污染控制微生物学污染控制微生物学91

污染控制微生物学1.绪论2.原核微生物3.真核微生物4.非细胞生物——病毒5.微生物的营养6.微生物的代谢7.微生物的生长繁殖8.微生物的生态9.微生物的遗传和变异10.废水生物处理基本原理和主要微生物类群11.厌氧生物学原理及厌氧生物处理技术12.水体的富营养化和氮磷的去除13.污染控制微生物学的应用14.生物修复技9.微生物的遗传和变异遗传性和变异性是生物界最本质的属性之一。遗传性是指亲代生物传递给子代的与自身相同性状的遗传信息，这种遗传性是相对稳定的。凡在遗传物质水平上发生了改变而引起某些相应性状发生改变的特性，称为变异性，这种变异性是可以遗传的。微生物的遗传变异特性在环境科学与工程中有重要应用价值。主要内容9.1微生物的遗传9.2微生物的变异与突变9.3细菌的基因重组9.4基因工程在环境科学中的应用9.5作业9.1微生物的遗传9.1.1证明核酸是遗传物质的经典实验9.1.2DNA的化学组成与结构9.1.3DNA的复制9.1.4遗传信息的传递与表达—中心法则9.1.1证明核酸是遗传物质的经典实验P240（1）肺炎双球菌的转化实验（2）噬菌体感染实验（3）病毒的拆开和重建实验（1）肺炎双球菌的转化实验1928年，英国医生F.Griffith最早利用肺炎链球菌（Streptococcuspneumoniae）[又称肺炎双球菌（Diplococcuspneumoniae）]进行了转化实验。在这一实验中，S.pneumoniae两个不同的菌株RⅡ型和SⅢ型被用作实验材料。RⅡ型肺炎链球菌菌株不形成荚膜，菌落表面粗糙，不具有致病性。SⅢ型肺炎链球菌菌株有荚膜，菌落表面光滑，它具有致病性，可使小鼠患败血症而死亡。RⅡ型活菌株小白鼠注射小白鼠健康SⅢ型活菌株小白鼠注射小白鼠病死加热杀死的SⅢ型菌株小白鼠注射小白鼠健康RⅡ型活菌株小白鼠注射小白鼠病死加热杀死的SⅢ型菌株RⅡ型活菌株小白鼠注射小白鼠病死SⅢ型菌株的DNA肺炎链球菌的转化实验实验结论这些实验说明，在加热杀死的SⅢ型菌株的细胞内可能存在一种物质，它能通过某种方式进入RⅡ型菌株细胞，并使RⅡ型菌株细胞获得稳定的致病遗传性状。1944年，O.T.Avery等人对转化实验进行了进一步的研究。在实验中，他们从活的SⅢ型菌株中提纯了蛋白质、DNA和荚膜多糖等各种细胞成分，并在离体条件下分别利用这几种物质进行了转化实验，结果只有SⅢ型菌株的DNA才能将RⅡ型菌株转化为SⅢ型菌株，从而证明了DNA是引起转化作用的物质。（2）噬菌体感染实验1952年，Hershey和Chase利用示踪同位素的方法，对大肠杆菌T2噬菌体感染大肠杆菌进行了实验研究。捣碎器打散吸附32P标记的噬菌体E.coli离心上清液15%放射性沉淀85%放射性捣碎器打散吸附35S标记的噬菌体E.coli离心上清液75%放射性沉淀25%放射性噬菌体的感染实验实验结论发现几乎全部的32P和大肠杆菌都在沉淀物中，而几乎全部的35S都留在上清液中。有力地说明了T2噬菌体的蛋白质外壳并没有进入菌体，只有DNA进入宿主大肠杆菌的体内，并通过DNA的作用最终释放出大量与亲代有同样蛋白质外壳的子代T2噬菌体。由此可见，决定噬菌体遗传性的物质不是蛋白质，而是DNA。（3）病毒的拆开和重建实验1956年，H.Fraenkel-Conrat用含RNA（核糖核酸）的烟草花叶病毒（TMV）进行了植物病毒重建实验。将TMV的蛋白质外壳与RNA核心分离。分离后的RNA在没有蛋白质外壳的情况下，仍能感染烟草并使其患病，而且在病斑中还能分离出正常的病毒粒子。在实验中还选用了与TMV近缘的霍氏车前花叶病毒（HRV）。当用以TMV的RNA与HRV的蛋白质外壳重建后的杂合病毒去感染烟草时，烟叶上出现了典型的TMV病斑，而且从中分离出来的新病毒也是典型TMV病毒。利用HRV的RNA与TMV的蛋白质外壳重建后的杂合病毒感染烟草后，同样可从中分离出典型HRV病毒，从而证明病毒的遗传物质是RNA。9.1.2核酸的化学组成与DNA结构（1）DNA的化学组成脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）脱氧核苷酸核苷酸磷酸脱氧核糖核糖碱基腺嘌呤A鸟嘌呤G胞嘧啶C胸腺嘧啶T尿嘧啶U（2）DNA的结构DNA是由两条脱氧核苷酸链组成的双螺旋体结构；每条链中，核糖核磷酸交替连结排在外侧，与核糖相连的碱基排在内侧；两条链的碱基按照碱基配对原则以氢键相连。DNA的碱基配对原则：A＝T，G≡CRNA的碱基配对原则：A＝U，A＝T，G≡CDNA的结构演示9.1.3DNA的复制请观看演示9.1.4遗传信息的传递与表达—中心法则RNA是怎样合成的（转录）？三种RNA的功能有什么不同？P244蛋白质的合成（翻译）（密码子）P244性状表达P245什么是生物遗传的中心法则？P244补充一个概念——生物的性状性状：由遗传物质决定，生物体所表现出的，可以观测到的，可以用物理、化学方法测定的性质和形状。9.2微生物的变异与突变9.2.1变异的概念9.2.2变异的原因9.2.3基因突变9.2.1变异的概念由于遗传物质的改变，子代在性状上表现出的与亲代的差异性。9.2.2变异的原因生物产生变异的根本原因，是在外部的和内在的因素作用下，遗传物质发生了改变，如果这一改变是可以稳定遗传的，则称为突变；突变包括基因突变、基因重组和染色体变异；