嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌突變株生理、生化特性與亞鐵氧化基因之研究

Abstract

Acidithiobacillus ferrooxidans 屬於好氧化學自營菌 (Chemolithotrophic bacteria)，可藉由氧化亞鐵離子 (Fe2+) 成為鐵離子 (Fe3+) 得到生長所須能量。由於此菌具有絕對嗜酸性(acidophilic)，可生存於高濃度之金屬離子，因此被廣泛應用於微生物溶出法(金屬經由微生物代謝作用，或間接與微生物代謝產物反應後從固體介質中溶出)之相關工業，如採礦業，環境工程等。 本實驗室先前以 Acidithiobacillus sp. CP1為野生株，用隨機突變的方式得到一株具有約10倍之亞鐵氧化率及高生長速率突變株 Acidithiobacillus sp. A47-1. 本計畫將分為生理、生化活性及亞鐵氧化酵素、基因等層次來探討 A. ferrooxidans A47-1突變株的亞鐵氧化機制。 在酵素及基因分子層面，本計畫將藉由比對突變前後菌株之重要亞鐵氧化相關基因如rus、 cyc2等基因序列，來分析亞鐵氧化分子作用機制是否改變，並利用大腸桿菌系統表現相關酵素，或直接由突變株中純化相關蛋白進行酵素動力學研究。 在微生物生理及生化活性測試方面，將先比較具高氧化力突變株在不同生長因子影響下的亞鐵氧化效率，如亞鐵濃度、pH、溫度、氧及二氧化碳濃度等。再者將以化學反應之高氧化性結合生物反應之再生循環，利用硫酸鐵 (Fe3+) 溶液和硫化氫氣體進行吸收及氧化作用，將生成之產物亞鐵 (Fe2+) 溶液再以A. ferrooxidans A47-1 突變株進行生物再生作用，最後將再生產物 (Fe3+) 迴流到化學反應器內和硫化氫進行反應，完成吸收-氧化-再生之化學-生物密閉循環系統，藉由觀測反應器內鐵離子變化，及硫化氫去除效果來研究該突變株對亞鐵氧化之生理及生化條件，最後應用此系統進行沼氣中硫化氫去除，純化後的沼氣將可用於沼氣發電。