大肠杆菌对有机溶剂的耐受性研究

摘要

在有机溶剂/水两相体系生物转化技术应用中,有机溶剂对细胞的毒害是其中的重要障碍。研究有机溶剂对细胞的毒害及微生物对有机溶剂的耐受机制,对改造、选育耐有机溶剂的菌株,增强在生物转化中的应用有着重大意义。本文以大肠杆菌(Escherichia coli)K12为模式菌株,研究了在有机溶剂/水两相系统中,有机溶剂甲苯、四氯化碳、正己烷、邻苯二甲酸二乙酯对E.coli K12生长和E.coli K12细胞膜的影响,初步探讨了E.coli K12对有机溶剂的耐受机制。
　　 通过研究甲苯、四氯化碳、正己烷、邻苯二甲酸二乙酯对E.coli K12生长的影响可以得到以下结果:
　　 ①E.coli K12对四种logP值不同的有机溶剂的耐性不同:对正己烷耐性较强,依次是邻苯二甲酸二乙酯、四氯化碳,对甲苯的耐受性最弱。
　　 ②大肠杆菌对不同浓度的有机溶剂耐受性不同:在1.5％、1.0％、0.3％(v/v)的甲苯、四氯化碳、正己烷、邻苯二甲酸二乙酯存在下,可以看到明显的oD值变化的差异。
　　 ③在0.3％的甲苯、四氯化碳等溶剂存在下,大肠杆菌存活率随作用时间延长而降低,甲苯尤其明显。在添加0.3％的甲苯30min后,大肠杆菌的存活率仅为24.8％。
　　 采用罗丹明123(Rh123)、二乙酸荧光素(FDA)荧光法测定在0.3％的甲苯、四氯化碳等有机溶剂存在下,大肠杆菌细胞膜电位、细胞膜通透性的变化。结果发现在添加0.3％的四氯化碳30min后,Rh13和FDA荧光强度下降了16.3％、34.5％,即相当于膜电位下降了16.3％,膜渗透性增加了34.5％。当培养液中添加0.3％的甲苯时,FDA荧光强度下降65.9％；表明细胞膜完整性受到严重破坏。
　　 用气相色谱法研究了大肠杆菌细胞膜脂肪酸组成的变化,发现在邻苯二甲酸二乙酯、四氯化碳存在的情况下,细胞膜脂肪酸组成中饱和脂肪酸的含量增加。尽管甲苯对大肠杆菌的抑制作用最强,但甲苯对膜脂肪酸组成影响却不明显。脂肪酸饱和度的增加改变了细胞膜的流动性,增强了对有机溶剂的耐受性。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 生物转化概述

1.1.1 生物转化的概念

1.1.2 微生物生物转化

1.1.3 生物转化在药物合成中的应用

1.1.4 生物转化中的新技术、新领域

1.2 有机介质中完整细胞生物转化

1.2.1 完整细胞生物转化的形式

1.2.2 有机相催化的优势和缺点

1.2.3 有机溶剂的选择

1.3 有机溶剂对微生物的影响

1.3.1 有机溶剂对细胞毒害机理的研究

1.3.2 细胞对有机溶剂耐受机理的研究及进展

1.4 大肠杆菌对有机溶剂耐受性研究进展

1.5 立题背景

1.6 主要研究内容及思路

2 材料与方法

2.1 材料

2.1.1 菌株

2.1.2 培养基

2.1.3 相关溶液

2.1.4 主要药品

2.1.5 主要仪器

2.2 实验方法

2.2.1 E.coli K12的培养

2.2.2 有机溶剂添加时间对菌体生长的影响

2.2.3 采用单染色法观察有机溶剂对大肠杆菌形态的影响

2.2.4 采用活菌计数法考查有机溶剂对大肠杆菌存活率的影响

2.2.5 脂肪酸的提取

2.2.6 分析方法

3 结果与讨论

3.1.有机溶剂对E.coli K12生长的影响

3.1.1.E.coli K12的生长特性

3.1.2 E.coli K12的菌体形态

3.1.3 有机溶剂对.E.coli K12生长的影响

3.1.4 有机溶剂对.E.coli K12存活率的影响

3.1.5 有机溶剂对E.coli K12菌体形态的影响

3.1.6 有机溶剂对E.coli K12代谢活性的影响

3.1.7 金属阳离子与.E.coli K12的有机耐受性

3.1.8 小结

3.2 有机溶剂对E.coli K12细胞膜的影响

3.2.1 有机溶剂对E.coli K12细胞膜电位的影响

3.2.2 有机溶剂对E.coli K12细胞膜通透性的影响

3.2.3 小结

3.3 有机溶剂对E.coli K12细胞膜脂肪酸组成的影响

3.3.1 正己烷对E.coli K12细胞膜脂肪酸组成的影响

3.3.2 邻苯二甲酸二乙酯对.E.coli K12细胞膜脂肪酸组成的影响

3.3.3 四氯化碳对E.coli K12细胞膜脂肪酸组成的影响

3.3.4 甲苯对E.coli K12细胞膜脂肪酸组成的影响

3.3.5 小结

4 结论

5 展望

6 参考文献

7 攻读硕士学位期间发表论文情况

8 致谢

附录