实验通知
? A.分组 ———每班以 三 人为单位分成小组，其中 两男
一女 ；并从一班到三班依次每 7小组为一大组,分为 五
大组 （ 下周一交名单）
? B.时间 ———4.24（周六）,4.25（周日）,4.28日
下午每半天一大组作试验
? 上午 7:30 下午 2:00开始
? C.内容 ———1.显微镜介绍及基本操作； 2.细菌及其
它微生物的特殊结构观察 3.微生物染色技术 4.环境中微
生物
? D.要求 ———写试验 预习报告, 试验前检查 （ 没有不
得试验 ），并 提问 （ 回答情况同样作为成绩记录 ）；
? 1.细菌数量生长曲线包括哪几个阶段？
? 2,细菌的代时 G为哪个时期的？如何测算？
? 3.各种废水生物处理法中微生物所处生长状态由
什么决定？
? 4.细菌连续培养有哪些培养方式？如何测稀释率
(D)?
? 5.为什么恒化培养 D提高产生不同生物逐次“洗脱”
现象?
? 6.什么是细菌的选育？ 如何进行特殊细菌筛选？
考试 8
（ 2）细菌的驯化
? ①渐变－ 诱导法 (休眠的酶基因复活 +自然突变 )
? 方法：
待降解物通常为 有机毒物或惰性物 。
5 6 7 N
选择性培养基（ 待降解
物，如石油 ）浓度升高 5 n
大一 → 大四
N
+
1
死
? 筛选与诱导驯化 可以同时进行
? 特点,操作简便, 驯化的潜力有限，慢。
结
果
?诱变剂,温度、紫外线、核辐射、酸、碱、化
学诱变剂等等 。
②突变 —诱变法
? 提问,哪些因素可以引起基因突变呢？
? 提问,基因突变的分子机制？
? DNA碱基丢失, 增多、错配 等
?点突变 → 染色体畸变
? 基因突变有这样几个特点 。
A,基因突变的特点
? 发生 Ⅰ,随机性 结果 Ⅱ,无定向性
? 基因突变在哪一个细菌中发生是随机的, 突变基因的部
位也是随机的 。 突变的发生没有固定的方向 。
? 频率 Ⅲ,稀有性 可 Ⅳ,诱变性
? 突变率 （ 每一细菌在每一世代中发生某一性状突变的 机
率 ） 通常为 10-5~10-10。 十万至一百亿个细菌中才可能有
一个细菌的基因发生突变 。
? 人工诱变 可提高 10～ 105倍
? Ⅵ,可逆性
? 修复成功
? Ⅴ,稳定性
? 修复失败
? 产生的变异性状是稳定的, 可遗传的 。
?利用基因突变的特点, 可以通过
人工诱变进行细菌的基因改造 。
? 常用的诱变剂,紫外线, 5— 溴尿嘧啶, 亚硝酸, 卟啶染
料等 。
? 诱变的步骤
? Ⅰ,制出发菌株的单细菌悬浮液
? 提问,为什么？ 如何在整个过程中尽量使细菌分散呢？
? 诱变剂与细菌充分接触； 向细菌培养液中加入 玻璃珠, 并
保持在诱变过程中始终进行振荡搅拌形成出发细菌的单细
菌悬浮液 ；
B,方法
? Ⅱ,选择合适的诱变剂剂量进行诱变
? 提问,为什么要有剂量限制呢？
? 少,效率低 ;过高, 是药三分毒, 会造成细菌大量死亡 。
? 例如在进行细菌紫外诱变时, 通常使用 15或 20W的紫外灯距离细菌
单细菌悬浮液 15~30cm,照射 15~20min。
? Ⅲ,筛选突变出的高效菌
? 提问, 如何筛？
? 选择性培养基
评价
?诱变法 潜力要远大于诱导法, 但操作复杂 。 在
实际诱变中, 往往要经过几次不同诱变方法的诱变处理
以及大量繁琐的筛选分离工作才有可能获得理想的突变
体 。 最后这些突变体将会在实验室小试, 中试的基础上
被投放到生产实践中 。
? 参见, 环境微生物学技术手册, （ 图书馆 X172-6201）
? 通常生产上更多利用的是 诱导法 。
? 污泥培养初期 逐步提高污水比例,有些菌种不能适
应被 淘汰 (筛选 )，能产生 诱导 酶的菌株及自发突变体
中能来降解此类废水的菌种能够生存而被保留下来，且
能力逐步提高，使废水达到预期的排放标准；
?*诱变 菌株环保市场的开发前景如何?目前国内
外有哪些主要的此类公司?
③基因重组法
? 不同个体基因重新组合
? A,形式
? 自发基因重组与人工基因重组
?自发基因重组
? a,真 核 生 物 为 杂 交 ；
? 精卵细胞质融合过程中 所有遗传物质的重组
? b,原 核 生 物 为 转 化, 转 导,接合 ；
? 部分遗传物质的转移和重组
提问,要获取国外的某些先进技术 （部分基因） 有
哪些途径？
工业间谍 （ ——地下工
作者）的拿来主义引进 合作开发
?细菌亦然
Ⅰ,转化 Transformation（引进）
? 供体细菌研碎物中的 DNA片段 直接 吸收进入活的
受体细菌 并发生基因重新组合的方式 。
? 受体细菌获得了供体细菌的部分遗传性状 —, 转运同化,
? 转化现象是 1928年英国的细菌学家格里菲斯首先发现的,,被命名为
格里菲斯实验 （ 证明 DNA是生命遗传物质的经典实验之一 ） 。
引进
老鼠体内
提取物培
养现象
活的 S Ⅲ
肺炎双球菌
活的 R Ⅱ
肺炎双球菌
无毒 杀死 杀死 转
化
现
象
加热杀死后
的破碎细胞
混合注射
加热杀死后
的破碎细胞
格里菲斯实验
无毒
注射 注射
？？
? 1944年才通过试验找出了其中的原因。试验方法如下：
S Ⅲ型细菌
光滑有毒的细胞 破裂细胞 DNA 抽提物 混合 粗糙无毒的 R Ⅱ细菌
S Ⅲ DNA 抽提物被 有些 R Ⅱ细菌
混合 DNA 酶降解 的 DNA 残骸 吸收 S Ⅲ D N A
+
未变化 的 R Ⅱ细菌 少数转化成 S 细菌 R Ⅱ细菌
（ 1/ 10
6
）
+
目前发现自然状态下
许多其它 细菌、放线
菌、真菌和高等动植
物中 都也有转化现象
。
?Ⅱ,接合 （ 合作 ）
?Ⅲ,转导 （间谍窃取）
? 间谍？
? 噬菌体 －细菌病毒
? 通过噬菌体的携带而 转 移
导 手 的基因重组现象称为
转导。
? 转导是 1951年辛德尔 (Zinder)和
莱德贝尔格 (1Jederberg)在研究
鼠沙门氏伤寒杆菌重组 时发现
的。
?细菌有性生殖
LA-2
A- B+
LA-22
A+ B-
LA-2是
能
合
成色氨酸
（ B+）但 不
能 合成组氨
酸 （ A-）的
沙门氏伤寒
杆菌
指导色氨
酸合成的基
因 超微烧结玻璃板细菌不能通过,噬菌体可以通过
转
导能合成色氨酸
间
谍
侵入、重组
,转 移、
导 手”
LA-22是 合成
色氨酸 （ B-）但 能
合成组氨酸 （ A+）
的 沙门氏伤寒杆菌
一些细胞中含有繁
殖速度较慢的 温和
噬菌体 P-22
不
能
B.人工基因重组 — 遗传工程
? 遗传工程是 70年代初发展起来的生物技术 。
? 定义,对遗传物质进行改造 （ 人工干预下 的杂交, 转化,
接合, 转导 ） 的技术 。
? 工程,类似工程设计那样有很高的 预见性, 精确性与严
密性 。
a.遗传工程的方法
? 遗传工程方法包括两个水平的研究：一种是细胞水平；另一种是
基因水平 。 所以, 又可把它 分为 细胞工程和基因工程 。
? 细胞工程 —— 两个细胞 原生质体 融合
体 外 切 割 导 入
遗 传 物 质 基 因 片 段 受 体 细 胞
? 基因工程 —— 两个细胞 DNA片段 剪接拼接
? 狭义的讲, 遗传工程就是基因工程 。
? 原理,限制性核酸内切酶
在特殊培养基上
（ 如含有青霉素 ）
筛选目的细菌
质粒载
体（具
有 抗性
基因 ）
如 抵抗青霉素
长出必然是
重组成功的
细菌
外源基因
片段
详见, 生
物化学,
有关章
节
b.遗传工程在环境工程中的应用
? 对 特殊基因 进行, 剪切－粘贴－链接, 制造, 超
级细菌,
+ +
? Ⅰ,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, 而且降解速率也较馒, 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 。 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 。
接
合
接
合
接
合
? Ⅱ,耐汞工程菌
? 日本水俣事件及瑞典鸟类汞中毒事件后, 日本和瑞典对汞在自然界转
化做了大量研究工作, 提出了汞化合物转化的途径, 主要是某些微生
物使水体汞元素甲基化形成甲基汞, 使人及生物中毒 。 另一面自然界
中存在一些耐汞的微生物, 它们的耐汞基因在质粒 R因子上 。
? 例如, 恶臭假单胞菌 一般在超过 2ug／ ml汞浓度中即将中毒死, 查克
拉巴蒂用质粒转移技术, 把嗜油假单胞菌的耐汞质粒 (MER质粒 )转移
到恶臭假单胞菌中去, 后者获得 MER质粒, 可在 50~70ug／ ml氯化汞
中生长 。
? Ⅲ, 脱色工程菌的构建
? 将分别含有降解偶氮染料质粒的偏号 Kx和 Kd两株 假单胞菌 通过质粒
转移技术培育出兼有分解两种偶氮染料功能的脱色工程 菌 。
? 基因工程方法看似简单，但在具体 实施上有较大的难度。
A.细菌的质粒本身容易丢失或转移
B.质粒具有不相容性
? （ 只有在一定条件下,属于不同的不相容种群的质粒才能稳定地共
存于同一宿主中。）
?*使用哪些方法有利于不同质粒的相容?国
内那些科研院校进行基因重组工程菌的开
发研究?
?细菌形态
?细菌生理
?细菌遗传与变异
第四章 其它微生物
? A.分组 ———每班以 三 人为单位分成小组，其中 两男
一女 ；并从一班到三班依次每 7小组为一大组,分为 五
大组 （ 下周一交名单）
? B.时间 ———4.24（周六）,4.25（周日）,4.28日
下午每半天一大组作试验
? 上午 7:30 下午 2:00开始
? C.内容 ———1.显微镜介绍及基本操作； 2.细菌及其
它微生物的特殊结构观察 3.微生物染色技术 4.环境中微
生物
? D.要求 ———写试验 预习报告, 试验前检查 （ 没有不
得试验 ），并 提问 （ 回答情况同样作为成绩记录 ）；
? 1.细菌数量生长曲线包括哪几个阶段？
? 2,细菌的代时 G为哪个时期的？如何测算？
? 3.各种废水生物处理法中微生物所处生长状态由
什么决定？
? 4.细菌连续培养有哪些培养方式？如何测稀释率
(D)?
? 5.为什么恒化培养 D提高产生不同生物逐次“洗脱”
现象?
? 6.什么是细菌的选育？ 如何进行特殊细菌筛选？
考试 8
（ 2）细菌的驯化
? ①渐变－ 诱导法 (休眠的酶基因复活 +自然突变 )
? 方法：
待降解物通常为 有机毒物或惰性物 。
5 6 7 N
选择性培养基（ 待降解
物，如石油 ）浓度升高 5 n
大一 → 大四
N
+
1
死
? 筛选与诱导驯化 可以同时进行
? 特点,操作简便, 驯化的潜力有限，慢。
结
果
?诱变剂,温度、紫外线、核辐射、酸、碱、化
学诱变剂等等 。
②突变 —诱变法
? 提问,哪些因素可以引起基因突变呢？
? 提问,基因突变的分子机制？
? DNA碱基丢失, 增多、错配 等
?点突变 → 染色体畸变
? 基因突变有这样几个特点 。
A,基因突变的特点
? 发生 Ⅰ,随机性 结果 Ⅱ,无定向性
? 基因突变在哪一个细菌中发生是随机的, 突变基因的部
位也是随机的 。 突变的发生没有固定的方向 。
? 频率 Ⅲ,稀有性 可 Ⅳ,诱变性
? 突变率 （ 每一细菌在每一世代中发生某一性状突变的 机
率 ） 通常为 10-5~10-10。 十万至一百亿个细菌中才可能有
一个细菌的基因发生突变 。
? 人工诱变 可提高 10～ 105倍
? Ⅵ,可逆性
? 修复成功
? Ⅴ,稳定性
? 修复失败
? 产生的变异性状是稳定的, 可遗传的 。
?利用基因突变的特点, 可以通过
人工诱变进行细菌的基因改造 。
? 常用的诱变剂,紫外线, 5— 溴尿嘧啶, 亚硝酸, 卟啶染
料等 。
? 诱变的步骤
? Ⅰ,制出发菌株的单细菌悬浮液
? 提问,为什么？ 如何在整个过程中尽量使细菌分散呢？
? 诱变剂与细菌充分接触； 向细菌培养液中加入 玻璃珠, 并
保持在诱变过程中始终进行振荡搅拌形成出发细菌的单细
菌悬浮液 ；
B,方法
? Ⅱ,选择合适的诱变剂剂量进行诱变
? 提问,为什么要有剂量限制呢？
? 少,效率低 ;过高, 是药三分毒, 会造成细菌大量死亡 。
? 例如在进行细菌紫外诱变时, 通常使用 15或 20W的紫外灯距离细菌
单细菌悬浮液 15~30cm,照射 15~20min。
? Ⅲ,筛选突变出的高效菌
? 提问, 如何筛？
? 选择性培养基
评价
?诱变法 潜力要远大于诱导法, 但操作复杂 。 在
实际诱变中, 往往要经过几次不同诱变方法的诱变处理
以及大量繁琐的筛选分离工作才有可能获得理想的突变
体 。 最后这些突变体将会在实验室小试, 中试的基础上
被投放到生产实践中 。
? 参见, 环境微生物学技术手册, （ 图书馆 X172-6201）
? 通常生产上更多利用的是 诱导法 。
? 污泥培养初期 逐步提高污水比例,有些菌种不能适
应被 淘汰 (筛选 )，能产生 诱导 酶的菌株及自发突变体
中能来降解此类废水的菌种能够生存而被保留下来，且
能力逐步提高，使废水达到预期的排放标准；
?*诱变 菌株环保市场的开发前景如何?目前国内
外有哪些主要的此类公司?
③基因重组法
? 不同个体基因重新组合
? A,形式
? 自发基因重组与人工基因重组
?自发基因重组
? a,真 核 生 物 为 杂 交 ；
? 精卵细胞质融合过程中 所有遗传物质的重组
? b,原 核 生 物 为 转 化, 转 导,接合 ；
? 部分遗传物质的转移和重组
提问,要获取国外的某些先进技术 （部分基因） 有
哪些途径？
工业间谍 （ ——地下工
作者）的拿来主义引进 合作开发
?细菌亦然
Ⅰ,转化 Transformation（引进）
? 供体细菌研碎物中的 DNA片段 直接 吸收进入活的
受体细菌 并发生基因重新组合的方式 。
? 受体细菌获得了供体细菌的部分遗传性状 —, 转运同化,
? 转化现象是 1928年英国的细菌学家格里菲斯首先发现的,,被命名为
格里菲斯实验 （ 证明 DNA是生命遗传物质的经典实验之一 ） 。
引进
老鼠体内
提取物培
养现象
活的 S Ⅲ
肺炎双球菌
活的 R Ⅱ
肺炎双球菌
无毒 杀死 杀死 转
化
现
象
加热杀死后
的破碎细胞
混合注射
加热杀死后
的破碎细胞
格里菲斯实验
无毒
注射 注射
？？
? 1944年才通过试验找出了其中的原因。试验方法如下：
S Ⅲ型细菌
光滑有毒的细胞 破裂细胞 DNA 抽提物 混合 粗糙无毒的 R Ⅱ细菌
S Ⅲ DNA 抽提物被 有些 R Ⅱ细菌
混合 DNA 酶降解 的 DNA 残骸 吸收 S Ⅲ D N A
+
未变化 的 R Ⅱ细菌 少数转化成 S 细菌 R Ⅱ细菌
（ 1/ 10
6
）
+
目前发现自然状态下
许多其它 细菌、放线
菌、真菌和高等动植
物中 都也有转化现象
。
?Ⅱ,接合 （ 合作 ）
?Ⅲ,转导 （间谍窃取）
? 间谍？
? 噬菌体 －细菌病毒
? 通过噬菌体的携带而 转 移
导 手 的基因重组现象称为
转导。
? 转导是 1951年辛德尔 (Zinder)和
莱德贝尔格 (1Jederberg)在研究
鼠沙门氏伤寒杆菌重组 时发现
的。
?细菌有性生殖
LA-2
A- B+
LA-22
A+ B-
LA-2是
能
合
成色氨酸
（ B+）但 不
能 合成组氨
酸 （ A-）的
沙门氏伤寒
杆菌
指导色氨
酸合成的基
因 超微烧结玻璃板细菌不能通过,噬菌体可以通过
转
导能合成色氨酸
间
谍
侵入、重组
,转 移、
导 手”
LA-22是 合成
色氨酸 （ B-）但 能
合成组氨酸 （ A+）
的 沙门氏伤寒杆菌
一些细胞中含有繁
殖速度较慢的 温和
噬菌体 P-22
不
能
B.人工基因重组 — 遗传工程
? 遗传工程是 70年代初发展起来的生物技术 。
? 定义,对遗传物质进行改造 （ 人工干预下 的杂交, 转化,
接合, 转导 ） 的技术 。
? 工程,类似工程设计那样有很高的 预见性, 精确性与严
密性 。
a.遗传工程的方法
? 遗传工程方法包括两个水平的研究：一种是细胞水平；另一种是
基因水平 。 所以, 又可把它 分为 细胞工程和基因工程 。
? 细胞工程 —— 两个细胞 原生质体 融合
体 外 切 割 导 入
遗 传 物 质 基 因 片 段 受 体 细 胞
? 基因工程 —— 两个细胞 DNA片段 剪接拼接
? 狭义的讲, 遗传工程就是基因工程 。
? 原理,限制性核酸内切酶
在特殊培养基上
（ 如含有青霉素 ）
筛选目的细菌
质粒载
体（具
有 抗性
基因 ）
如 抵抗青霉素
长出必然是
重组成功的
细菌
外源基因
片段
详见, 生
物化学,
有关章
节
b.遗传工程在环境工程中的应用
? 对 特殊基因 进行, 剪切－粘贴－链接, 制造, 超
级细菌,
+ +
? Ⅰ,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, 而且降解速率也较馒, 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 。 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 。
接
合
接
合
接
合
? Ⅱ,耐汞工程菌
? 日本水俣事件及瑞典鸟类汞中毒事件后, 日本和瑞典对汞在自然界转
化做了大量研究工作, 提出了汞化合物转化的途径, 主要是某些微生
物使水体汞元素甲基化形成甲基汞, 使人及生物中毒 。 另一面自然界
中存在一些耐汞的微生物, 它们的耐汞基因在质粒 R因子上 。
? 例如, 恶臭假单胞菌 一般在超过 2ug／ ml汞浓度中即将中毒死, 查克
拉巴蒂用质粒转移技术, 把嗜油假单胞菌的耐汞质粒 (MER质粒 )转移
到恶臭假单胞菌中去, 后者获得 MER质粒, 可在 50~70ug／ ml氯化汞
中生长 。
? Ⅲ, 脱色工程菌的构建
? 将分别含有降解偶氮染料质粒的偏号 Kx和 Kd两株 假单胞菌 通过质粒
转移技术培育出兼有分解两种偶氮染料功能的脱色工程 菌 。
? 基因工程方法看似简单，但在具体 实施上有较大的难度。
A.细菌的质粒本身容易丢失或转移
B.质粒具有不相容性
? （ 只有在一定条件下,属于不同的不相容种群的质粒才能稳定地共
存于同一宿主中。）
?*使用哪些方法有利于不同质粒的相容?国
内那些科研院校进行基因重组工程菌的开
发研究?
?细菌形态
?细菌生理
?细菌遗传与变异
第四章 其它微生物
