导读:本文包含了产电微生物论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:胞外电子传递,细胞色素c,蛋白质-蛋白质相互作用,转录调控作用
产电微生物论文文献综述
丁德武[1]（2017）在《基于细胞色素c相互作用的产电微生物胞外电子传递机制研究》一文中研究指出希瓦氏菌(Shewanella)和地杆菌(Geobacter)等产电微生物可以将细胞内产生的电子传递到细胞的外部,还原胞外的不可溶性固体电子受体,这一过程称为胞外电子传递(Extracellular Electron Transfer,EET)。通过EET过程,产电微生物可以在电极表面生长,并能够完成微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFC)的电流输出。然而,产电效率太低限制了 MFC技术的推广应用,对产电微生物特有的EET机制的研究将是发展MFC技术的一个关键环节。细胞色素c(Cytochrome C,C-type Cytochrome)在EET过程中发挥了重要作用,是其中不可缺少的一类关键蛋白质。一般认为,从内(细胞质)膜通过周质、外膜到细胞外部空间,细胞色素c可以形成EET途径。产电微生物的细胞色素c具有丰富的多样性,可以形成不同的组合,构成不同的EET途径以实现有效的电子传递。另一方面,细胞内的生物学过程大多是通过蛋白质之间的相互作用完成的,通过构建蛋白质-蛋白质相互作用(Protein-Protein Interaction,PPI)网络来研究特定的生物学过程是非常有效的。因此,本论文以希瓦氏菌属的Shewanella oneidensisMR-1作为主要的研究对象,基于细胞色素c的相互作用和相关的生物网络对产电微生物的EET机制进行研究。这不仅有助于我们认识和阐明EET过程的分子机制,还有助于我们形成关于EET分子机制的科学假设,例如:识别在EET过程中发挥重要作用的细胞色素c和相关的蛋白质,挖掘与特定EET过程相关的功能模块,等等。研究结果将为通过基因工程技术改造产电微生物、提高产电微生物与电极之间的电子传递效率提供科学依据和理论指导。论文研究主要进展体现在以下方面。1.构建了Shewanella oneidensis MR-1的基因组尺度细胞色素c网络,识别了网络中的关键蛋白质和功能模块,并推断出潜在的EET途径。细胞色素c可以作为传递电子的载体,在EET过程中发挥了重要的作用。我们获取了Shewanella oneidensis MR-1中所有41个细胞色素c的蛋白质相互作用信息,构建了一个蛋白质作用网络(即细胞色素c网络),并研究了该网络的结构特征和功能意义。首先,我们使用多种网络中心化方法分析了细胞色素c网络中的关键蛋白质,并综合各种不同方法得到的结果确定了网络中的十大关键蛋白质。其中七个与希瓦氏菌的电流产生有关,表明了Shewanella oneidensis MR-1产生电力的能力可能是源自其细胞色素c网络独特的结构;这同时也暗示了其余叁个关键蛋白质(PetB,Ndh和CcoN)可能也和电流的产生密切相关。其次,通过网络模块化分析,我们从网络中获得了 5个模块。亚细胞定位分析表明这些模块中的蛋白质大多分布在多样化的细胞区室中,反映了它们形成EET途径的潜力。特别地,我们发现组成经典MtrCAB途径的主要细胞色素c(CymA,MtrA,MtrC和OmcA)都在同一个模块中(Mtr-like的模块)。最后,结合蛋白质的亚细胞定位和操纵子分析,我们发现可以从这个Mtr-like的模块中推断已知的和新候选的EET途径,表明可以从这样的细胞色素c网络中获得潜在的EET途径。2.构建了Shewanella oneidensisMR-1的基因组尺度电子传递网络,识别了网络中的不同功能部分,发现了辅助EET途径的细胞色素c。EET途径主要是由细胞色素c和其它一些参与电子传递过程的蛋白质组成的。我们构建了一个基因组尺度的电子传递网络,它包含了Shewanellaoneidensis MR-1中454个可能与电子传递有关的蛋白质以及这些蛋白质之间的2276对相互作用。使用网络的k-shell分解方法,我们识别并分析了Shewanella oneidensis MR-1电子传递网络中的不同部分。我们发现该网络前叁层的蛋白质主要分布在细胞质和细胞内膜,这些蛋白质可以用于负责在各种不同的环境条件下把电子传递到醌池。网络其它各层的蛋白质广泛地分布于所有的五个细胞区室(细胞质、内膜、周质、外膜和细胞外),这确保了 Shewanella oneidensisMR-1的EET能力。特别地,我们论证了网络第四层的蛋白质负责处理EET过程,剩余各层中的细胞色素c可以用于辅助EET过程(例如:SO_4047可以作为DMSO途径电子传递的周质辅助蛋白质)。总的来说,这些结果表明Shewanella oneidensisMR-1的电子传递网络中存在不同的功能部分,EET过程是由这些不同功能部分相互合作而高效完成的。3.构建了 13种希瓦氏菌的整合转录调控和蛋白交互网络,识别了高保守的网络模体,发现了网络模体“共调控的PPI”在EET过程中起到重要作用。转录调控作用(Transcriptional Regulatory Interaction,TRI)控制了基因的表达水平,进而决定了蛋白质的生成;而蛋白质之间的相互作用介导了细胞的大部分功能。通过整合转录调控和蛋白交互这两种类型的相互作用,我们构建了 13种不同希瓦氏菌的整合型生物网络,并从网络模体的角度对它们进行了分析。结果表明,只有7到11种不同的(叁节点)网络子图是这些整合型网络中的网络模体。我们发现,与只包含单一类型相互作用的分子生物网络类似,包含两种类型相互作用的整合型生物网络中的网络模体也是进化保守的。随后,我们识别了高保守的网络模体,并讨论了它们的生物学功能。特别地,我们发现网络模体“共调控的PPI”对EET过程特别重要。从结构上来看,这种模体除了调控成对的蛋白质编码基因之外,还需要确保它们能够形成相互作用。进一步的功能分析表明,这种网络模体与细胞中蛋白质利用的“提前准备”模式之间有一定的关系,这将有助于细胞迅速响应环境的变化。此外,通过GO富集分析和蛋白质域富集分析,我们论证了Ⅱ型辅因子(网络模体“TRIInteracting With A Third Protein”中的辅因子)主要实现了Shewanella oneidensis MR-1信号传递的功能。4.构建了Showanella oneidensis MR-1中EET途径相关的转录调控模块,识别了其中辅因子(蛋白质)的信号传递功能,发现了关键的信号蛋白质。为了利用各种不同的胞外电子受体,Sheewanella oneidensisMR-l需要使用复杂的调控机制来激活相应的EET途径。通过整合EET基因和相关的转录因子,我们构建了与EET途径相关的转录调控模块。随后,我们分析了这些模块中的辅因子,结果发现这些模块中均富含有大量的信号蛋白质。此外,我们论证了多样化的信号蛋白质(或信号域)可用于协调不同的EET途径,并讨论了与经典MtrCAB途径有关的转录调控模块中信号蛋白质的功能。特别地,我们论证了信号蛋白质SO_2145和SO_1417在厌氧条件下激活EET途径的过程中扮演着重要的角色。总体而言,这些结果表明信号蛋白质在EET基因的转录调控过程中有着重要的作用,在研究希瓦氏菌的EET途径时应当充分考虑涉及其中的信号蛋白质。(本文来源于《东南大学》期刊2017-11-15）
刘秋月[2]（2017）在《产电微生物胞内电子传递途径选择及胞外电子释放能力评估的研究》一文中研究指出伴随着近年来在环境治理、纳米材料合成和生物能源等领域的广泛应用,产电微生物越来越受到研究者的关注。Shewanella是一种典型的产电微生物。它拥有强大的厌氧异化呼吸能力,具有广泛的环境适应性。但是目前对于Shewanella跨膜电子传递路径选择的研究还不是很透彻,特别是关于内膜蛋白CymA在跨膜电子传递过程中的作用尚存在许多争议。另外,电子胞外释放能力对于产电微生物的环境应用具有重要影响。但是目前已建立的评估微生物胞外电子释放能力的方法存在诸多缺陷,亟需发展一种便捷、高效、便宜的新方法来评估微生物的胞外产电能力。因此,本论文以模式产电微生物Shewanella oneidensis MR-1为研究对象,探究胞外电子释放过程对胞内电子传递途径选择的影响,并在此基础上建立了一种基于染料胞外还原的高通量比色法用以微生物胞外产电效能的高效评估。本研究初步得到以下几个结论:(1)胞内电子传递途径的选择受到胞外电子释放过程的影响。胞外电子受体性质决定了c型细胞色素CymA在电子跨膜传递过程中的重要性。CymA对于易利用的柠檬酸铁还原具有重要作用,但是对于难利用的Fe_2O_3胞外还原作用不大。通过添加胞外电子递质、提高柠檬酸铁浓度以及增加电极电势,加大胞外电子的释放速度,都能提高CymA在跨膜电子转运过程中的重要性。因此在胞外高电子传递速率条件下,胞内电子传递过程对CymA依赖性比较大。而在低电子释放速率条件下,其他的电子途径可以弥补CymA缺失的影响。(2)微生物胞外电子释放能力可以通过基于染料胞外还原的比色法进行高通量评估。实验证明不能进入细胞的强极性染料甲基橙(MO)和萘酚绿B(NGB)可以作为评估微生物胞外产电能力的指示剂。在厌氧条件下监测染料胞外还原速率不仅可以快速评估不同种微生物的胞外产电能力,还能区分出同种微生物的不同突变体之间产电能力的差异。活性污泥中的混合菌群对MO脱色效能与MFC产电趋势相耦合,进一步证明该方法不但可以评估纯菌的胞外产电能力,还可以评估混合菌群的胞外产电能力。此外,该方法还能优化碳源、温度等实验条件以提高微生物的胞外产电效能。因此本论文中所建立的高通量比色评估方法是一种简单方便、准确可靠、具有多功能利用的新型方法。(本文来源于《江苏大学》期刊2017-06-01）
李玲[3]（2016）在《产电微生物蛋白质相互作用网络及电子传递功能分析》一文中研究指出产电微生物具有胞外电子转移(Extracellular Electron Transfer,EET)能力,可以通过EET机制将电子传递给人工电极构成微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell, MFC)。MFC在提供可再生能源、处理废水、净化环境等诸多方面具有重要的应用前景。然而目前MFC的产电效率很低,还没有大规模应用于实际中。理解产电微生物EET机制是提高MFC产电效率的一个关键环节,大量研究表明生物网络可以高效预测生物学路径,因此可用于研究EET相关的电子传递通路。本文的目的就是通过产电微生物蛋白质相互作用网络分析来研究产电微生物的EET机制,识别可能与EET功能相关的蛋白,并构建各种可能的EET通路,为通过基因工程技术改造微生物、提高微生物产电效率提供科学依据。本文选取重要的产电模式菌Shewanella oneidensis MR-1作为研究对象,构建了其电子传递相关蛋白的相互作用网络,对网络拓扑特性和重要功能模块进行了分析,并重构了EET通路,为在分子水平认识产电微生物的EET机制提供基础。主要研究结果如下：(1)构建了全基因组规模的电子传递相关蛋白相互作用网络。借助相关数据库,整合基因组注释信息、蛋白质相互作用信息和相关文献信息,最终构建了S. oneidensisMR-1全基因组规模的电子传递相关蛋白相互作用网络,包括682个蛋白质,5854个相互作用对；(2)通过网络结构分析发现关键EET蛋白。分析了网络的拓扑特性,发现网络具有无标度特征和小世界效应。另外通过中心性方法识别网络中关键蛋白,发现其中大部分负责生产电子,少数为EET通路蛋白。通过k-shell方法分析网络,发现S. oneidensisMR-1电子传递网络有不同的功能区,通过网络内的合作实现EET。(3)预测并重构了EET通路。将网络划分为小的功能模块,其中一个模块包含两条经典的EET通路分支,结合亚细胞定位、蛋白质折迭结构、基因表达数据等信息重点分析该模块蛋白,预测了3条可能的EET通路,并结合已知通路重构了EET通路。论文利用生物信息学方法系统研究产电微生物S. oneidensis MR-1,从基因序列、基因表达、蛋白质结构和蛋白质相互作用网络等各个层面,全面分析产电微生物,认识EET机制,研究结果可能为阐明微生物产电机制提供一定信息。(本文来源于《东南大学》期刊2016-05-30）
谷宝华[4]（2016）在《产电微生物G-四联体的识别、定位和功能分析》一文中研究指出产电微生物因具有产电能力而备受关注,胞外电子转移(Extracellular Electron Transfer, EET)是其产电的关键。然而,目前对EET的了解还很有限,对EET过程中涉及的关键基因及其调控的认识还很少。在生理条件下DNA除了典型的右手双螺旋结构,还存在一种特殊的G-四联体结构。研究发现G-四联体结构在端粒保护、DNA复制、基因重组,特别是基因表达调控过程中均发挥着至关重要的作用。因此,本研究将G-四联体用于对产电微生物的EET的研究,从新的角度阐述EET相关的重要基因及其表达调控,希望为阐明EET提供一定信息。本文以地杆菌(Geobacter)和Shewanella oneidensis MR-1为研究对象,分析了产电微生物的G-四联体。主要研究结果如下：(1)G-四联体的识别和定位。首先识别了Geobacter的9个菌株和S. oneidensis MR-1基因组中的G-四联体；然后研究Geobacter中G-四联体在转录调控区域的分布发现,在转录起始位点(Transcription Start Site, TSS)附近上游-15bp到下游+15bp区域内G-四联体的数量有明显的下降,而在TSS下游+15bp到+130bp区域内G-四联体的数量最多。这一结果证实了G-四联体不是随机分布在基因组内,而是与基因的表达调控相关。(2) G. sulfurreducens PCA和S. oneidensis MR-1中G-四联体的功能。首先对硫还原地杆菌G. sulfurreducens PCA和S. oneidensis MR-1中G-四联体基因的功能进行研究,发现在G. sulfurreducens PCA和S. oneidensis MR-1中的G-四联体基因既有功能共性又有功能特异性。随后对特异功能的G-四联体基因进行分析,发现在G. sulfurreducens PCA中,可能与电子传递相关的二型分泌系统相关的22个基因有7个是G-四联体基因。又对其它分泌系统进行分析发现在G. sulfurreducens PCA与六型分泌系统相关的13个基因中有10个是G-四联体基因。在S. oneidensis MR-1中,编码电子传递链中蛋白复合体I(NADH脱氢酶复合体)的13个基因中有5个是G-四联体基因。结合基因表达数据分析G. sulfurreducens PCA和S. oneidensis MR-1中这些特殊功能的G-四联体基因,发现它们具有特殊的调控机制；最后研究G. sulfurreducens PCA和S. oneidensis MR-1中EET相关的G-四联体基因发现,在G. sulfurreducens PCA中和EET相关的G-四联体基因有15个,对其中基因上含有3个及以上G-四联体序列的基因omcH、ompB和omcO分析,发现这叁个G-四联体基因对其EET有调控作用。在S. oneidensis MR-1并未发现对EET有调控作用的编码细胞色素c的G-四联体基因。(3) Geobacter中G-四联体的进化关系。先对Geobacter中的G-四联体进行同源分析,发现G-四联体的保守性和物种进化距离有关,物种进化距离越近,G-四联体的保守性越强；然后对G. sulfurreducens PCA中和EET相关的G-四联体进行保守性分析,发现在G. sulfurreducens PCA中和EET相关的G-四联体有一定的保守性。对保守的omcO和cbcN分析,推断通过改变这两个基因上的G-四联体结构,可以影响G.sulfurreducens PCA的EET。论文系统的分析了产电微生物中的G-四联体,从G-四联体的识别、定位、功能分析和EET相关G-四联体的保守性分析等各个方面,全面分析了产电微生物中的G-四联体,研究结果可能为阐述产电微生物的EET机制提供了一定的信息。(本文来源于《东南大学》期刊2016-05-30）
郑伟,黄满红,陈东辉,陈亮[5]（2016）在《光合产电微生物群落构建及光照培养对其产电性能的影响》一文中研究指出采用淡水沉积物为接种来源,培养出光合产电微生物群落。将其与藻阴极联用组建了完整的光合作用微生物燃料电池时,功率密度达到(157.5±3.1)m W/m2。采用循环伏安法及电化学阻抗谱对该群落的电化学性能进行了测试。PCR-DGGE及紫外可见吸收光谱分析显示,该群落含有Ectothiorhodospiraceae科及Chloroflexi门不产氧光合细菌、产电菌Arcobacter butzleri、发酵细菌及其他细菌。对该群落进行长期黑暗培养或长期光照培养时,其产电性能均得到了提高,但功率密度测试显示,光照培养微生物燃料电池最大功率密度为(180.1±8.7)m W/m2,高于黑暗培养的微生物燃料电池(160.7±11.4)m W/m2。电化学测试也显示,光照培养的阳极产电性能优于黑暗培养的阳极。(本文来源于《环境工程学报》期刊2016年05期）
薛洪婧[6]（2016）在《铜胁迫下土壤产电微生物与回复力的研究》一文中研究指出土壤生态系统稳定性是指生态系统对抗人为干扰、外界环境变化和保持系统平衡的能力,包含了抵抗力和回复力两个方面。土壤抵抗力和回复力是反映土壤生态系统脆弱性重要依据,也是反映土壤健康和质量的重要指标。在当今人类活动对土壤环境产生重大影响的情况下,全面理解抵抗力和回复力的主要影响因子对于解释生态系统稳定性的内在机制具有重要意义,同时也有助于人们更好地去应对土壤退化与污染等环境问题。可能影响土壤抵抗力和回复力的因素包括土壤质地(粘粒含量)、有机质、pH以及微生物多样性等。其中多样性是研究最多、最富争议的一个因素,土壤的理化性质目前除了土壤有机质以外,其他理化性质对于抵抗力和回复力的影响很少有研究报道。总体看来,目前对土壤抵抗力和回复力及其影响因素的研究尚不透彻,影响抵抗力和回复力的关键因素尚不清楚。本研究通过采集24种不同类型、理化性质和微生物多样性的土壤,施加铜胁迫,选取底物诱导呼吸强度这一指标来表征抵抗力和回复力,研究土壤的理化性质和微生物多样性对土壤抵抗力和回复力的影响,主要结果如下:对于铜胁迫下的土壤,其抵抗力和回复力的关键影响因素分别是土壤pH值和沙粒含量。土壤抵抗力(Rt)与土壤pH值的关系可用指数回归模型来描述,方程式为Rt=1.0673-1.1335e-0.2224pH;土壤回复力(Rl)与其沙粒含量(S)的关系可用多项式回归模型来表述,方程式为Rl =-3.1493S2+1.8114S+0.7116。土壤微生物群落多样性、丰度与土壤的抵抗力和回复力不存在显着相关关系。此外,影响土壤的抵抗力和回复力的关键因素可能随胁迫类型改变而改变,我们的研究结果可能只适用于重金属胁迫下这种情况。本研究中土壤回复力指土壤微生物功能的回复力,其检测选择在若干时间点进行,无法做到连续在线检测,不能对土壤回复力的变化过程进行完整的监测,也不能及时通过功能的异常变化指示土壤污染或胁迫事件的发生。本研究采用微生物燃料电池(MFCs)技术,将添加铜浓度从50mg kg-1至400 mg kg-1的受铜胁迫土壤作为MFCs的阳极池,通过监测土壤的产电电压实时连续来反映微生物功能的回复情况。主要结果如下:铜胁迫下土壤产电信号的回复特征与传统微生物功能指标底物诱导呼吸强度的回复特征一致,表明土壤电信号可能能够定性地表征土壤回复力。土壤MFCs启动时间、产电电量、峰值电压分别与铜浓度之间存在着显着相关关系(n=3,P<0.01),随着土壤铜浓度的增加,土壤MFCs启动时间显着增加,产电电量和峰值电压显着减少(P<0.01)。在受胁迫土壤回复过程中,土壤溶液中自由铜离子含量随时间延长持续降低,且铜胁迫土壤中抗铜基因copA基因数量占总细菌16S rRNA基因数量的比值均高于对照,这些都可以作为产电信号和土壤微生物功能回复的证据。另外,本研究从富集的MFCs阳极碳毡生物膜上分离得到产电纯菌株,通过形态学观察、生理生化特征实验及16SrRNA基因测序分析确定其种属,并将其接种MFCs中评价其产电性能、电化学活性。其主要结果如下:(1)从铜浓度为100mg kg-1双室MFCs阳极碳毡生物膜上分离得到2株耐受铜、具有铁还原能力、杆状、革兰氏阳性产电菌R3、R6,经鉴定确定菌株R3和R6属于梭菌属(Clostriduum),其中菌株R6确认为生孢梭菌(Clostridium sporogenes)。菌株R3和R6最适pH值均为7.0,最佳生长温度均为30℃,在NaCl质量分数为0.3%～1.5%的环境中增殖良好。(2)菌株R3和R6接种到MFCs中可以获得的最大功率密度分别为96.3 mW m-2、97.6mW m-2。应用循环伏安测试的电化学分析表明两株菌都具有电化学活性,且都只有直接胞外电子传递能力。两株产电菌能够利用单糖、多糖等为碳源生长,但是底物种类对产电性能存在显着差异(n=3,P<0.05),其中以LB培养基为底物运行的MFCs产生的电流密度最大。菌株R3、R6对铜的耐受浓度为25mgkg-1,当铜浓度超过25mgkg-1,菌株R3、R6的产电电压均下降到50mV以下。(本文来源于《南京师范大学》期刊2016-05-17）
邓欢,姜允斌,钟文辉[7]（2015）在《土壤产电微生物及其产电信号》一文中研究指出产电微生物是一类能够将胞内代谢产生的电子传递到胞外的微生物。这种传递通常要通过一系列分布于膜内和膜外的细胞色素来完成。产电微生物主要为厌氧或兼性厌氧细菌,多分布于变形菌门和厚壁菌门。另外少数真菌也具有产电功能。土壤中存在多种产电菌,在微生物燃料电池(MFCs)中通过分解土壤有机碳实现产电。由于目前没有针对产电菌的特异引物,因此对于MFCs阳极表面产电菌的识别依靠16S rRNA基因序列和已知纯培养的产电菌序列的比对,或者对阳极表面的微生物进行厌氧纯培养并检测其产电性能。我们从长江中下游森林土壤中筛选到一株具有铁还原能力的厌氧菌,在MFCs中产电最大功率密度44mW/cm2。经生理生化和测序鉴定为Clostridium sporogenes。环境变化,包括土壤污染都会对土壤产电菌的活性造成影响,从而通过土壤MFCs的产电信号反映出来。Deng等(2014)构建了无膜的单室MFCs,通过对土壤产电电压进行一个月的实时连续记录,发现电压曲线与气温曲线高度重合。由于微生物活性与温度存在极显着正相关,表明土壤产电电压能够实时连续的指示环境扰动及土壤微生物活性的变化。Deng等(2015)将含有不同浓度Cu2+(50~400mg·kg-1)的污染土壤置于MFCs阳极室进行产电,运行48小时期间的产电量以及峰电压随着Cu2+浓度升高而显着下降。该研究还同时检测了传统指标脱氢酶活性、底物诱导呼吸强度以及微生物生物量碳,结果显示产电量与传统指标对Cu2+的响应趋势一致。Jiang等(2015)进一步确定了土壤产电信号对Cd2+污染响应的线性范围在100mg·kg-1以内。土壤MFCs产电信号还可以指示有机污染毒性。姜允斌等(2015)将含有不同浓度芘的土壤装入双室MFCs进行产电。结果显示不添加芘的土壤MFCs电压峰值(305mV)显着高于芘污染土壤(240~270mV),土壤MFCs产电量也随芘浓度增加显着降低,并且产电量与土壤脱氢酶活性的变化趋势一致。上述研究表明了土壤MFCs产电信号对环境变化,以及对重金属和有机污染物的响应都很灵敏,而且能够实时连续的监测环境变化,这一优点是传统指标所不具备的,因此是一种潜在的土壤污染检测新技术。(本文来源于《第八次全国土壤生物与生物化学学术研讨会暨第叁次全国土壤健康学术研讨会论文摘要集》期刊2015-10-16）
严沁[8]（2015）在《产电微生物Geobacter菌毛蛋白导电功能分析》一文中研究指出产电微生物,在外界电子受体不能进入细胞的情况下,它们能够将呼吸链延伸到细胞外,将电子传递到胞外受体。如果以人工电极作为胞外电子受体,则可以构成微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell, MFC)。MFC可以将有机物直接转化为电能,提供一种清洁的可再生能源,在产生电能的同时降解工业和生活废水中的有机物质,起到环境保护的作用。同时,借助于胞外电子转移,可以促进环境中毒性或放射性金属污染物质的还原,从而实现环境的生物修复。胞外电子转移也是实现能源物质制造的新途径。最新研究发现一些产电微生物,如硫还原地杆菌能利用具有金属导电性的菌毛进行胞外电子转移,但是菌毛的导电机制尚未明确。本文利用PilFind算法和聚类分析预测和识别导电菌毛的同源蛋白,运用多序列比对工具MAFFT对地杆菌菌毛蛋白的序列特征进行分析,使用MEME预测的菌毛相关模体,比较分析QUARK预测出的蛋白叁级结构的特性。通过构建物种进化树和基因进化树,探索导电菌毛的进化源头。从测序完全的9个地杆菌和2个粘土杆菌基因组中(>42000个蛋白质)预测出183条具有菌毛特征的候选蛋白。聚类分析后识别出包括GSU1496在内的11条同源的a类四型菌毛主蛋白,其中5条蛋白注释未知,与硫还原地杆菌拥有类似长度的短菌毛蛋白有7条。另外使用PSI-BLAST在地杆菌和粘土杆菌基因组中预测出七条GSU1497的同源基因。分析菌毛同源蛋白的连锁关系,发现GSU1496和GSU1497的同源基因在具有短菌毛的菌种中一一对应,且拥有很高的线性保守性。菌毛蛋白与导电相关的序列特征有：+1、+24和+27位的芳香族氨基酸高度保守,而+32、+51和+57位芳香族氨基酸位点却存在差异,+57位的赖氨酸处在高度可变的菌毛蛋白C端区域,可能对菌毛导电具有重要的作用。结构特征分析发现GSU1497及其同源蛋白之间虽然序列一致性不高,但是预测的二级结构却表明它们在结构上具有较高的相似性：GSU1497具有一段四个连续反平行的β折叠结构,球状外形也与四型菌毛蛋白的C端结构有很强的相似性。模体分析发现GSU1497及其同源蛋白以及长菌毛的C端部分拥有一个保守的序列模体：正常菌毛球状C端的β曲折结构。构建物种进化树和基因进化树,发现地杆菌和粘土杆菌的短菌毛和长菌毛在物种进化上形成了不同的分支,唯一通过实验证明具有金属导电性菌毛的两个菌种G.sulfurreducens.PCA和G.metallireducens GS-15分在同一个短菌毛的分支中,脱铁杆菌在菌毛蛋白的进化上与地杆菌具有紧密的联系。这些结果表明导电菌毛蛋白具有特异的序列特征、结构特性和进化源头,有助于我们进一步阐明菌毛的导电机制。(本文来源于《东南大学》期刊2015-05-01）
刘鹏程,朱雯雯,肖翔[9]（2015）在《产电微生物Shewanella菌厌氧呼吸代谢网络研究进展》一文中研究指出以模式菌株Shewanella oneidensis MR-1为代表的Shewanella菌属产电微生物广泛分布于自然水体环境中。作为兼性厌氧菌,Shewanella菌除了能进行有氧呼吸外,还能利用多种电子受体进行厌氧呼吸。通过多种细胞色素所组成的复杂电子传递网络,Shewanella菌不仅能利用渗入到周质空间的可溶性电子受体进行厌氧呼吸,更为特殊的是其能够借助电子的跨膜传递实现对胞外不溶性电子受体的异化还原代谢。本文概述了近年来Shewanella菌厌氧代谢途径的研究进展,探讨电子传递网络对Shewanella菌呼吸多样性及环境适应性的影响。(本文来源于《微生物学通报》期刊2015年11期）
徐军,刘翠翠,丁德武,孙啸,谢建明[10]（2014）在《产电微生物基因调控网络的构建和特异性通路分析》一文中研究指出研究产电微生物胞外电子传递过程和机制,发现与产电效率相关的关键基因、通路和代谢物,是微生物燃料电池研究中的关键技术。为了发现在胞外电子传递过程中起到关键作用的基因以及通路,首先利用比较基因组学的方法,以模式微生物大肠杆菌和同属希瓦氏菌的其他菌株为参考,构建了Shewanella.onedensis MR-1的全基因组基因转录调控网络,大大扩展了目前已知的基因调控关系。然后以此网络为基础,结合基于蛋白质相互作用分析得到的胞外电子传递通路,构建了与胞外电子传递直接传递密切相关的细胞色素C编码基因及其相关调控基因构成的子网络,结合全基因组基因表达数据,研究了特异性条件下胞外电子传递的可能通路和基因调控过程。(本文来源于《中国生物工程杂志》期刊2014年11期）
产电微生物论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
伴随着近年来在环境治理、纳米材料合成和生物能源等领域的广泛应用,产电微生物越来越受到研究者的关注。Shewanella是一种典型的产电微生物。它拥有强大的厌氧异化呼吸能力,具有广泛的环境适应性。但是目前对于Shewanella跨膜电子传递路径选择的研究还不是很透彻,特别是关于内膜蛋白CymA在跨膜电子传递过程中的作用尚存在许多争议。另外,电子胞外释放能力对于产电微生物的环境应用具有重要影响。但是目前已建立的评估微生物胞外电子释放能力的方法存在诸多缺陷,亟需发展一种便捷、高效、便宜的新方法来评估微生物的胞外产电能力。因此,本论文以模式产电微生物Shewanella oneidensis MR-1为研究对象,探究胞外电子释放过程对胞内电子传递途径选择的影响,并在此基础上建立了一种基于染料胞外还原的高通量比色法用以微生物胞外产电效能的高效评估。本研究初步得到以下几个结论:(1)胞内电子传递途径的选择受到胞外电子释放过程的影响。胞外电子受体性质决定了c型细胞色素CymA在电子跨膜传递过程中的重要性。CymA对于易利用的柠檬酸铁还原具有重要作用,但是对于难利用的Fe_2O_3胞外还原作用不大。通过添加胞外电子递质、提高柠檬酸铁浓度以及增加电极电势,加大胞外电子的释放速度,都能提高CymA在跨膜电子转运过程中的重要性。因此在胞外高电子传递速率条件下,胞内电子传递过程对CymA依赖性比较大。而在低电子释放速率条件下,其他的电子途径可以弥补CymA缺失的影响。(2)微生物胞外电子释放能力可以通过基于染料胞外还原的比色法进行高通量评估。实验证明不能进入细胞的强极性染料甲基橙(MO)和萘酚绿B(NGB)可以作为评估微生物胞外产电能力的指示剂。在厌氧条件下监测染料胞外还原速率不仅可以快速评估不同种微生物的胞外产电能力,还能区分出同种微生物的不同突变体之间产电能力的差异。活性污泥中的混合菌群对MO脱色效能与MFC产电趋势相耦合,进一步证明该方法不但可以评估纯菌的胞外产电能力,还可以评估混合菌群的胞外产电能力。此外,该方法还能优化碳源、温度等实验条件以提高微生物的胞外产电效能。因此本论文中所建立的高通量比色评估方法是一种简单方便、准确可靠、具有多功能利用的新型方法。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
产电微生物论文参考文献
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标签：胞外电子传递; 细胞色素c; 蛋白质-蛋白质相互作用; 转录调控作用;