一道生物“难题”的解答-红螺菌简介

一道生物“难题”的解答——红螺菌简介一、红螺菌能进行光合作用

红螺菌(Rhodospirillumsp．)属于光合细菌(PhotosyntheticBacteria，PSB)的一种，广泛分布于江河、湖泊、海洋等水域环境中，尤其在有机物污染的积水处数量较多。

光合细菌是一类能进行光合作用的原核生物的总称，他们的共同点是体内具有光合色素，在有光照条件下进行光合作用，利用太阳光获得能量。二、红螺菌属于自养型生物还是异养型生物？

根据细菌在光合作用中所需要的主要碳源的不同，光合细菌可分为两类：

（l）光能自养型：以光为能源，以二氧化碳为主要碳源的生物，通常具有光合色素，它们以光为能源来进行光合作用，以水或其他无机物作为供氢体，还原CO2合成有机物。例如：蓝细菌以水为电子供体（供氢体），进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。红硫细菌，以H2S为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。所以这种类型又称光能无机自养型。

（2）光能异养型：以光为能源，以有机物为主要碳源的生物，有些细菌具有光合色素能进行光合作用，但它们以有机物作为供氢体，同化有机物形成自身物质。例如非硫紫菌（即红螺菌）以乙醇为碳源，使乙醇氧化为乙醛，二氧化碳还原成葡萄糖。又如，红螺菌属中的另一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将CO2还原成细胞物质，同时积累丙酮。所以这种类型又称光能有机异养型。三、红螺菌属于需氧型生物还是厌氧型生物？

光合细菌的光合作用与绿色植物和藻类的光合作用机制有所不同。主要表现在：光合细菌的光合作用过程基本上是一种厌氧过程；由于不存在光化学反应系统II，所以光合作用过程不以水作供氢体，不发生水的光解，也不释放分子氧；还原CO2的供氢体是硫化物、分子氢或有机物。

光合细菌不仅能进行光合作用，也能进行呼吸和发酵，能适应环境条件的变化而改变其获得能量的方式。

好氧和厌氧PSB试验：因光合细菌均为兼性菌，它们能在好氧黑暗、厌氧光照条件下分别以好氧异养和光能异养二种不同代谢方式生活。在废水处理体系中，哪种方式更有效、更方便，必须从光合菌生长动力学的角度和有关实验参数来确定。从实验可知，培养72h，好氧黑暗条件下PSB生长速度远远高于厌氧光照条件下的生长速度。如果实用的PSB槽不设人工照明，槽深维持一定高度，再加上菌体本身遮光效应的影响，废水内部实际处于黑暗状态。所以考虑PSB在好氧黑暗条件下进行反应具有实际意义。

由此可见，光合细菌利用光能进行光合作用，其光合作用仅限于缺氧条件下进行，这讲的是同化类型。而它的异化类型是兼性的。如果在废水处理体系中，是需氧的。

四、红螺菌的开发应用

光合细菌的应用研究近年来获得了很大的进展。研究表明，光合细菌在农业、环保、医药等方面均有较高的应用价值。生物学通报1998年11期上作了详细的介绍。这里列举两例。

（1）利用光合细菌独有的生理特性来净化水质

光合细菌能将养鱼水中的残饵、排泄物等完全分解，具有改善水产养殖生态环境，降低氨氮、BOD作用。此外作为鱼、虾、蟹育苗开口饵料，可以增加营养，提高成活率。因PSB大多为好氧性菌种，在养殖池中水车或增氧设备的运用下，促进养殖池水保持良好流动性，使大量的氧气溶入水中，将有毒气体散出水面外，除此之外还可提供鱼获得较高之溶氧，也促进光合细菌对水质的改善、稳定水色、增加饲料效应、防止疾病发生等效用。

（2）光合细菌在开发新能源中的应用

氢作为一种理想而无污染的未来能源日益受到人们的关注。生物制氢是开发新能源的一个方向，欧美、日本等均在研究和开发生物制氢技术。我国近几年也有这方面的报道。光合细菌的许多种类在代谢过程中都能释放氢气。目前研究较多的是深红红螺菌（Rho-dospirillumrubrum），其产氢量高达65ml／h．L（培养液），比蓝细菌产氢量高1倍多。利用该菌固定化细胞产氢量高达20ml／g．h，气体组成中H2占70％～75％。可见光合细菌具有产氢速率高、产生的氢气纯度高等特点。

五、回到题目

这个题目是这样的：

目前在环保中用红螺菌来净化高浓度的有机废水，废水在分槽流动中逐渐得以净化。由此可知红螺菌的代谢方式为

(A)自养厌氧型(B)异养需氧型(C)异养厌氧型(D)自养需氧型

此题属于概念辨析题。主要考查学生是否掌握了教材的基本概念并能运用其解答新情境下的问题。对此题，部分师生曾感到较为迷惑。究其原因是，大家还是把解题的思路定势在知识性内容上：不知道它是怎样的一种生物，所以无法解答或不敢回答。

大家都知道，现行的高考是综合能力测试。纵观近年来的生物试题，许多题目的解答并不需要很深的生物学知识。只要我们仔细地分析题目，从题目中获取信息，然后运用教材中的基本概念于以判断就能正确作答。

该题例的解答，也并不是一定要去弄清楚红螺菌到底是怎样的一种生物（如果大家都已经知道红螺菌是怎样的一种生物，这个题目也就失去了命题的意义）。我们只要能正确地运用自养型、异养型、需氧型、厌氧型四个代谢类型的基本概念，就不难作答了。自养与异养的根本区别是在同化过程中能否直接利用无机物合成有机物的，如果能直接利用无机物合成有机物，则属于自养型，否则属于异养型。红螺菌应用的是有机物（有机废水），即使是利用光能进行的（题目中没有提到），还是属于异养型。异化类型呢，则“从废水在分槽流动中逐渐得以净化”一句中可找到答案。流动——可以考虑是需氧，净化——有机物被彻底分解，应该考虑是有氧呼吸。所以答案应该是（B）。①异养菌

（heterotroph）又称有机营养菌。生长时需要以复杂的有机物作为营养物质，不能以二氧化碳作为生长的主要碳源或唯一碳源的微生物。根据生长所需的能源不同，又可分为光能异养菌和化能异养菌。

光能异氧菌（photoheterotroph）又称光能有机营养菌。这类微生物以有机物为碳源，亦能利用二氧化碳进行光能合成作用。在以二氧化碳为主要碳源时，需要以有机物作为供氢体，利用光能将二氧化碳还原成细胞物质，它们的细胞中含有光合色素，生长时大多需要外源的生长因子，例如红螺菌（Rhodospirillum）。

化能异养菌（chemoheterotroph）又称化能有机营养菌。从有机物氧化过程中获得能量，并以有机物作为主要碳源进行生长的微生物。目前已知的微生物中，大多数属于此类型。又可根据它们利用有机物的特性分为腐生菌和寄生菌，以及它们之间的过渡类型。寄生菌（parasite）寄生在生活细胞内，并从宿主中获取营养物。有的对宿主有一定的专一性，且只能生活在活体中，如噬菌体为专性寄生；有的既可营寄生生活，又可营腐生生活，为兼性寄生菌。寄生菌有的能损害宿主，有的也不一定引起宿主的疾病。腐生菌（saprophyte）是利用无生命活性的有机物质为碳源和能源的微生物。大多数微生物属于此种类型。腐生微生物分解大分子有机物，在自然界的碳素循环、氮素循环中起着重要作用。

根据上述资料中红字内容，请问-----是不是用有机物做供氢体还是用有机物合成细胞的组成物质？

②不敢说“化能异养型”说法错误，最起码要么表述不清，要么相关知识未做铺垫，因为你让那么多的中学生物学教师匪夷所思，甚至让大学微生物学教授闪烁其辞，足见著作和术语的以讹传讹流传方式以及部分人的拒食螃蟹心理

③例题：红螺菌是利用光能将丁酸合成糖类等有机物的，其代谢类型是

A化能自养B光能自养C化能异养D光能异养

解析:此题属于概念辨析题。主要考查学生是否掌握了教材的基本概念并能运用其解答新情境下的问题。对此题，部分师生曾感到较为迷惑。究其原因是，在解答具体问题时不能正确地运用概念。如果对自养概念不熟悉，如果不按概念解答而凭空想象作答，是无法答对的。自养与异样的根本区别是在同化过程中能否直接利用无机物合成有机物的，如果能直接利用无机物合成有机物，则属于自养型，否则属于异样型。丁酸是有机物，将丁酸合成糖类的过程是从有机物到有机物，且是利用光能进行的，所以属于光能异养型。答案是D

疑惑-----将丁酸合成糖类的过程是从有机物到有机物，且是利用光能进行的光能在此起什么作用？

2、光能有机异养型：或称光能异养型，这类微生物不能以CO2作为唯一碳源或主要碳源，需以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质。

红螺属的一些细菌就是这一营养类型的代表：

光能有机异养型细菌在生长时通常需要外源的生长因子。

1、上述文章来源于/wswx/asp/Article_View.asp?id=731

2、根据文中反应式，我觉得光能有机异养型这个晦涩的让人匪夷所思的概念或是命名时侧重于供氢体的来源有别于无机物，借助“异养”概念而有歧义地表述出来的结果，或是“光能氢异养自养型”（犹如“生长因子异养型”概念中的“异养”含义一样）的省称，换言之，身着迷彩服的“光能有机异养型”是“光能无机自养型”的对应词，前二者和化能无机自养型一道，同是自养型旗帜下的三剑客，共创由CO2-----→（CH2O）的神奇飞跃！

责令“光能有机异养型”脱下马甲，赤膊上阵吧