厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium oxidation, Anammox)是一类细菌,属于浮霉菌门,“红菌”是业内对厌氧氨氧化菌的俗称,通过生物化学反应,它们可以将污水中所含有的氨氮转化为氮气去除。它们对全球氮循环具有重要意义,也是污水处理中重要的细菌。
厌氧氨氧化菌特性
在厌氧氨氧化过程中,羟胺和肼作为代谢过程的中间体。和其它 浮霉菌门细菌一样,厌氧氨氧化菌也具有细胞内膜结构,其中进行氨厌氧氧化的囊称作厌氧氨氧化体(anammoxoxome),小分子且有毒的肼在此内生成。厌氧氨氧化体的膜脂具有特殊的梯烷(ladderane)结构,可阻止肼外泄,从而充分利用化学能,且避免毒害 [1]。
个体形态特征
厌氧氨氧化菌形态多样,呈球形、卵形等,直径0.8-1.1μm。厌氧氨氧化菌是革兰氏阴性菌。细胞外无荚膜。细胞壁表面有火山口状结构,少数有菌毛。.细胞内分隔成3部分:厌氧氨氧化体(anammoxosome)、核糖细胞质
(riboplasm )及外室细胞质(paryphoplasm ) 。核糖细胞质中含有核糖体和拟核,大部分DNA存在于此。厌氧氨氧化体是厌氧氨氧化菌所特有的结构,占细胞体积的50%-80%,厌氧氨氧化反应在其内进行。厌氧氨氧化体由双层膜包围,该膜深深陷入厌氧氨氧化体内部。
细胞壁和细胞膜化学组分特征
厌氧氨氧化菌的细胞壁主要由蛋白质组成,不含肽聚糖。细胞膜中含有特殊的阶梯烷膜脂,由多个环丁烷组合而成,形状类似阶梯。在各种厌氧氨氧化菌中,阶梯烷膜脂的含量基本相似。疏水的阶梯烷膜脂与亲水的胆碱磷酸、乙醇胺磷酸或甘油磷酸结合形成磷脂,构成细胞膜的骨架。细胞膜中的非阶梯烷膜脂由直链脂肪酸、支链脂肪酸、单饱和脂肪酸和三萜系化合物组成。曾一度认为阶梯烷膜脂只存在于厌氧氨氧化体的双层膜上,其功能是限制有毒中间产物的扩散。目前认为阶梯烷膜脂存在于厌氧氨氧化菌的所有膜结构上(包括细胞质膜) ,它们与非阶梯烷膜脂相结合,以确保其他膜结构的穿透性好于厌氧氨氧化体膜。
生理生化特征
厌氧氨氧化菌为化能自养型细菌,以二氧化碳作为唯一碳源,通过将亚硝酸氧化成硝酸来获得能量,并通过乙酰-CoA途径同化二氧化碳。虽然有的厌氧氨氧化菌能够转化丙酸、乙酸等有机物质,但它们不能将其用作碳源。厌氧氨氧化菌对氧敏感。 |