He, Zhi-guo;Hu, Yue-Hua;Zhong, Hui;Hu, Wei-Xin;Xu, Jin
BMB Reports
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제38권3호
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pp.307-313
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2005
Thiobacillus ferrooxidans is one of the most important bacterium used in bioleaching, and can utilize $Fe^{2+}$ or sulphide as energy source. Growth curves for Thiobacillus ferrooxidans have been tested, which show lag, logarithmic, stationary and aging phases as seen in other bacteria. The logarithmic phases were from 10 to 32 hours for Thiobacillus ferrooxidans cultivated with $Fe^{2+}$ and from 4 to 12 days for Thiobacillus ferrooxidans cultivated with elemental sulphur. Differences of protein patterns of Thiobacillus ferrooxidans growing on elemental sulphur and $Fe^{2+}$ separately were investigated after cultivation at $30^{\circ}C$ by the analysis of two-dimensional gel electrophoresis (2-DE), matrix-assisted laser desorption/ ionization (MALDI)-Mass spectrometry and ESI-MS/MS. From the 7 identified protein spots, 11 spots were found more abundant when growing on elemental sulphur. By contrast 6 protein spots were found decreased at elemental cultivation condition. Among the proteins identified, cytochrome C have been previously identified as necessary elements of electron-transfering pathway for Thiobacillus ferrooxidans to oxidize $Fe^{2+}$; ATP synthase alpha chain and beta are expressed increased when Thiobacillus ferrooxidans cultivated with $Fe^{2+}$ as energy source. ATP synthase Beta chain is the catalytic subunit, and ATP synthase alpha chain is a regulatory subunit. The function of ATPase produces ATP from ADP in the presence of a proton gradient across the membrane.
공시균주인 Thiobacillus ferrooxidans(ATCC 19859)와 광양의 폐광산수에서 분리한 Thiobacillus KY를 이용하여 황칠광(pyrite, FeS2)에 대하여 30일간 침출반응하여 반응시간에 따른 황철광의 표변특성 변화를 관찰하였다. Thiobacillus ferrooxidans (ATCC 19859)의 경우 반응시간 20일 경과 후Thiobacillus KY는 반응 시간 10일 후 각각 황철광 표변에 결정구조의 변화가 관찰되었 다. FezS의 결합에서 S-Fe-S의 결합이 끊어점에 기언하는 [311] 평면의 상대적으로 감소와 침출시간 증가에 따른 [111]평면과 [220]의 상대적으로 노출의 증가의 특정을 나타냈다. SEM-EDS 결과 침출시키기 전의 시료는 Fe 36.97%, S 45.71%, Si 16.94% 이며 반응이 진행됨에 따라 황성분의 비율이 증가하였다. 또한 노출된 황칠광 위에 칩착물은 S 59.56%, Fe 38.9%, Si 1.53%의 원지구성비를 가진 물질이었다. 이러한 결과로 부터 침출이 진 행되면서 결정구조의 변화와 황과 철의 침착물에 의하여 황철광 의 표면이 비활성화된다는 결론을 도출할 수 있다.
Detergent soluble fractions were obtained from T. ferrooxidans ATCC 13598 and the T. thiooxidans ATCC 8085 which were treated with 3% of Tween 20. The detergent soluble antigen(crude antigen) fractions of the T.ferrooxidans and the T.thiooxidans were subjected to hydroxyapatite. In the case of T.thiooxidans, further purification was carried out on the DEAE-cellulose column chromatography. The antigen fractions, such as the hydroxyapatite peak-1(Tf, HA-1) and peak-2 from T.ferrooxidans(Tf. HA-2) and hydroxyapatite peak-1(Tt, HA-1), DEAE-cellulose peak-1(Tt, DP-1) and peak-2(Tt, DP-2) from T. thiooxidans wre compared each other with the homologous and the heterologous and the heterologous antisera against to the Thiobacillus species. The hydroxyapatite peak-2 fraction from the T.ferrooxidans(Tf, HA-2) and DEAE-cellulose peak-2 fraction from the T.thiooxidans(Tt, DP-2) were represented the type-specific immuno-reactivities between the T.ferrooxidans and the T.thiooxidans on the several sets of double gel diffusioin analysis. The type-specific antigen fractions from both of the baceteria were mainly composed of protein with entierly different electrophoretic mobility on the SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. However, the PAS positive banding patterns on the electrophorogram showed wide range of common antigenic properties in the T. ferrooxidans and the T.thiooxidans, respectively.
Bioleaching is the process in which insoluble metal sulfide is oxidized by specialized iron- and/or sulfur-oxidizing lithotrophic bacteria in acidic, metal-rich environments. Most of these processes are carried out by the genus Thiobacillus. Three novel Thiobacillus strains (Thiobacillus thiooxidans AZ11, Thiobacillus thiooxidans MET, and thiobacillus thiooxidans TAS) associated with bioleaching have been isolated from soil and sludge (Korean patent No. 1999-0073060 for T. thiooxidans AZ11, Korean patent No. 1999-0005798 for T. thiooxidans MET, and Korean patent No. 1999-0073059 for T. thiooxidans TAS). A partial sequence of 16S ribosomal RNA gene (16S rDNA) and the entire sequence of 16S/23S intergenic spacer region (ISR) were determined in the three above novel strains and in Thiobacillus ferrooxidans ATCC19859 as a reference strain. When phylogenetic analysis was performed based on G+C contents and sequence alignments, T. ferroxidans ATCC19859 was found to be closely related to previously registered T. ferrooxidans strains in a monophyletic manner, while the three novel T. thiooxidans strains were classified in a paraphyletic manner. Close examination on the base composition of 16S/23S ISR revealed that the 5\` part (nucleotide residues 21-200) was specific for the genus Thiobacillus. On the other end, the 3\` part (nucleotide residues 201-520) showed specificity in T. ferrooxidans strains, but not in T. thiooxidans strains. These results suggest that the proximal and distal halves of 16S/23S could be used as a genetic marker for the identification of the genus Thiobacillus and the species T. ferrooxidans, respectively.
To investigate the feasibility of the microbial process for removal of heavy metals from the high solid content sludge, the effect of sludge concentration on the solubilization of heavy metals by an iron oxidizing bacterium Thiolbacillus ferrooxidans was examined. With increasing the sludge concentration, the removal efficiency of heavy metals and the oxidation rate of iron were inhibited. Especially, when the sludge concentration is over 5% (w/v), the activity of T. ferrooxidans was remarkably inhibited. This inhibition is considered to occur due to the dissolved inhibitory materials such as organic compounds, heavy metals, and others which were extracted from the sludge during incubation period. In conclusion, the microbial process by T. ferrooxidans is only effectively used in ranges of 1.3 to 4.0% (w/v) sludge concentration.
폐전자스크랩으로부터 미생물 침출법에 의해 유가금속을 회수하기 위한 기초 연구로 Thiobacillus ferrooxidans를 이용하여 Cu, Zn, Al, Co, Ni, Sn 및 Pb의 침출 거동을 조사하였다. 예비실험으로 각 금속의 침출 거동을 조사하기 위해 먼저 폐전자스크랩 대신 각 금속분말을 이용하여 침출 실험을 실시하였는데, 금속분말의 양이 증가함에 따라 츰출율을 감소하는 경향을 보였으며 각각의 금속분말의 농도가 5 g/L이하에서 Cu, Co 및 Zn의 경우 85%이상의 침출율을 나타내었다. 한편 폐전자스크랩을 이용한 침출실험 결과 고액농도가 100 g/L에서 Cu, Co의 경우는 90%이상의 침출율을 보이고 있으나 Al, Zn 및 Ni의 경우는 40%이하의 침출율을 나타내었다. Pb의 경우는 PbSO$_4$ 형태로 Sn의 경우는 SnO 형태로 침전되어 침출액중으로는 거의 용출되지 않았다.
The synthesis of well-defined dendrons based on aliphatic polyether dendritic cores and glassy polystyrene peripheries is described. The synthetic route involves a combination of living anionic polymerization and a stepwise convergent method consisting of iterative Williamson etherification and hydroboration/oxidation reactions. On the basis of molecular weight, as characterized by gel permeation chromatography (GPC), the first generation dendron (Generation-1) shows a random coil conformation like a linear polystyrene, while higher generations (Generation-2 and 3) reveal globular forms in solution.
It is well known that the ornithine-containing lipids were separated and identified from the other lipids of Rhodopseudomonas spheroides, Rhodospirillum, and Thiobacillus thiooxidans. An ornithine-containing lipid that lacks phosphorus and glycerol has been observed in Ferrobacillus ferrooxidans which was isolated from dalsung copper mine in Korea. The aminolipid was extracted from F.ferrooxidans and furthr purified by thin layer chromatography, and the product was identified as an ornithine-containing lipid by paper and liquid chromatography respectively.
아적장에서의 석탄의 탈황 가능성을 조사하기 위하여 Thiobacllus ferrooxidans를 이용한 탈황특성을 연구하였다. 배지의 배수를 고려할 때 야적장에서 미생물 탈황공정을 적용하기 위해서는 석탄입자 크기가 1mm 이상이어야 하고, 균일한 입자분포가 요구됨을 확인하였다. 1~2mm의 입자층과 2~4mm의 입자층에서의 약 70일 동안에 24%와 42%의 pyrite를 제거할 수 있었다. 두 석탄 입자층의 탈황속도는 각락 248mg S/kg coal.day (5,638mg S/kg pyritic-S.day)와 803mg S/kg coal.day(6,805mg S/kg pyritic-S,day)로 현탁배양의 약 15~25%로 낮았다. 석탄층에 액체배지를 순환하지 않고 단지 T.ferrooxidans의 접종만으로도 석탄의 표층부에서는 탈황이 가능하였다. 석탄을 야적장 등에 장기간 보관하는 동안에 고유황 석탄으로부터 미생물 탈황공정을 응용하여 부분적인 pyritic sulfur의 제거가 가능한 것을 알 수 있었다.
Thiobacillus ferrooxidans를 이용한 보다 효율적이고 현장에 직접 응용할 수 있는 우라늄 침출공정을 개발하기 위하여 배양조건의 확립과 교반 반응기 및 이중기포탑 반융기에서의 우라늄 침출에 대한 연구 를 수행하였다. 배지의 초기 $Fe^{2+}$ 농도는 원광석 40g/L에 대하여 16.2g/L를 이용하는 것이 적합하였으며, 원광석의 업자는 작을수록 우라늄 침출율이 증가하였다. 또한 원광석의 첨가량이 많을수록 우라늄의 침출속도는 증가하였으나 침출율은 약간씩 감소하였다. 교반 반 응기 빛 이중기포탑 반응기에서의 우라늄 침출에 대한 실험을 최적조건에서 수행한 결과 교반 반응기에 서는 진탕배양기에서와 통일하게 12일 배양시 39.3%의 침출율로 5.5mgjL의 우라늄을 얻었다. 반면 이중기포탑 반응기에서는 교반 반응기에 비하여 세 균수가 2.4배 증가하였으며, 우라늄의 침출율과 침출된 우라늄 농도도 각각 91.4%와 12.8mgjL으로 교반 반응기 보다 2.3배 증가하였다. 이러한 결과는 이중기포탑 반응기에서는 충분한 양의 산소와 이산 화탄소의 공급과 원광석의 혼합이 잘됨으로써 세균 의 활성이 크게 증가하여 우라늄 침출이 향상된 것으로 추정된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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