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。