水处理办法生物学第三章细菌生长和遗传变异.ppt

* 降解石油的工程细菌 70年代美国生物学家查克捡巴蒂(Chakrabarty)针对海洋输油，造成浮油污染，影响海洋生态等问题进行了研究。 石油成分复杂，是由饱和、不饱和、直链、支链、芳香……烃类组成，不溶于水。而海水含盐量高，虽发现90多种微生物有不同程度降解烃类的能力，但不一定能在海水中大量繁殖生存，而且降解速率也较慢。 查氏将能降解脂(含质粒A)的一种假单胞菌作受体细菌，分别将能降解芳烃(质粒B)、芳烃(质粒C)和多环芳烃(质粒D)的质粒，用遗传工程方法人工转入受体细菌，获得多质粒“超级细菌”，可除去原油中2／3的烃。 * 降解石油的工程细菌 浮油在一般条件下降解需一年以上时间，用“超级细菌”只需几小时即可把浮油去除，速度快效率高。见下图。 * 注意： 基因工程菌存在的问题： 安全性 混合培养系中的生存性 降解能力的安定性 大规模培养技术 * 六、遗传工程（Genetic engineering） 50年代——遗传物质的研究 70年代——基因工程诞生 遗传工程包括根据微生物在遗传过程中发生的生物变异现象，获得有利于人类的某些遗传性状。包括诱变育种（基因突变）、质粒育种、DNA重组。 1. 诱变育种： 就是利用物理化学等因素，诱发基因突变，并从中筛选出具有某一优良性状的突变体。 出发菌株的选择 诱变剂的选择：紫外线、X射线、亚硝酸盐等 诱变剂量的选择：杀菌率为70～75%的紫外线 突变体的筛选 2. 诱变育种的主要步骤 * 六、遗传工程（Genetic engineering） 3. 诱变育种应用 微生物驯化 获得某些难降解物质的优良降解菌 5. 质粒育种应用 石油降解功能菌的构建 烃类和抗汞质粒菌的构建 4. 质粒育种 质粒是原核微生物中除染色体外一类携带遗传物质的环状DNA片断，它能够决定微生物的某些性状。可以将两种或多种微生物通过细胞结合或细胞融合技术，使供体菌的质粒转移到受体均体内，使受体菌同时具有多种功能。 * 诱变育种：是用物理或化学的诱变剂使诱变对象内的遗传物质（DNA）的分子结构发生改变，引起性状变异并通过筛选获得符合要求的变异菌株的一种育种方法。 诱变育种具有极其重要的实践意义。当前发酵工业和其他微生物生产部门所使用的高产菌株，几乎毫无例外地都是通过诱变育种而明显提高其生产性能的。 诱变育种 * 诱变育种的步骤： 原始菌种 纯化 斜面/肉汤培养 单孢子/单细胞悬液 诱变剂处理 平板分离 移至斜面 小试 中试 初筛 复筛 计算存活率 观察形态变异，挑单菌落 良种保藏 原菌种特性鉴定 * 诱变育种的基本过程： 选择选择合适的出发菌株 ↓ 制备待处理的菌悬液 ↓ 诱变处理 ↓ 筛选 ↓ 保藏和扩大试验 * 七、基因工程（Genetic engineering） 50年代——遗传物质的研究 70年代——基因工程诞生 1. 定义： 用人为的方法把供体生物DNA导入受体生物中，并在其中“安家落户”，进行正常的复制表达，从而获新物种的一种育种技术。 是一种分子水平上的遗传重组技术。 对特殊基因进行“剪切－粘贴－链接”制造“超级细菌” + + * ①用人为的方法，把供体生物的DNA大分子提取出来， ②在离体的条件下，用工具酶进行切割后， ③把它与载体（vector）的DNA分子连接起来， ④然后与载体一起导入受体生物。 2. 步骤： * 1目的基因的取得： 供体细胞中提取分离 合成 2载体的选择： 对载体的要求 具有自我复制能力 能在受体细胞内大量增殖 最好只有一个限制性内切酶的切口（使供体DNA 接合在一定位置上） 有一种选择性遗传标志，以便追踪 常用：细菌质粒、噬菌体。 最常用：PBR322、抗四环素、青霉素性基因。 表达抗药性可以用选择性培养基检出它们。 * 4重组载体引入受体细胞 最广泛被应用的是E.coli、Bacillus subtilis（枯草杆菌）。 引入方法 转化（质粒作载体） 病毒感染 E. coli 一般不发生转化，但发现CaCl2能促进E. coli对DNA的吸收。 3基因的体外重组 内切酶处理后 载体形成缺口 目的基因的切断 两者混合在低温下（5～6°C）混合“退火”； 目的基因缝补上载体的缺口（动力:氢键作用而相互吸引并形成共价结合)。 5筛选优秀菌株 * * 八、微生物的驯化——活性污泥驯化 驯化是获得高效微生物（群）的有效方法。 1. 驯化的定义Acclimation, adaptation 一般：获得新的能力的过程 （新的分解能、抗有毒物质特性）。狭义：获得新的