產(chǎn)氫微生物在不同pH條件下差異表達(dá)蛋白功能的分析.pdf

1、厭氧暗發(fā)酵制氫技術(shù)是一種較為高效的微生物制氫技術(shù)，該技術(shù)具有產(chǎn)氫效率高、制氫效果穩(wěn)定、易于工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，并且將除廢和產(chǎn)能有機(jī)地結(jié)合在一起，因而開展厭氧發(fā)酵微生物的研究具有重要意義。本實(shí)驗(yàn)在溫度為35℃條件下，設(shè)定pH5.5、pH6.0、pH6.5、pH7.0、pH7.5五種不同pH值梯度條件，通過微生物發(fā)酵罐pH值的自動(dòng)控制系統(tǒng)，使產(chǎn)氫菌在培養(yǎng)過程中維持恒定的pH值，研究在間歇產(chǎn)氫微生物發(fā)酵罐中不同恒定pH條件對(duì)產(chǎn)氫菌產(chǎn)氫性能的影響

2、，并分析不同培養(yǎng)時(shí)間發(fā)酵液生物量及殘余還原糖濃度的變化規(guī)律。本研究分別選取pH5.5和pH6.5培養(yǎng)條件下產(chǎn)氫速率最大時(shí)期的產(chǎn)氫菌進(jìn)行蛋白質(zhì)鑒定，對(duì)差異表達(dá)蛋白質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索和對(duì)比分析，獲得微生物產(chǎn)氫代謝相關(guān)的功能蛋白質(zhì)信息，并分析了差異表達(dá)蛋白質(zhì)在微生物產(chǎn)氫代謝中可能的作用機(jī)制。
　　微生物產(chǎn)氫發(fā)酵罐的恒定pH值控制研究結(jié)果表明，在pH值為5.5的條件下，微生物發(fā)酵的累計(jì)產(chǎn)氣量為5940mL/L，累計(jì)產(chǎn)氫量為1872mL/L。氫

3、氣含量為31.5％。在pH值為6.5條件下，累計(jì)產(chǎn)氫量為3412 mL/L，累計(jì)產(chǎn)氫量最高，氫氣含量為33.3%。同時(shí)發(fā)酵液中殘余還原糖濃度由22g/L降至3.52g/L，還原糖的利用率最高為84%，該菌種的最適產(chǎn)氫pH條件為pH6.5。在pH值為pH7.5條件下，累計(jì)產(chǎn)氣量為4829mL/L，累計(jì)產(chǎn)氫量為1046mL/L，氫氣含量為21.6%。
　　利用雙向電泳技術(shù)獲取pH5.5和pH6.5兩組不同恒定pH條件下產(chǎn)氫性能最優(yōu)、速

4、率最快時(shí)，產(chǎn)氫微生物差異蛋白質(zhì)的表達(dá)譜圖。使用Image Master6.0程序軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)兩組實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)重復(fù)的點(diǎn)進(jìn)行匹配，對(duì)匹配后差異蛋白質(zhì)點(diǎn)的表達(dá)豐度變化比較分析，獲得了63個(gè)顯著變化的差異表達(dá)蛋白質(zhì)點(diǎn)，其中有34個(gè)上調(diào)的差異表達(dá)蛋白質(zhì)點(diǎn)和29個(gè)下調(diào)差異表達(dá)蛋白質(zhì)點(diǎn)。將上述蛋白質(zhì)斑點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)譜鑒定，再通過 NCBI等數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，確定差異表蛋白質(zhì)的種類和名稱。檢索到29種差異表達(dá)蛋白質(zhì)點(diǎn)，其中21上調(diào)表達(dá)的差異表達(dá)蛋白

5、質(zhì)點(diǎn)，8種下調(diào)表達(dá)的差異表達(dá)蛋白質(zhì)點(diǎn)。根據(jù)蛋白質(zhì)鑒定結(jié)果，對(duì)每種蛋白質(zhì)進(jìn)行查詢檢索，并根據(jù)蛋白質(zhì)功能進(jìn)行分類，其中與基因編碼有關(guān)的蛋白質(zhì)有15種；與糖酵解有關(guān)的蛋白質(zhì)3種；與細(xì)胞分裂有關(guān)的的蛋白質(zhì)有2種；與產(chǎn)氫菌產(chǎn)氫途徑代謝有關(guān)的蛋白質(zhì)有2種：丙酮酸黃素氧化還原蛋白和核黃素合成酶。丙酮酸黃素氧化還原酶直接參加微生物產(chǎn)氫厭氧發(fā)酵代謝過程中丙酮酸脫羧途徑的催化反應(yīng)，丙酮酸黃素氧化還原酶表達(dá)量上調(diào)有明顯加速微生物產(chǎn)氫的作用，且效果顯著。而核黃