环境微生物学讲稿第六章 微生物的生长繁殖与遗传变异.docx
- 文档编号:7859177
- 上传时间:2023-01-26
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:1,014.70KB
环境微生物学讲稿第六章 微生物的生长繁殖与遗传变异.docx
《环境微生物学讲稿第六章 微生物的生长繁殖与遗传变异.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《环境微生物学讲稿第六章 微生物的生长繁殖与遗传变异.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
环境微生物学讲稿第六章微生物的生长繁殖与遗传变异
第六章微生物的生长繁殖与遗传变异
第一节微生物生长的测定
∙总菌数的测定
o显微计数法
o电子自动计数器法
o比浊法
∙活菌数的测定
o平皿菌落计数法
o试管稀释法
o薄膜过滤法
∙霉菌生长的测定
o平皿培养法
oU型管培养法
∙生物量的测定
o菌体干重的测定
o菌体含氮量的测定
o菌体DNA含量的测定
第二节微生物的生长
一.分批培养
分批培养:
把微生物接种于一定容积的培养基中,培养后一次收获的培养方式。
∙细菌生长曲线
生长曲线:
将少量细菌接种到一定容积的新鲜培养液中,在适宜条件下培养,细菌会生长增殖。
以培养时间为横座标,以细菌数的对数为纵座标作图,即绘得生长曲线。
生长曲线可区分为延滞期、对数期、稳定期和衰亡期。
∙缓慢生长期(lagphase)
亦称迟缓期、延迟期、停滞期、滞后期。
特点:
细胞体积增长较快、易产生诱导酶、分裂迟缓;细胞中RNA含量增高,原生质嗜碱性加强;对不良环境条件较敏感。
∙对数生长期(logphase)
又称指数期(exponentialphase)。
细胞数以几何级数增加,代时稳定。
由于细菌个体数目与时间之间的关系服从对数规律,通常将这一生长时期称为对数生长期。
∙
代时:
细菌完成一次分裂所需的时间。
特点:
个体高速增殖,代时最短;活性强,代谢旺盛;菌体大小、个体形态、化学组成和生理特性等相对一致。
∙ 稳定生长期(stationaryphase)
又称恒定期或最高生长期、静止期。
细胞增殖与死亡达到动态平衡,总数不再增加。
∙特点:
个体数目达到最高;细菌活性下降,细胞内逐渐积累贮存物,菌体出现淀粉粒、脂肪球等。
芽孢细菌则形成芽孢。
∙衰亡生长期(declinephase)
在稳定期后,由于营养物质缺乏,代谢产物及有毒物质积累,细胞生长受到限制,细胞分裂由缓慢转而停止,死亡率增加。
特点:
菌体出现畸形或多形态,细胞内产生液泡和空泡,细胞甚至会自溶而消亡。
∙基质浓度对细菌生长的影响
1940年Monod提出了描述比生长速率与限制性基质浓度之间关系的经验方程(Monod方程)。
μ-比生长速率常数;μmax-最大比生长速率常数;S-限制性基质浓度;
KS-半饱和常数(比生长速率达到最大比生长速率一半时的基质浓度)。
S>>KS
S< 细胞得率Y,即消耗单位基质所产生的菌体数量。 ∙霉菌生长曲线 o停滞生长期 o迅速生长期 o衰亡生长期 ∙ 二.连续培养 连续培养: 连续补料和出料的培养方法。 ∙恒浊连续培养 ∙恒化连续培养 o恒化器中培养液的稀释率 D-稀释率;F-新鲜培养基的输入速率; V-恒化器内培养液的总体积。 o恒化器中细菌浓度的变化 净生长速率=生长速率-流失速率 o如果μ>D,则(-dX/dt)净>0,恒化器内的细菌浓度不断升高。 o如果μ o如果μ=D,则(-dX/dt)净=0,恒化器内的细菌浓度保持恒定,即细菌浓度处于生长速率等于流出速率的动态平衡状态。 这就是连续培养所要求达到的。 o恒化器中基质浓度的变化 基质变化=基质流入量-细菌对基质的消耗量-基质流失量 S0-流入的限制性基质浓度; S-流出的限制性基质浓度。 恒化器中的基质浓度变化也有三种状况,只有当dS/dt=0时,流出的基质浓度才能保持恒定。 三.好氧培养 好氧培养方法 ∙实验室常用的好氧培养方法: 平板培养;斜面培养;浅层液体培养;液体振荡培养;通气搅拌培养。 ∙工业生产上常用的方法: 鼓风曝气和机械曝气 曝气充氧 双膜理论 在气-液界面上存在着气膜和液膜,气膜外和液膜外分别有空气和液体流动,处于紊流状态;气膜和液膜则处于层流状态,没有对流。 如果存在氧浓度梯度,空气中的氧就会沿浓度梯度向气膜传递,气膜内的氧又会向液膜传递,最后进入液体。 气膜和液膜是氧传递的主要屏障。 (1) 因为忽略气膜,液膜直接与空气接触,所以液膜外界面上的氧浓度为饱和溶解氧浓度(Cs)。 又因为液膜厚度(Xf)不大,故液膜内Cs与C之间的变化可用线性关系来近似。 (2) 将 (2)代入 (1)中 (3) (3)两侧同时除以液体体积 (4) 用 取代 KLa-总氧传递系数 从式可看出,在曝气充氧中,要提高充氧速率(dC/dt),可以从两个方面着手: ①通过加强液体紊流运动(如搅拌)来减小液膜厚度和加快气-液界面的更新;选择适宜的曝气器来减小气泡的直径,增大气-液接触面积;最终提高KLa值。 ②通过提高气相中的氧分压(如采用纯氧曝气、深井曝气等),提高液膜中的饱和溶解氧浓度(Cs)。 好氧微生物的生长 a(C6H12O6)+b(NH3)+c(O2)→d(C5H7NO2)+e(CO2)+f(H2O) 四: 厌氧培养 创建厌氧环境 ∙物理法除氧 o煮沸法 o表面封闭法 o抽真空法 o无氧气体取代法 ∙化学法除氧 o焦性末食子酸法 o特种催化剂法 o还原法 ∙生物学法除氧 厌氧微生物的生长 第三节微生物的遗传 遗传性是指亲代生物具有将其特征传给子代的潜力。 变异性是指微生物的遗传既有稳定保守的一面,也有变异的一面,后者即为遗传的变异性。 微生物的遗传特性是通过脱氧核糖核酸(DNA)的生理学表现的。 ∙DNA与基因 oDNA的化学组成与结构 DNA是脱氧核糖核苷酸组成的大分子,分子量为2.3×104~1×1010。 ▪组成: 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸(A)、鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸(G)胞嘧啶脱氧核糖核苷酸(C)、胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸(T) ▪结构: 在一级结构上,由脱氧核糖和碱基形成脱氧核糖核苷,再由脱氧核糖核苷和磷酸形成单脱氧核糖核苷酸,最后由单脱氧核糖核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接成直链分子。 DNA分子内四种碱基的排列顺序构成了生物的遗传信息。 DNA二级结构 1953年Watson和Crick提出了双螺旋结构模型,其要点为: 脱氧核糖与磷酸以3’,5’-磷酸二酯键交互连接,形成DNA的主链并充当DNA的骨架;两条主链再以反向平行的方式组成双螺旋;主链位于螺旋的外侧,碱基位于螺旋的内侧;螺旋具有固定且一致的直径。 两条主链上的碱基互补配对,即A与T相配,G与C相配。 相邻的碱基对之间的距离为0.34nm,10个碱基对构成一个螺旋,因此螺距为3.4nm。 oDNA的存在形式 ▪原核生物中DNA的存在形式 ▪真核生物中DNA的存在形式 o基因 基因(gene)是指生物体携带和传递遗传信息的基本单位。 它是DNA分子上一段特定的核苷酸序列。 按照功能,可分为: ①结构基因,转录为mRNA、tRNA和rRNA的基因;②操纵基因,一段可以与有活性的阻遏蛋白结合从而阻止转录起始的DNA序列。 ③调节基因,编码调节蛋白,控制结构基因表达的基因。 ▪DNA的复制 半保留复制 ▪RNA的合成 ▪蛋白质的合成 第四节微生物的变异 ∙非遗传型变异 非遗传型变异是在DNA没有改变的情况下发生的微生物某些性状的改变。 这类变异是可逆的,一旦条件复原,变异亦消失。 这类变异往往涉及细胞群体,即许多细胞同时变异。 ∙遗传型变异 遗传型变异是由于DNA发生改变而导致微生物某些性状的改变。 这类变异仅涉及个别细胞,不可逆,能相对稳定地遗传。 基因突变是指DNA上的一对或少数几对碱基发生改变而引起的性状改变。 o基因突变的类型 ▪形态突变型 ▪生化突变型 ▪致死突变型 ▪条件致死突变型 o基因突变的机制 ▪自发突变 ▪诱发突变 ▪碱基对的置换 ▪移码突变 ▪染色体畸变 ∙原核微生物的基因重组 将两个不同性状的个体细胞的遗传基因转移至一个个体细胞内,使之发生遗传变异的过程,称为基因重组(generecombination)。 o转化(transformation) 受体菌直接吸收来自供体菌的游离DNA片段,并整合到自己的基因组中,从而获得供体菌的部分遗传性状的过程,称为转化。 o转导(transduction) 通过温和噬菌体的介导,将供体菌DNA片段带入受体菌中,从而使受体菌获得供体菌的部分遗传性状的过程,称为转导。 o接合(conjugation) 通过两个完整的菌体细胞直接接触,将供体菌DNA片段(包括质粒)带入受体菌中,从而使受体菌获得供体菌的部分遗传性状的过程,称为接合。 1.何谓营养物质、营养和代谢? 2.按照生理需要划分,微生物需要哪些营养物质? 3.简述微生物的四种基本营养类型。 4.简述微生物摄取营养物质的四种基本方式。 5.何谓培养基? 简述配制培养基的原则和培养基的种类。 6.试比较呼吸、厌氧呼吸和发酵的特点。 7.简述糖酵解途径和三羧酸循环。 8.简述测定微生物生长的各种方法。 9.什么叫细菌生长曲线? 可分哪几个生长阶段? 各有什么特点? 10.微生物有哪些温度类型? 各有何特点? 11.为啥每种生物都有一定的生长温度范围? 为何高温微生物耐高温? 12.简述高温消毒或灭菌的方法。 13.何谓嗜酸微生物和嗜碱微生物? 14.根据微生物与氧气的关系,可将微生物分为几种类型? 为啥厌氧菌对氧气敏感? 15. 何谓DNA? 何谓基因? 何谓DNA的双螺旋结构? 16.简述原核微生物的基因重组方式。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 环境微生物学讲稿第六章 微生物的生长繁殖与遗传变异 环境 微生物学 讲稿 第六 微生物 生长 繁殖 遗传 变异