanobacterium. J. Bacteriol. 102, 43–51 (1970)
Schönheit, P., Moll, J., Thauer, R. K.: Nickel, cobalt and molypdenum requirement for growth of Methanobacterium thermoautotrophicum. Arch. Microbiol. 123, 105–107 (1979)
Stadtman, T. C.: Methane fermentation. Annu. Rev. Microbiol. 21, 121–142 (1967)
Stephen, H., Stephen, T.: Solubilities of inorganic and organic compounds. Vol. 1. Oxford, London, New York, Paris: Pergamon Press 1963
Stouthamer, A. H., Bettenhaussen, C.: Utilization of energy for growth and maintenance in continuous and batch cultures of microorganisms. Biochim. Biophys. Acta 301, 53–70 (1973)
Stouthamer, A. H., Bettenhaussen, C. W.: Determination of the efficiency of oxidative phosphorylation in continuous cultures of Aerobacter aerogenes. Arch. Microbiol. 102, 187–192 (1975)
Taylor, G. T., Pirt, S. J.: Nutrition and factors limiting the growth of methanogenic bacterium (Methanobacterium thermoautotrophicum). Arch. Microbiol. 113, 17–22 (1977)
Tempest, D. W.: The biochemical significance of microbial growth yields: a reassessment. Trends Biochem. Sciences 3, 180–184 (1978)
Tewes, F. J., Thauer, R. K.: Regulation of ATP-synthesis in Glucose fermenting bacteria involved in interspecies hydrogen transfer. In: Syntrophism and other microbial interactions. Stuttgart: Fischer 1979
Thauer, R. K., Fuchs, G.: Methanogene Bakterien. Naturwissenschaften 66, 89–94 (1979)
Thauer, R. K., Jungermann, K., Decker, K.: Energy conservation in chemotrophic anaerobic bacteria. Bacteriol. Rev. 41, 100–180 (1977)
Uden, N. van: Kinetics of nutrient-limited growth. Ann. Rev. Microbiol. 23, 473–486 (1969)
Weimer, P. J., Zeikus, J. G.: One carbon metabolism in methanogenic bacteria: Cellular characterization and growth of Methanosarcina barkeri. Arch. Microbiol. 119, 175–182 (1978)
Wolfe, R. S.: Microbial biochemistry of methane: a study in contrasts. Part I: Methanogenesis. In: Microbial Biochemistry, Vol. 21 (J. R. Quayle, ed.), pp. 268–300. Baltimore: University Park Press 1979
Wolin, E. A., Wolfe, R. S., Wolin, M. J.: Viologen dye inhibition of methane fermentation by Methanobacilus omelianskii. J. Bacteriol. 87, 993–998 (1964)
Zehnder, A. J. B.: Ecology of methane formation: In: Water pollution microbiology, Vol. 2 (R. Mitchell, ed.), pp. 349–376. New York: John Wiley and Sons, Inc. 1978
Zehnder, A., Wuhrmann, K.: Physiology of a Methanobacterium strain AZ. Arch. Microbiol. 111, 199–205 (1977)
Zeikus, J. G.: The biology of methanogenic bacteria. Bact. Rev. 41, 514–541 (1977)
Zeikus, J. G., Wolfe, R. S.: Methanobacterium thermoautotrophicum sp. n., an anerobic, autotrophic, extreme thermophile. J. Bacteriol. 109, 707–712 (1972)
Zeikus, J. G., Fuchs, G., Kenealy, W., Thauer, R. K.: Oxidoreductases involved in cell carbon synthesis of Methanobacterium thermoautotrophicum. J. Bacteriol. 132, 604–613 (1977)