第三章微生物的生长和遗传变异.ppt

* 第七章 微生物的生长和遗传变异第三节 微生物的变异 基因突变 基因重组 * 变异：任何一种生物，亲代和子代之间在生理、形态方面都有一定的差异，这种现象叫变异（个体形态、菌落形态、生理生化特性、代谢产物） 第三节 微生物的变异 一、变异的基本概念 “一龙生九子，九子各不同” * 细菌易变异： 细菌繁殖快，又与外界环境接触面积大 环境条件在短时期内对菌体产生大的影响，在受物理、化学因素影响后，易产生适应新环境的酶（诱导酶）等，从而改变原有的特性，即产生了变异。 变异 形态变异 菌落形态变异 生理生化特性变异 变异不一定都有遗传性 第三节 微生物的变异 * 有目的地控制微生物的生长条件，使其向人类需要的方向变异。在污水生物处理中称为驯化（acclimation、adaption） 有毒有害废水、难降解废水处理：通过驯化，增强微生物的降解能力，提高处理效果。 定向培育： 第三节 微生物的变异 * 二、基因变异 基因突变 基因重组 基因突变（自发突变） 定义：DNA链上因碱基的缺乏、置换、插入而发生的碱基排列顺序的变化，从而导致表现型发生了可遗传的变化，这种现象叫基因突变。 基因突变的类型 点突变 畸变 第三节 微生物的变异 * 点突变：一个或数个碱基发生变化 点突变 碱基置换 移码突变 转换： A G, G C T T, T 颠换 A A C C, G 缺失： 添加： ABC ABC ABC ABCA AX BCAB 第三节 微生物的变异 嘌呤变嘌呤 嘧啶变嘧啶 嘌呤变嘧啶 嘧啶变嘧啶 * 畸变 缺失： 添加 易位： 倒位： 重复： 插入： abc abc abc abc abc abc def pqr def pqr ghi ghi fde ghijkl 畸 变：碱基片断发生变化 第三节 微生物的变异 * 细菌基因突变的特点 无定向性（不对应性） 稀有性：频率低 10－5～10－10 自发性 独立性：各细胞、基因间的变异没有必要的联系 稳定性：可遗传 可逆性：回复突变（back/reverse mutation） 诱变性：诱变剂可大大提高突变率（10－105倍） 自发突变、诱发突变（诱变） 诱变剂（mutagen）：亚硝酸、紫外线 第三节 微生物的变异 * 1）转化（transformation） 供体的DNA片段（可在自然条件下产生）进入受体细胞内发生重组，受体细胞获得供体细胞的一部分遗传特性。 无需细胞接触。细菌、放线菌、真菌中有转化现象。 2、基因重组 定义：两个不同性状的个体细胞（细胞水平），其中一个细胞（供体）DNA与另一个细胞的DNA融合，使基因重新排列遗传给后代，产生新的遗传性状，称基因重组。 第三节 微生物的变异 * 微生物生长期与废水生物处理： （活性污泥等混合微生物群，也有类似的生长曲线。) 水处理中如何避免缓慢期 接种对数期或代谢旺盛的污泥 增加接种量 污泥驯化（以后详细讲） 微生物维持在对数期可获得高的处理能力，即分解速率，但处理效果 不一定好 菌活力大，不易凝聚和沉淀 需要充足的营养物，故得不到好的水质 第一节 微生物的生长及其特性 * 处于稳定期污泥虽然生长速度有所下降，但有一定的代谢活性，细胞内开始积累储藏物质，絮凝沉降性能好，故传统的活性污泥法常运行在这个范围。 衰亡期只出现在某些特殊的水处理场合， 如延时曝气及污泥消化。 第一节 微生物的生长及其特性 * 四 、 微生物膜的生长特性 1. 生物膜的生长 生物膜是粘附于固体表面，被微生物胞外多聚物包裹的有组织的微生物群体。 第一节 微生物的生长及其特性 成分： 水 （97%） 微生物 分泌物 营养物质 代谢产物 微生物裂解产物 * 从单位固体表面积上的微生物量(mg/cm2)上看可分为6个阶段 a. 延滞期 b. 加速增长期 c. 恒速增长期 d. 减速增长期 e. 安定期 f. 脱落期 第一节 微生物的生长及其特性 微生物膜的生长模式图 * 微生物膜的生长过程中密度的变化 随着膜厚的增加，密度也发生变化 第一节 微生物的生长及其特性 * （1）延滞期：细胞吸附在固体表面上的过程（沉降） 影响吸附速度的因子： 材质、表面性质、形状、细胞的性质、操作条件 （2）加速增长期：还没有形成完整的膜 （3）恒速增长期： 活性细胞量达到最大，形成完整的膜。膜表面凹凸不平。 第一节 微生物的生长及其特性 * （4）减速增长期： 恒速增长期与安定期的过渡期，持续时间短。 （5）安定期： 增长速度与脱落速度相平衡，膜量及膜厚达到最大值。 （6）脱落期：