大肠杆菌对有机溶剂的耐受性研究

论文摘要

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30mmin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30mmin后,Rh123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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 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