極端環(huán)境微生物期末總復習

極端環(huán)境微生物-期末復習資料緒論+011.環(huán)境微生物學研究的主要內(nèi)容：微生物分布地點多樣性和生命活動的熱力學可能性。2.從微生物與環(huán)境協(xié)同演化可解釋不同環(huán)境微生物的生態(tài)學功能和代謝機制。3.微生物推動生物地球化學過程的核心問題是：能量需求和物質(zhì)循環(huán)。4.生命需滿足的條件：代謝需求，復制與進化需求。支撐生命系統(tǒng)的關鍵條件：營養(yǎng)源、能源。高效率極端生命系統(tǒng)的前提：極端環(huán)境、基因組重復。5.微生物特點：個體小、結構簡、食譜廣、繁殖快、易培養(yǎng)、數(shù)量大、分布廣、種類多、級界寬、易變異、抗性強、休眠長、起源早、發(fā)現(xiàn)晚。6.元素的生物地球化學循環(huán)，維持土壤、沉積物、水體、大氣的化學組成。7.微生物基因組所記錄的信息反應了某一時期的選擇壓和資源豐富程度，這和我們地球的環(huán)境之間有很大的聯(lián)系。8.進化的壓力可以從微生物基因組記錄的分子、代謝、生理特點看出。9.環(huán)境微生物研究依賴于多學科交叉，實驗室與現(xiàn)場研究并重。10.環(huán)境微生物研究方法：采樣--樣品生化活性分析--根據(jù)菌種特性進行純培養(yǎng)--物理、化學、生物等宏觀方面分析（生長、能量利用、代謝機制、酶活性）--遺傳層面分析（突變、重組）--分子生物學分析（測序、解析分子機制）11.環(huán)境微生物學研究受研究方法的制約，新的方法和技術體系的發(fā)明不斷的拓展研究的廣度和深度。12.極端微生物的定義：嗜酸菌PH<=3嗜堿菌PH>=9嗜鹽菌salt>=0.2M嗜熱菌60~80超嗜熱菌T>=80嗜冷菌T<=15巖下生長菌、耐金屬菌、抗輻射菌、耐毒菌、耐旱菌13.重要極端微生物研究計劃①IODP(IntegratedOceanDrillingProgram)綜合大洋鉆探計劃查明深海海底的深部生物圈和天然氣水合物，理解極端氣候和快速氣候變化的過程，了解構造板塊移動，揭示地震機理。②DEBI(TheDarkEnergyBiosphereInstitute)③TheDeepDarkBiosphere④ENERGYTRANSFERANDCHEMOSYNTHETICCARBONFIXATIONATDEEP-SEAVENTS⑤DeepUndergroundScienceandEngineeringLaboratory14.全球環(huán)境變化是地球科學的一大主題。重大地質(zhì)環(huán)境的突變因而是地球演化的關鍵：極端氣候事件、成氧事件、缺氧事件、生物大滅絕。15.土壤：經(jīng)過生物風化作用的改造而富含腐殖質(zhì)的殘積物。16.有了生命的作用，海洋系統(tǒng)從太古代的無氧轉變成到顯生宙的有氧狀態(tài)。環(huán)境突變：碳循環(huán)異常、動物大滅絕、微生物泛濫、海洋水化學。17.在地質(zhì)時期，微生物通過碳循環(huán)、硫循環(huán)等作用于地質(zhì)環(huán)境。18.火成巖igneousrock：地球深處的巖漿侵入地殼內(nèi)或噴出地表后冷凝而形成的巖石?？捎梅派湫酝凰胤治?。水成巖Sedimentary：又叫沉積巖，由成層沉積的松散沉積物固結而成的巖石。19.早期地球環(huán)境與生命過程研究的難點：需要能結合化石與基因組的活細胞證據(jù)?，F(xiàn)有手段：微化石、生物標記物、元素標記、分子鐘。前三者都稀少且不完全可靠。分子鐘則受很多因素的影響。20.位于進化樹根部的現(xiàn)代微生物記錄了早期生命過程。去除基因橫向轉移與基因組重復的影響，我們就能獲得“早期”基因組活化石。21.活化石LivingFossils：出現(xiàn)于地史時期而至今猶存的生物。Horseshoecrab，Latimeria矛尾魚，Ginkgos銀杏樹。成為早期活化石需要具備的條件：生存環(huán)境長期未發(fā)生較大變化、代謝能反映早期的環(huán)境、要有特殊的基因（如重復基因）保證其度過一些重大的地質(zhì)環(huán)境巨變期。22.現(xiàn)代熱液生態(tài)系統(tǒng)被認為與早期地球環(huán)境相似，且滿足生命起源所需的代謝需求（氫氣、甲烷、Fe-S礦）、復制需求和成膜需求。Thermococcales是熱液區(qū)優(yōu)勢古菌，位于進化樹的根部。Thermococcalescoregenome大小為988基因。23.早期生命的基因組大小范圍的研究方法篩選超嗜熱古菌--基因組測序--比較基因組分析--核心代謝網(wǎng)絡模擬--基因組刪除與點突變分析(構建人工基因池)+類元祖基因組和補丁基因組分析(構建數(shù)據(jù)化基因池)--確定早期異樣生命基因組大小范圍。已知能生存的天然微生物最小基因組：1400個基因；通過可培養(yǎng)微生物全基因組點突變證實不可缺少的400個;基于古菌基因組序列分析996個。24.PyrococcusyayanosiiCH1是目前世界上唯一一株獲得純培養(yǎng)超極端專性嗜熱嗜壓古菌，其最適溫壓指示其來源于海底約300米以下深部生物圈。大約1000個基因,已證實其能依賴少數(shù)氨基酸存活第3章1.微生物的生理、生態(tài)多樣性的基礎是其代謝途徑的多樣性。生理多樣性，來自代謝、復制、遺傳多樣性。2.微生物基因組中蘊藏了包括其進化歷史和生理功能的豐富信息。GenBank是一個有13億堿基，來自于100,000多種生物的核苷酸序列的數(shù)據(jù)庫。每條紀錄都有編碼區(qū)（CDS）特征的注釋，還包括氨基酸的翻譯?；蜃⑨專篛RF(OpenreadingFrame)COG(clustersoforthologousgroups)Metabolicpathway3.生物圈的營養(yǎng)流是生態(tài)系統(tǒng)中微生物區(qū)系和生理狀態(tài)的選擇因子。碳基生命存在的兩個基本生理要素：能量來源和碳源。目前為止人們推測可能存在著多種形式的生命：①以蛋白質(zhì)或別的有機體形式存在的碳基、硫基、氨基等有實體生物。②以能量形式（如等離子體）存在的生命。③人造的，只與外界交換能量和信息，不進行新陳代謝的以硅或別的無機體或化合物（不排除有機物，如生物電腦、光腦）為基礎的生物。④以電磁波形式存在的生命。⑤以信息形式存在的生命。營養(yǎng)類型：光能自/異養(yǎng)，化能無機自/異養(yǎng)，化能有機異養(yǎng)。能量來源：光能/化能碳源來源：是否固定CO2微生物在天然生態(tài)環(huán)境不能一直維持快速增長。不同的營養(yǎng)條件決定微生物的生活方式：富營養(yǎng)、寡營養(yǎng)。4.環(huán)境脅迫應激機制細菌能感應外界環(huán)境各種不同信號,調(diào)控菌體內(nèi)相關基因表達,以適應不斷變化的環(huán)境。信號傳導系統(tǒng)與其控制的靶基因簇一起構成了細菌的復雜調(diào)控機制。5.【雙組分信號傳導系統(tǒng)】廣泛存在于各種原核生物中,其基本結構為一個組氨酸蛋白激酶和一個反應調(diào)節(jié)蛋白：膜上的傳感激酶在環(huán)境信號的作用下自磷酸化--磷酸基團隨后轉移給了應答調(diào)節(jié)蛋白--磷酸化的應答調(diào)節(jié)蛋白起阻遏蛋白的作用--磷酸酶再生應答調(diào)節(jié)蛋白。實質(zhì)：蛋白的磷酸化和去磷酸化。6.【嚴謹反應(stringentresponse)】：細菌在氨基酸饑餓時發(fā)生rDNA,tRNA基因及核糖體蛋白基因停止轉錄反應。①機制：AA饑餓--出現(xiàn)空載tRNA（氨酰tRNA不足）--刺激細胞瞬間大量合成鳥苷四磷酸(ppGpp)或鳥苷五磷酸(pppGpp)--（p）ppGpp通過作用于RNA聚合酶,在轉錄水平上正調(diào)控編碼氨基酸生物合成、糖原合成和碳水化合物代謝相關基因,負調(diào)控編碼核糖體rRNA和tRNA、RNA聚合酶各亞基、核酸合成、磷脂合成和DNA復制相關基因。②特點：可受其調(diào)控的基因廣泛、調(diào)控在轉錄和翻譯兩個層次進行。③(p)ppGpp在細胞內(nèi)穩(wěn)定存在的濃度很低，可應激迅速大量產(chǎn)生。對基因表達的調(diào)控：直接抑制/激活或通過sigma因子調(diào)控。④調(diào)控相關基因：relA,B,C,X，spoT，gpp,ndk,rpoBCD。relA:ppGpp合成酶;spoT:ppGpp合成/降解雙功能酶.即使在高度特化的環(huán)境中微生物也需要嚴謹反應。植物受病源侵染、UV照射、干旱、高鹽等脅迫時，可檢測到ppGpp。7.熱力學是研究熱現(xiàn)象中物質(zhì)系統(tǒng)在平衡時的性質(zhì)和建立能量的平衡關系，以及狀態(tài)發(fā)生變化時系統(tǒng)與外界相互作用（包括能量傳遞和轉換）的學科?；跓釀恿W能級預測可能發(fā)生的生物地化反應生物氧化與電子傳遞。產(chǎn)生ATP的途徑：底物水平磷酸化、氧化磷酸化。光合作用帶動了生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和物質(zhì)循環(huán)，同時將我們的星球置于一個氧化態(tài)和還原態(tài)共存的失衡狀態(tài)。8.【pE】是氧化還原平衡體系電子濃度的負對數(shù)，pE越小，電子濃度越高，體系提供電子的傾向就越強。生物氧化：在生物體內(nèi)，從代謝物脫下的氫及電子﹐通過一系列酶促反應與氧化合成水﹐并釋放能量的過程。9.并非所有熱動力學可行的電子傳遞過程都找到了對應的微生物。超嗜熱古細菌Thermococcus屬的菌株能夠利用甲酸鹽氧化來生長，這是最簡單的厭氧呼吸產(chǎn)能方式之一。甲酸氫裂酶復合體=甲酸脫氫酶+氫酶10.富含碳的生物圈中存在八個關聯(lián)的生物地化過程:有氧呼吸、反硝化作用、錳還原過程、鐵還原過程、酵解過程、硫酸鹽還原、產(chǎn)甲烷過程、產(chǎn)乙酸過程。11.代謝類型：分解、合成12.厭氧食物鏈的法則：互養(yǎng)共棲。第4章1.最高的樹：紅杉113m；海底最深：馬里亞納海溝11034m。2.陸上平均厚度30m,海洋平均厚度3800m。淺海<1000m。由近及遠：沿海、淺海、遠洋；由淺入深：有光層、無光層、深淵。3.生物圈（biosphere）：地球上所有生物及其所生活的非生命環(huán)境的總稱。地球上存在生物有機體的圈層。包括大氣圈的下層、巖石圈的上層、整個水圈和土壤圈全部。生態(tài)系統(tǒng)（ecosystems）：生物群落和它們所生活的非生物環(huán)境結合起來的一個整體，是生物圈的組成單元。個體組成群體，不同生態(tài)系統(tǒng)組成生物圈。群落+非生物環(huán)境=生態(tài)系統(tǒng)4.土壤是微生物的主要棲居地。5.深部生物圈包括陸地和海底表層下的深層沉積物和巖石。是原核生物的世界。洋中脊（約6萬公里）是觀察地球深部的窗口。估計海洋深部生物圈中原核生物存儲的碳元素占全球碳元素總量的一半以上。第5章1.現(xiàn)有純培養(yǎng)原核微生物6466種，不到所有微生物的萬分之一。2.微生物的培養(yǎng)狀態(tài)：純培養(yǎng)、未培養(yǎng)、可培養(yǎng)、難培養(yǎng)、休眠細胞、非活細胞。3.微生物調(diào)查基本方法：顯微計數(shù)、純化培養(yǎng)、生理指標（如代謝速率）計量分析、生物標記物（如16SrDNA）分析。環(huán)境微生物學研究最常用熒光顯微鏡。4.分子水平上的“種”判定標準①基因組DNA-DNA雜交：相似性>70%。低于25%肯定不是。②16SrRNA基因序列：相似性>97%③全基因組序列比較④多個看家基因序列相似性微生物“種”的定義:即物種，有一定形態(tài)特征和生理特性以及一定自然分布區(qū)的生物類群，交配后可產(chǎn)生可育后代。5.微生物多樣性評價指標：豐度：有多少種不同的微生物。平均度：不同種微生物的相對豐度。調(diào)查方法：①稀釋度曲線：衡量某種微生物出現(xiàn)頻率與取樣量的關系。②DNA-DNA雜交相關性：DNA–DNA退火速率取決于環(huán)境分離DNA片段大小和復雜度。退火速率與群落多樣性反相關。③參量預測：如豐度、平均度。④非參量預測：既衡量總多樣性也評估預測的準確性。適宜于低豐度物種評估。⑤進化樹分析：基于16SrRNA序列相似性的系統(tǒng)發(fā)育樹。6.【組份矢量樹】從物種所有的蛋白質(zhì)序列中數(shù)出各種固定長度的短肽數(shù)目,通過統(tǒng)計學處理得到相應物種之間的距離矩陣,進而生成親緣樹.特點：不限定于特定基因作為分子標記而是利用全基因組信息。7.生命系統(tǒng)的分類早期三域系統(tǒng)：植物，動物，原生生物兩域：真核、原核五域：細菌、真菌、原生生物、動物、植物基于核糖體16SrRNA的三域：真核、細菌、古菌。8.rRNA作為分子鐘的優(yōu)點：普遍存在、功能恒定、適度變異、大小合度、分析容易。9.嗜熱菌Aquifex產(chǎn)液菌屬生活在火山和熱泉，65-85度，化能無機營養(yǎng)型，可固定二氧化碳。最古老的細菌，基因組中16%源于古菌。Thermotoga棲熱袍菌生長于低鹽火山巖或海洋高溫環(huán)境及陸地油田，生長溫度80度以上。細胞外有“袍”（菌鞘）。嚴格厭氧異養(yǎng)細菌，有機物作為碳源和電子供體，硫代硫酸鹽和元素硫為電子受體。Pyrolobusfumarii延胡索酸火葉菌生活在90-113℃，嚴格化能自養(yǎng)菌，利用CO2作為碳源、通過氫氣氧化提供能量。兼性好氧，硝酸鹽、硫代硫酸鹽和低濃度為電子受體，生成NH4+,H2S和H2O。10.光合作用細菌3個主要類群：紫細菌（厭氧不產(chǎn)氧氣APB）、綠細菌（好氧不產(chǎn)氧氣AAPB）、藍細菌（產(chǎn)氧氣，用水做電子供體）。紫細菌和綠細菌利用其它還原性分子（硫化氫、氫氣、硫或其它有機物）作為電子供體生成還原力NADH和NADPH。紫硫細菌胞內(nèi)有硫，綠硫細菌胞外積硫。11.變形菌門（Protobacteria）革蘭氏陰性，占已有效發(fā)表細菌屬的40%。①紫色硫細菌常為光能無機自養(yǎng)菌，利用光能固定CO2。嚴格厭氧，利用硫化氫或氫氣作為電子供體。將硫化氫氧化為硫，存儲于胞內(nèi)。②紫色非硫細菌有光：非產(chǎn)氧光合作用，光能有機異養(yǎng)型進行厭氧生長，利用有機物作為電子供體和碳源。無光：化能有機異養(yǎng)型進行好氧生長，氧氣可以抑制細菌葉綠素和類胡蘿卜素合成，菌體無色。12.古菌分類：廣古生菌門euryarchaeota、泉古生菌門crenarchaeota、古生古生菌門korachaeota、納米古生菌門nanoarchaeota。①泉古菌專性嗜熱菌，生長溫度范圍70~113.嗜酸、生長需要硫，分布于含硫的地熱水或土壤中。有機營養(yǎng)型或無機營養(yǎng)型。主要有熱變形菌屬和硫化葉菌屬。②廣古菌革蘭氏陽性或陰性，甲烷桿菌中多含有假肽聚糖。產(chǎn)甲烷古菌、極端嗜鹽古菌、無細胞壁古菌、極端嗜熱硫代謝菌、硫酸鹽還原古菌。13.【微生物獵手】古菌中大量未培養(yǎng)種屬的系統(tǒng)發(fā)育分類地位只能暫定。16SrRNA基因錨定、MCG類群、MBGD類群?；蛩剑?6SrRNA序列細胞水平：熒光原位雜交探測生理水平：代謝特點14.五類微生物：病毒、原核生物、真菌、藻類、原生生物。15.病毒對生物地化循環(huán)的影響①打破生態(tài)平衡：病毒裂解能破壞特定（優(yōu)勢）種群，從而改變生物地化循環(huán)方式。②加快物質(zhì)循環(huán)：提供細胞形態(tài)有機物轉化為顆粒（POM）和溶解（DOM）有機物的支路（短路）③病毒裂解將浮游生物轉變?yōu)镻OM和DOM，而直接被深海沉積物中的異養(yǎng)微生物利用，釋放CO2重新進入大氣。④從食物鏈中的生物碳提前釋放，降低了碳沉積。16.微生物基因組大小范圍0.5-10.5Mb。實驗證實僅有482個基因的支原體基因組中382個為必須基因。水平基因轉移：生物從進化關系較遠的其它生物中獲得遺傳物質(zhì)的現(xiàn)象。17.原核生物的“有性”繁殖Transformation轉化：inprokaryotesthecellularuptakeofDNAfromtheenvironment.Conjugation結合：intercellularplasmidtransfer.transferofgenesfromoneprokaryoticcelltoanotherbyamechanisminvolvingcell-to-cellcontactTransduction轉導：virus-mediatedgeneticexchange.18.細胞大小、性狀、比表面積決定了細胞內(nèi)外物質(zhì)流動速率，反應了選擇壓力和進化歷史。06環(huán)境微生物學研究方法1.認知論：whowhatwhenwherehowwhy.你是誰，你來自哪里，你活著是為了什么？2.難點：生態(tài)系統(tǒng)的開放性和復雜性.3.困惑：實驗室條件下的研究結果總是不能與真實環(huán)境中的情況完全一致，技術方法的革新永無止境。如何看待片面的、膚淺的結果？4.環(huán)境微生物研究中富集培養(yǎng)為主要的思想方法和手段。Enrichmentculturing富集培養(yǎng)：通過設定特殊的營養(yǎng)條件和培養(yǎng)條件，提高目的種群的豐度，獲得純培養(yǎng)或特定功能類群。5.系統(tǒng)不可能完全對應于整個生態(tài)系統(tǒng)，所以使用特定的模式菌株。6.采樣流程①采集capture：盡可能維持樣品原有的狀態(tài)，將干擾降至最低；②固定fix：迅速、終止微生物的所有變化；③保存store：維持固定時的條件，防止其變化；④分析analyze。7.現(xiàn)場理化指標分析溫度、氧氣、PH、無機物、有機物豐度8.環(huán)境微生物研究的復雜性：多學科研究數(shù)據(jù)如何整合？現(xiàn)場地化參數(shù)與微生物純培養(yǎng)結果如何相互印？9.生物標志物鑒定環(huán)境基因組分析①生物學領域核酸nucleicacid、磷脂脂肪酸phospholipidfattyacids(PLFAs)、胞壁酸Muramicacid、幾丁質(zhì)Chitin、葉綠素Chlorophyll。②有機地球化學領域地質(zhì)體中與已知的天然產(chǎn)物有廣泛聯(lián)系的有機化合物。③古生物學烷烴、無環(huán)類異戊二烯烴、萜烷、甾烷、類胡蘿卜素等。10.磷脂脂肪酸PLFAs--活細胞膜的成分存在于活體微生物細胞膜上的磷脂脂肪酸的組成和含量水平具有種屬的特異性，且周轉迅速，對環(huán)境因素的變化敏感。不同微生物群落結構的樣品具有獨特的PLFAs譜圖，因而PLFAs可以作為生物多樣性的指示性標記，用作土壤中微生物群落結構指紋分析。分析步驟：提取、純化、移除脂肪酸側鏈、GC（氣象色譜）/MS（質(zhì)譜）分析。脂肪酸鏈的特征參數(shù)：類型、長度、雙鍵位置和立體構型11.磷酸類脂位于細菌、放線菌的細胞膜上的極性類脂。不同屬的菌其磷酸類脂組成是不同的，它們是鑒別屬的化學分類指標之一。12.環(huán)境DNA(eDNA)取樣--純化得核酸--PCR/RT-PCR--在大腸桿菌中表達--分析其特性、發(fā)展史、微生物活性。13.SDS:不同16SrRNA基因擴增產(chǎn)物在變性梯度凝膠中被分開，每一條帶對應一種微生物。14.原位生物地化參數(shù)測量--CO2,N2O,CH4等氣體收集、分析。GeoChip：是一種高通量基因芯片，用于分析微生物群落，并研究其群落結構對生態(tài)系統(tǒng)的作用。包括了編碼參與主要地球化學循環(huán)（如，碳循環(huán)、氮循環(huán)、金屬抗性、有機物降解、硫循環(huán)和磷循環(huán)等）的微生物酶類的寡聚核苷酸探針。FunctionalGeneArrays(FGA)：測量微生物的C,S,N,P循環(huán)。15.宏基因組（又稱元基因組、微生物環(huán)境基因組）：生境中全部微小生物遺傳物質(zhì)的總和。它包含了可培養(yǎng)的和未可培養(yǎng)的微生物的基因,目前主要指環(huán)境樣品中的細菌和真菌的基因組總和。宏基因組學：就是一種以環(huán)境樣品中的微生物群體基因組為研究對象,以功能基因篩選和測序分析為研究手段,以微生物多樣性、種群結構、進化關系、功能活性、相互協(xié)作關系及與環(huán)境之間的關系為研究目的的新的微生物研究方法。一般包括從環(huán)境樣品中提取基因組DNA,進行高通量測序分析，或克隆DNA到合適的載體,導入宿主菌體,篩選目的轉化子等工作。從環(huán)境DNA文庫可獲得大的DNA片段，研究功能基因簇。16.科赫法則①在每一病例中都出現(xiàn)相同的微生物，且在健康者體內(nèi)不存在；②要從寄主分離出這樣的微生物并在培養(yǎng)基中得到純培養(yǎng)（pureculture）；③用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會重復發(fā)生；④從試驗發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來。07微生物參與的地球化學循環(huán)1.構成生命的元素主要元素：CHONPSNaKCaMg微量元素：FeMnZnCuCoSe很多酶的關鍵活性部位存在有鐵-硫簇.2.微生物對抗重金屬元素的脫毒機制離子轉運、氧化還原、甲基化。希瓦氏菌將可溶的六價的鈾還原為不溶的四價鈾。有氧水體中砷主要為五價，無氧水體中砷主要為三價。五氧化二砷溶解性大于三氧化二砷（砒霜）。三氧化二砷（俗稱砒霜）治療早幼粒白血?。ˋPL）的分子機制，揭示了癌蛋白PML-RAR是砷劑治療APL的直接藥物靶點。3.血紅蛋白（Fe）--血藍蛋白（Cu）同族的金屬元素可以替換。主要的六種元素是否可以被同族元素替換？高濃度As條件下，核酸中的P被As替換！4.地球各圈層間物質(zhì)交換過程水循環(huán)、地質(zhì)風化侵蝕和地殼運動、光合作用和呼吸作用5.陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳/氮庫主要分為大氣、植被、土壤三部分。估算上述三部分間的碳/氮庫的類型和流動方式是生物地化循環(huán)的關鍵問題。6.溫室氣體指的是大氣中能吸收地面反射的太陽輻射,并重新發(fā)射輻射的一些氣體。如水蒸氣、二氧化碳、大部分制冷劑等。它們的作用是使地球表面變得更暖,類似于溫室截留太陽輻射,并加熱溫室內(nèi)空氣的作用。這種溫室氣體使地球變得更溫暖的影響稱為“溫室效應”。水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧化亞氮(N2O)、甲烷(CH4)和臭氧(O3)是地球大氣中主要的溫室氣體。7.元素的價態(tài)決定了在氧化還原反應中的去向。元素被氧化或被還原構成完整的生物地化循環(huán)，但分別存在于時空分割的不同代謝途徑中。8.硫化氫為最還原狀態(tài)，單質(zhì)硫、氨基酸中為中間價態(tài)，硫酸鹽為最氧化狀態(tài)。大氣中的硫主要來源于海洋表面的化合物二甲基硫(簡稱DMS)。二甲基硫易揮發(fā)，一旦進入大氣，DMS成為氣候變化的一個重要角色，因為它對云和氣溶膠的形成有很大的貢獻。在海洋中的硫循環(huán)對氣候有重要的影響。9.固氮作用：經(jīng)典固氮微生物根瘤菌，固氮酶對氧敏感。氨化作用：有機氮在微生物作用下轉化成氨態(tài)氮的過程稱為氨化作用。8H++8e+N2→2NH3+H2,耗能~16to24ATP.硝化作用：氨在有氧下經(jīng)硝化細菌氧化生成硝酸鹽的過程。反硝化作用：硝酸鹽還原成氮氣。硝酸鹽還原菌。厭氧銨氧化/甲烷氧化10.碳排放權交易成溫室效應控制手段。嗜熱菌1.中溫，最適生長溫度Topt20-45°C高溫，最適生長溫度Topt45-80°C超高溫，最適生長溫度Topt>80°C2.熱環(huán)境熱泉、間歇泉、熱液噴口、油藏區(qū)、工業(yè)熱液、堆肥、黃石公園。3.海底熱液噴口一般位于洋中脊軸部或附近。4.熱液噴口的分類硫化物煙囪體：Blacksmoker碳酸鹽煙囪體：LostCity5.熱液生態(tài)系統(tǒng)的特點化能合成菌為群落提供最初的能量和食物，熱液群落中的其他動物都是依靠這些微生物合成的有機物作為其食物來源。與深海其他生境相比，深海熱液生物群落物種具有多樣性低、種群密度和生物量高、生長速度快、種群具有區(qū)域性等特點。6.深海熱液口研究的重要性生物學，地質(zhì)學，地球化學，地球物理學以及進化學等多門學科研究的熱點。不僅是多種礦產(chǎn)的天然搖床，同時又是研究極端生物的窗口，蘊含豐富的生物資源此外，熱液與生命起源的環(huán)境相似，提出生命起源于熱液的新進化起源假說研究熱液系統(tǒng)不僅具有現(xiàn)實意義更能有助于解釋一些基礎性的科學問題。7.X-Omics：基因組、轉錄組、蛋白組等多種組學分析相結合，構建代謝網(wǎng)絡圖，理解極端微生物的遺傳調(diào)控機制。Systemsbiology：從靜態(tài)代謝網(wǎng)絡圖出發(fā)，結合代謝組學分析，建立大規(guī)模代謝網(wǎng)絡動力學模型，理解極端微生物的代謝調(diào)控機制。8.【嗜熱機理】①在適當?shù)腂-轉折或無規(guī)卷曲中引入Pro,通過其剛性的吡咯烷環(huán),降低蛋白質(zhì)去折疊時的骨架熵,從而使其周圍的構象更合理。②高溫菌中高溫條件是功能蛋白成熟的必要條件：依賴一些高溫時表達的分子伴侶。③提高DNA熱穩(wěn)定性：特殊的組蛋白、高濃度鉀離子、多胺類、特殊的反轉錄DNA促旋酶?！臼塞}機理】①細胞內(nèi)的離子濃度