微生物对正十六烷的运输富集机理研究

1 引言 Steinbuchel 和Ratledge[9-11]等人在研究中发现许多能降解烷烃类物质细菌在代谢过程中会产生不同的脂类物质，然后微生物将这些亲脂性物质以特定的形式储存在细胞内。文章在此基上，利用两种高效石油降解菌DQ01 和DQ02 为对象，研究吸附在微生物表面的正十六烷以何种方式进入微生物体内，以及细胞内烷烃的存在形式。

2 材料和方法

2.1 实验材料和仪器 葡萄糖液体培养基：0.15%K2HPO4，0.02%MgSO4·7H2O，0.5%蛋白胨，1%葡萄糖，去离子水定容到1000mL，115℃湿热灭菌20min。

正十六烷培养基：在无机盐培养基中加入一定浓度的正十六烷。 2.2 实验方法

2.2.1 菌种对不同浓度正十六的运输富集试验 2.2.2 菌种细胞内外正十六烷含量分析 2.2.3 NaN3 抑制条件下，菌种运输富集正十六烷的试验 2.2.4 超薄切片的制备和微生物体内包涵体的观察 2.2.5 GC 条件 3 结果与讨论

3.1 不同正十六烷浓度对菌种运输富集的影响 3.2 菌种运输富集正十六烷的机理分析

微生物能降解去除环境中的有害有机物，但对于微生物如何将这些有机物质运输到体内，人们的认识还很有限。被动转运是物质顺浓度梯度进行的跨膜转运方式，此过程不需消耗细胞本身代谢能，穿膜动力来自物质自身的热运动或浓度差。主动转运是通过消耗细胞自身代谢能进行的跨膜转运，需要膜上专一性载体,其转运速度一般比被动转运要快很多，可以逆浓度梯度运输，从而使生活在低基质环境中的微生物获得营养[17]。 3.3 NaN3 抑制条件下，菌种运输富集正十六烷的规律 如图3a 和图3b 所示，在8.5min 加入NaN3 之前，2 菌株体内运输富集的正十六烷浓度略有增高，培养液中的正十六烷浓度基本不变，之后随着抑制剂NaN3 的加入，2 菌株体内富集的正十六烷明显下降，相应上清液中的正十六烷浓度则明显增加。以DQ01 为例，在加入NaN3 时，细胞膜内正十六烷含量为3.12 mg·L-1，而在加入NaN3 的第10min,细菌体内正十六烷含量迅速降为1.54 mg·L-1，而对照组中细胞内正十六烷含量为3.17 mg·L-1，上清液中的正十六烷含量也由加入NaN3 前的16.54 mg·L-1 增加到18.52mg·L-1。结果表明，NaN3 抑制了DQ01 对正十六烷的主动运输。发生这种变化的原因为，微生物细胞内，烃类物质的主动运输和生物降解是同时发生的，但当主动运输受阻时，进入到细胞内的底物减少，但存在于细胞内的烃被不断生物降解，因此，加入NaN3 后，菌株体内富集的烃含量降低，细胞外又有烷烃不断憎溶到水相中，因此上清液中烷烃含量会有所增加。相似的结果也在其它文献中有报道。Aristeides K[20]的研究表明在培养液中加入能阻止ATP 生成的叠氮化钠和2，4-二硝基苯酚都能使Arthrobacter sp. strain Sphe3 体内富集的菲含量。Whitman[21]等人发现P. 3.4 细胞膜内包涵体的观察

石油类物质作为基质通常需要由特定的、诱导性的运输系统吸收到细胞内，这对石油的微生物降解尤其重要。那么，进入微生物体内的正十六烷又是以何种状态存在的还需要进一步试验分析。Kennedy[23]研究发现细菌Acinetobacter sp.在以正十六烷和正十七烷为唯一碳源时，体内均会出现明显的包涵体，而在以非烃类化合物为碳源时，细菌体内没有出现包涵体。 Hector[26]等人发现在不同碳源培养基中，细菌Rhodococcus opacus strain PD630 体内会出现球状和不规则状包涵体，其形状的不同与组成包涵体的脂类和亲脂性化合物不同有关。 4 结论

（2） 在20min 的实验周期内，DQ01 细胞膜上吸附的正十六烷含量低于体内富集的烷烃量，属于逆浓度梯度运输；而DQ02 细胞膜上吸附的正十六烷含量在前期高于体内富集的烷烃量，在后期呈相反状态，说明DQ02 先后通过顺浓度梯度和逆浓度梯度方式将烷烃运输到体内。

（4）以正十六烷为唯一碳源时，蜡状芽孢杆菌DQ01 和芽孢杆菌DQ02 的菌种体内均出现了包涵体，而包涵体并没有出现在以葡萄糖为碳源的2 株菌体内, 说明DQ01 和DQ02可以未加修饰地将烷烃运输富集在体内的初始氧化部位。2 株菌中包涵体的形态存在一定差异，以正十六烷为唯一碳源时，DQ01 体内的包涵体数目较多，呈透明、光滑的球状，而DQ02 的包涵体呈不规则状，并分散在菌种体内。造成这一现象的原因可能与组成包涵体的脂类物质有关。

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