基于群體感應(yīng)的MBR膜污染控制研究.ppt

《基于群體感應(yīng)的MBR膜污染控制研究.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、基于群體感應(yīng)的膜生物反應(yīng)器膜污染的控制研究2013.11.181膜生物反應(yīng)器—膜生物污染2微生物群體感應(yīng)系統(tǒng)3群體淬滅機(jī)制目錄4基于群體淬滅的生物污染控制?膜生物反應(yīng)器：是用超濾膜代替二沉池進(jìn)行污泥固液分離的污水處理裝置，為膜分離技術(shù)與活性污泥法的有機(jī)結(jié)合。優(yōu)點(diǎn)：體積負(fù)荷高、占地面積小、剩余污泥量少、出水水質(zhì)好且穩(wěn)定。缺點(diǎn)：膜污染，影響MBR長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和廣泛應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題。?膜污染：是指MBR內(nèi)混合液中的懸浮顆粒、膠體粒子或溶解性大分子有機(jī)物在膜表面和膜孔內(nèi)吸附沉積，造成膜孔徑減小或堵塞，使膜通量下降的現(xiàn)象。?膜生物污染：微生物在膜面上形成生物膜或者在膜表面和膜孔內(nèi)滋生成為微生物菌

2、落。1膜生物反應(yīng)器(MBR)?初始粘附：腐殖質(zhì)、聚糖脂與其它微生物的代謝產(chǎn)物等大分子物質(zhì)在膜面吸附，形成一層具備微生物生存條件的生物膜。微生物中粘附速度快的細(xì)胞形成初期粘附過(guò)程。?成熟階段：生物膜的生長(zhǎng)和脫除達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，生物膜將趨于穩(wěn)定。由于生物污染造成了膜的不可逆堵塞，使過(guò)濾阻力上升，引起膜通量的下降。1.2膜生物污染—生物膜形成過(guò)程?生長(zhǎng)階段：由于后續(xù)大量菌種的粘附，特別是細(xì)菌胞外聚合物(EPS)的形成，加劇了微生物的繁殖和群集。細(xì)菌完成了初始粘附后，隨即調(diào)整基因表達(dá)，在生長(zhǎng)繁殖的同時(shí)分泌大量的胞外多聚糖，加劇微生物的繁殖和群集。?群體感應(yīng)：許多細(xì)菌能產(chǎn)生并釋放一種被稱為自誘導(dǎo)物

3、的信號(hào)分子，隨著細(xì)菌密度的增加，信號(hào)分子不斷積累，當(dāng)積累到一定濃度時(shí)則會(huì)與胞漿受體蛋白結(jié)合，調(diào)控細(xì)菌相關(guān)基因的表達(dá)，使細(xì)菌形成一種群體行為，如生物膜的形成。2群體感應(yīng)（Quorumsensing,QS）2.1革蘭氏陰性菌的LuxI/R型群體感應(yīng)（LuxI是AHLs合成酶，LuxR是調(diào)節(jié)蛋白）2.2革蘭氏陽(yáng)性菌的群體感應(yīng)2.3種間交流通用信號(hào)分子AI-2夏威夷弧菌同時(shí)具有革蘭氏陰性和陽(yáng)性細(xì)菌群體感應(yīng)的調(diào)控系統(tǒng)，既有AHLs自誘導(dǎo)物（AI-1），還產(chǎn)生第二套自體誘導(dǎo)系統(tǒng)（AI-2）。總的來(lái)說(shuō)，QS是由幾個(gè)關(guān)鍵步驟組成的：①基礎(chǔ)水平信號(hào)分子的產(chǎn)生；②信號(hào)分子累積；③信號(hào)感應(yīng)；④信號(hào)自體誘導(dǎo)反

4、應(yīng)和目的基因活化。3群體淬滅機(jī)制研究表明，一些物質(zhì)對(duì)微生物細(xì)胞間的QS有抑制或干擾作用，可阻斷細(xì)菌間“信息交流”，阻止QS依賴型基因表達(dá)，稱作群體淬滅。阻止信號(hào)分子產(chǎn)生降解信號(hào)分子降低R蛋白活性3.1抑制信號(hào)分子合成AHLs分子由一個(gè)酰胺鏈和高絲氨酸內(nèi)酯環(huán)組成，其中高絲氨酸內(nèi)酯環(huán)是AHLs的特征結(jié)構(gòu)，而酰胺鏈的不同則決定了AHLs對(duì)細(xì)菌的不同調(diào)控功能。革蘭氏陰性菌的信號(hào)分子AHLs在胞內(nèi)有關(guān)酶的作用下進(jìn)行化學(xué)合成需要作為底物的?；w和腺苷甲硫氨酸提供高絲氨酸內(nèi)酯。因此，只要能抑制AHLs合成酶活性或消除底物等信號(hào)合成過(guò)程中任一環(huán)節(jié)均可阻斷信號(hào)分子合成。3.2降解信號(hào)分子根據(jù)物質(zhì)特性，

5、信號(hào)分子降解主要分兩種：生物分解和化學(xué)降解。前者利用微生物合成具有降解信號(hào)活性的內(nèi)酯酶或酰胺酶（群體淬滅酶）水解，后者使用一些化學(xué)合成物質(zhì)如氧化鹵素進(jìn)行降解。3.3降低或抑制受體蛋白活性一般通過(guò)QS抑制劑實(shí)現(xiàn)，這些抑制劑通過(guò)與信號(hào)分子競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合受體而降低活化受體的濃度。事實(shí)表明，很多植物化學(xué)物質(zhì)具有細(xì)菌QS抑制活性。例如：黃芩苷和大黃素能抑制菌株銅綠假單胞菌生物膜形成是因?yàn)樵撐镔|(zhì)在結(jié)構(gòu)上與信號(hào)分子相似，與信號(hào)分子競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合R蛋白，抑制信號(hào)分子與R蛋白結(jié)合，一旦其與R蛋白結(jié)合能改變R蛋白構(gòu)象使之不穩(wěn)定而易于水解，進(jìn)而阻斷QS控制的生理學(xué)反應(yīng)及生物學(xué)功能表達(dá)。謝謝！