甲烷利用菌的研究及荧光法表征

【摘要】： 第一章:概述了甲烷利用菌的概念及其分类,阐明了单加氧酶的作用机理,较为详细地综述了国内外甲烷利用菌的研究进展,并对其发展趋势进行了展望。 第二章:以假单胞菌ME16和克雷伯氏菌ME17为模型菌株,为增强这两种菌株利用甲烷的能力,采用比浊法考察了影响其生长的主要因素,包括:培养温度、接种量、甲烷含量和培养基pH值。实验过程中发现培养温度、接种量和甲烷含量三因素对以上两菌株生长能力的影响比较显著,在此基础上,利用响应曲面实验设计(Response Surface Methodology,RSM)确定了两菌株的最佳培养条件。结果表明,假单胞菌ME16的最佳培养条件为:温度25.0℃,接种量2.00%,甲烷含量为10.0%;克雷伯氏菌ME17:温度22.5℃,接种量9.85%,甲烷含量24.5%。 第三章:针对微生物学鉴别和表征细菌的复杂性,提出了基于内源荧光法鉴别和表征细菌的新方法。本文用二维荧光法考察了甲基杆菌,假单胞菌和克雷伯氏菌中氨基酸的峰位和强度。由于细菌是复杂的微生物体系,用二维荧光法考察细菌的内源物质有可能会有谱峰的重叠,在此基础上采用三维荧光指纹图谱全面地考察了三种菌内部的物质组成,并利用荧光法与化学计量学主成分分析(PCA)法相结合更深入地探讨了三种菌的鉴别和表征。结果表明,在250 nm激发下,氨基酸在340和450 nm处有不同的荧光强度;甲基杆菌和克雷伯氏菌在ex:335 nm,em:410 nm处显示出相同的指纹,但两处指纹的荧光强度有较大差异,而假单胞菌在ex:335 nm,em:412 nm和ex:400 nm,em:465 nm两处显示出指纹图谱,据此可将三种菌进行初步的鉴定。 第四章:微生物生长繁殖和产物合成中需要无机盐和微量元素作为其生理物质的组成或生理活性的调节物。随着金属离子的增加,菌体自身的内源荧光物质会发生相应的变化。基于此本文考察了两种碱金属离子Ca~(2+)和Mg~(2+)、一种碱土金属离子Al~(3+)和六种过渡金属离子Fe~(3+),Fe~(2+),Mn~(2+),Ni~(2+),Zn~(2+),Cu~(2+)对甲基杆菌菌株ME25生长代谢及合成色氨酸的影响,在此基础上进一步考察了影响显著的Fe~(3+),Ca~(2+),Ni~(2+)对ME25的具体作用,并用正交实验设计探索了这三种离子对ME25的复合作用。结果表明:9种金属离子对甲基杆菌菌株ME25的促进作用为:Ni~(2+)＞Fe~(2+)＞Fe~(3+)≈Ca~(2+)＞Al~(3+)＞Cu~(2+)＞Mg~(2+)≈Mn~(2+)≈Zn~(2+)。当Fe~(3+)浓度为6 mmol/L和5 mmol/L时可分别促进ME25的生长和合成内源荧光物质色氨酸;当Ca~(2+)浓度为1 mmol/L和2 mmol/L时可分别促进ME25的生长和合成内源荧光物质色氨酸;当Ni~(2+)为5 mmol/L时ME25长势良好,当Ni~(2+)为2和8 mmol/L时可明显促进色氨酸的合成。复合金属离子Fe~(3+),Ca~(2+),Ni~(2+)对ME25的生长具有负影响,在4mmol/L Fe~(3+)、14 mmol/L Ca~(2+)、6 mmol/L Ni~(2+)时影响最大,单一离子存在时ME25的生物量总和为1.753,三种离子复合后则降为0.469。 【关键词】：甲烷利用菌 响应曲面 内源荧光法 细菌鉴别 金属离子
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要12-14
• ABSTRACT14-16
• 第一章 绪论16-38
• 1 引言16
• 2 甲烷利用菌的分类16-19
• 2.1 传统生物学方法16-17
• 2.2 分子生物学方法17-19
• 3 内源荧光法在细菌研究领域中的进展及趋势19-25
• 3.1 内源荧光法检测原理20-21
• 3.2 细菌的鉴别和表征21
• 3.3 在食品分析中的应用21
• 3.4 在临床医学中的应用21-22
• 3.5 在生物医疗器具中的潜在应用22
• 3.6 三维荧光光谱指纹技术22-23
• 3.7 细菌追踪23-24
• 3.8 细菌代谢24
• 3.9 荧光法与化学计量学相结合24-25
• 4 甲烷利用菌的研究进展及趋势25-28
• 4.1 单加氧酶的类型25-26
• 4.2 单加氧酶的结构和催化机理26
• 4.3 脱氢酶26-27
• 4.4 甲烷的生物氧化27
• 4.5 甲烷的厌氧氧化27
• 4.6 甲烷的好氧氧化27-28
• 5 立题意义及研究内容28-30
• 5.1 立题意义28-29
• 5.2 研究内容29-30
• 参考文献30-38
• 第二章 甲烷利用菌培养条件的初步优化38-48
• 1 引言38
• 2 材料与方法38-39
• 2.1 实验材料38-39
• 2.1.1 供试菌株38
• 2.1.2 试剂及培养基38
• 2.1.3 仪器38-39
• 2.2 实验方法39
• 2.2.1 培养方法39
• 2.2.2 单因素实验39
• 2.2.3 培养条件响应曲面优化实验39
• 2.2.4 菌体生物量的测定39
• 3 结果与讨论39-46
• 3.1 温度、接种量、甲烷含量和培养基pH对两菌株生长的影响39-41
• 3.2 假单胞菌菌株ME16培养条件的优化41-44
• 3.2.1 实验设计方案和实验结果41-42
• 3.2.2 回归方程系数显著性检验42-44
• 3.3 克雷伯氏菌菌株ME17培养条件的优化44-46
• 3.3.1 实验设计方案和实验结果44-45
• 3.3.2 回归方程系数显著性检验45-46
• 4 结论46-47
• 参考文献47-48
• 第三章 荧光法鉴别三种甲烷利用菌48-62
• 1 引言48-49
• 2 材料与方法49-50
• 2.1 实验材料49-50
• 2.1.1 样品来源49
• 2.1.2 供试菌株49
• 2.1.3 试剂及培养基49
• 2.1.4 仪器49-50
• 2.2 实验方法50
• 2.2.1 菌落形态的观察50
• 2.2.2 菌体大小的测定50
• 2.2.3 菌体生物量测定50
• 2.2.4 荧光图谱测定50
• 2.2.5 主成分分析模型的构建50
• 3 结果与讨论50-57
• 3.1 甲烷利用菌的菌落特征51
• 3.2 甲烷利用菌菌体大小的测定51
• 3.3 菌体生长曲线的测定51-52
• 3.4 二维荧光光谱鉴别三种甲烷利用菌52-53
• 3.5 三维荧光指纹图谱(EEMs)鉴别三种甲烷利用菌53-55
• 3.6 荧光法与主成分分析模型(PCA)相结合表征三种菌55-57
• 4 结论57-58
• 参考文献58-62
• 第四章 金属离子对甲基杆菌菌株ME25生长代谢及合成色氨酸的影响62-76
• 1 引言62-63
• 2 材料与方法63-64
• 2.1 供试菌株63
• 2.2 试剂及仪器63
• 2.3 实验方法63-64
• 2.3.1 培养方法63
• 2.3.2 金属离子的添加与发酵63-64
• 2.3.3 菌体生物量的测定64
• 2.3.4 菌体色氨酸荧光光谱的测定64
• 3 结果与讨论64-73
• 3.1 不同金属离子对甲基杆菌菌株ME25生长的影响64-65
• 3.2 单一金属离子对甲基杆菌菌株ME25生长和合成色氨酸的影响65-72
• 3.2.1 不同浓度Fe~(3+)对甲基杆菌菌株ME25生长能力的影响65-66
• 3.2.2 不同浓度Fe~(3+)对甲基杆菌菌株ME25合成色氨酸的影响66-67
• 3.2.3 不同浓度Ca~(2+)对甲基杆菌菌株ME25生长能力的影响67-68
• 3.2.4 不同浓度Ca~(2+)对甲基杆菌菌株ME25合成色氨酸的影响68-69
• 3.2.5 不同浓度Ni~(2+)对甲基杆菌菌株ME25生长能力的影响69-71
• 3.2.6 不同浓度Ni~(2+)对甲基杆菌菌株ME25合成色氨酸的影响71-72
• 3.3 复合金属离子对甲基杆菌菌株ME25生长能力的影响72-73
• 4 结论73-74
• 参考文献74-76
• 小结与展望76-77
• 个人简历及联系方式77-78
• 攻读硕士期间发表文章和所获奖励目录78-79
• 致谢79-80
• 附录:已发表文章首页80-83

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