3.2.1 甲醇为单一底物的情况分析 16

3.2.2 乙醇为单一底物的情况分析 18

4 结论与展望 22

4.1 结论 22

4.2 展望 22

参考文献 24

致  谢 25

1  前言

1.1  甲烷氧化菌的研究意义

众所周知甲烷是天然气的主要成分，而天然气是当今使用最为广泛的能源，所以甲烷是一种重要能源；在工业方面，甲烷是重要的化工原料，一般一碳化工品都是由甲烷为原料合成的，再进一步合成其他重要化工产品；在环境方面，甲烷气体的影响作用也十分巨大。据研究发现甲烷是一种比二氧化碳还要活跃的气体，其大量排放是造成当今社会温室效应的重要原因之一。所以如何高效、洁净地利用甲烷气已经逐渐成为当今国际研究的热点之一。到目前为止，还没有发现一种化学催化剂能在常温下直接将甲烷转化成甲醇，但甲烷氧化菌中含有的甲烷单加氧酶是唯一可在常温下使甲烷氧化成甲醇的生物酶。故甲烷氧化菌就执行着氧化甲烷气体的重要功能，促进了自然界的整体碳循环，起到降低“温室效应”的作用[1]；它也可以降解卤代化合物，在环境治理方面发挥重要作用[2]；而且在生物工程领域的生产单细胞蛋白和新功能酶方面也具有出极重大意义[3]。因此对甲烷氧化菌及其特征酶甲烷单加氧酶的研究也成为当代酶催化化学研究的热点之一[4]。

1.2  甲烷氧化菌的菌种特性及分类论文网

根据研究发现，甲烷氧化菌广泛存在于自然界中，包括泥土、沼泽、稻田、河流、湖泊、森林和海洋中，该菌种的正常生长温度为20到45 ℃[5]，它属于甲基氧化菌种的一种，其独特之处在能利用甲烷为唯一的碳源和能源生存[6]。该菌种在1996年首次被分离出来，然后于1970年Whittenbury等[7]分离和鉴定了总共100多种能利用甲烷的细菌，奠定了现在甲烷氧化菌的分类的基础。通过SCI检索发现，自1990年以来关于甲烷氧化菌或甲烷单加氧酶MMO的研究报道已经超过1600篇。

根据形态、休眠阶段类型、包质内膜精细结构和其他一些生理特征的不同，甲烷氧化菌被分为甲基胞菌属、甲基弯菌属、甲基球菌数、甲基包囊菌属[8]。根据形态、GC %、代谢途径、膜结构、主要磷脂酸成分等差异，甲烷氧化菌又可以分为：iv型甲烷氧化菌和一七型甲烷氧化菌[8]。

1.3  甲烷氧化菌的特征酶及其氧化机理

甲烷单加氧酶是甲烷氧化菌的主要酶，前者通过将甲烷氧化为甲醇而去除甲烷，几乎所有的甲烷氧化菌都是专性甲烷氧化菌[9]。甲烷单加氧酶可分为溶解性单加氧酶(sMMO)和颗粒性甲烷单加氧酶（pMMO）。Ⅰ型甲烷氧化菌和Ⅱ型甲烷氧化菌均能表达pMMO，sMMO[2]。烷氧化菌氧化甲烷时，其细胞内的MMO在氧分子Ⅱ作用下先将甲烷氧化为甲醇，甲醇在甲醇脱氢酶(Methano Ldehydrogenase，MDH)的作用下又被氧化成甲醛，继而通过丝氨酸循环(Serine pathway)或戊糖磷酸途径(Ribu Lose Mono phosphate Pathway)进行细胞合成[10]，然后再经过一系列的脱氢反应生成CO2重新回到大气的碳库中，流程即甲醇一甲醛一甲酸盐一二氧化碳[6]。

CH4+O:+NAD(P)H:→CH3OH+NAD(P)+H2O[11]

1.4  甲烷氧化菌的研究进展

1.5  本实验的设计思路

先从甲烷氧化菌的纯化培养出发，对甲烷氧化菌的生长条件及其他影响因素做一些探究，得到影响菌种生长的最佳条件。在保证菌种能够正常生长的情况下，甲烷氧化菌可将甲烷氧化为甲醇，若直接以甲醇为消耗底物来产生能量，氧化菌便能连续氧化甲烷。相当于微生物的二次生长现象，即少量的甲烷氧化菌首可以先利用较容易利用的碳源(甲醇)进行生长和繁殖，使菌种浓度达到一定数值，当甲醇消耗完以后，剩下数量很多的甲烷氧化菌就可以利用甲烷为碳源继续生长和繁殖，从而起到消耗甲烷的作用[17]。若该甲烷氧化菌能先利用甲醇再消耗甲烷，则继续对甲烷氧化菌以甲醇和甲烷为底物的生长代谢产物进行分析，鉴别其产物的物质。同时也可以进行多次重复的筛菌，筛选出能快速高效的氧化甲烷的甲烷氧化菌。文献综述