DGGE_TGGE技术及其在微生物分子生态学中的应用
44卷 6期2004年12月
微生物学报Acta Microbio logica Sinica Vol.44December
No.6
2004
基金项目:国家 973项目 (G2000026402);国家 863计划 (2003AA515030);黑龙江省自然科学基金攻关项目(GZ03C314)
*
通讯作者。Tel Fax:86 451 86282008;E mail:jidx3@https://www.wendangku.net/doc/3a13731776.html,
作者简介:宫曼丽(1979-),女,黑龙江人,博士研究生,主要从事环境微生物学、生物制氢工程技术研究。E mail:locg66@https://www.wendangku.net/doc/3a13731776.html, 收稿日期:2004 03 04,修回日期:2004 04 15
DGGE TGGE 技术及其在微生物分子生态学中的应用
宫曼丽 任南琪
*
邢德峰
(哈尔滨工业大学市政环境工程学院 哈尔滨 150090)
摘 要:变性梯度凝胶电泳(DGGE)和温度梯度凝胶电泳(TGGE)是近些年微生物分子生态学研究中的热点技术之一。由于DGGE TGGE 技术具有可靠性强、重现性高、方便快捷等优点,被广泛地应用于微生物群落多样性和动态性分析。文章对DGGE TGGE 技术原理与关键环节、局限性和应用前景进行了综述。关键词:变性梯度凝胶电泳,温度梯度凝胶电泳,微生物多样性,微生物分子生态学中图分类号:Q939 9 文献标识码:A 文章编号:0001 6209(2004)06 0845 04 在环境监测和废弃物综合治理过程中需要探明有关微生物学信息,因此揭示特定生境下的微生物群落的遗传多样性和动态性是研究的重要内容。目前自然界中只有极少部分微生物能够被分离和纯化,若以这极少部分的微生物来代表环境和处理系统中复杂的微生物群体将导致极大的误差[1,2]。因此,用传统的微生物培养和鉴定方法不足以代表微环境中的真实情况。
基于DNA 指纹技术的分子生物学研究手段,例如限制性片段长度多态性分析(Restriction Fragment Length Polymor phism,RFLP)
[3]
、末端限制性片段长度多态性分析(T erminal
Res triction Fragment Length Polymorphism,T RFLP)[3]、单链构象多态性分析(Single Strand Conformation Polymorphis m,SSCP)[4]
等逐步被引入到环境微生物学研究中,已经将环境微生物领域研究带入一个革命性的新时代。变性梯度凝胶电泳(De naturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)[5,
6]
和温度梯度凝
胶电泳(T emperature Gradient Gel Electrophoresis,TGGE)[7]技术直接利用DNA 及RNA 对微生物遗传特性进行表征,不但避免了传统上耗时的菌种分离,更可进而鉴定出无法利用传统方法分离出来的菌种。这一技术所分析出的微生物群落多样性使我们能够快速、准确地鉴定自然生境或人工生境中的微生物个体,并进行复杂微生物群落结构演替规律、微生物种群动态性、重要基因定位、表达及调控的评价分析。这终将有助于建立更完整的系统操作模式,提高生物处理系统的稳定性,推动和深化环境整治工作,合理利用环境资源。
1 DGGE TGGE 的发展和技术原理
DGGE 技术是由Fischer 和Lerman 于1979年最先提出的用于检测DNA 突变的一种电泳技术。它的分辨精度比琼脂糖电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳更高,可以检测到一个核苷酸水平的差异。1985年Muzyers 等[8]首次在DGGE 中使用 GC
夹板 和异源双链技术,使该技术日臻完善。1993年Muzyers 等[6]首次将DGGE 技术应用于分子微生物学研究领域,并证
实了这种技术在揭示自然界微生物区系的遗传多样性和种群差异方面具有独特的优越性。由于DGGE 技术避免了分离纯化培养所造成的分析上的误差,通过指纹图谱直接再现群落结构,目前已经成为微生物群落遗传多样性和动态性分析的强有力工具。此外,基于相同原理,又相继出现了用温度梯度代替化学变性剂的温度梯度凝胶电泳(T emperature Gradient Gel Electrophoresis,TGGE)[9]、瞬时温度梯度凝胶电泳(Temporal Temperature Gradient Gel,TTGE)等技术。
DNA 分子双螺旋结构是由氢键和碱基的疏水作用共同作用的结果。温度、有机溶剂和p H 等因素可以使氢键受到破坏,导致双链变性为单链。DGGE 技术检测核酸序列是通过不同序列的DNA 片段在各自相应的变性剂浓度下变性,发生空间构型的变化,导致电泳速度的急剧下降,最后在其相应的变性剂梯度位置停滞,经过染色后可以在凝胶上呈现为分散的条带。该技术可以分辨具有相同或相近分子量的目的片段序列差异,可以用于检测单一碱基的变化和遗传多样性以及PCR 扩增DNA 片段的多态性。TGGE 技术的基本原理与DGGE 技术相似,含有高浓度甲醛和尿素的凝胶温度梯度呈线性增加,这样的温度梯度凝胶可以有效分离PCR 产物及目的片段。TGGE 技术与化学变性剂形成梯度的DGGE 技术相比,梯度形成更加便捷,重现性更强。
该技术主要包括以下步骤: 样品的采集; 样品总DNA 提取及纯化; 样品16S rDNA 片段的PCR 扩增; 预实验(主要是对扩增出的16S rDNA 片段的解链性质及所需的化学变性剂浓度范围或温度梯度范围进行分析); 制胶; 样品的DGGE TGGE 分析。下面以DGGE 技术为例进行说明。
2 DGGE 技术的关键环节和系统优化
根据变性剂梯度方向的不同,DGGE 可分为: 垂直
DGGE,其变性剂梯度同电场方向垂直,常用的变性剂浓度梯度范围比较宽,如0%~100%,20%~70%。主要用于试验决定分离野生型和突变型的最佳变性剂梯度范围; 平行DGGE,其变性剂的梯度同电场的方向平行,常用的变性剂浓度梯度范围则比较窄,以便更好的分离DNA片段。主要用于解链范围明确的DNA片段的检测。目前应用在环境微生物样品分析的主要是平行DGGE。若使DGGE技术对DNA片
段达到最佳的分离效果,必须了解与待测DNA片段相关的解链性质。选择适合检测该DNA片段的最理想的变性剂浓度范围以及电泳时间。
2 1 最佳变性剂梯度的选择
为使仅有一个碱基之差的不同DNA片段取得最佳的分离效果,可以用垂直变性梯度实验来选择所要研究的DNA 片段的解链性质、变性剂浓度梯度。在垂直变性梯度电泳实验中,电泳方向与变性剂梯度线性增加方向垂直。加样孔是一个占胶板整个宽度的单一大孔(与梯度方向平行)。从低浓度变性胶的一侧进胶的DNA片段,由于未与变性剂发生作用,DNA片段未解链,DNA以双链分子形式迁移较远。DNA片段在高浓度变性剂一侧进胶后在电泳过程中几乎不能移动,此时DNA分子已大部分解链,单链DNA分子在电场中停止运动。中等变性剂浓度导致DNA片段不同的解链程度,因此会停留在胶板的不同位置,观察到中等移动速率的DNA片段。电泳后经染色处理,DNA片段经凝胶成像系统呈现出一条清晰的 S 型曲线。变性剂梯度范围应选在垂直实验曲线斜率较大的部分,这时多数分子处于部分变性状态,此时的位置相当于它所代表的解链区域的T
m
(解链温度)值,这使得落入低温解链区的不同分子达到最佳分离状态。这种电泳胶提供了有关DNA片段解链区数目及相对T m值
的信息。选择水平胶的条件可包括T
m
左右约10 的范围区内,10 相当于30%范围的变性剂。根据这些要点便可设计具有多个样品孔的平行变性梯度胶,在最佳条件下进行靶片段的分析。
2 2 最佳电泳时间和温度的确定
DGGE系统要求在聚丙烯酰胺凝胶中对待测DNA片段进行电泳,电泳的温度要低于待测解链区域T m值。对绝大多数天然的DNA片段50~65 是比较适合的。最佳解链温度是由平行凝胶电泳实验确定的。变性剂梯度由胶板的顶端向底端线性增加,电泳方向平行于变性剂梯度变化方向。平行DGGE技术适用于多个样品的比较分析。样品分析之前,首先要将待测样品以恒定的时间间隔在同一块胶版上点样,跑胶。根据DNA片段的分辨情况来确定电泳时间。电泳的时间长短与系统的电压密切相关,一般来讲采用低电压,则电泳时间要长一点,采用高电压则相反。DNA片段为200bp左右,通常在电压为150V时,电泳4h可以达到良好的分离效果。
目前,计算机程序预测解链性质,节省了对目标DNA片段的分析所占用的大量时间。这些程序以寡核苷酸溶解性的研究及解链理论为基础,可模拟和任何已知序列DNA解链温度有关的解链行为、最佳凝胶电泳时间及任何碱基改变对解链图象产生的预期影响。可用Win M elt MacMelt(http: https://www.wendangku.net/doc/3a13731776.html, es melt.h tml),TGGE S TAR(http: www. chari te.de bioinf tgge )和Poland analysis(http: w ww.bi ophys. uni duesseldorf.de local POLAND p oland.html)等软件进行分析。
2 3 GC夹板 技术
由于DNA分子中的G、C碱基对要比A、T碱基对结合得牢固,因此G、C含量高的区域具有较高的解链温度。基于这一原理, GC夹板 (GC clamp)技术是将一段长度为30~50bp 富含G、C的DNA碱基片段附加到双链的一端以形成一个人工高温解链区。这样,DNA片段的原有部分就处在低温解链区从而可以实现更好的分离。常规的DGGE TGGE电泳技术对于长度超过500bp的DNA片段的序列变化情况,只能有50%的检出率[8]。应用 GC夹板 技术可使检出率提高到100%[8,10]。表1中列出了常用的 GC夹板 碱基片段。
表1 常用的 G C夹板 碱基片段
Table1 Oli gonucleotide base fragments used for GC clamp
Sequence(5 3 )References CG CCCGCCGCGCGCG GCGG GCGG GGCG GGGGCACG GGGGG11,12,13 CG CCCGCCGCGCCCCGCGCCCGGCCCGCCGCCCCCGCCCC14,15,16 CG CCCGCCGCGCCCCGCGCCCGTCCCGCCGCCCCCGCCCG17
DGGE TGGE电泳技术中, GC夹板 技术的引入方式主要有两种:一种是应用含有 GC夹板 的特定引物进行PCR 扩增,此方法要使用校对功能的聚合酶(Proof reading poly merase)以防止引入人为突变。另一种是在PCR反应中加入 GC夹板 , GC夹板 在此反应中充当接头或夹式引物。
2 4 染色和测序
核酸电泳后需要进行染色才能呈现出带型和指纹图谱,最常用的是溴化乙锭染色法和银染法。由于聚丙烯酰胺对溴化乙锭(Ethidium bromide,EB)具有熄灭作用,因此导致灵敏度大为降低,人为缩小了微生物多态性,导致分析误差。同时EB是强致变剂,不利于身体健康。银染法是通过银离子(Ag+)可与核酸形成稳定的复合物,再使用还原剂如甲醛使银离子(Ag+)还原成银颗粒,可把核酸电泳带染成黑褐色,其灵敏度比EB高200倍,是目前最灵敏的方法。但银染法,不易回收DNA,无法进行后续的杂交分析。近年来,相继出现了SYBR Gold、SYBR Green 和SYBR Green 等新一代荧光核酸凝胶染料[18],这类染料的背景极低,可以帮助更好的观察微量的条带。致突变性远低于EB数倍甚至数10倍,几乎具有银染的超高灵敏度。由于该染料渗透入凝胶的速度极快,无须脱色,因此使染色过程更加简便,节省时间。虽然这种染料价格比较昂贵,但还是一类具有良好应用前景的荧光染料。显色后,凝胶上的条带可以在回收后用于测序,也可直接进行凝胶的杂交分析。
3 DGGE TGGE技术在微生物分子生态学中的应用
DGGE TGGE技术由于可以再现未被培养的微生物信
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息,从而解决了传统方法的片面性,在分析环境微生物群落多样性和动态性方面迅速得到了应用。DGGE技术已经被广泛用于活性污泥[19,20]、生物膜[21]、土壤[22]、底泥[16]等环境样品中的微生物多样性检测、微生物鉴定、微生物变异以及种群演替等方面的研究。Donner等[23]对动态变化的浮游化变层中的群落结构的演替过程进行了追踪。试验表明纤维素酶和脂酶的活性变化与不同取样点水样中细菌的16S rDNA 片段PCR扩增产物的DGGE谱图具有高度的一致性。San te goeds等[24]利用微生物传感器和PCR DGGE技术相结合,对生物膜形成过程中微生物种群的变化情况进行了分析。DGGE谱图中逐渐增加的条带表明,经过定向的生物演替作用,微生物种类在生物膜中渐渐丰富起来。Teske[25]采用DGGE法分析了硫酸盐还原菌在时空分布的变化。通过利用寡核苷酸探针与DGGE产物的杂交表明,硫酸盐还原菌可在缺氧和微好氧条件下存活。Rowan[26]采用生物滴滤反应器和生物滤池处理同种废水,运用DGGE考察了不同反应器中的氨氧化细菌菌群的组成。虽然不同形式反应器或是同一反应器的不同位置中的氨氧化细菌菌群组成不同,但是主要种群是不依赖反应器的形式或是在反应器中所处的位置不同而改变的,也正是这些主要种群在整个处理过程中发挥着重要的作用。此外,DGGE TGGE技术还在监测功能基因的表达、rDNA编码基因微小异源性差异检测、克隆文库筛选等方面都有很好的应用。
4 DGGE TGGE技术应用的局限性
理论上,只要选择的电泳条件如变性剂梯度、电泳时间、电压等足够精细,DGGE TGGE技术对于DNA片段的分辨率可以达到一个碱基差异水平。但是,Vallaeys等[27]发现DGGE 法并不能对样品中所有的DNA片段进行分离。Muyzer等[6]指出DGGE法只能对微生物群落中数量上大于1%的优势种群进行分析。此外,不同的DGGE TGGE实验条件很可能导致不同的带型谱图。这无疑对序列信息的探针设计和系统发育分析都有一定的影响。
待测样品的预处理过程是DGGE TGGE技术能否发挥效能的关键步骤。这一步骤也是实验误差的主要来源。很多因素都会影响样品DNA的提取过程,比如,待测细胞是否充分裂解;一些抑制DNA降解的物质是否完全去除等。此外,在PCR扩增过程中,如何避免优先扩增,使所有模板以均等的几率被扩增,基因组的大小、引物的设计以及扩增程序的选择均对扩增后DNA片段的质量和数量有很大的影响。这些都将间接影响DGGE TGGE的分析结果。
另外,基于16S rDNA扩增的DGGE TGGE法以及克隆技术在分析微生物种群差异方面,如果细菌存在多个rrN操纵子,或者利用简并性引物在PCR中获得的双链DNA片段,则可能夸大群落差异和扩大群落的多态性。此外,DGGE TGGE 技术不能提供有关微生物活性的信息。
5 展望
尽管DGGE TGGE技术具有以上局限性,但其重现性强、可靠性高、速度快、能够弥补传统方法分析微生物群落的不足,已成为现代微生物学领域一种重要研究手段。在国内DGGE TGGE技术在微生物分子生态学研究中的应用还处于起步阶段,借助于标记基因的PCR扩增技术以及rRNA和mRNA为靶序列,DGGE TGGE技术能够再现微生物群落多样性,获得微生物在时间和空间上的动态信息。由分子生物技术所测得的微生物种类及其数目可用于建立更完整的微生物种群动力学模式,可提高污染物处理的稳定性及提供处理效率不佳时的解决方法。因此,充分了解DGGE TGGE技术的基础背景和局限性,结合其他分子生物学技术是诊断和评价复杂微生物群落的种群结构及其动态学最有前景的技术手段。
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Gradient Gel Electrophoresis in Microbial Molecu lar Ecology
GONG Man Li RE N Nan Qi* XI NG De Feng
(Sc hool o f Munici pal and Environmental Engineering,Harbin Institute o f Tec hnology,Harbin150090,China)
Abstract:In recent years,denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE)and temperature gradient gel electrophoresis (TGGE)are well established molecular tools in microbial molecular ecology that allows the study of diversity and dynam ics of microbial communities.The technique is reliable,reproducible rapid and inexpensive.Here,the principle,the limitations and potentials application of DGGE TGGE techniques are introduced in this paper.
Key words:DGGE,TGGE,Microbial diversity,Microbial molecular ecology
Foundati on items:Key Project of Chines e National Progra ms for Fundamental Res earch and Development(G2000026402);Chi nese National Program for High Technology Res earch and Development(2003AA515030);Hei Longjiang Natural Science Foundation Program(GZ03C314)
*Corresponding author.Tel Fax:86 451 86282008;E mail:jidx3@public.hr.hl.c n
Received date:03_04_2004
更正:在44(5)的第597页中, 1 4 节的内容1 mol L应改为1 mol。
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微生物分子生物学技术
一、质粒DNA提取及琼脂糖凝胶电泳 （一）碱变性法提取质粒DNA 质粒(Plasmid) 是细菌染色体外能自身独立复制的双股环状DNA。带有遗传信息，可赋予细菌某些新的表型。将质粒指纹图谱分析方法、质粒DNA探针技术及检测质粒的PCR技术用于临床感染性疾病的诊断和流行病学调查已成为现实。质粒作为载体在基因工程中起着重要的作用。 分离和纯化质粒DNA的方法很多,但这些方法基本包括三个步骤：即细菌的培养和质粒DNA的扩增，细菌菌体的裂解; 质粒DNA的提取与纯化。 本实验学习用碱变性方法提取质粒DNA。 【原理】 细菌培养物加入SDS和NaOH 碱性溶液处理后，菌体裂解，可使细菌的质粒DNA、染色体DNA和RNA 一起从细胞内释放出来，经琼脂糖凝胶电泳，因各种核酸分子的迁移率不同将上述核酸分成不同的带。用溴化乙锭（EB）染色后，在紫外线灯下可看到各种核酸带发出的荧光。根据荧光的位置，可区分不同的核酸带。 【材料】 1．菌株E.coli JM109（pUC19），E.coli RRI（pBR322） 2．试剂溶液Ⅰ( 50 mM葡萄糖, 25 mM Tris.Hcl PH 8.0, 10 mM EDTA) 溶液II ( 0.2 N NaOH，1%SDS) 用前新配制 溶液III ( 5 mM KAc溶液PH4.8) TE缓冲液(10mMTris.Hcl ,1mMEDTA PH8.0) LB液体培养基( 胰蛋白胨10g,，酵母粉5g, Nacl 10g. 加蒸馏水溶解，用NaOH调PH 至7.5，加水至1000 ml,15磅高压灭菌15分钟)。 【方法】 1．接种细菌于5ml LB液体培养基中，370C培养过夜。 2．3000 rpm/min,离心15min，弃上清。加入100ul 溶液1悬起细菌沉淀。 3．加入200ul前新配制的溶液II ，颠倒EP管5次混合均匀，置冰浴2min。 4．加入150ul溶液III温和地混匀，12000 rpm/min,离心5min。 5．吸取上清清亮裂解液放入另一新EP 管中，加等体积酚-氯仿-异戊醇抽提2次，12000 rpm/min,离心2min。（若不做酶切，此步可省略）吸取上清放入另一新EP 管中，加入二倍体积的冷乙醇，12000 rpm/min,离心10min。 6．弃乙醇，干燥后用30ul TE缓冲液洗下核酸，待电泳检测。 （二）琼脂糖凝胶电泳 琼脂糖凝胶电泳技术（Agarose gel electroghoresis）是分离、鉴定和提纯DNA片断的有效方法。凝胶分辨率决定于使用材料的浓度，并由此决定凝胶的孔径。琼脂糖凝胶可分辩0.1~6.0kb的双链DNA片段。琼脂糖凝胶电泳是一个电场作用。它首先利用琼脂糖的分子筛效应，此外，在弱碱性条件下，DNA分子带负电荷，从负极向正极移动。根据DNA分子大小、结构及所带电荷的不同，它们以不同的速率通过介质运动而相互分离。借助溴化乙锭（EB）能与双链DNA结合的作用，利用EB染色，并通过紫外线激发即可观察被分离DNA片段的位置。 【材料】 1．琼脂糖、10×TAE电泳缓冲液（40m MTris ,20 mM NaAc,1mM EDTA PH8.0） 2．载体缓冲液（0.25%溴酚蓝，30%甘油）、溴化乙锭水溶液（10mg/ml ） 3．凝胶槽、电泳仪 【方法】 1．取琼脂糖0.9g，加入100ml 1x TAE电泳缓冲液于250ml烧瓶中，1000C加热溶解。 2．平衡凝胶槽，放好两侧挡板，调节好梳子与底板的距离（一般高出底板0.5~1mm）。 3．铺板：在溶解好的凝胶中加入终浓度为0.5ug/ml 的溴化乙锭水溶液，轻轻混匀，待冷至500C左右倒入凝胶槽，胶厚一般为5~8mm。 4．待胶彻底凝固后，去掉两侧挡板，将凝胶放入盛有电泳液的槽中（加样孔朝向负极端，DNA由负极向正极移动），使液面高出凝胶2~3mm，小心拔出梳子。 5．DNA 样品与载体缓冲液5：1混合并加入凹孔中（样品不可溢出）。
微生物学实验知识点总结与实践应用
微生物实验知识总结与实践应用经过这学期学习和实验操作，我对《微生物实验》有了一些初步的认识，也从中学习到了有用的知识。《微生物学实验》是要求我们掌握实验知识的基本操作和技能训练，初步了解和掌握先进的技术和方法，与迅速发展的科学前沿接轨。微生物：包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物、显微藻类等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活关系密切。涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域。我将我这学期学到的微生物学知识，结合生活和工业当中的一些应用，归纳如下：在吾尔恩老师的带领下，我们先从最基本的知识学起。 （1）无菌操作技术：高温对微生物具有致死效应，因此微生物在转接过程中，一般再火焰旁进行，并用火焰直接灼烧接种环，已达到灭菌的目的。在做实验时要保持严谨的态度，以后的实验中多数操作都必须再火焰旁进行。 （2）培养基的制备：培养基是人工配置的生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质，用以培养、分离、鉴别微生物或积累代谢产物。自然界中培养基的种类很多，但是不同的培养基中，一般含有水分、碳源、氮源、无机盐和生长因子等，不同类别的微生物对PH值的要求一般不同。 （3）消毒与灭菌：灭菌是用理化方法杀死一定物质中的微生物的微生物学基本技术。灭菌的彻底程度受灭菌时间与灭菌剂强度的制约。微生物对灭菌剂的抵抗力取决于原始存在的群体密度、菌种或
环境赋予菌种的抵抗力。灭菌是获得纯培养的必要条件，也是食品工业和医药领域中必需的技术。是指用物理或化学的方法杀灭全部微生 物，使之达到无菌保障水平。经过灭菌处理后，未被污染的物品，称无菌物品。经过灭菌处理后，未被污染的区域，称为无菌区域。 （4）平板分离与活菌计数：平板分离计数法是将待测菌液经适当稀释，涂布在平板上。经培养后在平板上形成肉眼可见的菌落。根据稀释倍数和取样量计算出样品中细胞密度。平板分离法主要有：1.平板划线分离法。2.稀释涂布平板法。 （5）革兰氏染色法：革兰氏染色法可将细菌分为革兰氏阳性细菌（G+）和革兰氏阴性细菌（G-）两种类型。这是两种细菌细胞壁结构和组成的差异决定的。大肠杆菌是革兰氏阴性杆状细菌，金黄色葡萄球菌是革兰氏阳性细菌，经过革兰氏染色后两者呈现不同的颜色，在显微镜下便于进行观察…… 我们学习微生物实验技术，就是要把微生物的实验技能应用于实践生产，培养繁育细菌收集细菌代谢产物，应用于药业、工业，产生经济利益。制备培养基是微生物实验技术操作的重要环节，按照培养基的功能分类培养基的类型有：1.选择培养基。2.鉴别培养基。在工业生产中常常应用于培养微生物的主要是-发酵罐。我将微生物在生产生活中的应用总结如下： 微生物技术的应用在当今社会中已取得了很大的作用，在工业、农业、医药业、畜牧业等各个行业中都取得了长足的进展，但相对于
微生物分子生态学常用软件使用方法
实验七微生物分子生态学常用软件使用方法 微生物生态学研究中测序已经成为一项常规的必不可少的分析手段，实验后常常会得到大量的核酸序列，有的是细菌基因组上随机的序列片断，有的是16S rRNA基因的克隆文库，有的是功能基因序列等等，如此海量的序列数据，需要进行正确、快速和有效的分析，熟练掌握各种生物学软件的使用方法就显得尤为重要。这里我们主要介绍如何进行序列同源性分析，如何构建系统进化树，如何对克隆文库进行分析，如何对DNA指纹图谱进行比较分析，介绍相关软件的使用方法。 一、实验原理 这里简要介绍序列数据分析过程中用到的软件： BLAST是NCBI(the National Center for Biotechnology Information)的一项服务。BLAST在网络上可以直接使用，我们可以提交序列，并与NCBI数据库（GenBank+EMBL+DDBJ+PDB sequences）进行比对，之后会将一系列的结果返回给用户。 GeneTool可以进行核酸分析，本文中主要用于去除载体序列。 ClustalX 1.8：广泛使用的多序列比对程序，在ClustalW多序列比对程序的基础上增加了图形用户界面。输入为多序列的Fasta格式文件，进行多序列全局比对生成结果的同时，在指定文件夹生成“.dnd”和“.aln”格式文件。 PhyloDraw 0.8：构建进化树的绘图工具，它支持多种多序列比对软件的Multiple Alignment 结果。本实验采用ClustalX进行多序列比对，生成“.dnd”格式的比对文件，最后用PhyloDraw 画出序列进化树。它支持Unrooted tree(无根树)、Rooted tree(有根树)、Radial tree(放射状树)、Rectangle cladogram(矩形进化分支树)、Slated cladogram和Phylogram(序列进化树)。这些都是不同的树型，结果是一致的。 下面简要说明Blast、Fasta、Cluastx、PhyloDraw等进行序列比对以及构建进化树的算法等，作为深入研究的理论基础。 DNA序列的比对是生物信息学的基础之一，寻找序列相似性的过程称为序列比对。 系统进化推断是通过生物间可观测的性质来建立物种之间进化关系假说的方法。我们的目的是构建系统进化树，它已成为相似性比对为基础表示进化关系的很直观的方法。系统进化树是严格的二叉树，二叉分支假设极大的简化了建树算法。在系统进化树中，序列之间的进化距离可以作为树枝长度的度量。构建系统进化树的方法很多，主要有以下四种方法：
第九章 微生物生态习题及答案
第九章微生物生态学习题 一、名词解释 1．硝化作用 2．菌根 3．活性污泥（activated sludge）： 4．反硝化作用 5．硫化作用 6．氨化作用 7．共生 8．微生物生态学 9．根际微生物： 10．根圈效应： 11．根土比： 12．氨化作用： 13．微生态制剂（microecologics）： 14．正常菌群（normal microflora）： 15．条件致病菌（oppotunist pathogen）： 16．拮抗（antagonism）： 17．寄生（parasitism）： 18．富营养化9eutrophication）： 19．BOD（biochemical oxygen demand）： 20．COD（chemical oxygen demand）： 21．TOD： 22．DO： 23．产甲烷细菌（methanogens） 二、填空题 1、从，，，生境中可以分离到嗜热微生物；从，和生境中可分离到嗜盐微生物。 2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程：、、。 3、微生物种群相互作用的基本类型包括：，，，、、和。 4、嗜热细菌耐高温的使DNA体外扩增技术得到突破，为技术的广泛应用提供基础。 5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应，其循环过程包括，
，和。 6、按耐热能力的不同，嗜热微生物可被分成5个不同类型：，， ，和。 7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括，， 和。 8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是和。 9、污水处理按程度可分为，和。 10、汞的微生物转化主要包括3个方面，和。 三、选择题（4个答案选1） 1、总大肠菌群中不包括（）。 A、克雷伯氏菌 B、肠杆菌 C、埃希氏菌 D、芽孢杆菌 2、下列有机物中最难被微生物降解的是（）。 A、纤维素 B、木质素 C、半纤维素 D、淀粉 3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） A、氨 B、氧 C、N2 D、N2O 4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） A、氨 B、氧 C、N2 C、N2O 5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式？（） A、恒浊连续培养 B、恒化连续培养 C、恒浊分批培养 D、恒化分批培养 6、和豆科植物共生固氮的微生物是（）。 A、假单胞菌 B、根瘤菌 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 7、许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素，下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素？（） A、高温高湿 B、高温 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 8、适用于生物冶金的微生物类群主要是（）。 A、嗜热微生物 B、嗜冷微生物 C、嗜酸微生物 D、嗜压微生物 9、超嗜热细菌主要是（）。 A、古生菌 B、真细菌 C、真菌 D、霉菌 10、酸矿水的形成是微生物对某些金属和非金属元素转化的结合，下列哪种循环与酸矿水形成有关？（） A、S循环 B、N循环 C、磷循环 D、硅循环
微生物生态学复习资料
Microbial Ecology 绪论 1. 名词解释： 微生物生态学:是研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。 微生态学：是生态学的一个层次，是研究正常微生物在细胞或分子水平上相关关系的科学环境、自然环境+生物环境 生境、指生物的个体、种群或群落生活地域的具体环境。生物＋非生物 栖息地、生物生活或居住的范围的物理环境。如林地生境中的不同树冠层、树干 生态位、一个种群在生态系统中，在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。 基础生态位、一个物种能够占据的生态位空间，由物种的变异和适应能力决定，而非其地理因素。基本生态位是实验室条件下的生态位，里面不存在捕食者和竞争。 实际生态位、自然界中真实存在的生态位。 物种流是指物种的种群在生态系统内或系统之间时空变化的状态。 2.微生物生态学的研究意义有哪些？ ①发现新的在工农业（如固氮）、食品（如发酵）、医药（如抗生素）和环境保护（如生物修复）方面有重要用途的微生物菌株（包括极端环境中微生物资源的发掘）； ②微生物在地球物质化学循环中具有重要作用； ③开发和利用自然界中的微生物资源，保护好微生物基因资源； ④控制有害微生物，利用微生物净化环境，保护环境，维持环境生态平衡； ⑤保护人类健康和保护生态平衡发挥微生物的最佳作用。
3.微生物生态学主要研究内容有哪些？ ①正常自然环境中的微生物种类、分布及变化规律； ②极端自然环境中的微生物； ③微生物之间、微生物与动植物相互关系； ④微生物在净化污染环境中的作用； ⑤现代分子微生物生态学的研究方法。 4.生态系统的功能有哪些？ 物种流能量流食物链营养级信息流 5.什么是微生物生态系统？其特点是什么？ 是指各种环境因子如物理、化学及生物因子对微生物区系（即自然群体）的作用和微生物区系对外界环境的反作用。 特点：微环境稳定性适应性 7.简述物种流的含义及其特点。 是指物种的种群在生态系统内或系统之间时空变化的状态。不同生态系统间的交流和联系。主要有三层含义： 生物有机体与环境之间相互作用所产生的时间、空间变化的过程； 物种种群在生态系统内或系统之间格局和数量的动态，反映了物种关系的状态，如寄生、捕食、共生等； 生物群落中物种组成、配置、营养结构变化，外来种和本地种的相互作用，生态系统对物种增加和空缺的反应等。 8.简述物种流对生态系统的影响。 物种的增加和去除改变原有生态系统内的成员和数量；入侵物种通过资源利用改变生态过程；
微生物学发展简史
1、史前期（约8000 年前一1676 ) ,各国劳动人民,①未见细菌等微生物的个体；②凭实践经验利用微 生物是有益活进行酿酒、发面、制酱、娘醋、沤肥、轮作、治病等）。 在17世纪下半叶，荷兰学者吕文虎克用自制的简易显微镜亲眼观察到细菌个体之前，对于一门学科来说尚没形成。这个时期称为微生物学史前时期。在这个时期，实际上人们在生产与日常生活中积累了不少关于微生物作用的经验规律，并且应用这些规律，创造财富，减少和消灭病害。民间早已广泛应用的酿酒、制醋、发面、腌制酸菜泡菜、盐渍、蜜饯等等。古埃及人也早已掌握制作面包和配制果酒技术。 这些都是人类在食品工艺中控制和应用微生物活动规律的典型例子。积肥、沤粪、翻土压青、豆类作物与其它作物的间作轮作，是人类在农业生产实践中控制和应用微生物生命活动规律的生产技术。种痘预防天花是人类控制和应用微生物生命活动规律在预防疾病保护健康方面的宝贵实践。尽管这些还没有上升为微生物学理论，但都是控制和应用微生物生命活动规律的实践活动。 2、初创期（1676 一1861 年）,列文虎克,①自制单式显微镜,观察到细菌等微生物的个体；②出于个人 爱好对一些微生物进行形态描述。微生物的形态观察是从安东·列文虎克（Antony Van Leeuwenhock 1632-1732）发明的显微镜开始的，它是真正看见并描述微生物的第一人，他的显微镜在当时被认为是最精巧、最优良的单式显微镜，他利用能放大50～300倍的显微镜，清楚地看见了细菌和原生动物，而且还把观察结果报告给英国皇家学会，其中有详细的描述，并配有准确的插图。1695年，安东·列文虎克把自己积累的大量结果汇集在《安东·列文虎克所发现的自然界秘密》一书里。他的发现和描述首次揭示了一个崭新的生物世界——微生物世界。这在微生物学的发展史上具有划时代的意义。这是首次对微生物形态和个体的观察和记载。随后，其他研究者凭借显微镜对于其它微生物类群进行的观察和记载，充实和扩大了人类对微生物类群形态的视野。但是在其后相当长的时间内，对于微生物作用的规律仍一无所知。这个时期也称为微生物学的创始时期。 3、奠基期（1861 一1897 年）,巴斯德,①微生物学开始建立；②创立了一整套独特的微生物学基本研究方法；③开始运用“实践―理论―实践”的思想方法开展研究；④建立了许多应用性分支学科；⑤进入寻找人类动物病原菌的黄金时期。继列文虎克发现微生物世界以后的200年间，微生物学的研究基本上停留在形态描述和分门别类阶段。直到19世纪中期，以法国的巴斯德和德国的柯赫为代表的科学家才将微生物的研究从形态描述推进到生理学研究阶段，揭露了微生物是造成腐败发酵和人畜疾病的原因，并建立了分离、培养、接种和灭菌等一系列独特的微生物技术。从而奠定了微生物学的基础，同时开辟了医学和工业微生物等分支学科。巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人。(1)巴斯德 巴斯德原是化学家，曾在化学上做出过重要的贡献，后来转向微生物学研究领域，为微生物学的建立和发展做出了卓越的贡献。主要集中在下列三个方面：①彻底否定了“自然发生”学说。“自生说”是一个古老学说，认为一切生物是自然发生的。到了17世纪，虽然由于研究植物和动物的生长发育和生活循环，是“自生说”逐渐消弱，但是由于技术问题，如何证实微生物不是自然发生的仍是一个难题，这不仅是“自生说”
微生物生态学
第九章微生物生态学 习题 一、填空题 1、从，，，生境中可以分离到嗜热微生物；从，和生境中可分离到嗜盐微生物。 2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程：、、。 3、微生物种群相互作用的基本类型包括：，，，、、和。 4、嗜热细菌耐高温的使DNA体外扩增技术得到突破，为技术的广泛应用提供基础。 5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应，其循环过程包括， ，和。 6、按耐热能力的不同，嗜热微生物可被分成5个不同类型：，， ，和。 7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括，， 和。 8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是和。 9、污水处理按程度可分为，和。 10、汞的微生物转化主要包括3个方面，和。 二、选择题（4个答案选1） 1、总大肠菌群中不包括（）。 （1）克雷伯氏菌（2）肠杆菌（3）埃希氏菌（4）芽孢杆菌 2、下列有机物中最难被微生物降解的是（）。 （1）纤维素（2）木质素（3）半纤维素（4）淀粉 3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（）
（1）氨（2）氧（3）N 2（4）N 2 O 4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） （1）氨（2）氧（3）N 2 （3）N 2 O 5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式？（）（1）恒浊连续培养（2）恒化连续培养 （3）恒浊分批培养（4）恒化分批培养 6、和豆科植物共生固氮的微生物是（）。 （1）假单胞菌（2）根瘤菌（3）蓝细菌（4）自生固氮菌7、许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素，下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素？（） （1）高温高湿（2）高温（3）蓝细菌（4）自生固氮菌 8、适用于生物冶金的微生物类群主要是（）。 （1）嗜热微生物（2）嗜冷微生物（3）嗜酸微生物（4）嗜压微生物9、超嗜热细菌主要是（）。 （1）古生菌（2）真细菌（3）真菌（4）霉菌 10、酸矿水的形成是微生物对某些金属和非金属元素转化的结合，下列哪种循环与酸矿水形成有关？（） （1）S循环（2）N循环（3）磷循环（4）硅循环 三、是非题 1、氨化作用只能在好氧环境下才能进行。 2、反硝化作用完全等同于硝化作遥的逆过程。 3、一般情况下土壤表层的微生物数量高于土壤下层。 4、嗜冷微生物适应环境生化机制之一是其细胞膜组成中有大量的不饱和、低熔 点脂肪酸。 5、嗜酸微生物之所以具有在碱性条件下生长的能力是因为其胞内物质及酶是嗜 酸的。 6、嗜碱微生物具有在碱性条件下生长能力的根本原因是其胞内物质及酶也是偏 碱（嗜碱）的。 7、草食动物大部分都能分泌纤维素酶来消化所食用的纤维素。 8、共生固氮和游离固氮都在固氮过程中发挥重要作用。 9、大量服用抗生素的患者同时要服用维生素，这是为了补充因肠道微生物受抑 制减少维生素的合成。 10、解性质粒携带有编码环境污染物降解酶的全部遗传信息。
分子生态学在环境微生物领域的应用
分子生态学研究方法与技术在环境微生物领域的应用（专业：09微生物姓名：柴化建学号：s9071005478）摘要：对环境微生物的研究有助于利用环境微生物解决环境污染的问题。微生物是废水处理、城市生活垃圾填埋或堆肥处理等系统中的主要功能生物，充分认识其中的微生物学原理能为改进处理工艺、提高处理效率提供依据。通过利用分子生态学的研究方法和技术，从分子的活动变化规律来闸释环境微生物生态变化及生物分子活动过程与机理，从而应用于环境治理领域。 关键字：环境微生物荧光杂交蛋白质组学宏基因组学微阵列环境在不同的生命层次（分子水平，个体水平，种群水平，及群落水平，甚至生态系统水平）对生命活动产生不同的影响，生物体也是通过在不同水平层次上的调节来适应和改变环境。在环境微生物领域，对环境中微生物的主要类群及它们的生理、生态特性、微生物与环境污染的关系、污染物的微生物降解及转化规律等进行研究是重要的。目前研究环境微生物的主要方法仍是基于培养和分离纯化的传统技术，已经无法满足研究者对环境微生物进行快速、准确的分析与鉴定的要求。故从分子生态学方向入手将会给环境微生物的研究起到很大的推动总用。分子生态学应用分子生物学的原理和方法来研究生命系统与环境系统相互作用的生态机理及其分子机制。从微观研究层次它主要涉及生态现象与生态规律的发生、演化与发展的分子生物学过程与机理，即怎样利用DNA(基因)，蛋白质(酶)等生物活性分子的活动变化规律来闸释生态变化的生物分子活动过程与机理。利用分子生态学研究方法与技术，从分子种群生物学、分子环境遗传学和分子适应等几个方面的内容对环境微生物进行研究。以求改进微生物处理污染物的工艺、提高处理效率。 一．环境mRNAandrRNA同时荧光原位杂交 Giovannoni等在1988年首次将荧光原位杂交
微生物应用技术答案B
微生物应用技术答案B 一、填空题（每空0.5分，共15分） 1、互生、共生、拮抗 2、有机质化、无机质化 3、共代谢作用、唯一碳源和能源 4、侵染性、专一性、有效性 5、生物体、生理活性物质 6、微生物杀菌剂、微生物除草剂、微生物植物生长调节剂 7、白色农业 8、乳酸菌、肠道细菌 9、同型乳酸发酵菌株、异型乳酸发酵菌株和兼性异型乳酸发酵菌株。 10、酵解、磷酸己糖、三羧酸循环 11、感官鉴定、化学鉴定、物理指标、微生物检验 12、防腐剂保藏法、辐照食品保藏法 二、名词解释（每题5分，共30分） 1、微生物拮抗关系：是指一种微生物在其生命活动过程中，产生某种代谢产物或改变环境条件，从而抑制其他微生物的生长繁殖，甚至杀死其他微生物的现象。 2、微生物肥料：微生物肥料是指一类含有活的微生物并在使用后能获得特定肥料效应，能增加植物产量或提高产品质量的微生物制剂。 3、微生物农药：是指由“微生物”（包括细菌、真菌、病毒、原生动物、线虫或基因修饰的微生物）及其代谢产物和由它加工而成的具有杀虫、杀菌、除草、杀鼠或调节植物生长等具农药活性的物质。 4、微生物饲料：微生物饲料是指利用微生物个体繁殖或其新陈代谢活动来生产和调制的饲料，包括提供反刍动物能量的青贮饲料、提供各种动物蛋白质的单细胞蛋白、作为动物饲料添加剂使用的微生物酶制剂及益生菌剂等。 5、菌群演替：在一个生态区域中，原有的微生物菌群经过一般的发展时期后，由于某种内外环境因素的改变，原有的微生物菌群被另一种新的微生物菌群所取代。
6、食品的腐败变质：是指食品在一定的环境因素影响下，由微生物为主的多种因素作用下所发生的有害的变化，即造成其原有化学性质或物理性质和感观性状发生变化，降低或失去其营养价值和商品价值的过程 三、写出下列英文缩写的中文全称（每空1分，共10分） 根土比（R/S）五日生化需氧量（BOD5） 根圈促生细菌（PGPR）苏芸金芽孢杆菌（B.t.) 菌体蛋白（SCP）光合细菌（PSB） 乳酸菌（LAB）超高温瞬时灭菌法（UHT） 水分活度（Aw）糖酵解途径（EMP） 四、简答题(每题9分，共45分) 1、试述微生物在碳循环中的作用。 微生物在碳循环中的作用：微生物在碳素循环中具有非常重要的作用，它们既参与固定CO2光合作用，又参与再生CO2的分解作用。 （1）光合作用：参与光合作用的微生物主要是藻类，蓝细菌和光合细菌，它们通过光合作用，将大气中和水体中的CO2合成为有机碳化物。特别是在大多数水生环境中，主要的光合生物是微生物，在有氧区域以蓝细菌和藻类占优势；而在无氧区域则以光合细菌占优势。 （2）分解作用：自然界有机碳化物的分解，主要是微生物的作用。 陆地和水域的有氧条件中，通过好氧微生物分解被彻底氧化为CO2；在无氧条件中，通过厌氧微生物发酵被不完全氧化成有要酸、甲烷、氢和CO2。 2、简述根瘤的形成过程（主要步骤）。 特定的根瘤菌与相应的豆科植物相互辩认使根瘤菌特异地吸附在根毛上→二者相互作用使根毛变形，主要表现卷曲或分枝→细菌进入根内→形成侵入线→侵入线发展，进入根皮层后导致一部份细胞转化为分生组织，细胞分裂和分化，根瘤开始发育→根瘤菌从侵入线内释放到根瘤细胞中繁殖，而后转化成类菌体形态→豆血红蛋白出现，固氮作用开始。 3、微生物农药的优缺点（与化学农药相比）。 优点： 1、无污染，不积累 2、微生物农药对防治对象不产生抗性 3、对害虫天敌危害小 4、持效期长 5、刺激植物生长 6、取材容易，费用低廉 7、操作简单，安全可靠 缺点： 1、药效发挥缓慢 2、制剂成分复杂，活性成分易分解
微生物研究技术与方法 重点大全要点
第一章绪论 课程主要内容： 1、微生物学研究技术发展 2、微生物材料的准备 3、微生物研究中的物理化学方法基础 4、微生物的观察与微生物分析法 5、细胞破碎方法及亚细胞物质分离 6、微生物育种技术 7、固相化技术与生物传感器 8、免疫学技术 9、微生物学研究的分子生物学技术 微生物学研究技术发展： 微生物学是整个生物学中第一门具有一套自己独特操作技术的学科，其技术的发展主要包括： 1、显微镜术和制片染色技术 2、消毒灭菌技术和无菌操作技术 3、纯种分离和克隆化技术 4、合成培养基技术；选择性和鉴别性培养技术 5、突变型标记和筛选技术；深层液体培养技术 6、菌种保藏技术 7、原生质体制备和融合技术 8、各种DNA重组技术等 第二章微生物材料的准备 第一节灭菌、消毒、除菌与无菌操作 掌握知识要点： 原理、方法、生物活性物质的除菌 无菌操作：意识、个人卫生、环境卫生、灭菌、接种等操作、保存 一、几个基本概念 控制害菌的措施： 1）杀灭法： ○1灭菌：彻底杀灭（杀菌、溶菌）——一切微生物 ○2消毒：部分杀灭——仅杀灭病原菌 2）抑制法： ○1防腐：抑制霉腐微生物 ○2化疗：抑制宿主体内的病原菌 1、灭菌：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的 措施。例如：高温灭菌、辐射灭菌等。 2、消毒：消除毒害，即传染源、致病菌。一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或 内部一部分对人体或动、植物有害的病原菌，而对被消毒的对象基本无害的措施。例如：
常用的对皮肤、水果、饮用水进行药剂消毒的方法 对啤酒、牛奶、果汁和酱油等进行消毒处理的巴氏消毒法 1）巴氏消毒法（pasteurization） 2）煮沸消毒法 采用在100℃下煮沸数分钟的方法，一般用于饮用水的消毒。 3、防腐：利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，即通过抑菌作用防止食品、生物制品等对象发生霉腐的措施。 防腐的方法： ①低温：利用4℃以下的各种低温（0，－20，－70，－196℃）保藏食物、生化试剂、 生物制品或菌种等。 ②缺氧：可采用抽真空、充氮或二氧化碳、加入除氧剂等方法来有效防止食品和粮食 等的霉腐、变质而达到保鲜的目的。 除氧剂的种类很多，是由主要原料铁粉再加上一定量的辅料和填充剂制成，对糕点等含水量较高的新鲜食品有良好的保鲜功能。 ③干燥：采用晒干、烘干或红外线干燥等方法对粮食、食品等进行干燥保藏，是最常 见的防止霉腐的方法； 在密封条件下，用生石灰、无水氯化钙、无氧化二磷、氢氧化钾（或钠）或硅胶等作为吸湿剂，也可很好的达到食品、药品和器材等长期防霉腐的目的。 ④高渗：通过盐腌和糖渍等高渗措施来保存食物，是在民间早就流传的有效防霉腐的 方法。 ⑤高酸度：在我国和韩国等具有悠久历史的泡菜，就是利用乳酸菌的厌氧发酵使新鲜 蔬菜产生大量乳酸，借这种高酸度而达到抑制杂菌和防霉腐的目的。 ⑥高醇度：用白酒或黄酒保存食品，在我国有悠久传统，如：醉蟹、醉麸、醉笋和黄 泥螺等产品，都是特色风味食品。 ⑦加防腐剂：在有些食品、调味品、饮料、果汁或工业器材中，可加入适量的防腐剂 或防霉剂来达到防霉腐的目的，如： 用苯甲酸来使酱油防腐； 用尼泊金作墨汁防腐剂； 用山梨酸、脱氢醋酸作化妆品防腐剂； 用二甲基延胡索酸（DMF）作食品、饲料的防腐剂。 4、化疗——化学治疗 利用具有高度选择毒力即对病原菌具高度毒力而对宿主基本无毒的化学物质来抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，借以达到治疗该宿主传染病的一种措施。 用于化学治疗目的的化学物质称化学治疗剂，包括磺胺类等化学合成药物、抗生素、生物药物素和若干中草药中有效成分等。 要点： 1.灭菌：利用物理、化学方法杀死物体表面、内部全部的微生物。 2.消毒：杀死物体表面或内部有害微生物或使其钝化，使致病微生物不致病。 3.除菌：利用物理方法除去物体表面的微生物。
应用微生物学思考题
思考题 名词解释 应用微生物学、 微生物：微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物，个体微小，结构简单，通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物，统称为微生物。微生物包括细菌、病毒、霉菌、酵母菌等。（但有些微生物是可以看见的，像属于真菌的蘑菇、灵芝等。）、 细菌：广义的细菌即为原核生物是指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作拟核区（nuclear region)(或拟核)的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌（eubacteria）和古生菌（archaea）两大类群。人们通常所说的即为狭义的细菌，狭义的细菌为原核微生物的一类，是一类形状细短，结构简单，多以二分裂方式进行繁殖的原核生物，是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体，是大自然物质循环的主要参与者。 放线菌：放线菌（Actinomycete）是原核生物的一个类群。大多数有发达的分枝菌丝。菌丝纤细，宽度近于杆状细菌，约0.5～1微米。可分为：营养菌丝，又称基质菌丝，主要功能是吸收营养物质，有的可产生不同的色素，是菌种鉴定的重要依据；气生菌丝，叠生于营养菌丝上，又称二级菌丝。、 酵母菌：子囊菌、担子菌等几科单细胞真菌的通称。可用于酿造生产，有的为致病菌。是遗传工程和细胞周期研究的模式生物。 霉菌：是丝状真菌的俗称，意即"发霉的真菌"，它们往往能形成分枝繁茂的菌丝体，但又不象蘑菇那样产生大型的子实体。在潮湿温暖的地方，很多物品上长出一些肉眼可见的绒毛状、絮状或蛛网状的菌落，那就是霉菌。 微生物培养基：通常只人工配制的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养物质。广义上说，凡是支持微生物生长繁殖的介质或材料均可以作为微生物的培养基。培养基种类繁多。 微生物农药：直接利用细菌、真菌和病毒等产生的天然活性物质或生物活体本身开发的，对植物病虫草害进行防治的农药。 群体生长：一个微生物细胞在合适的外界环境条件下，不断吸收营养物质并进行新陈代谢。如果同化作用速度超过了异化作用，则其原生质总量不断增加，于是出现个体生长现象。如果这是平衡生长，即各个细胞组分是按恰当比例增长时，到达一定程度就会发生繁殖，从而引起个体数目增加，这时原有的个体已经发展为一个群体。随着群体中各个个体的进一步生长，就引起了这一群体的生长。在微生物的研究和应用中，只有群体生长才有实际意义。 分批培养：一个微生物细胞在合适的外界环境条件下，不断吸收营养物质并进行新陈代谢。如果同化作用速度超过了异化作用，则其原生质总量不断增加，于是出现个体生长现象。如果这是平衡生长，即各个细胞组分是按恰当比例增长时，到达一定程度就会发生繁殖，从而引起个体数目增加，这时原有的个体已经发展为一个群体。随着群体中各个个体的进一步生
大学生选修课应用微生物学论文
大学生选修课应用微生物学论文 当人类在发现和研究微生物之前，把一切生物分成截然不同的两大界－动物界和植物界。随着人们对微生物认识的逐步深化，从两界系统经历过三界系统、四界系统、五界系统甚至六界系统，直到70年代后期，美国人Woese等发现了地球上的第三生命形式－古菌，才导致了生命三域学说的诞生。该学说认为生命是由古菌域（Archaea）、细菌域（Bacteria）和真核生物域（Eucarya）所构成。在图示“生物的系统进化树”中，左侧的黄色分枝是细菌域；中间的褐色和紫色分枝是古菌域；右侧的绿色分枝是真核生物域。 生物界的微生物达几万种，大多数对人类有益，只有一少部份能致病。有些微生物通常不致病，在特定环境下能引起感染称条件致病菌。能引起食品变质，腐败，正因为它们分解自然界的物体，才能完成大自然的物质循环。 微生物技术作为生命科学和生物技术的主要分支之一，是它们发展的先导和基础，特别是在解决人类所面临的人口健康、资源紧缺、粮食危机等方面，其具有不可替代的重要作用。下面本文将在微生物在污水处理和制氢两个方面论述微生物在环保和能源方面的巨大作用。 古菌域包括嗜泉古菌界（Crenarchaeota）、广域古菌界（Euryarchaeota）和初生古菌界（Korarchaeota）；细菌域包括细菌、放线菌、蓝细菌和各种除古菌以外的其它原核生物；真核生物域包括真菌、原生生物、动物和植物。除动物和植物以外，其它绝大多数生物都属微生物范畴。由此可见，微生物在生物界级分类中占有特殊重要的地位。 在当今社会中，随着全球工业和经济的迅速发展，人们对能源的需求正在逐渐增大，但目前人类使用的绝大部分是不可再生的矿物质能源，其数量是十分有限的，从而造成了能源的短缺。与此同时，在人类发展的过程中，由于不注重对环境的保护而一味的发展，对地球造成了大量的污染，这些污染已严重影响了人类社会的发展，甚至关系到人类的生死存亡。因此有科学家预测说能源和环保将是人类社会在今后发展的两大主题。 生命进化一直是人们关注的热点。Brown等依据平行同源基因构建的“Cenancestor”生命进化树，认为生命的共同祖先Cenancestor是一个原生物。原生物在进化过程中产生两个分支，一个是原核生物（细菌和古菌），一个是原真核生物，在之后的进化过程中细菌和古菌首先向不同的方向进化，然后原真核
微生物生态学复习总结
微生物生态学复习总结 一、名词解释 未培养微生物、可培养微生物、微生物生态学、 平板菌落计数法（CFU）、最大或然值法（MPN）、COD、BOD、TN、TP、活性污泥、生物转盘法、膜 生物反应器、生物强化技术、水体富营养化、水 华/赤潮、蓝藻水华、湖泛、生物被摸、群感效应 （QS）、多聚体菌细胞附属物、共生、内共生、表 共生、基因水平转移、转导、转化、接合、整合 子、泛基因组、生物放大（生物富集作用）、生物 处理、生物修复（生物整治） 1.未培养微生物：生理、生态功能未知，没有相 应培养技术，或者生理、生态功能已知，具有 培养技术，但尚未获得培养的一类微生物。 2.平板菌落计数法（CFU）：将样品用无菌生理盐 水进行系列稀释，取合适的稀释度，以涂布法 接种于平板上，经过一定时间培养后，直接统 计平平板上的菌落数，再根据相应公式计算。 3.可培养微生物：可重复的在受控的条件下以一 个确定的方式生长。 4.微生物生态学：研究微生物之间及其与其周围
生物环境与非生物环境之间的相互作用和功能 的学科。 5.最大或然值法（MPN）：将样品用无菌生理盐水 进行系列稀释，取3种或5种不同的稀释度接 种于培养基中，培养一定时间后，根据各稀释 度的生长管数以统计学的方法计算出样品中所 含微生物的量。 6.COD：1L污水中所含有机物再用强氧化剂将它 氧化后，所消耗氧的毫克数。 7.BOD：在1L污水中所含的一部分容易氧化的有 机物，当微生物对其氧化分解时，所消耗的水 中溶氧毫克数。 8.TN：样品中所含全部氮素量。 9.TP：样品中所含全部磷素量。 10.活性污泥：一种由活细菌、原生动物及其他 微生物群聚集在一起组成的凝絮团，具有很强 的吸附、分解有机物和毒素的能力。 11.生物转盘法： 12.膜生物反应器：将膜分离技术和生物反应器 的生物降解作用集于一体的生物化学反应系统。 它以超滤或微滤膜业件替代传统活性污泥法中的沉淀池实现泥水分离。
人腺病毒分子生物学常用检测技术
Advances in Microbiology 微生物前沿, 2017, 6(2), 11-16 Published Online June 2017 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/3a13731776.html,/journal/amb https://https://www.wendangku.net/doc/3a13731776.html,/10.12677/amb.2017.62002 The Molecular Biological Techniques for Human Adenovirus Detection Ye Li1,2, Tuo Dong1,2, Vladimir I. Zlobin3, Oleg Reva4, Zhangyi Qu1,2* 1Department of Microbiology, School of Public Health, Harbin Medical University, Harbin Heilongjiang 2Department of Natural-Foci Diseases, Institute of Environment-Associated Diseases, Sino-Russia Joint Medical Research Centre, Harbin Heilongjiang 3Research Institute for Biomedical Technologies, Irkutsk State Medical University, Irkutsk, Russia 4Department of Biochemistry, Bioinformatics and Computational Biology Unit, University of Pretoria, Pretoria, South Africa Received: May 12th, 2017; accepted: May 30th, 2017; published: Jun. 2nd, 2017 Abstract Adenovirus is one of the major viruses causing human respiratory diseases. The effective and rapid method in adenovirus detection is helpful to strengthen the surveillance of adenovirus in-fection, to investigate the epidemic trends timely, and to control the virus infection. The current molecular biological methods for adenovirus detection both used in laboratory and clinical are reviewed in this paper. The principle, characteristics and application of these techniques are commented. Keywords Adenovirus, PCR, Molecular Biological Detection 人腺病毒分子生物学常用检测技术 李烨1,2，董妥1,2，Vladimir I. Zlobin3，Oleg Reva4，曲章义1,2* 1哈尔滨医科大学，公共卫生学院，卫生微生物学教研室，黑龙江哈尔滨 2中俄医学研究中心，环境相关疾病研究所，自然疫源性疾病研究室，黑龙江哈尔滨 3俄罗斯伊尔库茨克国立医科大学，生物医学技术研究所，伊尔库茨克，俄罗斯 4南非比勒陀利亚大学，生物信息学与计算生物学部，生物化学系，比勒陀利亚，南非 收稿日期：2017年5月12日；录用日期：2017年5月30日；发布日期：2017年6月2日 *通讯作者。 文章引用: 李烨, 董妥, Vladimir I. Zlobin, Oleg Reva, 曲章义. 人腺病毒分子生物学常用检测技术[J]. 微生物前沿,2017,
应用微生物学1
应用微生物学习题解答 第一章 1. 解释名词： (a) spontaneous generation: 自然发生说。此概念乃系『生物生自无生物』，相似 词为abiogenesis（偶然发生说）。 (b) biogenesis: 生源论。此概念乃系『生物生自生物』。 (c) generation time: 世代时间。菌细胞分裂增殖一倍细胞数所需时间。相似词 为mass doubling time（倍增时间）、doubling time（倍加时间）。 (d) agar: 洋菜胶或琼脂。系为萃取自红藻类海草之复合多糖，主要由agarose （琼脂糖）及agaropectin（琼脂胶）这两种多糖所组成。 2. 科霍假说。 3. 有害人体之细菌：(a) Vibrio parahemolyticus (肠炎弧菌)，引起胃肠炎之致病原； (b)Legionella pneumophila（嗜肺退伍军人协会杆菌），引起退伍军人症之致病原。 有害人体之真菌：(a) Aspergillus flavus（黄曲菌），黄曲毒素（aflatoxin）生产菌；(b) Candida albicans（白色念珠菌），引起念珠菌病（candidiasis）之致病原。 4. 有益人体之细菌：(a) Lactobacillus bulgaricus (保加利亚乳酸杆菌)，可用来制作酸奶；(b)Bacillus natto（纳豆菌），可用来制作纳豆。 有益人体之真菌：(a) Saccharomyces cerevisiae（啤酒酿母菌），可用来酿制啤酒；(b) Aspergillus oryzae（米曲菌），可用来生产曲酸、酱油、味噌等。 5. 微生物六大优点如下：体积小表面积大、培养简单、繁殖迅速、于温和条件下进行、菌株育种容易、种类多。 6. 显微镜（microscopes）主要分为光学显微镜（light microscopes）及电子显微镜（electron microscopes）。显微镜法（microscopy）则有明视野显微镜法（bright field microscopy）、暗视野显微镜法（dark-field microscopy）、荧光显微镜法（fluorescence microscopy）、位相差显微镜法（phase-contrast microscopy）、电子显微镜法（electron microscopy）。