文档介绍：工业常常被责为使地球变暖的“温室”气体之源,但是农业也向大气中排放“温室”气体。
中文名称:
甲烷
英文名称:
methane;CH4
定义:
一种主要由稻田和湿地释放出来的温室气体。
温室气体——甲烷
甲烷分子的结构图
甲烷在自然界分布很广,是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分。它可用作燃料及制造氢气、碳黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。
虽然大气中甲烷的含量仅为二氧化碳的1/ 27, 但每摩尔甲烷引起气候变化的作用是每摩尔二氧化碳的20~30倍。因此, 减少甲烷排放要比减少等量的二氧化碳排放, 对减少温室效应的贡献要大的多。
甲烷是一种重要的温室气体, 近200 年来其在大气中的含量以每年1%的速度急剧增加,主要是由于甲烷排放源的增加和甲烷汇的减少。80% ~ 90% 的甲烷来源于生物活动, 而甲烷的唯一生物汇为土壤里甲烷氧化细菌的氧化作用, 大约占大气甲烷汇的10%。
甲烷氧化细菌
根据形态差异、休眠阶段类型、胞质内膜精细结构和一些生理特征的不同, 甲烷氧化菌分为:
甲基单胞菌属( Methylomonas )
甲基细菌属( Methylobacter)
甲基球菌属( us )
甲基孢囊菌属( Methylocyt is)
甲基弯曲菌属( Methylosinus )
甲基微菌属( Methy lomicrobium )
根据形态、GC%、代谢途径、膜结构、主要磷脂酸成分等系列特征, 可将甲烷氧化菌分为二种: Ⅰ型和Ⅱ型
Ⅰ型甲烷氧化菌包括Methylomonas、Methy lobacter 、us、Methy lomicrobium、Methylocadum、Methy losp haera 等6 属, 它们利用5-磷酸核酮糖途径( RuMP Pathway) 同化甲醛, 主要含16-C 脂肪酸, 胞内膜成束分布。
而Methylosinus 和Methylocystis 则属于人们所熟知的Ⅱ型甲烷氧化菌。
Ⅱ型菌同化甲醛的途径是丝氨酸途径( Serine pathway ) , 其占优势脂肪酸为18-C 脂肪酸, 胞内膜分布于细胞壁的周围。
甲烷氧化细菌
甲烷同化细菌( methane-assimilat ing bacteria MAB)
甲烷共氧化细菌( autot rophic ammonia-oxidizing
bacteria AAOB)
甲烷氧化菌是甲基氧化菌的一个分支, 其独特之处在于其能利用甲烷作为唯一的碳源和能源。几乎所有的甲烷氧化菌都是专性甲烷氧化菌。
微生物利用甲烷的关键酶是甲烷单加氧酶( MethaneMonooxygenase,MMO) 。
第一步由MMO将甲烷活化生成甲醇, 甲醇进一步氧化为甲醛, 甲醛再同化为细胞生物量或通过甲酸氧化为CO2, 然后经过一系列的脱氢反应生成CO2 重新回到大气的碳库中, 即甲醇→甲醛→甲酸盐→CO2。
甲烷氧化菌中MMO 以两种形式存在, 一种是以可溶性形式存在于细胞质中, 称为可溶性甲烷单加氧酶( sMMO) ; 另一种是以颗粒形式存在于细胞膜上, 称为颗粒性甲烷单加氧酶( pMMO)。
基于sMMO 基因建立的PCR 技术在对铜离子缺乏环境中的甲烷氧化菌研究中很有用。
在低铜离子浓度( 低于1 umol·L- 1) 的条件下,sMMO 基因表达并产生活性。
然而更好的功能基因探针应基于pMMO 基因, 设计出针对pmo基因的PCR 引物, 成功用于对从许多环境样品中分离的甲烷氧化菌DNA 的扩增。