鳥嘌呤廢水
❶ 開發生物感應器 好處
生物感測器在食品分析中的應用包括食品成分、食品添加劑、有害毒物及食品鮮度等的測定分析。
⑴食品成分分析
生物感測器
在食品工業中,葡萄糖的含量是衡量水果成熟度和貯藏壽命的一個重要指標。已開發的酶電極型生物感測器可用來分析白酒、蘋果汁、果醬和蜂蜜中的葡萄糖。其它糖類,如果糖,啤酒、麥芽汁中的麥芽糖,也有成熟的測定感測器。
Niculescu等人研製出一種安培生物感測器,可用於檢測飲料中的乙醇含量。這種生物感測器是將一種配蛋白醇脫氫酶埋在聚乙烯中,酶和聚合物的比例不同可以影響該生物感測器的性能。在目前進行的實驗中,該生物感測器對乙醇的測量極限為lnM。
⑵食品添加劑的分析
亞硫酸鹽通常用作食品工業的漂白劑和防腐劑,採用亞硫酸鹽氧化酶為敏感材料製成的電流型二氧化硫酶電極可用於測定食品中的亞硫酸鹽含量,測定的線性范圍為0-6的四次方mol/L。又如飲料、布丁、昔等食品中的甜味素,Guibault等採用天冬氨酶結合氨電極測定,線性范圍為2x10的負五次方-1xlO的負三次方mol/L。此外,也有用生物感測器測定色素和乳化劑的報道。
⑶農葯殘留量分析
近年來,人們對食品中的農葯殘留問題越來越重視,各國政府也不斷加強對食品中的農葯殘留的檢測工作。
Yamazaki等人發明了一種使用人造酶測定有機磷殺蟲劑的電流式生物感測器,利用有機磷殺蟲劑水解酶,對硝基酚和二乙基酚的測定極限為10的負七次方mol,在40℃下測定只要4min。Albareda等用戊二醛交聯法將乙酞膽鹼醋酶固定在銅絲碳糊電極表面,製成一種可檢測濃度為10的負10次方mol/L的對氧磷和10的負11次方mol/L的克百威的生物感測器,可用於直接檢測自來水和果汁樣品中兩種農葯的殘留。
⑷微生物和毒素的檢驗
食品中病原性微生物的存在會給消費者的健康帶來極大的危害,食品中毒素不僅種類很多而且毒性大,大多有致癌、致畸、致突變作用,因此,加強對食品中的病原性微生物及毒素的檢測至關重要。
食用牛肉很容易被大腸桿菌0157.H7.所感染,因此,需要快速靈敏的方法檢測和防禦大腸桿菌0157.H7一類的細菌。Kramerr等人研究的光纖生物感測器可以在幾min內檢測出食物中的病原體(如大腸桿菌0157.H7.),而傳統的方法則需要幾d。這種生物感測器從檢測出病原體到從樣品中重新獲得病原體並使它在培養基上獨立生長總共只需1d時間,而傳統方法需要4d。
還有一種快速靈敏的免疫生物感測器可以用於測量牛奶中雙氫除蟲菌素的殘余物,它是基於細胞質基因組的反應,通過光學系統傳輸信號。已達到的檢測極限為16.2ng/ml。一天可以檢測20個牛奶樣品。
⑸食品鮮度的檢測
食品工業中對食品鮮度尤其是魚類、肉類的鮮度檢測是評價食品質量的一個主要指標。Volpe等人以黃嗦吟氧化酶為生物敏感材料,結合過氧化氫電極,通過測定魚降解過程中產生的一磷酸肌昔(IMP)肌昔(IIXR)和次黃嗓吟(HX)的濃度,從而評價魚的鮮度,其線性范圍為5x10的負10次方-2x10的負4次方mol/L。
環境監測
近年來,環境污染問題日益嚴重,人們迫切希望擁有一種能對污染物進行連續、快速、在線監測的儀器,生物感測器滿足了人們的要求。目前,已有相當部分的生物感測器應用於環境監測中。
⑴水環境監測
生化需氧量(BOD)是一種廣泛採用的表徵有機污染程度的綜合性指標。在水體監測和污水處理廠的運行控制中,生化需氧量也是最常用、最重要的指標之一。常規的BOD測定需要5d的培養期,而且操作復雜,重復性差,耗時耗力,干擾性大,不適合現場監測。SiyaWakin等人利用一種毛抱子菌(Trichosporoncutaneum)和芽抱桿菌(Bacilluslicheniformis)製作一種微生物BOD感測器。該BOD生物感測器能同時精確測量葡萄糖和谷氨酸的濃度。測量范圍為0.5-40mg/L,靈敏度為5.84nA/mgL。該生物感測器穩定性好,在58次實驗中,標准偏差僅為0.0362。所需反應時間為5-lOmin。
NO3離子是主要的水污染物之一,如果添加到食品中,對人體的健康極其有害。Zatsll等人提出了一種整體化酶功能場效應管裝置檢測NO;離子的方法。該裝置對NO,』離子的檢測極限為7x10的負5次方mol,響應時間不到50s,系統操作時間約為85s。
此外,還有報道Han等人將假單胞菌固定在抓離子電極上,實時監測工業廢水中三氯乙烯,檢測范圍0.1一4mg/L,檢測時間在lOmin內。
⑵大氣環境監測
二氧化硫(S02)是酸雨酸霧形成的主要原因,傳統的檢測方法很復雜。Martyr等人將亞細胞類脂類(含亞硫酸鹽氧化酶的肝微粒體)固定在醋酸纖維膜上,和氧電極製成安培型生物感測器,對S02形成的酸雨酸霧樣品溶液進行檢測,lOmin可以得到穩定的測試結果。
NOx不僅是造成酸雨酸霧的原因之一,同時也是光化學煙霧的罪魁禍首。Charles等人用多孔滲透膜、固定
生物感測器
化硝化細菌和氧電極組成的微生物感測器來測定樣品中亞硝酸鹽含量,從而推知空氣中NO=的濃度。其檢測極限為0.01xl0負6次方mo1/L。
發酵工業
在各種生物感測器中,微生物感測器具有成本低、設備簡單、不受發酵液混濁程度的限制、可能消除發酵過程中干擾物質的干擾等特點。因此,在發酵工業中廣泛地採用微生物感測器作為一種有效的測量工具。
⑴原材料及代謝產物的測定
微生物感測器可用於測量發酵工業中的原材料(如糖蜜、乙酸等)和代謝產物(如頭抱黴素、谷氨酸、甲酸、醇類、乳酸等)。測量的裝置基本上都是由適合的微生物電極與氧電極組成,原理是利用微生物的同化作用耗氧,通過測量氧電極電流的變化量來測量氧氣的減少量,從而達到測量底物濃度的目的。
2002年,Tkac等人將一種以鐵氰化物為媒介的葡萄糖氧化酶細胞生物感測器用於測量發酵工業中的乙醇含量,13s內可以完成測量,測量靈敏度為3.SnAlnmol.L-1。該微生物感測器的檢測極限為0.85nmo1.L-1,測量范圍為2-270nmo1.L-1,穩定性能很好。在連續8.5h的檢測中,靈敏度沒有任何降低。
⑵微生物細胞數目的測定
發酵液中細胞數的測定是重要的。細胞數(菌體濃度)即單位發酵液中的細胞數量。一般情況下,需取一定的發酵液樣品,採用顯微計數方法測定,這種測定方法耗時較多,不適於連續測定。在發酵控制方面迫切需要直接測定細胞數目的簡單而連續的方法。人們發現:在陽極(Pt)表面上,菌體可以直接被氧化並產生電流。這種電化學系統可以應用於細胞目的側定。側定結果與常規的細胞計數法測定的數值相近。利用這種電化學微生物細胞數感測器可以實現菌體濃度連續、在線的測定。
醫學
醫學領域的生物感測器發揮著越來越大的作用。生物感測技術不僅為基礎醫學研究及臨床診斷提供了一種快速簡便的新型方法,而且因為其專一、靈敏、響應快等特點,在軍事醫學方面,也具有廣的應用前景。
⑴臨床醫學
在臨床醫學中,酶電極是最早研製且應用最多的一種感測器,目前,已成功地應用於血糖、乳酸、維生素C、尿酸、尿素、谷氨酸、轉氨酶等物質的檢測。其原理是:用固定化技術將酶裝在生物敏感膜上,檢測樣品中若含有相應的酶底物,則可反應產生可接受的信息物質,指示電極發生響應可轉換成電信號的變化,根據這一變化,就可測定某種物質的有無和多少。利用具有不同生物特性的微生物代替酶,可製成微生物感測器,在臨床中應用的微生物感測器有葡萄糖、乙醉、膽固醇等感測器。若選擇適宜的含某種酶較多的組織,來代替相應的酶製成的感測器稱為生物電極感測器。如用豬腎、兔肝、牛肝、甜菜、南瓜和黃瓜葉製成的感測器,可分別用於檢測谷醯胺、鳥嘌呤、過氧化氫、酪氨酸、維生素C和胱氨酸等。
DNA感測器是目前生物感測器中報道最多的一種,用於臨床疾病診斷是DNA感測器的最大優勢,它可以幫助醫生從DNA,RNA、蛋白質及其相互作用層次上了解疾病的發生、發展過程,有助於對疾病的及時診斷和治療。此外,進行葯物檢測也是DNA感測器的一大亮點。Brabec等人利用DNA感測器研究了常用鉑類抗癌葯物的作用機理並測定了血液中該類葯物的濃度。
⑵軍事醫學
軍事醫學中,對生物毒素的及時快速檢測是防禦生物武器的有效措施。生物感測器已應用於監測多種細菌、病毒及其毒素,如炭疽芽胞桿菌、鼠疫耶爾森菌、埃博拉出血熱病毒、肉毒桿菌類毒素等。
2000年,美軍報道已研製出可檢測葡萄球菌腸毒素B,蓖麻素、土拉弗氏菌和肉毒桿菌等4種生物戰劑的免疫感測器。檢測時間為3-lOmin,靈敏度分別為10,5Omg/L,5x10的5次方,和5x10的4次方cfu/ml。Song等人製成了檢測霍亂病毒的生物感測器。該生物感測器能在30min內檢測出低於1xlO的負5次方mol/L的霍亂毒素,而且有較高的敏感性和選擇性,操作簡單。該方法能夠用於具有多個信號識別位點的蛋白質毒素和病原體的檢測。
此外,在法醫學中,生物感測器可用作DNA鑒定和親子認證等。
❷ 微生物突變對人類社會的影響
x射線和γ射線屬於能量很高的電離輻射,能產生電離作用,直接或間接地使DNA結構發生改變。直接的效應是鹼基的化學鍵、脫氧核糖的化學鍵和糖酸相連接的化學鍵斷裂;間接的效應是電離輻射使水或有機分子產生自由基,這些自由基作用於DNA分子,引起缺失和損傷。此外還能引起染色體畸變,導致染色體結構上的缺失、重復、倒位和易位。
在微生物中,突變是經常發生的,學習和掌握突變的規律,不但有助於對基因定位和基因功能等基本理論問題的了解,而且還為微生物選種、育種提供必要的理論基礎,同時對於致癌物質的檢測也有重要意義。
突變是指遺傳物質突然發生穩定的可遺傳的變化,它有兩個意義:一是指與野生型不同的個體所攜帶和傳遞的基因組變異結構,這種變異結構可以是基因水平的,也可以是染色體水平的;突變的另一個意義是指上述變異結構發生的過程。對微生物來講,基因突變最常見,最重要,而由於重組或附加體等外源遺傳物質的整合而引起DNA的改變,則不屬突變的范圍。
在微生物純種群體或混合群體中,都可能偶爾出現個別微生物在形態、生理生化或其他方面的性狀發生改變。改變了的性狀可以遺傳,這時的微生物發生變異,成了變種或變株。
2.1. 突變的類型
突變的類型是多種多樣,從突變涉及的范圍,可以把突變分為基因突變和染色體畸變。在粗糙脈孢菌中,染色體畸變的研究已經相當深入了。在電子顯微鏡下現在已經可以觀察病毒的染色體畸變。不過就遺傳學研究較為深人的大腸桿菌、沙門氏菌、枯草桿菌等細菌以及其它多數微生物來講,突變的研究主要是在基因突變方面。下面就分類的依據不同,探討一下突變的類型。
2.1.1. 從突變涉及范圍,可以把突變分為基因突變和染色體畸變。
基因突變,又稱點突變。是發生於一個基因座位內部的遺傳物質結構變異。往往只涉及一對鹼基或少數幾個鹼基對。點突變可以是鹼基對的替代,也可以是鹼基對的增減。前者可分為轉換和顛換(圖5-8)。轉換是指一種嘌呤—嘧啶對變為另一種嘌呤—嘧啶對,或一種嘧啶—嘌呤對變為另一種嘧啶—嘌呤對;顛換是指一種嘧啶—嘌呤對變為另一種嘌呤—嘧啶對,或反過來一種嘌呤—嘧啶對變為另一種嘧啶—嘌呤對。這兩種鹼基的替代突變改變了遺傳密碼的結構和該密碼所編碼的氨基酸。鹼基對的增減則造成增減變異點以後全部密碼及其編碼的氨基酸,所以稱為移碼突變。
圖5-8. 各種類型的轉換和顛換 (實線代表轉換,虛線代表顛換)
染色體畸變 染色體畸變是一些不發生染色體數目變化而在染色體上有較大范圍結構改變的變異,是由DNA(RNA)的片段缺失、重復或重排而造成染色體異常的突變。其中包括以下變化:一是易位,指兩條非同源染色體之間部分相連的現象。它包括一個染色體的一部分連接到某一非同源染色體上的單向易位以及兩個非同源染色體部分相互交換連接的相互易位。二是倒位,指一個染色體的某一部分旋轉180度後以顛倒的順序出現在原來位置的現象。三是缺失,指在一條染色體上失去一個或多個基因的片段,這是造成畸變的缺失。四是重復,指在一條染色體上增加了一段染色體片段,使同一染色體上某些基因重復出現的突變。發生染色體畸變的微生物往往易致死,所以微生物中突變類型的研究主要是在基因突變方面。
2.1.2. 從突變所帶來的表型的改變來講,突變的類型可以分為以下幾 類:
形態突變型 指細胞形態結構發生變化或引起菌落形態改變的那些突變類型。包括影響細胞形態的突變型以及影響細菌、黴菌、放線菌等的菌落形態以及影響噬菌體的噬菌斑的突變型。例如細菌的鞭毛、芽孢或莢膜的有無,菌落的大小,外形的光滑或粗糙及顏色的變異;放線菌或真菌產孢子的多少,外形及顏色的變異;噬菌斑的大小和清晰程度的變異等。
致死突變型 指由於基因突變而造成個體死亡的突變類型,造成個體生活力下降的突變型稱為半致死突變型。一個隱性的致死突變基因可以在二倍體生物中以雜合狀態保存下來,可是不能在單倍體生物中保存下來,所以致死突變在微生物中研究得不多。
條件致死突變型 這類突變型的個體只是在特定條件,即限定條件下表達突變性狀或致死效應,而在許可條件下的表型是正常的。廣泛應用的一類是溫度敏感突變型,這些突變型在一個溫度中並不致死,所以可以在這種溫度中保 存下來;它們在另一溫度中是致死的,通過它們的致死作用,可以用來研究基因的作用等問題。
營養缺陷突變型 是一類重要的生化突變型。是指某種微生物經基因突變而引起微生物代謝過程中某些酶合成能力喪失的突變型,它們必須在原有培養基中添加相應的營養成分才能正常生長繁殖。這種突變型在微生物遺傳學研究中應用非常廣泛,它們在科研和生產中也有著重要的應用價值。
抗性突變型 是指一類能抵抗有害理化因素的突變型,細胞或個體能在某種抑制生長的因素(如抗生素或代謝活性物質的結構類似物)存在時繼續生長與繁殖。根據其抵抗的對象分抗葯性、抗紫外線、抗噬菌體等突變類型。這些突變類型在遺傳學基本理論的研究中非常有用,常以抗性突變為選擇標記,特別在融合試驗、協同轉染實驗中用得最多。
抗原突變型 是指細胞成分,特別是細胞表面成分如細胞壁、莢膜、鞭毛的細致變異而引起抗原性變化的突變型。
其它突變型 如毒力、糖發酵能力、代謝產物的種類和數量以及對某種葯物的依賴性等的突變型。
這幾類突變型並不是彼此排斥的。營養缺陷型也可以認為是一種條件致死突變型,因為在沒有補充給它們所需要的物質的培養基上它們不能生長。某些營養缺陷型也具有明顯的形態改變。例如粗糙脈胞菌和酵母菌的某些腺嘌呤缺陷型分泌紅色色素。所有的突變型可以認為都是生化突變型,最為常見的是營養缺陷型。抗葯性突變也是微生物遺傳學中常用的一類生化突變型。因為任何突變,不論是影響形態的或是致死的,都必然有它的生化基礎。突變型的這一區分不是本質性的。
2.1.3. 按突變的條件和原因劃分,突變可以分為自發突變和誘發突變。
自發突變 是指某種微生物在自然條件下,沒有人工參與而發生的基因突變。在過去相當長的時間里,人們認為自發突變是由於自然界中存在的輻射因素和環境誘變劑所引起的。然而深入研究表明這種看法不夠完全。絕大多數的自發突變起源於細胞內部的一些生命活動過程,如遺傳重組的差錯和DNA復制的差錯,這些差錯的產生與酶的活動相關聯。
DNA復制是非常精確的,細菌的DNA多聚酶具有聚合3』至5』的外切功能,它可以切除摻入到合成鏈的3』端和樣板鏈不互補的錯配鹼基。通過這種復制中的校正作用,大大減少了鹼基的錯配,提高了復制合成的精確度。根據計算,這種校正可以把復制錯誤減少到10-10/鹼基對,即每復制1010鹼基對,只發生一次錯誤的摻入。細菌鹼基組含有3×l06鹼基對,復制一次發生錯誤的機會是3×10-4,假設基因的大小為l03鹼基對,則可推算出細菌在一個增殖世代中,每個基因的突變率平均為10-7左右。考慮到自發突變中的大多數是檢測不出來的沉默突變,所以,對於多數可檢突變來講,自發突變率為10-8左右。
DNA復制中的鹼基錯配、跳格,DNA聚合酶結構變異等均是提高自發突變的原因。在序列相似的DNA片段間的重組過程中,特別容易發生重組差錯,從而造成一個或幾個鹼基的重復和缺失;基因重組是由重組酶來催化的,重組酶結構的變異也會影響基因的自發突變率。總之,各種DNA復制和基因重組過程有關的酶和蛋白,對維持生物基因自發突變率起著重要的,決定性的作用。
誘發突變 是利用物理的或化學的因素處理微生物群體,促使少數個體細胞的DNA分子結構發生改變,基因內部鹼基配對發生錯誤,引起微生物的遺傳性狀發生突變。凡能顯著提高突變率的因素都稱誘發因素或誘變劑。
物理誘變 利用物理因素引起基因突變的稱物理誘變。物理誘變因素有:紫外線、X-射線、γ-射線、快中子、β-射線、激光和等離子等。
化學誘變 利用化學物質對微生物進行誘變,引起基因突變或真核生物染色體的畸變稱為化學誘變。化學誘變的物質很多,但只有少數幾種效果明顯,如烷化劑、吖啶類化合物等。
復合處理及其協同效應 誘變劑的復合處理常有一定的協同效應,增強誘變效果,其突變率普遍比單獨處理的高,這對育種很有意義。復合處理有幾類:同一種誘變劑的重復使用,兩種或多種誘變劑先後使用,兩種或多種誘變劑同時使用。
定向培育和馴化 定向培育是人為用某一特定環境條件長期處理某一微生物群體,同時不斷將他們進行移種傳代,以達到累積和選擇合適的自發突變體的一種古老的育種方法。由於自發突變的變異頻率較低,變異程度較輕,故變異過程均比誘變育種和雜交育種慢得多。
2.2. 基因突變的特點
在生物界中由於遺傳變異的物質基礎是相同的,因此顯示在遺傳變異的本質上也具有相同的規律,這在基因突變的水平上尤其顯得突出。
自發性 由於自然界環境因素的影響和微生物內在的生理生化特點,在沒有人為誘發因素的情況下,各種遺傳性狀的改變可以自發地產生。
稀有性 自發突變雖然不可避免,並可能隨時發生,但是突變的頻率極低,一般在10-6~10-9之間。
誘變性 通過各種物理、化學誘發因素的作用,可以提高突變率,一般可提高10~106倍。
突變的結果與原因之間的不對應性 即突變後表現的性狀與引起突變的原因之間無直接對應關系。例如抗紫外線突變體不是由紫外線而引起,抗青黴素突變體並也不是由於接觸青黴素所引起。
獨立性 在一個群體中,各種形狀都可能發生突變,但彼此之間獨立進行。
穩定性 突變基因和野生型基因一樣,是一個相對穩定的結構,由此而產生的新的遺傳性狀也是相對穩定的,可以一代一代地傳下去。
可逆性 原始的野生型基因可以通過變異成為突變型基因,此過程稱為正向突變;相反,突變型基因也可以恢復到原來的野生型基因,稱回復突變。實驗證明任何突變既有可能正向突變,也可發生回復突變,二者發生的頻率基本相同。
2.3. 基因突變的機制
DNA分子中鹼基對的變化可以在自然條件下自發地發生,也可以人為的應用物理、化學因素誘導發生,它們的變化機制主要有以下幾類:
2.3.1. 自發突變機制
雖然自發突變是指微生物在沒有人工參與的條件下發生的突變,但是這決不意味這種突變是沒有原因的,只是人們到現在對它還沒有認識清楚而已。下面討論幾種自發突變的可能機制。
多因素低劑量的誘變效應 不少自發突變實質上是由於一些原因不詳的低劑量誘變因素長期作用的綜合結果。早在20世紀30年代中就認為任何劑量的X射線都足以誘發突變,因此有人認為宇宙空間擁有的各種短波輻射是自發突變的原因之一。根據計算,它至多隻能說明自發突變的1%。自然界中還存在著能誘發突變的低濃度物質,由於偶然接觸它們可能引起自發突變。除此以外,熱也是誘發自發突變的一種影響因素,例如噬菌體T 4在370 C中每天每一GC鹼基對以4×10-8這一頻率發生變化,因此一些自發突變來自熱的誘變作用。
A、 B正常配對;C、D、E、F嘌呤-嘧啶錯配;G、H、I、J嘌呤-嘌呤錯配
圖5-9. 各種鹼基錯配
微生物自身代謝產物的誘變效應 已經發現在一些微生物中具有誘變作用的物質,例如咖啡鹼、硫氰化合物、二硫化二丙烯、重氮絲氨酸等。過氧化氫是微生物正常代謝的一種產物,它對脈胞菌具有誘變作用,如果同時加入過氧化氫酶抑制劑,則可提高誘變的效率。這說明過氧化氫有可能是引起自發突變的一種內源誘變劑。
互變異構效應 由於DNA分子中的A、T、G、C四種鹼基的第六位碳原子上的酮基(T、G)和氨基(A、C),胸腺嘧啶(T)和鳥嘌呤(G)不是酮式就是烯醇式,胞嘧啶(C)和腺嘌呤(A)不是氨基式就是亞氨基式。所以有人認為T和G會以酮式和烯醇式兩種互變異構的形式出現,而A和C則以氨基式或亞氨基式兩種狀態出現。由於化學結構的平衡一般趨向於酮式和亞氨基式,因此,在DNA雙鏈結構中一般總是以AT與GC鹼基配對的形式出現(圖5-9A、B )。可是在偶然情況下,T也會以烯醇式形式出現,恰好DNA的合成到達這位置的一瞬間,通過DNA多聚酶的作用,在它相對應的位置上出現配對鹼基G,而不出現常規的A(圖5-9D)。當DNA再次復制時,通過G和C配對,就使原來的AT轉變為GC。同樣如果C以亞氨基形式出現,在DNA復制的合成到達這位置的一瞬間,DNA對應鏈上將是A,而不是G(圖5-9 C)。以此類推,這些可能是引起自發突變的重要原因之一。
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❸ 適合細菌、放線菌、真菌、生長的C/N比分別是多少啊
糖分含量要適合微生物生長才能良好,糖分過多則抑制微生物生長。一般微生物(細菌、放線菌)適宜C/N是25:1( 元素C/N的比值,也指培養基中還原糖的含量與粗蛋白質含量的比值。
下面是參考文章:
不同微生物所需的碳氮比不一樣,剛才把網上查了一下,感覺這兩篇文章比較好。
配製培養基的原則
1. 選擇適宜的營養物質
總體而言,所有微生物生長繁殖均需要培養基含有碳源、氮源、無機鹽、生長因子、水及能源,但由於微生物營養類型復雜,不同微生物對營養物質的需求是不一樣的,因此首先要根據不同微生物的營養需求配製針對性強的培養基。自養型微生物能從簡單的無機物合成自身需要的糖、脂類、蛋白質、核酸、維生素等復雜的有機物,因此培養自養型微生物的培養基完全可以(或應該)由簡單的無機物組成。例如,培養化能自養型的氧化硫硫桿菌 ,在該培養基配製過程中並未專門加入其他碳源物質,而是依靠空氣中和溶於水中的CO2為氧化硫硫桿菌提供碳源。
培養其他化能自養型微生物與上述培養基成分基本類似,只是能源物質有所改變。對光能自養型微生物而言,除需要各類營養物質外,還需光照提供能源。培養異養型微生物需要在培養基中添加有機物,而且不同類型異養型微生物的營養要求差別很大,因此其培養基組成也相差很遠。例如,培養大腸桿菌的培養基組成比較簡單,而有些異養型微生物的培養基的成份非常復雜,如腸膜明串珠菌需要生長因子,若配製培養它的合成培養基時,需要在培養基中添加的生長因子多達33種,因此通常採用天然有機物來為它提供生長所需的生長因子。
就微生物主要類型而言,有細菌、放線菌、酵母菌、黴菌、原生動物、藻類及病毒之分,培養它們所需的培養基各不相同。在實驗室中常用牛肉膏蛋白腖培養基(或簡稱普通肉湯培養基)培養細菌;用高氏1號合成培養基培養放線菌;培養酵母菌一般用麥芽汁培養基,它是將麥芽粉與4倍水混勻,在58~65℃條件下保溫3~4小時至完全糖化,調整糖液濃度為10о巴林, 煮沸後用紗布過濾,調pH為6.0配製而成。麥芽粉組成復雜,能為酵母菌提供足夠的營養物質;培養黴菌則一般用查氏合成培養基。
原生動物也可用培養基培養,有的原生動物需要較多的營養物質,例如梨型四膜蟲(Tetrahymena pyriformis)的培養基含有10種氨基酸、7種維生素、鳥嘌呤、尿嘧啶及一些無機鹽等,而有些變形蟲可在較簡單的蛋白腖肉湯(peptone broth)中生長。大多數藻類可以利用光能,只需要CO2、水和一些無機鹽就可生長,而某些藻類如眼蟲藻(Euglena)中的一些種可在黑暗條件下利用有機物質生長。有些藻類需要在培養基中補加土壤浸液,培養海洋藻類時可直接利用海水,但如果在特殊情況下需要用合成培養基培養海洋藻類時,則必需在培養基中加入海水中含有的各種鹽。
2.營養物質濃度及配比合適
培養基中營養物質濃度合適時微生物才能生長良好,營養物質濃度過低時不能滿足微生物正常生長所需,濃度過高時則可能對微生物生長起抑製作用,例如高濃度糖類物質、無機鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進微生物的生長,反而起到抑制或殺菌作用。另外,培養基中各營養物質之間的濃度配比也直接影響微生物的生長繁殖和(或)代謝產物的形成和積累,其中碳氮比(C/N)的影響較大。嚴格地講,碳氮比指培養基中碳元素與氮元素的摩爾數比值,有時也指培養基中還原糖與粗蛋白之比。例如,在利用微生物發酵生產谷氨酸的過程中,培養基碳氮比為4/1時,菌體大量繁殖,谷氨酸積累少;當培養基碳氮比為3/1時,菌體繁殖受到抑制,谷氨酸產量則大量增加。再如,在抗生素發酵生產過程中,可以通過控制培養基中速效氮(或碳)源與遲效氮(或碳)源之間的比例來控制菌體生長與抗生素的合成。
3.控制pH條件
培養基的pH必須控制在一定的范圍內,以滿足不同類型微生物的生長繁殖或產生代謝產物。各類微生物生長繁殖或產生代謝產物的最適pH條件各不相同,一般來講,細菌與放線菌適於在pH7~7.5范圍內生長,酵母菌和黴菌通常在pH4.5~6范圍內生長。值得注意的是,在微生物生長繁殖和代謝過程中,由於營養物質被分解利用和代謝產物的形成與積累,會導致培養基pH發生變化,若不對培養基pH條件進行控制,往往導致微生物生長速度或(和)代謝產物產量降低。因此,為了維持培養基pH的相對恆定,通常在培養基中加入pH緩沖劑,常用的緩沖劑是一氫和二氫磷酸鹽(如K2HPO4和KH2PO4)組成的混合物。K2HPO4溶液呈鹼性, KH2PO4溶液呈酸性,兩種物質的等克分子混合溶液的pH值為6.8。當培養基中酸性物質積累導致H 濃度增加時, H 與弱鹼性鹽結合形成弱酸性化合物,培養基pH不會過度降低;如果培養基中OH-濃度增加, OH-則與弱酸性鹽結合形成弱鹼性化合物,培養基pH也不會過度升高。
但K2HPO4/KH2PO4緩沖系統只能在一定的pH范圍(pH6.4~7.2)內起調節作用。有些微生物,如乳酸菌能大量產酸,上述緩沖系統就難以起到緩沖作用,此時可在培養基中添加難溶的碳酸鹽(如CaCO3)來進行調節, CaCO3難溶於水,不會使培養基pH過度升高,但它可以不斷中和微生物產生的酸,同時釋放出CO2,將培養基pH控制在一定范圍內。
在培養基中還存在一些天然的緩沖系統,如氨基酸、肽、蛋白質都屬於兩性電解質,也可起到緩沖劑的作用。
培養基配製注意事項
注意營養物質的濃度比和C/N比
如:糖分含量要適合微生物生長才能良好,糖分過多則抑制微生物生長。一般微生物適宜C/N是25:1( 元素C/N的比值,也指培養基中還原糖的含量與粗蛋白質含量的比值)。
營養物質濃度及配比合適
培養基中營養物質濃度合適時微生物才能生長良好,營養物質濃度過低時不能滿足微生物正常生長所需,濃度過高時則可能對微生物生長起抑製作用,例如高濃度糖類物質、無機鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進微生物的生長,反而起到抑菌或殺菌作用。
另外,培養基中各營養物質之間的濃度配比也直接影響微生物的生長繁殖和(或)代謝產物的形成和積累,其中碳氮比(C/N)的影響較大。嚴格地講,碳氮比指培養基中碳元素與氮元素的物質的量比值,有時也指培養基中還原糖與粗蛋白之比。例如,在利用微生物發酵生產谷氨酸的過程中,培養基碳氮比為4/l時,菌體大量繁殖,谷氨酸積累少;當培養基碳氮比為3/l時,菌體繁殖受到抑制,谷氨酸產量則大量增加。再如,在抗生素發酵生產過程中,可以通過控制培養基中速效氮(或碳)源與遲效氮(或碳)源之間的比例來控制菌體生長與抗生素的合成協調。
控制pH條件
培養基的pH必須控制在一定的范圍內,以滿足不同類型微生物的生長繁殖或產生代謝產物。各類微生物生長繁殖或產生代謝產物的最適pH條件各不相同,一般來講,細菌與放線菌適於在pH7~7.5范圍內生長,酵母菌和黴菌通常在pH4.5~6范圍內生長。值得注意的是,在微生物生長繁殖和代謝過程中,由於營養物質被分解利用和代謝產物的形成與積累,會導致培養基pH發生變化,若不對培養基pH條件進行控制,往往導致微生物生長速度下降或(和)代謝產物產量下降。因此,為了維持培養基pH的相對恆定,通常在培養基中加入pH緩沖劑,常用的緩沖劑是一氫和二氫磷酸鹽(如KH2PO4和K2HPO4)組成的混合物。K2HPO4溶液呈鹼性,KH2PO4溶液呈酸性,兩種物質的等量混合溶液的pH為6.8。當培養基中酸性物質積累導致H+濃度增加時,H+與弱鹼性鹽結合形成弱酸性化合物,培養基pH不會過度降低;如果培養基中OH-濃度增加,OH-則與弱酸性鹽結合形成弱鹼性化合物,培養基pH也不會過度升高。
但KH2PO4和K2HPO44緩沖系統只能在一定的pH范圍(pH6.4~7.2)內起調節作用。有些微生物,如乳酸菌能大量產酸,上述緩沖系統就難以起到緩沖作用,此時可在培養基中添加難溶的碳酸鹽(如CaCO3)來進行調節,CaCO3難溶於水,不會使培養基pH過度升高,但它可以不斷中和微生物產生的酸,同時釋放出CO2,將培養基pH控制在一定范圍內。
在培養基中還存在一些天然的緩沖系統,如氨基酸、肽、蛋白質都屬於兩性電解質,也可起到緩沖劑的作用。
原料來源的選擇
在配製培養基時應盡量利用廉價且易於獲得的原料作為培養基成分,特別是在發酵工業中,培養基用量很大,利用低成本的原料更體現出其經濟價值。例如,在微生物單細胞蛋白的工業生產過程中,常常利用糖蜜(製糖工業中含有蔗糖的廢液)、乳清(乳製品工業中含有乳糖的廢液)、豆製品工業廢液及黑廢液(造紙工業中含有戊糖和己糖的亞硫酸紙漿)等都可作為培養基的原料。再如,工業上的甲烷發酵主要利用廢水、廢渣作原料,而在我國農村,已推廣利用人畜糞便及禾草為原料發酵生產甲烷作為燃料。另外,大量的農副產品或製品,如鼓皮、米糠、玉米漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅、蛋白腖等都是常用的發酵工業原料。
滅菌處理
要獲得微生物純培養,必須避免雜菌污染,因此對所用器材及工作場所進行消毒與滅菌。對培養基而言,更是要進行嚴格的滅菌。對培養基一般採取高壓蒸汽滅菌,一般培養基用 1.05kg/cm2,121.3℃條件下維持15~30min可達到滅菌目的。在高壓蒸汽滅菌過程中,長時間高溫會使某些不耐熱物質遭到破壞,如使糖類物質形成氨基糖、焦糖,因此含糖培養基常在0.56kg/ cm2,112.6℃15~30min進行滅菌,某些對糖類要求較高的培養基,可先將糖進行過濾除菌或間歇滅菌,再與其他已滅菌的成分混合;長時間高溫還會引起磷酸鹽、碳酸鹽與某些陽離子(特別是鈣、鎂、鐵離子)結合形成難溶性復合物而產生沉澱,因此,在配製用於觀察和定量測定微生物生長狀況的合成培養基時,常需在培養基中加入少量螯合劑,避免培養基中產生沉澱,常用的螯合劑為乙二胺四乙酸(EDTA)。還可以將含鈣、鎂、鐵等離子的成分與磷酸鹽、碳酸鹽分別進行滅菌,然後再混合,避免形成沉澱;高壓蒸汽滅菌後,培養基pH會發生改變(一般使pH降低0.2),可根據所培養微生物的要求,在培養基滅菌前後加以調整。
❹ 生物感測器的應用領域
生物感測器是一門由生物、化學、物理、醫學、電子技術等多種學科互相滲透成長起來的高新技術。因其具有選擇性好、靈敏度高、分析速度快、成本低、在復雜的體系中進行在線連續監測,特別是它的高度自動化、微型化與集成化的特點,使其在近幾十年獲得蓬勃而迅速的發展。
在國民經濟的各個部門如食品、制葯、化工、臨床檢驗、生物醫學、環境監測等方面有廣泛的應用前景。特別是分子生物學與微電子學、光電子學、微細加工技術及納米技術等新學科、新技術結合,正改變著傳統醫學、環境科學動植物學的面貌。生物感測器的研究開發,已成為世界科技發展的新熱點,形成21世紀新興的高技術產業的重要組成部分,具有重要的戰略意義。 生物感測器在食品分析中的應用包括食品成分、食品添加劑、有害毒物及食品鮮度等的測定分析。
⑴食品成分分析在食品工業中,葡萄糖的含量是衡量水果成熟度和貯藏壽命的一個重要指標。已開發的酶電極型生物感測器可用來分析白酒、蘋果汁、果醬和蜂蜜中的葡萄糖。其它糖類,如果糖,啤酒、麥芽汁中的麥芽糖,也有成熟的測定感測器。
Niculescu等人研製出一種安培生物感測器,可用於檢測飲料中的乙醇含量。這種生物感測器是將一種配蛋白醇脫氫酶埋在聚乙烯中,酶和聚合物的比例不同可以影響該生物感測器的性能。在目前進行的實驗中,該生物感測器對乙醇的測量極限為1nmol/L。
⑵食品添加劑的分析
亞硫酸鹽通常用作食品工業的漂白劑和防腐劑,採用亞硫酸鹽氧化酶為敏感材料製成的電流型二氧化硫酶電極可用於測定食品中的亞硫酸鹽含量,測定的線性范圍為0~6的負四次方mol/L。又如飲料、布丁、醋等食品中的甜味素,Guibault等採用天冬氨酶結合氨電極測定,線性范圍為2×10的負五次方~1×10的負三次方 mol/L。此外,也有用生物感測器測定色素和乳化劑的報道。
⑶農葯殘留量分析
人們對食品中的農葯殘留問題越來越重視,各國政府也不斷加強對食品中的農葯殘留的檢測工作。
Yamazaki等人發明了一種使用人造酶測定有機磷殺蟲劑的電流式生物感測器,利用有機磷殺蟲劑水解酶,對硝基酚和二乙基酚的測定極限為10的負七次方mol,在40℃下測定只要4min。Albareda等用戊二醛交聯法將乙酞膽鹼醋酶固定在銅絲碳糊電極表面,製成一種可檢測濃度為10的負十次方mol/L的對氧磷和10的負十一次方mol/L的克百威的生物感測器,可用於直接檢測自來水和果汁樣品中兩種農葯的殘留。
⑷微生物和毒素的檢驗
食品中病原性微生物的存在會給消費者的健康帶來極大的危害,食品中毒素不僅種類很多而且毒性大,大多有致癌、致畸、致突變作用,因此,加強對食品中的病原性微生物及毒素的檢測至關重要。
食用牛肉很容易被大腸桿菌0157.H7.所感染,因此,需要快速靈敏的方法檢測和防禦大腸桿菌0157.H7一類的細菌。Kramerr等人研究的光纖生物感測器可以在幾分鍾內檢測出食物中的病原體(如大腸桿菌0157.H7.),而傳統的方法則需要幾天。這種生物感測器從檢測出病原體到從樣品中重新獲得病原體並使它在培養基上獨立生長總共只需1天時間,而傳統方法需要4天。
還有一種快速靈敏的免疫生物感測器可以用於測量牛奶中雙氫除蟲菌素的殘余物,它是基於細胞質基因組的反應,通過光學系統傳輸信號。已達到的檢測極限為16.2ng/mL。一天可以檢測20個牛奶樣品。
⑸食品鮮度的檢測
食品工業中對食品鮮度尤其是魚類、肉類的鮮度檢測是評價食品質量的一個主要指標。Volpe等人以黃嗦吟氧化酶為生物敏感材料,結合過氧化氫電極,通過測定魚降解過程中產生的一磷酸肌苷(IMP)、肌苷(HXR)和次黃嘌吟(HX)的濃度,從而評價魚的鮮度,其線性范圍為5x10的負10次方~2x10的負4次方mol/L。 環境污染問題日益嚴重,人們迫切希望擁有一種能對污染物進行連續、快速、在線監測的儀器,生物感測器滿足了人們的要求。已有相當部分的生物感測器應用於環境監測中。
⑴水環境監測
生化需氧量(BOD)是一種廣泛採用的表徵有機污染程度的綜合性指標。在水體監測和污水處理廠的運行控制中,生化需氧量也是最常用、最重要的指標之一。常規的BOD測定需要5d的培養期,而且操作復雜,重復性差,耗時耗力,干擾性大,不適合現場監測。SiyaWakin等人利用一種毛孢子菌(Trichosporoncutaneum)和芽孢桿菌(Bacilluslicheniformis)製作一種微生物BOD感測器。該BOD生物感測器能同時精確測量葡萄糖和谷氨酸的濃度。測量范圍為0.5~40mg/L,靈敏度為5.84nA/mgL。該生物感測器穩定性好,在58次實驗中,標准偏差僅為0.0362。所需反應時間為5~lOmin。
硝酸根離子是主要的水污染物之一,如果添加到食品中,對人體的健康極其有害。Zatsll等人提出了一種整體化酶功能場效應管裝置檢測硝酸根離子的方法。該裝置對硝酸根離子的檢測極限為7x10的負5次方mol,響應時間不到50s,系統操作時間約為85s。
此外,Han等人發明了一種新型微生物感測器,可用於測定三氯乙烯。該感測器將假單細胞菌JI104固定在聚四氟乙烯薄膜(直徑:25 mm,孔徑:0.45μm)上。再將薄膜固定在氯離子電極上。帶有AgCl/Ag2S薄膜(7024L,DKK,日本)的氯離子電極和Ag/AgCI參比電極連接到離子計(IOL-50,DKK,日本)上,記錄電壓的變化,與標准曲線對照,測出三氯乙烯的濃度。該感測器線性濃度范圍為0.1~ 4 mg/L,適於檢測工業廢水。在最優化條件下,其響應時間不到10min。
⑵大氣環境監測
二氧化硫(S02)是酸雨酸霧形成的主要原因,傳統的檢測方法很復雜。Martyr等人將亞細胞類脂類(含亞硫酸鹽氧化酶的肝微粒體)固定在醋酸纖維膜上,和氧電極製成安培型生物感測器,對S02形成的酸雨酸霧樣品溶液進行檢測,lOmin可以得到穩定的測試結果。
NOx不僅是造成酸雨酸霧的原因之一,同時也是光化學煙霧的罪魁禍首。Charles等人用多孔滲透膜、固定化硝化細菌和氧電極組成的微生物感測器來測定樣品中亞硝酸鹽含量,從而推知空氣中NOx的濃度。其檢測極限為0.01xl0負6次方mo1/L。 在各種生物感測器中,微生物感測器具有成本低、設備簡單、不受發酵液混濁程度的限制、可能消除發酵過程中干擾物質的干擾等特點。因此,在發酵工業中廣泛地採用微生物感測器作為一種有效的測量工具。
⑴原材料及代謝產物的測定
微生物感測器可用於測量發酵工業中的原材料(如糖蜜、乙酸等)和代謝產物(如頭孢黴素、谷氨酸、甲酸、醇類、乳酸等)。測量的裝置基本上都是由適合的微生物電極與氧電極組成,原理是利用微生物的同化作用耗氧,通過測量氧電極電流的變化量來測量氧氣的減少量,從而達到測量底物濃度的目的。
2002年,Tkac等人將一種以鐵氰化物為媒介的葡萄糖氧化酶細胞生物感測器用於測量發酵工業中的乙醇含量,13s內可以完成測量,測量靈敏度為3.5nA/mM。該微生物感測器的檢測極限為0.85nM,測量范圍為2~270nM,穩定性能很好。在連續8.5h的檢測中,靈敏度沒有任何降低。
⑵微生物細胞數目的測定
發酵液中細胞數的測定是重要的。細胞數(菌體濃度)即單位發酵液中的細胞數量。一般情況下,需取一定的發酵液樣品,採用顯微計數方法測定,這種測定方法耗時較多,不適於連續測定。在發酵控制方面迫切需要直接測定細胞數目的簡單而連續的方法。人們發現:在陽極(Pt)表面上,菌體可以直接被氧化並產生電流。這種電化學系統可以應用於細胞數目的測定。測定結果與常規的細胞計數法測定的數值相近。利用這種電化學微生物細胞數感測器可以實現菌體濃度連續、在線的測定。 醫學領域的生物感測器發揮著越來越大的作用。生物感測技術不僅為基礎醫學研究及臨床診斷提供了一種快速簡便的新型方法,而且因為其專一、靈敏、響應快等特點,在軍事醫學方面,也具有廣的應用前景。
⑴臨床醫學
在臨床醫學中,酶電極是最早研製且應用最多的一種感測器,已成功地應用於血糖、乳酸、維生素C、尿酸、尿素、谷氨酸、轉氨酶等物質的檢測。其原理是:用固定化技術將酶裝在生物敏感膜上,檢測樣品中若含有相應的酶底物,則可反應產生可接受的信息物質,指示電極發生響應可轉換成電信號的變化,根據這一變化,就可測定某種物質的有無和多少。利用具有不同生物特性的微生物代替酶,可製成微生物感測器,在臨床中應用的微生物感測器有葡萄糖、乙酸、膽固醇等感測器。若選擇適宜的含某種酶較多的組織,來代替相應的酶製成的感測器稱為生物電極感測器。如用豬腎、兔肝、牛肝、甜菜、南瓜和黃瓜葉製成的感測器,可分別用於檢測谷醯胺、鳥嘌呤、過氧化氫、酪氨酸、維生素C和胱氨酸等。
DNA感測器是目前生物感測器中報道最多的一種,用於臨床疾病診斷是DNA感測器的最大優勢,它可以幫助醫生從DNA,RNA、蛋白質及其相互作用層次上了解疾病的發生、發展過程,有助於對疾病的及時診斷和治療。此外,進行葯物檢測也是DNA感測器的一大亮點。Brabec等人利用DNA感測器研究了常用鉑類抗癌葯物的作用機理並測定了血液中該類葯物的濃度。
⑵軍事醫學
軍事醫學中,對生物毒素的及時快速檢測是防禦生物武器的有效措施。生物感測器已應用於監測多種細菌、病毒及其毒素,如炭疽芽孢桿菌、鼠疫耶爾森菌、埃博拉出血熱病毒、肉毒桿菌類毒素等。
2000年,美軍報道已研製出可檢測葡萄球菌腸毒素B、蓖麻素、土拉弗氏菌和肉毒桿菌等4種生物戰劑的免疫感測器。檢測時間為3~lOmin,靈敏度分別為10,5Omg/L,5x10的5次方,和5x10的4次方cfu/ml。Song等人製成了檢測霍亂病毒的生物感測器。該生物感測器能在30min內檢測出低於1xlO的負5次方mol/L的霍亂毒素,而且有較高的敏感性和選擇性,操作簡單。該方法能夠用於具有多個信號識別位點的蛋白質毒素和病原體的檢測。
此外,在法醫學中,生物感測器可用作DNA鑒定和親子認證等。
❺ 什麼是跎毒
鉈中毒常見的發病因素為職業、生活、環境接觸鉈而發病。職業性鉈中毒是在職業活動中吸入含鉈煙塵、蒸氣或可溶性鉈鹽,經呼吸道、皮膚和消化道吸收引起的以神經系統損害為主要表現的全身性疾病。鉈中毒分為急性和慢性中毒。急性鉈中毒中典型的三聯征胃腸炎、多發性神經病和脫發。慢性鉈中毒臨床表現主要特點是周圍神經病、視神經病、視網膜病及脫發。少數可出現中毒性腦病或中毒性精神病。
目 錄
1發病原因
2理化性質
3職業接觸
4毒代動力學
5發病機制
6臨床表現
7實驗室檢查
8診斷及鑒別診斷
9疾病治療
10疾病預防
11疾病預後
12飲食和疾病護理
1發病原因
職業性急性鉈中毒的發病原因往往是由於違反操作規程、不了解工作中所接觸的職業危害因素,更無防護意識,以致出現報道中的「用污染的手直接舀水喝」而引發了類似於自服或誤服經消化道吸收的生活性中毒,大劑量的吸收釀成死亡。臨床上多以犯罪性或自殺性急性鉈中毒病例為主。慢性中毒多見於生產和加工鉈的工人,工業含鉈廢水污染水源或土壤,人們食用該土壤生長的蔬菜、瓜果或飲用污染水後可以發病。
2理化性質
鉈(thallium,Tl)為銀白色柔軟金屬。原子量204.39。密度11.58g/cm3。熔點303.5℃。沸點1457℃。室溫下易氧化,易溶於水、硝酸和硫酸。其水溶液無色、無味、無臭。鉈化合價有一價和三價,後者不穩定,遇鹼或水變為一價化合物,且 1價態的毒性遠大於 3價態。它能與有機物結合生成有機鉈化合物,也易與其他金屬結合形成合金。常見鉈化合物有醋酸鉈、硫酸鉈、溴化鉈和碘化鉈。
鉈是一種重要的稀有金屬資源。20世紀80年代以來, 鉈被廣泛用於電子、軍工、航天、化工、冶金、通訊、醫學等領域。據統計,盡管全世界每年鉈的消費量近15噸,但估計大約有2000-5000噸的鉈在工業生產過程中釋放出來。隨著鉈需求量的日益增加,含鉈資源開發活動的深度和廣度不斷拓展,環境污染及職業性接觸對人體健康的潛在威脅應引起足夠的重視。
3職業接觸
鉈在工業上主要用於製造光電管、合金、低溫溫度計、顏料、染料、焰火。溴化鉈和碘化鉈是製造紅外線濾色玻璃的原料。硫酸鉈可製造殺蟲劑和殺鼠劑。醋酸鉈曾用於脫發治療頭癬。此外,鉈廣泛存在於鐵、鋁、銅、鋅等礦石中,這些礦石的開采與冶煉過程可接觸鉈。
4毒代動力學
1.吸收 鉈蒸氣及煙塵可經呼吸道吸收,可溶性鉈鹽易經胃腸道和皮膚吸收。鉈化合物對人的急性毒性劑量為 6~40 mg/kg,成人最小致死量為 12 mg/kg。
2.分布 血中的鉈不與血清蛋白結合,而以離子狀態運轉。象鉀一樣,被吸收的鉈大部分蓄積在細胞內。因此血鉈含量不能准確反映它在體內負荷量和攝入量。動物實驗表明,鉈經胃腸道吸收後隨血液迅速分布於全身,由於鉈對組織器官的親和力不同及組織細胞對鉈富集能力上的差異,組織器官中鉈濃度具有顯著差異。鉈在動物和人體組織分布相似,以腎臟中含量最高,其次是肌肉、骨骼、肝、心、腸、胃、脾、睾丸和神經組織,皮膚和毛發中含一定量的鉈,而脂肪組織中含量極微。
3.排出 鉈主要通過腎和腸道排出,少量可從乳汁、汗腺、淚液、毛發和唾液排出。
鉈對哺乳動物的毒性大於鉛、汞,與砷相似,屬高毒類,具有蓄積性。為強烈的神經毒物。
1.急性毒性 不同鉈鹽所致動物急性中毒表現相似,有躁動不安、共濟失調、驚厥、震顫等。
2.慢性毒性 動物慢性中毒時出現不同程度神經系統損害與球後視神經炎、視神經萎縮、性慾喪失、睾丸萎縮等障礙。
3.特殊毒作用 在動物的整個妊娠期,鉈均可透過胎盤屏障進入胚胎和胎仔體內而影響胎兒的正常生長發育。碳酸鉈在體內對體細胞和生殖細胞有致突變活性,誘發細胞染色體畸變。
5發病機制
至今尚不完全清楚,目前有幾種說法,概述如下。
1.鉈的理化性質與鉀相似,進入細胞內不易排出。它與鉀離子有關受體部位結合,競爭性抑制鉀的生理生化作用,尤其影響體內與鉀離子有關的酶系。由於鉈離子能幹擾細胞內鉀富集的泵機制,當鉈濃度明顯增高時,可激活膜上的Na+,K+-ATP酶而影響細胞的正常功能。業已發現,鉈對神經組織和肌肉中的Na+,K+-ATP酶、微粒體磷酸酶的親和力比鉀大10倍。這種較大的親和力,可引起毒作用。
2.鉈與酶分子或蛋白巰基結合,抑制許多酶的活性,尤其是與線粒體膜的巰基結合,抑制氧化磷醯化過程、干擾含硫氨基酸代謝,抑制細胞有絲分裂。鉈與半胱氨酸上的巰基結合,影響半胱氨酸加入角蛋白的合成,導致毛發、指甲生長障礙、脫發等。
3.鉈在體內與核黃素牢固結合,干擾其代謝,使黃素蛋白合成減少和黃素二腺苷代謝紊亂,導致丙酮酸代謝和其他有關的能量代謝發生障礙。所以鉈中毒出現的一些神經系統表現與核黃素缺乏症十分相似。
4.鉈可通過血腦屏障在腦內蓄積從而產生明顯的神經毒作用,使腦組織中琥珀酸脫氫酶和鳥嘌呤脫氫酶活性明顯減弱。鉈使腦組織脂質過氧化速率增加,導致兒茶酚胺代謝紊亂。
5.其他 鉈對甲狀腺具有明顯的細胞毒作用。動物實驗顯示硫酸鉈可致雞胚甲狀腺功能明顯低下,甲狀腺組織內T3、T4含量明顯減少,從而影響骨骼系統的生長發育與腦的發育成熟。此外,鉈與多核糖體結合、干擾蛋白質合成,拮抗Ca2+對肌肉的激活效應。
6臨床表現
1.急性中毒 多數由誤服或將鉈化合物作為葯用引起。職業性急性鉈中毒較為少見,其發生原因主要系吸入大量含鉈煙塵、蒸氣,或可溶性鉈鹽經皮吸收。急性鉈中毒有一定潛伏期,潛伏期長短與接觸劑量有關,一般在接觸後12—24h出現症狀,早期為消化道症狀,數天後出現明顯的神經系統障礙。
(1)神經系統;中毒後短在12h、長至l周,一般2—5日開始感雙下肢酸、麻、蟻走感,足趾、足底及足跟疼痛、並逐漸向上蔓延,輕觸皮膚即感疼痛難忍,雙足踏地時劇烈疼痛,以致不能站立與行走。因此,下肢特別是足部痛覺過敏是鉈中毒周圍神經病的突出表現。運動障礙出現稍晚,開始雙下肢發沉、無力,嚴重時出現肢體癱瘓、肌肉萎縮,一般上肢受累較輕。鉈中毒時顱神經常受累及,表現視力減退、球後視神經炎、視神經萎縮、上瞼下垂、眼肌麻痹、周圍性面癱、構音障礙及咽下困難。中樞神經系統障礙時,輕者頭痛、睡眠障礙、情緒不穩、焦慮不安及癔病樣表現;重者出現急性中毒性腦病,表現嗜睡、譫妄、驚厥、癲癇發作、昏迷。亦可出現精神失常、行為改變、幻覺、痴呆。有報道中毒患者可出現共濟失調、舞蹈樣運動、帕金森綜合征、脊髓癆、多發性硬化、呼吸肌麻痹。自主神經功能紊亂表現為心動過速、心律失常、血壓升高、發熱、唾液增多、多汗及尿瀦留等。
(2)胃腸系統:經口中毒者胃腸道症狀出現早,表現為惡心、嘔吐、食慾減退、腹絞痛或隱痛、頑固性便秘、後期腹瀉。也可見到口腔炎、舌炎、牙齦糜爛、胃腸道出血。有些病例可發生中毒性肝病。
(3)脫發:脫發為鉈中毒的特異性表現。一般於急性中毒後l-3周內出現,也有報道可短至4天發生。頭發呈一束束地脫落,表現為斑禿或全禿,亦可伴眉毛脫落,但眉毛內側1/3常不受累。嚴重病例胡須、腋毛、陰毛和眉毛可全部脫落。一般情況下,脫發是可逆的,大約在第4周開始再生,至3個月完全恢復,然而嚴重鉈中毒可致持久性脫發。
(4)皮膚:皮膚乾燥、脫屑,並可出現皮疹,皮膚座瘡、色素沉著、手掌及足蹠部角化過度。指(趾)甲營養不良、於中毒後第4周出現白色橫紋(Mees紋)。有報告於中毒4天內顯微鏡下可見毛發根部有黑色素,這種色素主要見於頭發,其次為胸毛、腳毛和眉毛。
(5)肌肉與骨骼:關節疼痛,關節局部腫脹、發熱、壓痛,運動時疼痛加重。肌肉痛以腓腸肌最常見,伴明顯壓痛,其他部位肌肉亦可受累。
(6)其他:部分病例有心肌、肝、腎損害,如肝腫大、血清轉氨酶升高、蛋白尿、管型、血尿等。
2.慢性中毒
起病緩慢。臨床表現與急性鉈中毒基本類似。早期表現為類神經症,如頭痛、頭暈、思睡、失眠、多夢、記憶力減遲、倦怠、無力。隨後可出現毛發脫落、如斑禿或全禿。此外可有食慾減退、嘔吐、腹痛、腹瀉。視力下降是突出表現,嚴重者只有光感。眼底顯示視網膜炎、球後視神經炎、視神經萎縮。有時發生周圍神經病,表現雙下肢麻木、疼痛、肢體感覺、運動瞳礙。部分患者可有低熱、心動過速、心前區疼痛、高血壓、肝腫大,皮膚色素沉著、指甲Mees紋。
慢性鉈中毒與急性中毒相比有以下臨床特點:①起病隱匿,並且由於鉈具有積蓄性,往往發病滯後,多於接觸後數月或數年甚至更長時間方起病;②症狀多不明顯,也不特異,臨床過程也較為緩和。急性鉈中毒中典型的三聯征胃腸炎、多發性神經病和脫發。脫發是慢性鉈中毒的典型症狀。
7實驗室檢查
1.鉈的生物樣品測定:測定尿鉈含量有助於診斷,因為正常人尿中幾乎測不出鉈。尿鉈超過0.015mmol/L(0.3mg/L)有診斷意義。
2.神經電生理:腦電圖顯示不同程度的改變,重度中毒患者可見棘波、慢波。當周圍神經軸索發生變性時,肌電圖顯示神經原性改變,如在安靜時,出現正銳波或纖顫電位,小力收縮時運動單位平均時限延長。感覺與運動傳導速度減慢、遠端潛伏期延長。
3. 心電圖: 竇性心動過速、心律失常、T波平坦、倒置,甚至T波消失。
4. 肝腎功能:部分患者尿中有紅、白細胞、蛋白與管型。BUN增高。鉈作業工人可表現尿中β2-微球蛋白增高,反映了近端腎小管功能紊亂。肝功能檢查顯示血清ALT活性增高。
5. 其他:有報道鉈中毒患者血清巰基水平低下、血鈣下降、血糖升高、尿糖陽性。
8診斷及鑒別診斷
根據確切的鉈接觸史、典型的臨床表現、參考尿鉈或其他生物材料中鉈的測定,並排除其他病因所致周圍神經病,鉈中毒的診斷一般不困難。
鉈中毒的嚴重程度,目前參考職業性急性鉈中毒的分級標准,具體如下:
輕度中毒:除具有頭暈、頭痛、乏力、食慾減退、下肢沉重症狀外,同時具備以下任何一項者: ①四肢遠端特別是下肢麻木,痛覺過敏,痛覺、觸覺減退呈手套、襪套分布或跟腱反射減弱; ②神經 -肌電圖顯示有神經源性損害。
重度中毒:上述症狀加重,具備下列一項表現者: ①中毒性腦病或中毒性精神病;②四肢遠端明顯肌肉萎縮並影響運動功能,或多發性腦神經損害;③肌電圖顯示神經源性損害並有較多自發性失神經電位;④伴有明顯心、肝或腎損害。
鑒別診斷需要排除癔病、格林-巴利綜合征、血卟啉病、肉毒中毒、糖尿病及鉛、砷、二硫化碳、一氧化碳等中毒性疾病。
9疾病治療
1.經口急性中毒者,應立即給予催吐、洗胃、導瀉。洗胃以1%碘化納或碘化鉀溶液,使之形成不溶性碘化鉈,繼之給予活性炭。體外實驗提示,活性炭有效結合鉈離子,以減少毒物的吸收。
2.如系吸入中毒,立即將用者移至空氣新鮮處,供氧,保持呼吸道通暢。皮膚污染時用肥皂水徹底清洗。眼部接觸時用大量清水沖洗。
3.普魯士藍是一種無毒色素、對急、慢性鉈中毒有明顯療效。其作用機制是鉈可置換普魯士藍上的鉀形成普魯士藍-鉈復合物隨糞排出。普魯士藍用量一般為每日250mg/kg,分4次服用,每次溶入15%甘露醇50ml;用葯時間可持續到24h尿鉈含量小於0.5mg。給葯同時用硫酸鎂導瀉。該葯無副作用,治療時糞、尿均排出鉈,且類鉈超過尿鉈。治療後不出現反跳現象。
4.對嚴重中毒病例,使用血液灌流比血液透析效果好,因鉈主要分布在細胞內,血液中含量少,如血液透析與血液灌流合用,效果更好。
5.對症與支持療法很重要 維持呼吸、循環功能,給予足夠的營養和B族維生素。
在絡合劑的使用上.曾用過二巰丙醇、二巰丙磺鈉、二巰丁二鈉、巰乙胺、依地酸鈣鈉及青黴胺等,均無肯定的解毒效果。慢性鉈中毒可使用含硫氨基酸,如胱氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸等有一定作用。
氯化鉀能增加鉈的排出,它可能動員儲存在組織里的鉈進入血液,使血鉈含量增高,臨床病情加重,因此要慎重使用。
10疾病預防
鉈作業者嚴格遵守操作規程,加強個人防護,禁止在操作時吸煙、進食。對鉈化合物要嚴格管理,嚴禁用鉈鹽作毒鼠劑和脫發劑。鉈作業工人應每年定期查體,監測尿鉈;有嚴重肝臟、神經系統疾患的人員,不宜從事鉈作業。
工業排放是鉈污染的主要來源,食物鏈遷移是人體鉈暴露和慢性鉈中毒的主要途徑 , 為此,削減鉈污染及其生態健康風險的對策應包括以下幾方面:
(1) 控制污染源。加強礦物原材料中鉈含量的檢測和含鉈廢棄物中鉈的回收利用,嚴格禁止含鉈礦渣直接用於水泥製造,減小鉈的環境負荷。
(2) 鉈污染土壤的修復。利用超積累植物提取和富集土壤中的鉈,土壤修復與植物采礦相結合,減輕土壤的鉈污染。
(3) 調控食物鏈中鉈的遷移。選用對鉈的富集系數小的作物種類或品種,降低農產品中的鉈含量,減少人體通過食物鏈途徑的鉈暴露。
(4) 慢性鉈中毒的診斷和治療。加強慢性鉈中毒診斷技術的研究,提高診斷的准確性,開發人體去鉈的新葯品,及時治癒鉈中毒患者。
11疾病預後
急性鉈中毒後,特別是患有嚴重周圍神經病及中樞神經系統障礙時,常留有不同程度的後遺症。慢性中毒後遺症的主要表現為反應遲鈍、記憶力和智能減退、性格改變、四肢震顫、共濟失調、視力減退、視神經炎及周圍神經病。視神經損害呈進行性加重,病程長短不是視神經損害程度的決定因素,而與中毒程度及中毒症狀多次復發有關,部分病例反復脫發,隨病情反復,視力減退呈不可逆性下降。周圍神經損傷可導致下肢疼痛、肌肉萎縮、乃至完全喪失勞動力,後果也極為嚴重。中毒患者,特別是脫發、失明,死亡者多在 50 歲以上,而 50歲以下極少有鉈中毒症狀,可能與慢性鉈中毒蓄積期長(20~30 年)有關 。
12飲食和疾病護理
鉈中毒患者飲食方面避免損害肝臟等食物,可清淡飲食,多食些富含維生素B族的食物。消除患者的焦慮與悲觀情緒。多鼓勵患者,給予其信心。
13專家觀點
由於急性鉈中毒大多發生突然,且病因隱匿,即使患已有鉈中毒的臨床表現,但仍很少為醫師所知,故及時診斷及時有效的治療難以實現。因此 ,加強鉈中毒診治技術的,可大大提高救治成功率。
環境鉈中毒與職業性慢性鉈中毒相比,發病的潛伏期更長,周圍神經損害、視神經損害也較為嚴重和突出,常呈慢性進行性進展,這與一直生活在高鉈地區,長期接觸和鉈的持續作用有關。由於鉈不斷在體內蓄積以及其在體內的再分布還可導致部分患者病情呈現多次反復,其預後也更差。[1-3]
❻ 生物學名詞解釋
1、 分子生物學:是一門從分子水平研究生命現象、生命本質、生命活動及其規律的科學。
2、 醫學分子生物學:是分子生物學的一個重要分支,又是一門新興交叉學科。它是從分子水平上研究人體在正常和疾病狀態下的生命活動及其規律,從分子水平開展人類疾病的預防、診斷和治療研究的一門科學。
3、酶工程:過去主要是通過生物化學方法從各種材料中提取、制備酶制劑。現在主要應用基因工程技術製取酶制劑。
4、蛋白質工程:過去主要是採用化學方法對純化的蛋白質進行結構改造,制備出有特定功能的蛋白質。現在主要應用基因工程技術,從改造目的基因的結構入手,在受體細胞中表達不同結構的蛋白質。
5、微生物工程:又稱發酵工程是利用微生物特定性狀,使微生物產生有用物質或直接用於工業化生產的技術。
6、DNA的甲基化:DNA的一級結構中,有一些鹼基可以通過加上一個甲基而被修飾,稱為DNA的甲基化。
7、 CG島:在整個基因組中存在一些成簇、穩定的非甲基化CG,這類CG稱為CG島。
8 、信使RNA:從DNA分子轉錄的RNA分子中,有一類可作為蛋白質生物合成的模板,稱為信使RNA。
9、順反子:由結構基因轉錄生成的RNA序列亦稱為順反子。
10、 帽子結構:5端第1個核苷酸是甲基化鳥嘌呤核苷酸,它以5端三磷酸酯鍵與第2個核苷酸的5端相連,而不是通常的3、5磷酸二酯鍵。
11 、核酶:在沒有任何蛋白質(酶)存在的條件下,某些RNA分子也能催化其自身或其它RNA分子進行化學反應,即某些RNA具有酶樣的催化活性,這類具有催化活力的RNA被命名為核酶。
12、 蛋白質的變性:蛋白質分子愛到物理化學因素(如加熱、紫外線、高壓、有機溶劑、酸、鹼等)的影響時,可使維持空間結構的次級鍵斷裂,性質改變,生物活性喪失,稱為蛋白質的變性。
13、蛋白質的復性:導致蛋白質變性的因素除去後,某些蛋白質又可重新回復天然構象,表現出天然蛋白質的生物活性,稱為蛋白質的復性。
14、 基因:是核酸分子中貯存遺傳信息的遺傳單位,是指貯存有功能的蛋白質多肽鏈或RNA序列信息及表達這些信息所必需的全部核苷酸序列。
15、 基因組:細胞或生物體中,一套完整單倍體的遺傳物質的總和稱為基因組。
16、 操縱子:是指數個功能上相關聯的結構基因串聯在一起,構成信息區,連同其上游的調控區(包括啟動子和操縱基因)以及下游的轉錄終止信號所構成的基因表達單位,所轉錄的RNA為多順反子。
轉錄單位:儲存RNA和蛋白質肽鏈序列信息的結構基因與指導轉錄起始部位的序列(啟動子)和轉錄終止的序列(終止子)共同組成轉錄單位。
17、 啟動子:是RNA聚合酶結合的區域,操縱基因實際上不是一個基因,而是一段能被特異阻遏蛋白識別和結合的DNA序列。
18、 質粒:是細菌細胞內攜帶的染色體外的DNA分子,是共價閉合的環狀DNA分子,能獨立進行復制。
19 、質粒的不相容性:具有相同復制起始位點和分配區的兩種質粒不能共存於一個宿主菌,這種現象稱為質粒的不相容性。
20、 轉位因子:即可移動的基因成分,是指能夠在一個DNA分子內部或兩個DNA分子之間移動的DNA片段。
20、自私DNA:核生物基因組中也存在一些可移動的遺傳因素,這些DNA順序並無明顯生物學功能,似乎為自己的目的而組織,故有自私DNA之稱。
21、 自殺基因:將某些細菌、病毒和真菌中特異性的基因轉導入腫瘤細胞,此基因編碼的特異性酶類能將原先對細胞無毒或毒性極低的前體物質在腫瘤細胞內代謝成毒性物質,達到殺死腫瘤的目的,這類前體轉移酶基因稱為自殺基因。
22 、斷裂基因:真核生物的結構基因是不連續的,編碼氨基酸的序列被非編碼序列所打斷,因而被稱為--在編碼序列之間的序列稱為內含子,被分隔開的編碼序列稱為外顯子。
23、 順式調控元件(順式作用元件):是指那些與結構基因表達調控相關、能夠被基因調控蛋白特異性識別和結合的DNA序列。
24 、反式作用因子:一些蛋白質因子可通過結合順式作用元件而調節基因轉錄活性,這些蛋白質因子稱為反式作用因子。
真核細胞內含有大量的序列特異性的DNA結合蛋白,其中一些蛋白的主要功能是使基因開放或關閉,稱為反式作用因子,簡稱反式因子。
25、 啟動子:是RNA聚合酶特異性識別和結合的DNA序列。
26 、上游啟動子元件:是TATA盒上游的一些特定的DNA序列,反式作用因子可與這些元件結合,通過調節TATA因子與TATA盒的結合、RNA聚合酶與啟動子的結合及轉錄起始復合物的形成(轉達錄起始因子與RNA聚合酶結合)來調控基因的轉錄效率。
27 、反應元件:一些信息分子的受體被細胞外信息分子激活後,能與特異的DNA序列結合,調控基因的表達。這種特異的DNA序列實際上也是順式元件,由於能介導基因對細胞外的某種信號產生反應,被稱為反應元件。
28 、增強子:是一段DNA序列,其中含有多個能被反式作用因子識別與結合的順式作用元件。
29、負增強子(沉默子);增強子內含負調控序列。
30 、基因家族:指核苷酸序列或編碼產物的結構具有一定程度同源性的一組基因。
31、 基因超家族:是指一組由多基因家族及單基因組成的更大的基因家族。
32、 逆轉錄轉座子:真核生物中一些中度重復序列的轉移成分則與一般細菌中的轉移成分不同,要先轉錄成RNA,再逆轉錄生成cDNA,然後重新整合到基因組中,這種逆轉錄旁路的轉移成分稱為逆轉錄轉座子。
34 、反向重復順序:是指兩個順序相同的拷貝在DNA鏈上呈反向排列。其中一種形式是兩個拷貝反向串聯在一起,中間沒有間隔順序,這種結構亦稱迴文結構。
35、 RFLP技術:通過限制酶酶切片段的長度多態性來揭示DNA鹼基組成不同的技術稱為限制性片段長度多態性技術,簡稱RFLP技術。
36、 遺傳圖:又稱連鎖圖,是以具有遺傳多態性的遺傳標記作為「位標」遺傳學距離為「圖標」的基因組圖。
37、 物理圖:是以一段已知核苷酸序列的DNA片段為「位標」,以DNA實際長度(Mb或kb)作為圖距的基因組圖。
38、光修復:生物體內有一種光復活酶,被光激活後能利用光反提供的能量使紫外線照射引起的嘧淀二聚體分開,恢復原來的兩個核苷酸,稱為光修復。
39、逆轉錄:是指以RNA為模板,利用宿主細胞中4種dNTP為原料,在引物的3端以5-3方向合成與RNA互補的DNA鏈的過程,此過程與中心法則方向相反,故稱為逆轉錄。
40、SD序列:AUG密碼子上游8~13個鹼基處存在一個稱為SD序列的結構,該序列與小亞基中16SrRNA3端的序列互補,當mRNA與小亞基結合時,SD序列與16SrRNA3端互補序列配對結合,起始密碼准確的定位於翻譯起始部位。
41 、基因表達:是指生物基因組中結構基因所攜帶的遺傳信息經過轉錄、翻譯等一系列過程,合成特定的蛋白質,進而發揮其特定的生物學功能和生物學效應的全過程。
42、基因工程:將基因進行克隆,並利用克隆的基因表達、制備特定的蛋白或多肽產物,或定向改造細胞乃至生物個體的特性所用的方法及相關的工作統稱為基因工程
43、分子克隆:制備DNA片段,並通過載體將其導入受體細胞,在受體細胞中復制、擴增,以獲得單一DNA分子的大量拷貝。
44、 DNA重組:不同來源的DNA分子可以通過末端共價連接(磷酸二酯鍵)而形成重新組合的DNA分子。
45、管家基因:有些在生命全過程都是必需的,且在一個生物個體的幾乎所有細胞中持續表達的基因,通常被稱為管家基因。
46、誘導表達:有些基因表達極易愛環境變化影響,在特定環境信號刺激下,有些基因的表達表面為開放或增強,則這種表達方式稱為誘導表達。
47、 嚴謹反應:細菌在缺乏氨基酸的環境中,RNA聚合酶活性降低,RNA(rRNA,tRNA)合成減少或停止,這種現象稱為嚴謹反應。
48、 衰減子:細菌中的mRNA轉錄和蛋白質翻譯合成是偶聯在一起的。這一特點使細菌的一些操縱子的特殊序列可以在轉錄過程中控制轉錄水平。這些特殊序列稱為--又稱弱化子,位於一些操縱子中第一個結構基因之前,是一段能減弱轉錄作用於的順序。
49、組合式基因調控:每一種反式作用因子結合順式作用元件後雖然可發揮促進或抑製作用,但反式作用因子對基因表達的調控不是由單一因子完成的,而是幾種因子組合,發揮特定的作用,稱為組合式基因調控。
50、 細胞通訊:細胞間識別、聯絡和相互作用的過程稱為細胞通訊。
51、信號轉導:針對外源信號所發生的細胞應答反應全過程稱為信號轉導。
52、 調控結合元件:細胞內的信號轉導分子有許多都是蛋白質,其分子中存在著一些特殊的結構域,它們是信號分子相互識別的部位,信號分子通過這些特殊結構域的識別和相互作用而有序銜接,形成不同的信號傳遞鏈或稱為信號轉導途徑,這些結構域稱為調控結合元件。
53、 第二信使:G蛋白活化之後唧 可激活其下游的效應分子,如腺苷酸環化酶和磷脂酶C等。這些效應分子隨後可催化一些分子的產生或濃度和分布的變化。這些小分子能夠繼續向下游傳遞信息,因而被稱為細胞內小分子信使,亦稱為第二信使。已知的細胞內小分子信使包括cAMP、cGMP、甘油二酯(DAG)、IP3和Ca2+等等。
54、 DNA重組:不同來源的DNA分子可以通過末端共價連接(磷酸二酯鍵)而形成重新組合的DNA分子,這一過程稱為DNA重組。
55、 限制酶:是一類內切核酸酶,因而又稱為限制性內切核酸酶。這類酶能識別雙鏈DNA內部特異位點並且裂解磷酸二酯鍵。
56、 同功異源酶:來源不同的酶,但能識別和切割同一位點,這些酶稱為同功異源酶。
57、 同尾酶:有些限制酶識別序列不同,但是產生相同的粘性末端,這些酶為同尾酶。
58、 Klenow片段:用枯草桿菌蛋白酶可將DNA聚合酶I裂解為大小兩個片段,大片段的分子量為76kD,這個片段也稱為 Klenow片段。
59、 入 噬菌體:是感染細菌的病毒,其基因組是線性雙鏈DNA分子,當其感染宿主細胞並將基因整合到細胞後,基因組DNA變成環狀,用於分子克隆中的載體。
60、 基因文庫:採用限制酶將基因組DNA切成片段,每一DNA片段都與一個載體分子拼接成重組DNA,將所有的重組DNA分子都引入宿主細胞並進行擴增,得到分子克隆的混合體,這樣一個混合體稱為--
61、 cDNA文庫:將cDNA的混合體與載體進行連接,使每一個cDNA分子都與一個載體分子拼接成重組DNA。將所有的重組DNA分子都導入宿主細胞並進行擴增,得到分子克隆的混合體,這樣一個混合體稱為-
62、cDNA:是指體外用逆轉錄酶催化,以mRNA為模板合成的互補DNA。
63、轉化:是指將質粒或其它外源DNA導入處於感受態的宿主細胞。並使其獲得新的表型 的過程。
64、 轉導:由噬菌體和細胞病毒介導的遺傳信息轉移過程也稱為轉導。
65、轉染:真核細胞主動攝取或被導入外源DNA片段而獲得新的表型的過程。
66、顯微注射法:在制備轉基因動物時,將外源基因通過毛細玻璃管,在顯微鏡下直接注射到受精卵的細胞核內,稱為顯微注射法。
67、 基因定點誘變:是指將基因的某一個或某些位點進行人工替換或刪除的過程。
68、 雙脫氧鏈終止法;是以單鏈或雙鏈DNA為模板,採用DNA引物引導新生DNA的合成,因此又稱為引物合成法,或酶促引物合成法。
69、核酸分子雜交:是指具有互補序列的兩條核酸單鏈在一定條件下按鹼基配對原則形成雙鏈的過程。
70、探針:雜交體系中已知的核酸序列稱作探針。
71、DNA變性:在物理或化學因素作用下,例如加熱、酸鹼或紫外線照射,可以導致兩條DNA鏈之間的氫鍵斷裂,而核酸分子中的所有共價鍵(如磷酸二酯鍵、糖苷鍵等)則不受影響,稱為DNA變性。常見方法:熱變性、鹼變性、化學試劑變性。
72、DNA復性:當促使變性的因素解除後,兩條DNA鏈又可通過鹼基互補配對結合形成DNA雙螺旋結構,稱DNA復性。
73、印跡:凝膠中的DNA片段雖然在鹼變性過程中已經變性成單鏈並已斷裂,轉移後,各個DNA片段在膜上的相對位置與在凝膠中的相對位置仍然一樣,因而稱為印跡。
74、Northern印跡雜交:將待測RNA樣品經電泳分離後轉移到固相支持物上,然後與標記的核酸探針進行固-液相雜交,檢測RNA(主要是mRNA)的方法。
75、斑點印跡:將RNA或DNA變性後直接點樣於硝酸纖維素膜或尼龍膜上,用於基因組中特定基因及其表達的定性及定量研究,稱斑點印跡。
76、原位雜交:核酸保持在細胞或組織切片中,經適當方法處理細胞或組織後,將標記的核酸探針與細胞或組織中的核酸進行雜交,稱原位雜交。
77、液相雜交:待測核酸分子與核酸探針都存在於雜交液中,鹼基互補的單鏈核酸分子在液體中配對形成雜交分子。目前常用的液相雜交的RNA酶保護分析法(RPA)、核酸酶S1保護分析法。
78、停滯效應:(平台期):隨著目的DNA擴增產物的逐漸積累,酶的催化反應趨於飽和,此時DNA擴增產物的增加減慢,進入相對穩定狀態,即出現停滯效應。
79、築巢PCR:先用一對外側引物擴增含目的基因的大片段,再用內側引物以大片段為模板擴增獲取目的基因。
80、多重PCR:是在一次反應中加入多對引物,同時擴增一份DNA樣品中不同序列的PCR過程。
81、連接酶鏈反應(LCR連接酶擴增反應LAR):是以DNA連接酶將某一DNA鏈的5磷酸與另一相鄰鏈的3羥基連接為基礎的循環反應。
82、基因打靶:是指通過DNA定點同源重組,改變基因組中的某一特定基因,從而在生物活體內研究此基因的功能。若定向敲除某個基因,稱為基因敲除,若定向將一段基因序列替代另一段基因序列,稱為基因敲入。
83、基因敲除:通過DNA同源重組,使得ES細胞特定的內源基因被破壞而造成其功能喪失,然後通過ES細胞介導得到該基因喪失的小鼠模型的過程稱為--;其基本程序:(1)構建打靶載體;(2)ES細胞的體外培養;(3)重組載體轉染ES細胞;(4)重組體轉染的ES細胞的鑒定;(5)ES細胞胚胎移植和嵌合體雜交育種。
84、打靶載體:由部分殘留的待敲除基因的同源片段、位於其內部的neo基因和位於其外側的HSU-tk基因共同構成的載體即為打靶載體。
85、DNA晶元技術:指在固相支持物上原位合成寡核苷酸或者直接將大量DNA探針以顯微列印的方式有序地固化於支持物表面,然後與標記的樣品雜交,通過對雜交信號的檢測分析,即可得出樣品的遺傳信息。DNA晶元的類型:原位合成晶元和DNA微集陣列。
86、自發突變:引起DNA一級結構改變的原因主要有兩類:一類是復制時鹼基的偶然性錯配,由此引起的突變稱為自發突變;另一類是體內代謝過程中產生的自由基由某些環境因素引起的DNA一級結構改變,由此引起的突變稱為誘發突變。
87、 錯義突變:DNA分子中鹼基對的取代,使得mRNA的某一密碼子發生變化,由它所編碼的氨基酸就變成另一種不同的氨基酸,使得多肽鏈中氨基酸的順序也相應地發生改變,這種突變稱--
88、同義突變:鹼基取代,在蛋白質水平上沒有引起變化,氨基酸沒有被取代,這是因為突變後的密碼子與原來的密碼子代表同一個氨基酸,這種突變稱為同義突變。
89、移碼突變:在編碼序列中,單個鹼基數個鹼基的缺失或插入以及片段的缺失或插入等均可使突變位點之後的三聯體密碼閱讀框發生改變,不能編碼原來的正常蛋白質,即所謂--
90、原癌基因:是一種正常細胞的正常基因,在正常細胞中編碼關鍵性調控蛋白,在細胞增殖和分化中起重要調控作用,它不具有致癌性,但當其受到物理、化學或病毒等致癌因素的作用而失控或發生突變時,可過度表達或持續表達其產物,就變成了癌基因,可以使細胞惡性轉化。
91、病毒癌基因:病毒所攜帶著的致轉化基因。
92、抑癌基因(抗癌基因):存在於正常細胞內的一大類可抑制細胞生長並具有潛在抑癌作用的基因。其表達產物主要包括跨膜受體、胞質調節因子或結構蛋白、轉錄因子和轉錄調節因子、細胞周期因子、DNA損傷修復因子以及其它一些功能蛋白。
93、細胞周期素/周期依賴性激酶:有些蛋白激酶的細胞周期特異性或時相性激活依賴於一類呈細胞周期特異性或時相性表達、累積與分解的蛋白質,後者被稱為細胞周期素激酶,前者周期依賴性激酶。
94、啟動因子:在癌變的啟動階段使細胞發生癌前期改變的因素。
95、基因診斷:是以DNA和RNA為診斷材料,通過檢查基因的存在、缺陷或表達異常,對人體狀態和疾病作出診斷的方法和過程。
96、 基因治療:通過在特定靶細胞中表達該細胞本來不表達的基因,或採用特定方式關閉、抑制異常表達基因,達到治療疾病目的的治療方法。
97、 基因置換:(基因矯正):將特定的目的基因導入特定的細胞,通過定位重組,以導入的正常基因置換基因組內原有的缺陷基因。
98、基因添加(基因增補)通過導入外源基因使靶細胞表達其本身不表達的基因。
99、基因干預:採用特定的方式抑制某個基因的表達,或者通過破壞某個基因而使之不能表達,以達到治療疾病的目的。
❼ 誰能處理鳥嘌呤廢水
這種廢水處理難度比較高的,
首先分析水質,看鹽分,氨氮,cod的含量,再看水量,是否可以清污分流,高濃度廢水單獨處理,混合其他廢水再進生化處理,
高濃度廢水如何單獨處理,先脫氮還是先去除鹽分,這個要看具體水質水量參數決定,
也許是直接去除鹽分的過程中氨氮也會去除掉,qq七三九九四五零八零