微生物与废物资源化.ppt

第12章微生物与废物资源化废弃物与污染物在经过微生物转化后可供综合利用，开发为人类资源的途径很多，如：（1）直接利用微生物菌体，作为人类及动物的食品和营养品，以补充蛋白质等营养。（2）利用微生物体内的酶或制成酶制剂，用以加工某些产品。（3）应用微生物的代谢产物，如有机酸、醇类等各种有机物，制备生化试剂、医药化工产品；也有微生物代谢产生的无机物，例如大量的无机酸进行细菌冶金。（4）应用微生物开发生物能源，例如微生物产生沼气、醇类等。,1,第一节单细胞蛋白单细胞蛋白又称微生物蛋白、菌体蛋白；按生产原料不同分作石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等；按产生菌和功用又称作细菌蛋白、真菌蛋白、药用酵母等。一单细胞蛋白的经济生物学特性（一）单细胞蛋白营养极为丰富(1)蛋白质含量高(2)氨基酸组分齐全(3)含有多种B族维生素、脂肪、糖类和无机盐酶及多种生理活性物质。（二）微生物世代周期短，生产效率高（三）生产原料极广，利于消除环境污染（1）城市生活废物废水：（2）废气类：如CO2、H2。（3）工农业废物废水：（5）石油、天然气及相关产品等。,2,二生产单细胞蛋白的微生物包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、藻类以及某些原生动物。选择作为生产单细胞蛋白的微生物应具备的主要条件为：（1）菌体内蛋白质等营养物的含量高，即为人体所必须的氨基酸。（2）菌体应无毒害、不致病、癌以及无其他不良作用。（3）对发酵基质之转化率高，利用其中的能量及碳素。（4）转化污染物后所获得的菌体浓度高。（5）易为人及动物消化吸收，并且有良好味道易被接受。（6）对培养条件要求简单。生长繁殖迅速发酵过程稳定，不易受其他杂菌侵扰。（7）适于悬液状态培养。（8）菌体较大，利于菌液分离并收获菌体。（9）可能进行基因重组，对菌体进行改造。,3,酵母菌有两类：一类是只利用六碳糖进行酒精发酵的酵母，称作发酵型酵母，大多数属于酵母菌属，一类是酒精发酵力较弱或无，而氧化力强的酵母菌，称作氧化型酵母，如假丝酵母、红酵母等。光合细菌广泛应用于高浓度有机废水的处理,可供选择的单细胞蛋白生产微生物的属及种归纳于下：（1）氢单胞菌、甲基单胞菌、短杆菌和放线菌。（2）酵母菌：假丝酵母、汉逊酵母、毕赤氏酵母等。（3）青霉、曲霉、毛霉、根霉、香菇、木耳等。（4）藻类：小球藻、衣藻、卵囊藻和螺旋蓝藻,4,三单细胞蛋白生产的一般工艺流程（一）单细胞蛋白生产菌的准备1筛选适当菌种2逐步扩大繁殖，由试管经三角瓶等逐渐扩展至种母罐中，制止繁殖足够菌量，共接种入发酵罐用。(二)发酵液准备1待转化物质预处理，例如含纤维材料需经切割，磨碎、并经水解成简单糖类。2配置发酵液:氮、磷等，并调节pH范围。3发酵液消毒和灭菌,5,（三）发酵罐培养1通常菌液与发酵液比率为1：10。2控制适宜的发酵条件，发酵液需保温在2535，并需通气与搅拌，添加营养并调控pH,如培养石油脱蜡酵母时，可加氨水，即补充其氮素营养，使pH维持在35之间。（四）菌体收获通过离心、沉淀、压滤等不同方法使液菌分离而收集菌体。（五）菌体干燥，制成单核细胞蛋白成品,6,四废物生产单细胞蛋白实例（一）亚硫酸纸浆废液1t纸浆的废液量为810t。木材原料的4853存在于废液中1998年我国利用产朊假丝酵母发酵亚硫酸纸浆废液（二）食品工业废弃物这类废弃共同特点是COD、BOD负荷高，其主要成分为糖类与蛋白质，是生产单细胞的良好原料。1淀粉废液与废渣用马铃薯、甘薯、玉米、木薯等作物加工淀粉时，产生的废水与废渣。我国采用根霉。酵母双菌协生配伍发酵玉米、木薯等，生产菌体蛋白饲料，蛋白质含量由68提高到3845。,7,2酒精废液发酵生产酒精的原料有糖类，另一类为粮食。3味精废液菌种多为假丝酵母，味精废水生产得酵母蛋白是优质得饲料添加剂，而且还用于提取核糖核酸、辅酶等制药化工原料。4豆制品废液豆腐废水含可溶性蛋白1.04，总糖2.4，还原糖0.52。以白地霉为菌种生产单细胞蛋白，得率为1.2，含蛋白质4050。国内外也曾用光合细菌转化豆制品水。,8,（三）纤维素在天然植物中，一般含纤维素4050、半纤维素1535和木素2030。木素不易被微生物分解，而纤维素结构又具有一定的结晶度，也难以降解。美国一株耐热放线菌生产单细胞蛋白。该菌最适生长温度为55，pH7.57.8，产生胞外纤维素酶的最适温度为6570，pH6，菌体细胞蛋白质含量在60,9,（四）石油、天然气及甲醇以石油为原料生产的单细胞蛋白称作石油蛋白。所用的微生物多为酵母菌和细菌。1天然气生产单细胞蛋白（甲烷蛋白）专性甲烷利用菌利用甲烷为碳源2甲醇蛋白以甲醇为碳源及能源的麝香石竹假单胞菌186。用该菌处理甲醇废水，基本上达到排放标准。（五）无机物1藻类蛋白螺旋蓝藻是一类理想的生产人类食品的藻类。2氢细菌蛋白,10,五、单细胞蛋白的可接受性与安全性单细胞蛋白核酸对人类的害处是不能服用过多，过多则可能导致某些疾病。如使血液中尿酸浓度增加，引起关节痛等。但作为饲料喂养畜、禽时核酸无不良影响。核酸不会通过食物链影响及人。对于大多数酵母来说，除了白假丝酵母外，全部为非病原菌。,11,第二节细菌冶金细菌冶金也称是近代湿法冶金工业上的一种新工艺。它主要是应用细菌法溶浸贫矿、废矿、尾矿和火冶炉渣等，以回收各种贵重有色金属和稀有金属。一细菌冶金的原理（一）间接作用是通过细菌转化产生硫酸和硫酸铁而进行的纯化学反应浸出作用。通常自然氧化硫酸和硫酸铁的过程是十分缓慢的，而在细菌的催化下可大大提高反应速度。（二）直接作用浸出过程中的细菌直接与金属硫化物接触，参与氧化作用。,12,二细菌冶金的微生物及主要影响因素（一）细菌冶金的微生物浸矿场所重要的菌种有：氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、氧化亚铁铁杆菌和氧化亚铁微螺杆菌、嗜酸热硫化叶菌、热氧化硫化杆菌和布氏酸菌。（二）细菌冶金的主要影响因素1菌种：由于所用菌种均为自养型细菌，故培养液中不需加入碳源，但需加入硫酸铵或硝酸钾等作为氮源及矿物来源。培养液的pH以34，培养温度2830。,13,2浸出液的pHPH过高时，Fe2+及Fe3+会以不同形式沉淀，故控制溶液pH23.介质的氧化还原电位氧化还原电位在300700mV为宜。4O2和CO2的供给一般控制空气速度为0.050.1m3/min。5矿料的粒度及矿浆的固体浓度原则上，粒度细6消除某些危害细菌的因素如日光中的紫外线，过多的有害粒子F-、CN-阴离子等,14,三、细菌冶金的方法根据矿石的配置状态，细菌冶金主要有两类方法：（一）堆浸法（二）矿床内浸提法方法是在开采完毕的场所和部分露出的矿体上，浇淋细菌溶浸法。优点是：节约大量人力与物力；减少环境污染，是投资较少的一种浸矿法。问题是：其浸提作用时间亦即金属回收周期较长，有时回收率不高。,15,第三节微生物与能源一微生物产生甲烷沼气发酵应用于工农业废水处理。二微生物产生醇类主要选用酵母菌属菌株利用，含纤维素物质如破旧报纸、有机垃圾等各种废物，通过葡萄糖等简单糖类酒精发酵作用产生酒精。三微生物产生氢气许多微生物类群可以产生氢气：异养微生物和自养微生物。有厌氧细菌和兼厌氧性细菌。主要包括以下种类：红螺菌属、红微菌属、红假单胞菌属、硫螺菌属、蓝细菌等。氢气产生菌产生的氢气目前主要应用于燃料、电池方面。产气荚膜梭菌在含有葡萄糖的培养基10L发酵罐中，产H2速度最高可达1823L/h。并进而来利用所产生的H2推动功率为3.13.5V燃料电池的工作。,16,第13章环境中的致病微生物第一节空气的微生物污染一、空气中的病原微生物及其传播常见的有芽孢杆菌属、无色杆菌属。八叠球菌属、微球菌属以及一些放线菌、酵母菌和真菌等及结核杆菌、金黄色葡萄球菌、脑膜炎球菌、感冒病毒等可能称为空气传播疾病的病原。通过以下途径传播疾病：1.尘埃2.飞沫小滴3.飞沫核现介绍几种通过空气传播的有代表性的病原微生物1.流行性感冒病毒2.军团菌属革兰阴性杆菌，经培养后也可出现820m丝状菌体3.结核分枝杆菌4.SARS冠状病毒,17,二、污水处理与污水灌溉引起的空气污染污水除可污染水体及土壤外，在喷灌过程中所形成气溶胶中可以带菌，污染空气，传播疾病。污水喷灌，因水量水压风向等条件的不同，其散步范围和距离也不相同。如有报道，在污灌的下风侧350m处检出大肠菌群细菌，60m处检出沙门氏菌，40100m处检出肠道病毒。三、空气微生物防治措施1.加强通风换气2.空气过滤3.空气消毒：紫外线照射；化学药品消毒,18,第二节水体的微生物污染一、水中的病原微生物水主要的病原体：1.沙门氏菌水体常易为沙门氏菌所污染。无芽孢、革兰氏阴性杆菌，可导致肠胃炎或伤寒爆发流行。2.志贺氏菌，是一类不能运动不产芽孢的革兰氏阴性杆菌，好氧或兼性厌氧3.霍乱弧菌4.致病性大肠杆菌5.肠道病毒属6.甲型肝炎病毒7.戊型肝炎病毒它是一种单股正链RNA病毒，类似于杯状病毒，经粪口传播。8.呼肠弧病毒及轮状病毒9.兰氏贾第鞭毛虫,19,二、水中微生物的污染防治三医院污水的微生物污染医院污水中可检出一般生活污水中的微生物，如大肠菌群数约10000100000个/ml,粪链球菌数约100010000个/ml。除一般微生物外医院污水中还常可检出沙门氏菌志贺氏菌等。四医院污水的无害化处理,20,第三节土壤的微生物污染一、土壤中的病原微生物及其传播主要有以下几方面：（1）用未经彻底无害化处理的人畜粪便施肥（2）用未经处理的生活污水、医院污水和含有病原体的工业废水进行农田灌溉或利用其污泥施肥。（3）病畜尸体处理不当。二土壤生物性污染的预防常用方法有，密封发酵法、高温堆肥法等。对高温堆肥法的卫生要求是堆温在高于55条件下持续5天以上，蛔虫卵死亡率达95%以上，粪大肠菌群值不小于10-2并应有效的控制苍蝇滋生。,21,第四节食品的微生物污染一几种典型的食品微生物污染1.沙门氏菌植物中毒沙门氏菌是细菌性食物中毒中最常见的致病菌。2.弯曲菌属它是革兰阴性杆菌，无芽孢，有动力微好氧菌，常见与人致病有关的种有空肠弯曲菌、结肠弯曲菌等。3.副溶血弧菌4.朊毒体它又称朊病毒，致病因子是从感染瘙痒病动物脑种发现的传染性蛋白组分，没有核酸,它对机体无免疫原性，能长期在宿主体内潜伏。二食品微生物污染的防治,22,第五节医院内感染一葡萄球菌葡萄球菌广泛存在人体皮肤表面、肠道内常有本菌存在，是医院内感染的重要致病菌之一。它是人类化脓性感染的最重要的病原菌，可引起肺炎，毛囊炎等疾病。二链球菌按溶血能力可以分为溶血性链球菌；溶血性链球菌；链球菌。三厌氧菌人体肠道内存在有不少厌氧菌，是人体的正常菌群，其数量比好氧菌多的多。四幽门螺杆菌它是慢性胃炎重要致病因子。,23,第六节血缘性感染一乙型肝炎病毒它属嗜肝病毒科，病毒为球形颗粒，它的发病机理不是由于病毒在干细胞内复制直接引起干细胞的损伤，而是通过人体的免疫造成干细胞的损伤和破坏。二丙型肝炎病毒它属黄病毒科，为有胞膜的球形颗粒。三人类免疫缺陷病毒人类免疫缺陷病毒，它是获得性免疫缺陷综合症的病原体。,24,第14章微生物的代谢产物与环境污染第一节微生物毒素的污染与危害一、细菌毒素内毒素-是微生物细胞组分，常为细胞壁的一部分。蓝细菌毒素-环肽、生物碱和脂多糖。外毒素-是释放体外，多为蛋白质如霍乱肠毒素、大肠杆菌肠毒素肉毒梭菌毒素是一种极强的神经毒素。二、放线菌毒素放线菌素是链霉菌属放线菌产生，肠道微生物将之水解后呈致癌物。三、真菌毒素是指以霉菌为主的一切真菌代谢活动所产生的毒素。黄曲霉毒素、红色青霉毒素B、赤霉病麦毒素，另一种是具有雌性激素作用的玉米赤霉烯酮。四种甲藻产毒，可使人致死，其中三种为膝沟藻属，而赤潮时，常见者为此属藻。,25,第二节微生物一般代谢产物的污染与危害一、氨二、硝酸与亚硝酸三、氮氧化物四、硫化氢五、酸性矿水六、甲基汞七、羟胺八、亚硝胺类九、腐殖质十、农药代谢的毒性产物十一、气味代谢物十二、材料的霉腐与损害,26,第15章微生物与水体富营养化第一节概述水体出现富营养化现象时，浮游生物大量繁殖，水面往往呈现蓝色、红色等，视占优势的浮游生物的颜色而异，这种现象在海水中称作赤潮，在淡水中称作水华。,27,第二节富营养化水体微生物的动态变化一、富营养化微生物种群主要是蓝细菌和微小藻类，但较贫营养化时，湖泊发生水华时常以蓝藻纲为主，经常出现的有微囊藻、鱼腥藻等蓝细菌。除此之外，原生动物，某些甲藻、鞭毛藻常常过渡繁殖，引起水华。二、富营养化时微生物的数量变化(一)水华通常水华高峰发生在一年中的高温季节，如西湖的藻生物量，高峰就出现在夏季八九月份；但遇特殊的环境水域，也可发生在低温季节。（二）赤潮赤潮发生时，藻生物量和优势种群会发生明显变化。,28,第三节水体富营养化的影响及危害一、自然景观的危害（一）水体发臭难闻（二）透明度降低二、水体生态及生物的影响（一）影响水体的溶解氧（二）对浮游生物和底栖生物的影响（三）对整个生态系统结构和生物分布的影响（四）破坏正常的海洋生态系统（五）危害人体健康,29,第四节富营养化成因及影响因素一、水体富营养化的成因二、富营养化形成的其他因素（一）季节与气温（二）光照（三）pH值藻类生长的范围为pH值79（四）微生物作用的影响,30,第五节富营养化监测指标与评价一、富营养化指标（一）物理指标物理指标包括透明度和水体的营养状态（二）化学指标根据Liebig最小定律是氮、磷。(三)生物学指标随着富营养化的程度的增加，生物种类数量较少，优势种个体数目大量增加。二、富营养化的评价（一）富营养化的评价标准（二）光合作用与呼吸作用评价水体健康与否（三）浮游植物群落结构指数评价海域富营养化,31,第16章环境污染的指示微生物第一节一般污染指示微生物一、细菌总数反应环境中异养型细菌的污染度，也间接反应一般营养性有机物的污染程度。常用倾注平板培养法或平板表面涂布培养法空气中的细菌总数的测定方法主要是平板暴露沉降法和仪器法两种。以上均用cfu/ml，cfu/g表示结果：二、霉菌和酵母菌总数检测霉菌和酵母菌，反映环境的一般性污染。用倾注培养平板法。cfu/mlcfu/g来表示。,32,第二节粪便污染指示菌一总大肠菌群总大肠菌群：是一群能在37，24h内发酵乳糖产酸产气，需氧或兼性厌氧的革兰氏阴性无芽孢杆菌。（一）测定方法：1.多管发酵法：又称最大可能数法初发酵试验。平板分离。复发酵试验2滤膜法选用孔径为0.45m的滤膜过滤检样，细菌被截留在滤膜上。1大肠菌群数又称大肠菌指数，生活饮用水、游泳池水以个/L表示；食品卫生标准中用个/ml表示。2大肠菌群值是指水样可检出1个大肠菌群细菌的最小水样容积（1）对水而言：大肠菌群值1000ml/大肠菌群数（2）对土壤而言：大肠菌群值1g/大肠菌群数,33,二粪大肠菌群粪大肠菌群是指能在44.5发酵乳糖的大肠菌群，又称耐热性大肠菌群。我国2001年已明确增列该菌为饮用水质常规检查项目。水中粪大肠菌群于肠道病原微生物具有相关性，是大肠菌群作为指示菌的重要依据，Geldreich对水体中的粪大肠菌群及沙门氏菌进行了测验，说明二者的相应关系。结构表明粪大肠菌群的确是一种较好的水中肠道致病菌的指示菌。三粪链球菌粪链球菌是短链状的革兰氏阳性球菌，粪链球菌可分为水质细菌学评价提供有意义的补充材料。粪链球菌测定方法亦有多管发酵法及滤膜法。四产气荚膜梭菌存在于人粪及温血动物的粪便内，因此，可作为粪便污染指示菌。WHO在水质检测中将其作为水质污染指标五蛭弧菌,34,第三节其它指示微生物一致病菌的指示菌（一）沙门氏菌沙门氏菌种类繁多，有些对人和动物都有致病力，如肠炎沙门氏菌、鼠伤寒沙门氏菌等，能引起人类伤寒症、急性尾肠炎和败血症等，因此在口服用药和食品中不得检出。（二）志贺氏菌志贺氏菌引起人类细菌性痢疾，（三）铜绿假单胞菌，可作为粪便污染指示菌，我眼科制剂、外伤用药、化妆品中不得检出铜绿假单胞菌。（四）金黄葡萄球菌在食品、化妆品等的检测中规定1g化妆品中不得检出金黄葡萄球菌.（五）链球菌在我国许多食品卫生标准中都规定不得检出。（六）破伤风梭菌,35,二肠道病毒的指示微生物（一）脊髓灰质炎病毒。（二）噬菌体目前，美国已正式将病毒学指标列为水的卫生检查标准之一，规定1L饮用水中不得检出肠道病毒。,36,第17章污染微生物毒性的微生物学检测方法第一节原核微生物检测法一、发光细菌细菌生物发光抑制试验20世纪70年代以来，人们主要从海洋中特别是从海鱼体表分离得到一类能产生生物发光的细菌，统称为发光细菌。目前发现的发光细菌分属弧菌属、发光杆菌属和异短杆菌属。发光细菌均为革兰氏阴性、兼性厌氧菌。细菌发光机制：FMNH2+RCHO+O2细菌荧光素酶FMN+H2O+RCOOH+光（一）试验原理当环境条件不良或有毒物存在时，因为细菌荧光素酶活性或细胞呼吸受到抑制，发光能力受到环境而减弱，其减弱程度与毒物的毒性大小和浓度成一定比例关系。现在研究并应用最多的是明亮发光杆菌。二、硝化细菌硝化作用抑制试验,37,第二节真核微生物检测法一、藻类生长抑制试验试验原理藻类对水体污染十分敏感。随着水体自净过程的进展，水中无机氮化合物含量不断增加，在光照和温度适宜时，藻类生长量亦相应增加；反之，在含有毒物的水中，由于毒物的抑制作用，使藻类叶绿素浓度降低，影响了光合作用，藻类生长量也减少。藻类是依靠体内叶绿素利用光能以同化CO2，生产藻体有机物并释放氧气。二、原生动物微尺度群落级毒性试验水质微型生物群落监测PFU法国标法,38,第三节活性污泥毒性检测法一、脱氢酶活性试验试验原理：活性污泥种微生物的脱氢酶类能使被氧化有机质的氢原子活化并传递给特定的受氢体，反映活性污泥对污水中有机质的氧化分解能力：有毒物质的存在会使脱氢酶类活性降低并影响活性污泥的效果。可通过指示剂的还原变色速度来确定脱氢酶活性，以判断毒性物质的作用强度。常用的指示剂为TTC（氯化三苯基四碳唑）。无色的TTC受氢变为红色的TF（三苯甲基）。,39,二、呼吸抑制试验试验原理微生物的呼吸是反映其生理活性的一个重要指标。微生物在进行有氧呼吸、分解有机质的过程中会消耗氧，产生CO2，因此测定呼吸速率可以反应活性污泥中微生物的代谢速率，对分析废水生物可降解性有重要意义。废水中有毒物质可以抑制微生物的呼吸，使其耗氧量和CO2产生量下降，下降的程度与毒性物质的浓度和强度有关。第四节微生物学检测法评价污染物毒性的微生物学检测法有以下特点：简便、灵敏、快速、经济。,40,第18章污染物致突变性的微生物检测方法第一节基因突变试验一鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶试验（试验）此项试验是美国Ames教授等于1975年证正式建立的一种致突变性测定法，也称Ames致突变试验。它是检测DNA碱基序列是否发生改变即基因突变的一种方法。（一）原理试验是利用鼠伤寒沙门氏菌的组氨酸营养缺陷型发生回复突变的性能来检测物质致突变性的方法，常用的组氨酸缺陷型沙门氏菌有5种，均含有控制组氨酸合成的基因。当培养基中不含有组氨酸时它们不能生长。但是，当受到某些致突变物作用时，菌体内DNA特定部位发生基因突变而回复为野生型菌。在此情况下，培养基中不含有组氨酸时该菌也能生长。,41,（二）试验方法纸片点试法：于无菌培养皿中先注入最低营养培养基25ml，平铺待凝，是为底层基础培养基。然后将37振荡培养不超过12h，活菌数109/ml的菌液0.1ml，与S9混合液一起加入2ml表层培养基中，倾于底层基础培养基上铺平、凝固，以无菌之小圆滤纸片蘸取待测液置于表层培养基上，37培养48h后观察结果。凡是在滤纸片外围长出一密集回变菌落圈者，即为试验阳性。如果不见，而只是在培养基上长出少量散在菌落，即为阴性。目前该试验已被我国食品安全毒理学评价程序、农药登记毒理学试验方法等列为评价致突变性的必做试验。,42,二、发光细菌试验原理发光细菌的自发暗变异株与致突变物接触后，则可恢复一定强度的发光能力。致突变化合物使暗变异株细胞回变恢复发光的机理可能是：作为移码突变剂，使发光细菌暗变异株细胞的发光系统阻遏物结合操纵子位置的能力发生改变；作为DNA插入剂，使细胞始发移码突变；作为DNA损伤剂，使细胞发光系统的阻遏物失活。已采用的测试菌株有费氏弧菌的暗变异株Pf-13等。,43,三、其他基因突变试验（一）营养缺陷型菌株回复突变试验大肠杆菌色氨酸营养缺陷型菌株可用于检查碱基置换型致突变物。枯草芽孢杆菌蛋氨酸与组氨酸缺陷型菌株曾用来检测30种致癌物与非致癌物，在17种致癌物种测得13种为阳性结果，全部非致癌物则皆为阴性结果。（二）细菌的正常突变试验应用此种试验以测定环境致突变物与致癌物的细菌菌种有，鼠伤寒沙门氏菌、枯草芽孢杆菌（三）粗糙脉孢菌的正向突变试验粗糙脉孢菌是一种真核真菌，可被用于检测基因的正向和回复突变。（四）构巢曲霉突变试验构巢曲霉是一种可用于检测和研究基因正向突变和回复突变的真菌。,44,第二节DNA损伤修复试验一、SOS显色试验这是一种利用微生物SOS修复能力检测致突变物、致癌物的方法。SOS修复的特点是出现“易错性DNA修复”。原理致突变因素作用于DNA所产生的某些损伤可作为致突变因素的第二信使，诱导细菌SOS修复系统的反应。能够作为第二信使的损伤有N-3-烷化腺嘌呤、寡核苷酸、裂隙DNA、单链DNA片断以及可能尚未阐明的某些损伤。因此，可通过检测理化因素所致细菌SOS修复能力，来查明其是否具有致突变性、致癌的特性。,45,二、聚合酶缺陷型菌株试验这是一种利用微生物DNA修复能力检测致癌物的方法。多数致癌物质可与DNA结合使之发生一定改变和损伤，而微生物具有修复DNA的机能。因此，如将同一受试物作用于具有修复能力的菌株与缺乏修复能力的变异株，则微生物的生长可能出现差异，两者的差异是DNA的改变与损伤得到修复与否的结构，这样，便可以查明该药物是否为致癌物，此法不是直接观察致突变作用，但与之有关。三、重组缺陷型菌株试验这也是一种微生物DNA修复能力的检测法。系利用某些失去重组修复机能的菌株进行试验，其DNA受损后，由于不能重组修复而不能生长，因此产生抑菌带。,46,四、溶源性细菌试验第三节DNA重组试验酿酒酵母的有丝分裂基因转变可测定致突变物质所致的缺陷型等位基因到野生型等位基因的转变。致突变物处理这种菌株后，由于基因组内发生重组，基因转变发生，这些缺陷型等位基因转变成具完全活性野生型的表型，这些野生型菌落可在缺乏特定营养物的培养基上生长。目前，酿酒酵母菌株D7荐用于这项检测，其他类似菌株也可使用。,47,第四节微生物致突变试验与致癌物的确定19281929年，首先提出了体细胞突变是癌变基础的学说，直接强致癌性与致突变性联系起来。癌变和突变可能是一个过程的两个阶段。实践证明，大多数致癌物都具有致突变作用，而大多数非致癌物不具有致突变作用。因此，可通过致突变试验的结果预测化学物质的致癌可能性。但是最终确定是否为致癌物必须通过一组试验而非一项试验。,48,第19章微生物监测技术的新发展第一节分子生物学技术在环境微生物监测中的应用一分子生物学技术与环境微生物的分类、鉴定、监测（一）多聚酶链反应（二）核酸杂交技术探针是能与特定的核苷酸序列互补、已经标记的DNA(或RNA)片断，可以检测样品中是否存在待测的特异核酸序列。探针的特异性决定其检测的微生物范围。杂交是样品中提取的核酸分子与探针互补序列间的配对过程，杂交结果可以通过探针的放射性或非放射性标记被灵敏的检测。（三）核酸多态性技术：分析核酸多态性的技术日趋成熟，这些技术常常与PCR结合起来使用，以分析那些具有微小差别、含量很低的特殊DNA序列。常见技术有：,49,（三）核酸多态性技术：分析核酸多态性的技术日趋成熟，这些技术常常与PCR结合起来使用，以分析那些具有微小差别、含量很低的特殊DNA序列。常见技术有：（1）变性剃度凝胶电泳（DGGE）（2）限制性片段长度多态性(RFLP)（3）随机扩增多态性DNA(RAPD)（4）扩增性rDNA限制性酶切片断分析(ARDRA)上述技术应用较多的是DGGE。DGGE与PCR接结合成为研究微生物分子生态学的有效手段。它已成功应用于绘制微生物的16SrRNA基因图谱。上述技术已在环境微生物类群分析中得以广泛应用。如通过RFLP人们证实了多氯联苯污染土壤中降解PCB微生物群落的多样性；ARDRA在对根瘤菌、不动杆菌、棒杆菌的分群、鉴定中获得成功。,50,（四）rRNA、rDNA序列分析由于同源物种之间的rRNA结构具有保守性，核糖体序列分析已成为研究微生物分类单元之间进化关系最直观的方法，而且16SrRNA是人们研究最透彻的分子之一，对它的分析导致了三域学说的出现。三域间16SrRNA的特征寡核苷酸序列位置存在极大的差异。（五）基因芯片技术它在微小的基质表面，集成有成千上万的网络状密集排列的基因探针，以DNA的