鸟嘌呤废水
❶ 开发生物感应器 好处
生物传感器在食品分析中的应用包括食品成分、食品添加剂、有害毒物及食品鲜度等的测定分析。
⑴食品成分分析
生物传感器
在食品工业中,葡萄糖的含量是衡量水果成熟度和贮藏寿命的一个重要指标。已开发的酶电极型生物传感器可用来分析白酒、苹果汁、果酱和蜂蜜中的葡萄糖。其它糖类,如果糖,啤酒、麦芽汁中的麦芽糖,也有成熟的测定传感器。
Niculescu等人研制出一种安培生物传感器,可用于检测饮料中的乙醇含量。这种生物传感器是将一种配蛋白醇脱氢酶埋在聚乙烯中,酶和聚合物的比例不同可以影响该生物传感器的性能。在目前进行的实验中,该生物传感器对乙醇的测量极限为lnM。
⑵食品添加剂的分析
亚硫酸盐通常用作食品工业的漂白剂和防腐剂,采用亚硫酸盐氧化酶为敏感材料制成的电流型二氧化硫酶电极可用于测定食品中的亚硫酸盐含量,测定的线性范围为0-6的四次方mol/L。又如饮料、布丁、昔等食品中的甜味素,Guibault等采用天冬氨酶结合氨电极测定,线性范围为2x10的负五次方-1xlO的负三次方mol/L。此外,也有用生物传感器测定色素和乳化剂的报道。
⑶农药残留量分析
近年来,人们对食品中的农药残留问题越来越重视,各国政府也不断加强对食品中的农药残留的检测工作。
Yamazaki等人发明了一种使用人造酶测定有机磷杀虫剂的电流式生物传感器,利用有机磷杀虫剂水解酶,对硝基酚和二乙基酚的测定极限为10的负七次方mol,在40℃下测定只要4min。Albareda等用戊二醛交联法将乙酞胆碱醋酶固定在铜丝碳糊电极表面,制成一种可检测浓度为10的负10次方mol/L的对氧磷和10的负11次方mol/L的克百威的生物传感器,可用于直接检测自来水和果汁样品中两种农药的残留。
⑷微生物和毒素的检验
食品中病原性微生物的存在会给消费者的健康带来极大的危害,食品中毒素不仅种类很多而且毒性大,大多有致癌、致畸、致突变作用,因此,加强对食品中的病原性微生物及毒素的检测至关重要。
食用牛肉很容易被大肠杆菌0157.H7.所感染,因此,需要快速灵敏的方法检测和防御大肠杆菌0157.H7一类的细菌。Kramerr等人研究的光纤生物传感器可以在几min内检测出食物中的病原体(如大肠杆菌0157.H7.),而传统的方法则需要几d。这种生物传感器从检测出病原体到从样品中重新获得病原体并使它在培养基上独立生长总共只需1d时间,而传统方法需要4d。
还有一种快速灵敏的免疫生物传感器可以用于测量牛奶中双氢除虫菌素的残余物,它是基于细胞质基因组的反应,通过光学系统传输信号。已达到的检测极限为16.2ng/ml。一天可以检测20个牛奶样品。
⑸食品鲜度的检测
食品工业中对食品鲜度尤其是鱼类、肉类的鲜度检测是评价食品质量的一个主要指标。Volpe等人以黄嗦吟氧化酶为生物敏感材料,结合过氧化氢电极,通过测定鱼降解过程中产生的一磷酸肌昔(IMP)肌昔(IIXR)和次黄嗓吟(HX)的浓度,从而评价鱼的鲜度,其线性范围为5x10的负10次方-2x10的负4次方mol/L。
环境监测
近年来,环境污染问题日益严重,人们迫切希望拥有一种能对污染物进行连续、快速、在线监测的仪器,生物传感器满足了人们的要求。目前,已有相当部分的生物传感器应用于环境监测中。
⑴水环境监测
生化需氧量(BOD)是一种广泛采用的表征有机污染程度的综合性指标。在水体监测和污水处理厂的运行控制中,生化需氧量也是最常用、最重要的指标之一。常规的BOD测定需要5d的培养期,而且操作复杂,重复性差,耗时耗力,干扰性大,不适合现场监测。SiyaWakin等人利用一种毛抱子菌(Trichosporoncutaneum)和芽抱杆菌(Bacilluslicheniformis)制作一种微生物BOD传感器。该BOD生物传感器能同时精确测量葡萄糖和谷氨酸的浓度。测量范围为0.5-40mg/L,灵敏度为5.84nA/mgL。该生物传感器稳定性好,在58次实验中,标准偏差仅为0.0362。所需反应时间为5-lOmin。
NO3离子是主要的水污染物之一,如果添加到食品中,对人体的健康极其有害。Zatsll等人提出了一种整体化酶功能场效应管装置检测NO;离子的方法。该装置对NO,’离子的检测极限为7x10的负5次方mol,响应时间不到50s,系统操作时间约为85s。
此外,还有报道Han等人将假单胞菌固定在抓离子电极上,实时监测工业废水中三氯乙烯,检测范围0.1一4mg/L,检测时间在lOmin内。
⑵大气环境监测
二氧化硫(S02)是酸雨酸雾形成的主要原因,传统的检测方法很复杂。Martyr等人将亚细胞类脂类(含亚硫酸盐氧化酶的肝微粒体)固定在醋酸纤维膜上,和氧电极制成安培型生物传感器,对S02形成的酸雨酸雾样品溶液进行检测,lOmin可以得到稳定的测试结果。
NOx不仅是造成酸雨酸雾的原因之一,同时也是光化学烟雾的罪魁祸首。Charles等人用多孔渗透膜、固定
生物传感器
化硝化细菌和氧电极组成的微生物传感器来测定样品中亚硝酸盐含量,从而推知空气中NO=的浓度。其检测极限为0.01xl0负6次方mo1/L。
发酵工业
在各种生物传感器中,微生物传感器具有成本低、设备简单、不受发酵液混浊程度的限制、可能消除发酵过程中干扰物质的干扰等特点。因此,在发酵工业中广泛地采用微生物传感器作为一种有效的测量工具。
⑴原材料及代谢产物的测定
微生物传感器可用于测量发酵工业中的原材料(如糖蜜、乙酸等)和代谢产物(如头抱霉素、谷氨酸、甲酸、醇类、乳酸等)。测量的装置基本上都是由适合的微生物电极与氧电极组成,原理是利用微生物的同化作用耗氧,通过测量氧电极电流的变化量来测量氧气的减少量,从而达到测量底物浓度的目的。
2002年,Tkac等人将一种以铁氰化物为媒介的葡萄糖氧化酶细胞生物传感器用于测量发酵工业中的乙醇含量,13s内可以完成测量,测量灵敏度为3.SnAlnmol.L-1。该微生物传感器的检测极限为0.85nmo1.L-1,测量范围为2-270nmo1.L-1,稳定性能很好。在连续8.5h的检测中,灵敏度没有任何降低。
⑵微生物细胞数目的测定
发酵液中细胞数的测定是重要的。细胞数(菌体浓度)即单位发酵液中的细胞数量。一般情况下,需取一定的发酵液样品,采用显微计数方法测定,这种测定方法耗时较多,不适于连续测定。在发酵控制方面迫切需要直接测定细胞数目的简单而连续的方法。人们发现:在阳极(Pt)表面上,菌体可以直接被氧化并产生电流。这种电化学系统可以应用于细胞目的侧定。侧定结果与常规的细胞计数法测定的数值相近。利用这种电化学微生物细胞数传感器可以实现菌体浓度连续、在线的测定。
医学
医学领域的生物传感器发挥着越来越大的作用。生物传感技术不仅为基础医学研究及临床诊断提供了一种快速简便的新型方法,而且因为其专一、灵敏、响应快等特点,在军事医学方面,也具有广的应用前景。
⑴临床医学
在临床医学中,酶电极是最早研制且应用最多的一种传感器,目前,已成功地应用于血糖、乳酸、维生素C、尿酸、尿素、谷氨酸、转氨酶等物质的检测。其原理是:用固定化技术将酶装在生物敏感膜上,检测样品中若含有相应的酶底物,则可反应产生可接受的信息物质,指示电极发生响应可转换成电信号的变化,根据这一变化,就可测定某种物质的有无和多少。利用具有不同生物特性的微生物代替酶,可制成微生物传感器,在临床中应用的微生物传感器有葡萄糖、乙醉、胆固醇等传感器。若选择适宜的含某种酶较多的组织,来代替相应的酶制成的传感器称为生物电极传感器。如用猪肾、兔肝、牛肝、甜菜、南瓜和黄瓜叶制成的传感器,可分别用于检测谷酰胺、鸟嘌呤、过氧化氢、酪氨酸、维生素C和胱氨酸等。
DNA传感器是目前生物传感器中报道最多的一种,用于临床疾病诊断是DNA传感器的最大优势,它可以帮助医生从DNA,RNA、蛋白质及其相互作用层次上了解疾病的发生、发展过程,有助于对疾病的及时诊断和治疗。此外,进行药物检测也是DNA传感器的一大亮点。Brabec等人利用DNA传感器研究了常用铂类抗癌药物的作用机理并测定了血液中该类药物的浓度。
⑵军事医学
军事医学中,对生物毒素的及时快速检测是防御生物武器的有效措施。生物传感器已应用于监测多种细菌、病毒及其毒素,如炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶尔森菌、埃博拉出血热病毒、肉毒杆菌类毒素等。
2000年,美军报道已研制出可检测葡萄球菌肠毒素B,蓖麻素、土拉弗氏菌和肉毒杆菌等4种生物战剂的免疫传感器。检测时间为3-lOmin,灵敏度分别为10,5Omg/L,5x10的5次方,和5x10的4次方cfu/ml。Song等人制成了检测霍乱病毒的生物传感器。该生物传感器能在30min内检测出低于1xlO的负5次方mol/L的霍乱毒素,而且有较高的敏感性和选择性,操作简单。该方法能够用于具有多个信号识别位点的蛋白质毒素和病原体的检测。
此外,在法医学中,生物传感器可用作DNA鉴定和亲子认证等。
❷ 微生物突变对人类社会的影响
x射线和γ射线属于能量很高的电离辐射,能产生电离作用,直接或间接地使DNA结构发生改变。直接的效应是碱基的化学键、脱氧核糖的化学键和糖酸相连接的化学键断裂;间接的效应是电离辐射使水或有机分子产生自由基,这些自由基作用于DNA分子,引起缺失和损伤。此外还能引起染色体畸变,导致染色体结构上的缺失、重复、倒位和易位。
在微生物中,突变是经常发生的,学习和掌握突变的规律,不但有助于对基因定位和基因功能等基本理论问题的了解,而且还为微生物选种、育种提供必要的理论基础,同时对于致癌物质的检测也有重要意义。
突变是指遗传物质突然发生稳定的可遗传的变化,它有两个意义:一是指与野生型不同的个体所携带和传递的基因组变异结构,这种变异结构可以是基因水平的,也可以是染色体水平的;突变的另一个意义是指上述变异结构发生的过程。对微生物来讲,基因突变最常见,最重要,而由于重组或附加体等外源遗传物质的整合而引起DNA的改变,则不属突变的范围。
在微生物纯种群体或混合群体中,都可能偶尔出现个别微生物在形态、生理生化或其他方面的性状发生改变。改变了的性状可以遗传,这时的微生物发生变异,成了变种或变株。
2.1. 突变的类型
突变的类型是多种多样,从突变涉及的范围,可以把突变分为基因突变和染色体畸变。在粗糙脉孢菌中,染色体畸变的研究已经相当深入了。在电子显微镜下现在已经可以观察病毒的染色体畸变。不过就遗传学研究较为深人的大肠杆菌、沙门氏菌、枯草杆菌等细菌以及其它多数微生物来讲,突变的研究主要是在基因突变方面。下面就分类的依据不同,探讨一下突变的类型。
2.1.1. 从突变涉及范围,可以把突变分为基因突变和染色体畸变。
基因突变,又称点突变。是发生于一个基因座位内部的遗传物质结构变异。往往只涉及一对碱基或少数几个碱基对。点突变可以是碱基对的替代,也可以是碱基对的增减。前者可分为转换和颠换(图5-8)。转换是指一种嘌呤—嘧啶对变为另一种嘌呤—嘧啶对,或一种嘧啶—嘌呤对变为另一种嘧啶—嘌呤对;颠换是指一种嘧啶—嘌呤对变为另一种嘌呤—嘧啶对,或反过来一种嘌呤—嘧啶对变为另一种嘧啶—嘌呤对。这两种碱基的替代突变改变了遗传密码的结构和该密码所编码的氨基酸。碱基对的增减则造成增减变异点以后全部密码及其编码的氨基酸,所以称为移码突变。
图5-8. 各种类型的转换和颠换 (实线代表转换,虚线代表颠换)
染色体畸变 染色体畸变是一些不发生染色体数目变化而在染色体上有较大范围结构改变的变异,是由DNA(RNA)的片段缺失、重复或重排而造成染色体异常的突变。其中包括以下变化:一是易位,指两条非同源染色体之间部分相连的现象。它包括一个染色体的一部分连接到某一非同源染色体上的单向易位以及两个非同源染色体部分相互交换连接的相互易位。二是倒位,指一个染色体的某一部分旋转180度后以颠倒的顺序出现在原来位置的现象。三是缺失,指在一条染色体上失去一个或多个基因的片段,这是造成畸变的缺失。四是重复,指在一条染色体上增加了一段染色体片段,使同一染色体上某些基因重复出现的突变。发生染色体畸变的微生物往往易致死,所以微生物中突变类型的研究主要是在基因突变方面。
2.1.2. 从突变所带来的表型的改变来讲,突变的类型可以分为以下几 类:
形态突变型 指细胞形态结构发生变化或引起菌落形态改变的那些突变类型。包括影响细胞形态的突变型以及影响细菌、霉菌、放线菌等的菌落形态以及影响噬菌体的噬菌斑的突变型。例如细菌的鞭毛、芽孢或荚膜的有无,菌落的大小,外形的光滑或粗糙及颜色的变异;放线菌或真菌产孢子的多少,外形及颜色的变异;噬菌斑的大小和清晰程度的变异等。
致死突变型 指由于基因突变而造成个体死亡的突变类型,造成个体生活力下降的突变型称为半致死突变型。一个隐性的致死突变基因可以在二倍体生物中以杂合状态保存下来,可是不能在单倍体生物中保存下来,所以致死突变在微生物中研究得不多。
条件致死突变型 这类突变型的个体只是在特定条件,即限定条件下表达突变性状或致死效应,而在许可条件下的表型是正常的。广泛应用的一类是温度敏感突变型,这些突变型在一个温度中并不致死,所以可以在这种温度中保 存下来;它们在另一温度中是致死的,通过它们的致死作用,可以用来研究基因的作用等问题。
营养缺陷突变型 是一类重要的生化突变型。是指某种微生物经基因突变而引起微生物代谢过程中某些酶合成能力丧失的突变型,它们必须在原有培养基中添加相应的营养成分才能正常生长繁殖。这种突变型在微生物遗传学研究中应用非常广泛,它们在科研和生产中也有着重要的应用价值。
抗性突变型 是指一类能抵抗有害理化因素的突变型,细胞或个体能在某种抑制生长的因素(如抗生素或代谢活性物质的结构类似物)存在时继续生长与繁殖。根据其抵抗的对象分抗药性、抗紫外线、抗噬菌体等突变类型。这些突变类型在遗传学基本理论的研究中非常有用,常以抗性突变为选择标记,特别在融合试验、协同转染实验中用得最多。
抗原突变型 是指细胞成分,特别是细胞表面成分如细胞壁、荚膜、鞭毛的细致变异而引起抗原性变化的突变型。
其它突变型 如毒力、糖发酵能力、代谢产物的种类和数量以及对某种药物的依赖性等的突变型。
这几类突变型并不是彼此排斥的。营养缺陷型也可以认为是一种条件致死突变型,因为在没有补充给它们所需要的物质的培养基上它们不能生长。某些营养缺陷型也具有明显的形态改变。例如粗糙脉胞菌和酵母菌的某些腺嘌呤缺陷型分泌红色色素。所有的突变型可以认为都是生化突变型,最为常见的是营养缺陷型。抗药性突变也是微生物遗传学中常用的一类生化突变型。因为任何突变,不论是影响形态的或是致死的,都必然有它的生化基础。突变型的这一区分不是本质性的。
2.1.3. 按突变的条件和原因划分,突变可以分为自发突变和诱发突变。
自发突变 是指某种微生物在自然条件下,没有人工参与而发生的基因突变。在过去相当长的时间里,人们认为自发突变是由于自然界中存在的辐射因素和环境诱变剂所引起的。然而深入研究表明这种看法不够完全。绝大多数的自发突变起源于细胞内部的一些生命活动过程,如遗传重组的差错和DNA复制的差错,这些差错的产生与酶的活动相关联。
DNA复制是非常精确的,细菌的DNA多聚酶具有聚合3’至5’的外切功能,它可以切除掺入到合成链的3’端和样板链不互补的错配碱基。通过这种复制中的校正作用,大大减少了碱基的错配,提高了复制合成的精确度。根据计算,这种校正可以把复制错误减少到10-10/碱基对,即每复制1010碱基对,只发生一次错误的掺入。细菌碱基组含有3×l06碱基对,复制一次发生错误的机会是3×10-4,假设基因的大小为l03碱基对,则可推算出细菌在一个增殖世代中,每个基因的突变率平均为10-7左右。考虑到自发突变中的大多数是检测不出来的沉默突变,所以,对于多数可检突变来讲,自发突变率为10-8左右。
DNA复制中的碱基错配、跳格,DNA聚合酶结构变异等均是提高自发突变的原因。在序列相似的DNA片段间的重组过程中,特别容易发生重组差错,从而造成一个或几个碱基的重复和缺失;基因重组是由重组酶来催化的,重组酶结构的变异也会影响基因的自发突变率。总之,各种DNA复制和基因重组过程有关的酶和蛋白,对维持生物基因自发突变率起着重要的,决定性的作用。
诱发突变 是利用物理的或化学的因素处理微生物群体,促使少数个体细胞的DNA分子结构发生改变,基因内部碱基配对发生错误,引起微生物的遗传性状发生突变。凡能显著提高突变率的因素都称诱发因素或诱变剂。
物理诱变 利用物理因素引起基因突变的称物理诱变。物理诱变因素有:紫外线、X-射线、γ-射线、快中子、β-射线、激光和等离子等。
化学诱变 利用化学物质对微生物进行诱变,引起基因突变或真核生物染色体的畸变称为化学诱变。化学诱变的物质很多,但只有少数几种效果明显,如烷化剂、吖啶类化合物等。
复合处理及其协同效应 诱变剂的复合处理常有一定的协同效应,增强诱变效果,其突变率普遍比单独处理的高,这对育种很有意义。复合处理有几类:同一种诱变剂的重复使用,两种或多种诱变剂先后使用,两种或多种诱变剂同时使用。
定向培育和驯化 定向培育是人为用某一特定环境条件长期处理某一微生物群体,同时不断将他们进行移种传代,以达到累积和选择合适的自发突变体的一种古老的育种方法。由于自发突变的变异频率较低,变异程度较轻,故变异过程均比诱变育种和杂交育种慢得多。
2.2. 基因突变的特点
在生物界中由于遗传变异的物质基础是相同的,因此显示在遗传变异的本质上也具有相同的规律,这在基因突变的水平上尤其显得突出。
自发性 由于自然界环境因素的影响和微生物内在的生理生化特点,在没有人为诱发因素的情况下,各种遗传性状的改变可以自发地产生。
稀有性 自发突变虽然不可避免,并可能随时发生,但是突变的频率极低,一般在10-6~10-9之间。
诱变性 通过各种物理、化学诱发因素的作用,可以提高突变率,一般可提高10~106倍。
突变的结果与原因之间的不对应性 即突变后表现的性状与引起突变的原因之间无直接对应关系。例如抗紫外线突变体不是由紫外线而引起,抗青霉素突变体并也不是由于接触青霉素所引起。
独立性 在一个群体中,各种形状都可能发生突变,但彼此之间独立进行。
稳定性 突变基因和野生型基因一样,是一个相对稳定的结构,由此而产生的新的遗传性状也是相对稳定的,可以一代一代地传下去。
可逆性 原始的野生型基因可以通过变异成为突变型基因,此过程称为正向突变;相反,突变型基因也可以恢复到原来的野生型基因,称回复突变。实验证明任何突变既有可能正向突变,也可发生回复突变,二者发生的频率基本相同。
2.3. 基因突变的机制
DNA分子中碱基对的变化可以在自然条件下自发地发生,也可以人为的应用物理、化学因素诱导发生,它们的变化机制主要有以下几类:
2.3.1. 自发突变机制
虽然自发突变是指微生物在没有人工参与的条件下发生的突变,但是这决不意味这种突变是没有原因的,只是人们到现在对它还没有认识清楚而已。下面讨论几种自发突变的可能机制。
多因素低剂量的诱变效应 不少自发突变实质上是由于一些原因不详的低剂量诱变因素长期作用的综合结果。早在20世纪30年代中就认为任何剂量的X射线都足以诱发突变,因此有人认为宇宙空间拥有的各种短波辐射是自发突变的原因之一。根据计算,它至多只能说明自发突变的1%。自然界中还存在着能诱发突变的低浓度物质,由于偶然接触它们可能引起自发突变。除此以外,热也是诱发自发突变的一种影响因素,例如噬菌体T 4在370 C中每天每一GC碱基对以4×10-8这一频率发生变化,因此一些自发突变来自热的诱变作用。
A、 B正常配对;C、D、E、F嘌呤-嘧啶错配;G、H、I、J嘌呤-嘌呤错配
图5-9. 各种碱基错配
微生物自身代谢产物的诱变效应 已经发现在一些微生物中具有诱变作用的物质,例如咖啡碱、硫氰化合物、二硫化二丙烯、重氮丝氨酸等。过氧化氢是微生物正常代谢的一种产物,它对脉胞菌具有诱变作用,如果同时加入过氧化氢酶抑制剂,则可提高诱变的效率。这说明过氧化氢有可能是引起自发突变的一种内源诱变剂。
互变异构效应 由于DNA分子中的A、T、G、C四种碱基的第六位碳原子上的酮基(T、G)和氨基(A、C),胸腺嘧啶(T)和鸟嘌呤(G)不是酮式就是烯醇式,胞嘧啶(C)和腺嘌呤(A)不是氨基式就是亚氨基式。所以有人认为T和G会以酮式和烯醇式两种互变异构的形式出现,而A和C则以氨基式或亚氨基式两种状态出现。由于化学结构的平衡一般趋向于酮式和亚氨基式,因此,在DNA双链结构中一般总是以AT与GC碱基配对的形式出现(图5-9A、B )。可是在偶然情况下,T也会以烯醇式形式出现,恰好DNA的合成到达这位置的一瞬间,通过DNA多聚酶的作用,在它相对应的位置上出现配对碱基G,而不出现常规的A(图5-9D)。当DNA再次复制时,通过G和C配对,就使原来的AT转变为GC。同样如果C以亚氨基形式出现,在DNA复制的合成到达这位置的一瞬间,DNA对应链上将是A,而不是G(图5-9 C)。以此类推,这些可能是引起自发突变的重要原因之一。
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❸ 适合细菌、放线菌、真菌、生长的C/N比分别是多少啊
糖分含量要适合微生物生长才能良好,糖分过多则抑制微生物生长。一般微生物(细菌、放线菌)适宜C/N是25:1( 元素C/N的比值,也指培养基中还原糖的含量与粗蛋白质含量的比值。
下面是参考文章:
不同微生物所需的碳氮比不一样,刚才把网上查了一下,感觉这两篇文章比较好。
配制培养基的原则
1. 选择适宜的营养物质
总体而言,所有微生物生长繁殖均需要培养基含有碳源、氮源、无机盐、生长因子、水及能源,但由于微生物营养类型复杂,不同微生物对营养物质的需求是不一样的,因此首先要根据不同微生物的营养需求配制针对性强的培养基。自养型微生物能从简单的无机物合成自身需要的糖、脂类、蛋白质、核酸、维生素等复杂的有机物,因此培养自养型微生物的培养基完全可以(或应该)由简单的无机物组成。例如,培养化能自养型的氧化硫硫杆菌 ,在该培养基配制过程中并未专门加入其他碳源物质,而是依靠空气中和溶于水中的CO2为氧化硫硫杆菌提供碳源。
培养其他化能自养型微生物与上述培养基成分基本类似,只是能源物质有所改变。对光能自养型微生物而言,除需要各类营养物质外,还需光照提供能源。培养异养型微生物需要在培养基中添加有机物,而且不同类型异养型微生物的营养要求差别很大,因此其培养基组成也相差很远。例如,培养大肠杆菌的培养基组成比较简单,而有些异养型微生物的培养基的成份非常复杂,如肠膜明串珠菌需要生长因子,若配制培养它的合成培养基时,需要在培养基中添加的生长因子多达33种,因此通常采用天然有机物来为它提供生长所需的生长因子。
就微生物主要类型而言,有细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、原生动物、藻类及病毒之分,培养它们所需的培养基各不相同。在实验室中常用牛肉膏蛋白胨培养基(或简称普通肉汤培养基)培养细菌;用高氏1号合成培养基培养放线菌;培养酵母菌一般用麦芽汁培养基,它是将麦芽粉与4倍水混匀,在58~65℃条件下保温3~4小时至完全糖化,调整糖液浓度为10о巴林, 煮沸后用纱布过滤,调pH为6.0配制而成。麦芽粉组成复杂,能为酵母菌提供足够的营养物质;培养霉菌则一般用查氏合成培养基。
原生动物也可用培养基培养,有的原生动物需要较多的营养物质,例如梨型四膜虫(Tetrahymena pyriformis)的培养基含有10种氨基酸、7种维生素、鸟嘌呤、尿嘧啶及一些无机盐等,而有些变形虫可在较简单的蛋白胨肉汤(peptone broth)中生长。大多数藻类可以利用光能,只需要CO2、水和一些无机盐就可生长,而某些藻类如眼虫藻(Euglena)中的一些种可在黑暗条件下利用有机物质生长。有些藻类需要在培养基中补加土壤浸液,培养海洋藻类时可直接利用海水,但如果在特殊情况下需要用合成培养基培养海洋藻类时,则必需在培养基中加入海水中含有的各种盐。
2.营养物质浓度及配比合适
培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好,营养物质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需,浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用,例如高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不能维持和促进微生物的生长,反而起到抑制或杀菌作用。另外,培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和(或)代谢产物的形成和积累,其中碳氮比(C/N)的影响较大。严格地讲,碳氮比指培养基中碳元素与氮元素的摩尔数比值,有时也指培养基中还原糖与粗蛋白之比。例如,在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中,培养基碳氮比为4/1时,菌体大量繁殖,谷氨酸积累少;当培养基碳氮比为3/1时,菌体繁殖受到抑制,谷氨酸产量则大量增加。再如,在抗生素发酵生产过程中,可以通过控制培养基中速效氮(或碳)源与迟效氮(或碳)源之间的比例来控制菌体生长与抗生素的合成。
3.控制pH条件
培养基的pH必须控制在一定的范围内,以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。各类微生物生长繁殖或产生代谢产物的最适pH条件各不相同,一般来讲,细菌与放线菌适于在pH7~7.5范围内生长,酵母菌和霉菌通常在pH4.5~6范围内生长。值得注意的是,在微生物生长繁殖和代谢过程中,由于营养物质被分解利用和代谢产物的形成与积累,会导致培养基pH发生变化,若不对培养基pH条件进行控制,往往导致微生物生长速度或(和)代谢产物产量降低。因此,为了维持培养基pH的相对恒定,通常在培养基中加入pH缓冲剂,常用的缓冲剂是一氢和二氢磷酸盐(如K2HPO4和KH2PO4)组成的混合物。K2HPO4溶液呈碱性, KH2PO4溶液呈酸性,两种物质的等克分子混合溶液的pH值为6.8。当培养基中酸性物质积累导致H 浓度增加时, H 与弱碱性盐结合形成弱酸性化合物,培养基pH不会过度降低;如果培养基中OH-浓度增加, OH-则与弱酸性盐结合形成弱碱性化合物,培养基pH也不会过度升高。
但K2HPO4/KH2PO4缓冲系统只能在一定的pH范围(pH6.4~7.2)内起调节作用。有些微生物,如乳酸菌能大量产酸,上述缓冲系统就难以起到缓冲作用,此时可在培养基中添加难溶的碳酸盐(如CaCO3)来进行调节, CaCO3难溶于水,不会使培养基pH过度升高,但它可以不断中和微生物产生的酸,同时释放出CO2,将培养基pH控制在一定范围内。
在培养基中还存在一些天然的缓冲系统,如氨基酸、肽、蛋白质都属于两性电解质,也可起到缓冲剂的作用。
培养基配制注意事项
注意营养物质的浓度比和C/N比
如:糖分含量要适合微生物生长才能良好,糖分过多则抑制微生物生长。一般微生物适宜C/N是25:1( 元素C/N的比值,也指培养基中还原糖的含量与粗蛋白质含量的比值)。
营养物质浓度及配比合适
培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好,营养物质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需,浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用,例如高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不能维持和促进微生物的生长,反而起到抑菌或杀菌作用。
另外,培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和(或)代谢产物的形成和积累,其中碳氮比(C/N)的影响较大。严格地讲,碳氮比指培养基中碳元素与氮元素的物质的量比值,有时也指培养基中还原糖与粗蛋白之比。例如,在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中,培养基碳氮比为4/l时,菌体大量繁殖,谷氨酸积累少;当培养基碳氮比为3/l时,菌体繁殖受到抑制,谷氨酸产量则大量增加。再如,在抗生素发酵生产过程中,可以通过控制培养基中速效氮(或碳)源与迟效氮(或碳)源之间的比例来控制菌体生长与抗生素的合成协调。
控制pH条件
培养基的pH必须控制在一定的范围内,以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。各类微生物生长繁殖或产生代谢产物的最适pH条件各不相同,一般来讲,细菌与放线菌适于在pH7~7.5范围内生长,酵母菌和霉菌通常在pH4.5~6范围内生长。值得注意的是,在微生物生长繁殖和代谢过程中,由于营养物质被分解利用和代谢产物的形成与积累,会导致培养基pH发生变化,若不对培养基pH条件进行控制,往往导致微生物生长速度下降或(和)代谢产物产量下降。因此,为了维持培养基pH的相对恒定,通常在培养基中加入pH缓冲剂,常用的缓冲剂是一氢和二氢磷酸盐(如KH2PO4和K2HPO4)组成的混合物。K2HPO4溶液呈碱性,KH2PO4溶液呈酸性,两种物质的等量混合溶液的pH为6.8。当培养基中酸性物质积累导致H+浓度增加时,H+与弱碱性盐结合形成弱酸性化合物,培养基pH不会过度降低;如果培养基中OH-浓度增加,OH-则与弱酸性盐结合形成弱碱性化合物,培养基pH也不会过度升高。
但KH2PO4和K2HPO44缓冲系统只能在一定的pH范围(pH6.4~7.2)内起调节作用。有些微生物,如乳酸菌能大量产酸,上述缓冲系统就难以起到缓冲作用,此时可在培养基中添加难溶的碳酸盐(如CaCO3)来进行调节,CaCO3难溶于水,不会使培养基pH过度升高,但它可以不断中和微生物产生的酸,同时释放出CO2,将培养基pH控制在一定范围内。
在培养基中还存在一些天然的缓冲系统,如氨基酸、肽、蛋白质都属于两性电解质,也可起到缓冲剂的作用。
原料来源的选择
在配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得的原料作为培养基成分,特别是在发酵工业中,培养基用量很大,利用低成本的原料更体现出其经济价值。例如,在微生物单细胞蛋白的工业生产过程中,常常利用糖蜜(制糖工业中含有蔗糖的废液)、乳清(乳制品工业中含有乳糖的废液)、豆制品工业废液及黑废液(造纸工业中含有戊糖和己糖的亚硫酸纸浆)等都可作为培养基的原料。再如,工业上的甲烷发酵主要利用废水、废渣作原料,而在我国农村,已推广利用人畜粪便及禾草为原料发酵生产甲烷作为燃料。另外,大量的农副产品或制品,如鼓皮、米糠、玉米浆、酵母浸膏、酒糟、豆饼、花生饼、蛋白胨等都是常用的发酵工业原料。
灭菌处理
要获得微生物纯培养,必须避免杂菌污染,因此对所用器材及工作场所进行消毒与灭菌。对培养基而言,更是要进行严格的灭菌。对培养基一般采取高压蒸汽灭菌,一般培养基用 1.05kg/cm2,121.3℃条件下维持15~30min可达到灭菌目的。在高压蒸汽灭菌过程中,长时间高温会使某些不耐热物质遭到破坏,如使糖类物质形成氨基糖、焦糖,因此含糖培养基常在0.56kg/ cm2,112.6℃15~30min进行灭菌,某些对糖类要求较高的培养基,可先将糖进行过滤除菌或间歇灭菌,再与其他已灭菌的成分混合;长时间高温还会引起磷酸盐、碳酸盐与某些阳离子(特别是钙、镁、铁离子)结合形成难溶性复合物而产生沉淀,因此,在配制用于观察和定量测定微生物生长状况的合成培养基时,常需在培养基中加入少量螯合剂,避免培养基中产生沉淀,常用的螯合剂为乙二胺四乙酸(EDTA)。还可以将含钙、镁、铁等离子的成分与磷酸盐、碳酸盐分别进行灭菌,然后再混合,避免形成沉淀;高压蒸汽灭菌后,培养基pH会发生改变(一般使pH降低0.2),可根据所培养微生物的要求,在培养基灭菌前后加以调整。
❹ 生物传感器的应用领域
生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术。因其具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、在复杂的体系中进行在线连续监测,特别是它的高度自动化、微型化与集成化的特点,使其在近几十年获得蓬勃而迅速的发展。
在国民经济的各个部门如食品、制药、化工、临床检验、生物医学、环境监测等方面有广泛的应用前景。特别是分子生物学与微电子学、光电子学、微细加工技术及纳米技术等新学科、新技术结合,正改变着传统医学、环境科学动植物学的面貌。生物传感器的研究开发,已成为世界科技发展的新热点,形成21世纪新兴的高技术产业的重要组成部分,具有重要的战略意义。 生物传感器在食品分析中的应用包括食品成分、食品添加剂、有害毒物及食品鲜度等的测定分析。
⑴食品成分分析在食品工业中,葡萄糖的含量是衡量水果成熟度和贮藏寿命的一个重要指标。已开发的酶电极型生物传感器可用来分析白酒、苹果汁、果酱和蜂蜜中的葡萄糖。其它糖类,如果糖,啤酒、麦芽汁中的麦芽糖,也有成熟的测定传感器。
Niculescu等人研制出一种安培生物传感器,可用于检测饮料中的乙醇含量。这种生物传感器是将一种配蛋白醇脱氢酶埋在聚乙烯中,酶和聚合物的比例不同可以影响该生物传感器的性能。在目前进行的实验中,该生物传感器对乙醇的测量极限为1nmol/L。
⑵食品添加剂的分析
亚硫酸盐通常用作食品工业的漂白剂和防腐剂,采用亚硫酸盐氧化酶为敏感材料制成的电流型二氧化硫酶电极可用于测定食品中的亚硫酸盐含量,测定的线性范围为0~6的负四次方mol/L。又如饮料、布丁、醋等食品中的甜味素,Guibault等采用天冬氨酶结合氨电极测定,线性范围为2×10的负五次方~1×10的负三次方 mol/L。此外,也有用生物传感器测定色素和乳化剂的报道。
⑶农药残留量分析
人们对食品中的农药残留问题越来越重视,各国政府也不断加强对食品中的农药残留的检测工作。
Yamazaki等人发明了一种使用人造酶测定有机磷杀虫剂的电流式生物传感器,利用有机磷杀虫剂水解酶,对硝基酚和二乙基酚的测定极限为10的负七次方mol,在40℃下测定只要4min。Albareda等用戊二醛交联法将乙酞胆碱醋酶固定在铜丝碳糊电极表面,制成一种可检测浓度为10的负十次方mol/L的对氧磷和10的负十一次方mol/L的克百威的生物传感器,可用于直接检测自来水和果汁样品中两种农药的残留。
⑷微生物和毒素的检验
食品中病原性微生物的存在会给消费者的健康带来极大的危害,食品中毒素不仅种类很多而且毒性大,大多有致癌、致畸、致突变作用,因此,加强对食品中的病原性微生物及毒素的检测至关重要。
食用牛肉很容易被大肠杆菌0157.H7.所感染,因此,需要快速灵敏的方法检测和防御大肠杆菌0157.H7一类的细菌。Kramerr等人研究的光纤生物传感器可以在几分钟内检测出食物中的病原体(如大肠杆菌0157.H7.),而传统的方法则需要几天。这种生物传感器从检测出病原体到从样品中重新获得病原体并使它在培养基上独立生长总共只需1天时间,而传统方法需要4天。
还有一种快速灵敏的免疫生物传感器可以用于测量牛奶中双氢除虫菌素的残余物,它是基于细胞质基因组的反应,通过光学系统传输信号。已达到的检测极限为16.2ng/mL。一天可以检测20个牛奶样品。
⑸食品鲜度的检测
食品工业中对食品鲜度尤其是鱼类、肉类的鲜度检测是评价食品质量的一个主要指标。Volpe等人以黄嗦吟氧化酶为生物敏感材料,结合过氧化氢电极,通过测定鱼降解过程中产生的一磷酸肌苷(IMP)、肌苷(HXR)和次黄嘌吟(HX)的浓度,从而评价鱼的鲜度,其线性范围为5x10的负10次方~2x10的负4次方mol/L。 环境污染问题日益严重,人们迫切希望拥有一种能对污染物进行连续、快速、在线监测的仪器,生物传感器满足了人们的要求。已有相当部分的生物传感器应用于环境监测中。
⑴水环境监测
生化需氧量(BOD)是一种广泛采用的表征有机污染程度的综合性指标。在水体监测和污水处理厂的运行控制中,生化需氧量也是最常用、最重要的指标之一。常规的BOD测定需要5d的培养期,而且操作复杂,重复性差,耗时耗力,干扰性大,不适合现场监测。SiyaWakin等人利用一种毛孢子菌(Trichosporoncutaneum)和芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)制作一种微生物BOD传感器。该BOD生物传感器能同时精确测量葡萄糖和谷氨酸的浓度。测量范围为0.5~40mg/L,灵敏度为5.84nA/mgL。该生物传感器稳定性好,在58次实验中,标准偏差仅为0.0362。所需反应时间为5~lOmin。
硝酸根离子是主要的水污染物之一,如果添加到食品中,对人体的健康极其有害。Zatsll等人提出了一种整体化酶功能场效应管装置检测硝酸根离子的方法。该装置对硝酸根离子的检测极限为7x10的负5次方mol,响应时间不到50s,系统操作时间约为85s。
此外,Han等人发明了一种新型微生物传感器,可用于测定三氯乙烯。该传感器将假单细胞菌JI104固定在聚四氟乙烯薄膜(直径:25 mm,孔径:0.45μm)上。再将薄膜固定在氯离子电极上。带有AgCl/Ag2S薄膜(7024L,DKK,日本)的氯离子电极和Ag/AgCI参比电极连接到离子计(IOL-50,DKK,日本)上,记录电压的变化,与标准曲线对照,测出三氯乙烯的浓度。该传感器线性浓度范围为0.1~ 4 mg/L,适于检测工业废水。在最优化条件下,其响应时间不到10min。
⑵大气环境监测
二氧化硫(S02)是酸雨酸雾形成的主要原因,传统的检测方法很复杂。Martyr等人将亚细胞类脂类(含亚硫酸盐氧化酶的肝微粒体)固定在醋酸纤维膜上,和氧电极制成安培型生物传感器,对S02形成的酸雨酸雾样品溶液进行检测,lOmin可以得到稳定的测试结果。
NOx不仅是造成酸雨酸雾的原因之一,同时也是光化学烟雾的罪魁祸首。Charles等人用多孔渗透膜、固定化硝化细菌和氧电极组成的微生物传感器来测定样品中亚硝酸盐含量,从而推知空气中NOx的浓度。其检测极限为0.01xl0负6次方mo1/L。 在各种生物传感器中,微生物传感器具有成本低、设备简单、不受发酵液混浊程度的限制、可能消除发酵过程中干扰物质的干扰等特点。因此,在发酵工业中广泛地采用微生物传感器作为一种有效的测量工具。
⑴原材料及代谢产物的测定
微生物传感器可用于测量发酵工业中的原材料(如糖蜜、乙酸等)和代谢产物(如头孢霉素、谷氨酸、甲酸、醇类、乳酸等)。测量的装置基本上都是由适合的微生物电极与氧电极组成,原理是利用微生物的同化作用耗氧,通过测量氧电极电流的变化量来测量氧气的减少量,从而达到测量底物浓度的目的。
2002年,Tkac等人将一种以铁氰化物为媒介的葡萄糖氧化酶细胞生物传感器用于测量发酵工业中的乙醇含量,13s内可以完成测量,测量灵敏度为3.5nA/mM。该微生物传感器的检测极限为0.85nM,测量范围为2~270nM,稳定性能很好。在连续8.5h的检测中,灵敏度没有任何降低。
⑵微生物细胞数目的测定
发酵液中细胞数的测定是重要的。细胞数(菌体浓度)即单位发酵液中的细胞数量。一般情况下,需取一定的发酵液样品,采用显微计数方法测定,这种测定方法耗时较多,不适于连续测定。在发酵控制方面迫切需要直接测定细胞数目的简单而连续的方法。人们发现:在阳极(Pt)表面上,菌体可以直接被氧化并产生电流。这种电化学系统可以应用于细胞数目的测定。测定结果与常规的细胞计数法测定的数值相近。利用这种电化学微生物细胞数传感器可以实现菌体浓度连续、在线的测定。 医学领域的生物传感器发挥着越来越大的作用。生物传感技术不仅为基础医学研究及临床诊断提供了一种快速简便的新型方法,而且因为其专一、灵敏、响应快等特点,在军事医学方面,也具有广的应用前景。
⑴临床医学
在临床医学中,酶电极是最早研制且应用最多的一种传感器,已成功地应用于血糖、乳酸、维生素C、尿酸、尿素、谷氨酸、转氨酶等物质的检测。其原理是:用固定化技术将酶装在生物敏感膜上,检测样品中若含有相应的酶底物,则可反应产生可接受的信息物质,指示电极发生响应可转换成电信号的变化,根据这一变化,就可测定某种物质的有无和多少。利用具有不同生物特性的微生物代替酶,可制成微生物传感器,在临床中应用的微生物传感器有葡萄糖、乙酸、胆固醇等传感器。若选择适宜的含某种酶较多的组织,来代替相应的酶制成的传感器称为生物电极传感器。如用猪肾、兔肝、牛肝、甜菜、南瓜和黄瓜叶制成的传感器,可分别用于检测谷酰胺、鸟嘌呤、过氧化氢、酪氨酸、维生素C和胱氨酸等。
DNA传感器是目前生物传感器中报道最多的一种,用于临床疾病诊断是DNA传感器的最大优势,它可以帮助医生从DNA,RNA、蛋白质及其相互作用层次上了解疾病的发生、发展过程,有助于对疾病的及时诊断和治疗。此外,进行药物检测也是DNA传感器的一大亮点。Brabec等人利用DNA传感器研究了常用铂类抗癌药物的作用机理并测定了血液中该类药物的浓度。
⑵军事医学
军事医学中,对生物毒素的及时快速检测是防御生物武器的有效措施。生物传感器已应用于监测多种细菌、病毒及其毒素,如炭疽芽孢杆菌、鼠疫耶尔森菌、埃博拉出血热病毒、肉毒杆菌类毒素等。
2000年,美军报道已研制出可检测葡萄球菌肠毒素B、蓖麻素、土拉弗氏菌和肉毒杆菌等4种生物战剂的免疫传感器。检测时间为3~lOmin,灵敏度分别为10,5Omg/L,5x10的5次方,和5x10的4次方cfu/ml。Song等人制成了检测霍乱病毒的生物传感器。该生物传感器能在30min内检测出低于1xlO的负5次方mol/L的霍乱毒素,而且有较高的敏感性和选择性,操作简单。该方法能够用于具有多个信号识别位点的蛋白质毒素和病原体的检测。
此外,在法医学中,生物传感器可用作DNA鉴定和亲子认证等。
❺ 什么是跎毒
铊中毒常见的发病因素为职业、生活、环境接触铊而发病。职业性铊中毒是在职业活动中吸入含铊烟尘、蒸气或可溶性铊盐,经呼吸道、皮肤和消化道吸收引起的以神经系统损害为主要表现的全身性疾病。铊中毒分为急性和慢性中毒。急性铊中毒中典型的三联征胃肠炎、多发性神经病和脱发。慢性铊中毒临床表现主要特点是周围神经病、视神经病、视网膜病及脱发。少数可出现中毒性脑病或中毒性精神病。
目 录
1发病原因
2理化性质
3职业接触
4毒代动力学
5发病机制
6临床表现
7实验室检查
8诊断及鉴别诊断
9疾病治疗
10疾病预防
11疾病预后
12饮食和疾病护理
1发病原因
职业性急性铊中毒的发病原因往往是由于违反操作规程、不了解工作中所接触的职业危害因素,更无防护意识,以致出现报道中的“用污染的手直接舀水喝”而引发了类似于自服或误服经消化道吸收的生活性中毒,大剂量的吸收酿成死亡。临床上多以犯罪性或自杀性急性铊中毒病例为主。慢性中毒多见于生产和加工铊的工人,工业含铊废水污染水源或土壤,人们食用该土壤生长的蔬菜、瓜果或饮用污染水后可以发病。
2理化性质
铊(thallium,Tl)为银白色柔软金属。原子量204.39。密度11.58g/cm3。熔点303.5℃。沸点1457℃。室温下易氧化,易溶于水、硝酸和硫酸。其水溶液无色、无味、无臭。铊化合价有一价和三价,后者不稳定,遇碱或水变为一价化合物,且 1价态的毒性远大于 3价态。它能与有机物结合生成有机铊化合物,也易与其他金属结合形成合金。常见铊化合物有醋酸铊、硫酸铊、溴化铊和碘化铊。
铊是一种重要的稀有金属资源。20世纪80年代以来, 铊被广泛用于电子、军工、航天、化工、冶金、通讯、医学等领域。据统计,尽管全世界每年铊的消费量近15吨,但估计大约有2000-5000吨的铊在工业生产过程中释放出来。随着铊需求量的日益增加,含铊资源开发活动的深度和广度不断拓展,环境污染及职业性接触对人体健康的潜在威胁应引起足够的重视。
3职业接触
铊在工业上主要用于制造光电管、合金、低温温度计、颜料、染料、焰火。溴化铊和碘化铊是制造红外线滤色玻璃的原料。硫酸铊可制造杀虫剂和杀鼠剂。醋酸铊曾用于脱发治疗头癣。此外,铊广泛存在于铁、铝、铜、锌等矿石中,这些矿石的开采与冶炼过程可接触铊。
4毒代动力学
1.吸收 铊蒸气及烟尘可经呼吸道吸收,可溶性铊盐易经胃肠道和皮肤吸收。铊化合物对人的急性毒性剂量为 6~40 mg/kg,成人最小致死量为 12 mg/kg。
2.分布 血中的铊不与血清蛋白结合,而以离子状态运转。象钾一样,被吸收的铊大部分蓄积在细胞内。因此血铊含量不能准确反映它在体内负荷量和摄入量。动物实验表明,铊经胃肠道吸收后随血液迅速分布于全身,由于铊对组织器官的亲和力不同及组织细胞对铊富集能力上的差异,组织器官中铊浓度具有显著差异。铊在动物和人体组织分布相似,以肾脏中含量最高,其次是肌肉、骨骼、肝、心、肠、胃、脾、睾丸和神经组织,皮肤和毛发中含一定量的铊,而脂肪组织中含量极微。
3.排出 铊主要通过肾和肠道排出,少量可从乳汁、汗腺、泪液、毛发和唾液排出。
铊对哺乳动物的毒性大于铅、汞,与砷相似,属高毒类,具有蓄积性。为强烈的神经毒物。
1.急性毒性 不同铊盐所致动物急性中毒表现相似,有躁动不安、共济失调、惊厥、震颤等。
2.慢性毒性 动物慢性中毒时出现不同程度神经系统损害与球后视神经炎、视神经萎缩、性欲丧失、睾丸萎缩等障碍。
3.特殊毒作用 在动物的整个妊娠期,铊均可透过胎盘屏障进入胚胎和胎仔体内而影响胎儿的正常生长发育。碳酸铊在体内对体细胞和生殖细胞有致突变活性,诱发细胞染色体畸变。
5发病机制
至今尚不完全清楚,目前有几种说法,概述如下。
1.铊的理化性质与钾相似,进入细胞内不易排出。它与钾离子有关受体部位结合,竞争性抑制钾的生理生化作用,尤其影响体内与钾离子有关的酶系。由于铊离子能干扰细胞内钾富集的泵机制,当铊浓度明显增高时,可激活膜上的Na+,K+-ATP酶而影响细胞的正常功能。业已发现,铊对神经组织和肌肉中的Na+,K+-ATP酶、微粒体磷酸酶的亲和力比钾大10倍。这种较大的亲和力,可引起毒作用。
2.铊与酶分子或蛋白巯基结合,抑制许多酶的活性,尤其是与线粒体膜的巯基结合,抑制氧化磷酰化过程、干扰含硫氨基酸代谢,抑制细胞有丝分裂。铊与半胱氨酸上的巯基结合,影响半胱氨酸加入角蛋白的合成,导致毛发、指甲生长障碍、脱发等。
3.铊在体内与核黄素牢固结合,干扰其代谢,使黄素蛋白合成减少和黄素二腺苷代谢紊乱,导致丙酮酸代谢和其他有关的能量代谢发生障碍。所以铊中毒出现的一些神经系统表现与核黄素缺乏症十分相似。
4.铊可通过血脑屏障在脑内蓄积从而产生明显的神经毒作用,使脑组织中琥珀酸脱氢酶和鸟嘌呤脱氢酶活性明显减弱。铊使脑组织脂质过氧化速率增加,导致儿茶酚胺代谢紊乱。
5.其他 铊对甲状腺具有明显的细胞毒作用。动物实验显示硫酸铊可致鸡胚甲状腺功能明显低下,甲状腺组织内T3、T4含量明显减少,从而影响骨骼系统的生长发育与脑的发育成熟。此外,铊与多核糖体结合、干扰蛋白质合成,拮抗Ca2+对肌肉的激活效应。
6临床表现
1.急性中毒 多数由误服或将铊化合物作为药用引起。职业性急性铊中毒较为少见,其发生原因主要系吸入大量含铊烟尘、蒸气,或可溶性铊盐经皮吸收。急性铊中毒有一定潜伏期,潜伏期长短与接触剂量有关,一般在接触后12—24h出现症状,早期为消化道症状,数天后出现明显的神经系统障碍。
(1)神经系统;中毒后短在12h、长至l周,一般2—5日开始感双下肢酸、麻、蚁走感,足趾、足底及足跟疼痛、并逐渐向上蔓延,轻触皮肤即感疼痛难忍,双足踏地时剧烈疼痛,以致不能站立与行走。因此,下肢特别是足部痛觉过敏是铊中毒周围神经病的突出表现。运动障碍出现稍晚,开始双下肢发沉、无力,严重时出现肢体瘫痪、肌肉萎缩,一般上肢受累较轻。铊中毒时颅神经常受累及,表现视力减退、球后视神经炎、视神经萎缩、上睑下垂、眼肌麻痹、周围性面瘫、构音障碍及咽下困难。中枢神经系统障碍时,轻者头痛、睡眠障碍、情绪不稳、焦虑不安及癔病样表现;重者出现急性中毒性脑病,表现嗜睡、谵妄、惊厥、癫痫发作、昏迷。亦可出现精神失常、行为改变、幻觉、痴呆。有报道中毒患者可出现共济失调、舞蹈样运动、帕金森综合征、脊髓痨、多发性硬化、呼吸肌麻痹。自主神经功能紊乱表现为心动过速、心律失常、血压升高、发热、唾液增多、多汗及尿潴留等。
(2)胃肠系统:经口中毒者胃肠道症状出现早,表现为恶心、呕吐、食欲减退、腹绞痛或隐痛、顽固性便秘、后期腹泻。也可见到口腔炎、舌炎、牙龈糜烂、胃肠道出血。有些病例可发生中毒性肝病。
(3)脱发:脱发为铊中毒的特异性表现。一般于急性中毒后l-3周内出现,也有报道可短至4天发生。头发呈一束束地脱落,表现为斑秃或全秃,亦可伴眉毛脱落,但眉毛内侧1/3常不受累。严重病例胡须、腋毛、阴毛和眉毛可全部脱落。一般情况下,脱发是可逆的,大约在第4周开始再生,至3个月完全恢复,然而严重铊中毒可致持久性脱发。
(4)皮肤:皮肤干燥、脱屑,并可出现皮疹,皮肤座疮、色素沉着、手掌及足蹠部角化过度。指(趾)甲营养不良、于中毒后第4周出现白色横纹(Mees纹)。有报告于中毒4天内显微镜下可见毛发根部有黑色素,这种色素主要见于头发,其次为胸毛、脚毛和眉毛。
(5)肌肉与骨骼:关节疼痛,关节局部肿胀、发热、压痛,运动时疼痛加重。肌肉痛以腓肠肌最常见,伴明显压痛,其他部位肌肉亦可受累。
(6)其他:部分病例有心肌、肝、肾损害,如肝肿大、血清转氨酶升高、蛋白尿、管型、血尿等。
2.慢性中毒
起病缓慢。临床表现与急性铊中毒基本类似。早期表现为类神经症,如头痛、头晕、思睡、失眠、多梦、记忆力减迟、倦怠、无力。随后可出现毛发脱落、如斑秃或全秃。此外可有食欲减退、呕吐、腹痛、腹泻。视力下降是突出表现,严重者只有光感。眼底显示视网膜炎、球后视神经炎、视神经萎缩。有时发生周围神经病,表现双下肢麻木、疼痛、肢体感觉、运动瞳碍。部分患者可有低热、心动过速、心前区疼痛、高血压、肝肿大,皮肤色素沉着、指甲Mees纹。
慢性铊中毒与急性中毒相比有以下临床特点:①起病隐匿,并且由于铊具有积蓄性,往往发病滞后,多于接触后数月或数年甚至更长时间方起病;②症状多不明显,也不特异,临床过程也较为缓和。急性铊中毒中典型的三联征胃肠炎、多发性神经病和脱发。脱发是慢性铊中毒的典型症状。
7实验室检查
1.铊的生物样品测定:测定尿铊含量有助于诊断,因为正常人尿中几乎测不出铊。尿铊超过0.015mmol/L(0.3mg/L)有诊断意义。
2.神经电生理:脑电图显示不同程度的改变,重度中毒患者可见棘波、慢波。当周围神经轴索发生变性时,肌电图显示神经原性改变,如在安静时,出现正锐波或纤颤电位,小力收缩时运动单位平均时限延长。感觉与运动传导速度减慢、远端潜伏期延长。
3. 心电图: 窦性心动过速、心律失常、T波平坦、倒置,甚至T波消失。
4. 肝肾功能:部分患者尿中有红、白细胞、蛋白与管型。BUN增高。铊作业工人可表现尿中β2-微球蛋白增高,反映了近端肾小管功能紊乱。肝功能检查显示血清ALT活性增高。
5. 其他:有报道铊中毒患者血清巯基水平低下、血钙下降、血糖升高、尿糖阳性。
8诊断及鉴别诊断
根据确切的铊接触史、典型的临床表现、参考尿铊或其他生物材料中铊的测定,并排除其他病因所致周围神经病,铊中毒的诊断一般不困难。
铊中毒的严重程度,目前参考职业性急性铊中毒的分级标准,具体如下:
轻度中毒:除具有头晕、头痛、乏力、食欲减退、下肢沉重症状外,同时具备以下任何一项者: ①四肢远端特别是下肢麻木,痛觉过敏,痛觉、触觉减退呈手套、袜套分布或跟腱反射减弱; ②神经 -肌电图显示有神经源性损害。
重度中毒:上述症状加重,具备下列一项表现者: ①中毒性脑病或中毒性精神病;②四肢远端明显肌肉萎缩并影响运动功能,或多发性脑神经损害;③肌电图显示神经源性损害并有较多自发性失神经电位;④伴有明显心、肝或肾损害。
鉴别诊断需要排除癔病、格林-巴利综合征、血卟啉病、肉毒中毒、糖尿病及铅、砷、二硫化碳、一氧化碳等中毒性疾病。
9疾病治疗
1.经口急性中毒者,应立即给予催吐、洗胃、导泻。洗胃以1%碘化纳或碘化钾溶液,使之形成不溶性碘化铊,继之给予活性炭。体外实验提示,活性炭有效结合铊离子,以减少毒物的吸收。
2.如系吸入中毒,立即将用者移至空气新鲜处,供氧,保持呼吸道通畅。皮肤污染时用肥皂水彻底清洗。眼部接触时用大量清水冲洗。
3.普鲁士蓝是一种无毒色素、对急、慢性铊中毒有明显疗效。其作用机制是铊可置换普鲁士蓝上的钾形成普鲁士蓝-铊复合物随粪排出。普鲁士蓝用量一般为每日250mg/kg,分4次服用,每次溶入15%甘露醇50ml;用药时间可持续到24h尿铊含量小于0.5mg。给药同时用硫酸镁导泻。该药无副作用,治疗时粪、尿均排出铊,且类铊超过尿铊。治疗后不出现反跳现象。
4.对严重中毒病例,使用血液灌流比血液透析效果好,因铊主要分布在细胞内,血液中含量少,如血液透析与血液灌流合用,效果更好。
5.对症与支持疗法很重要 维持呼吸、循环功能,给予足够的营养和B族维生素。
在络合剂的使用上.曾用过二巯丙醇、二巯丙磺钠、二巯丁二钠、巯乙胺、依地酸钙钠及青霉胺等,均无肯定的解毒效果。慢性铊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。
氯化钾能增加铊的排出,它可能动员储存在组织里的铊进入血液,使血铊含量增高,临床病情加重,因此要慎重使用。
10疾病预防
铊作业者严格遵守操作规程,加强个人防护,禁止在操作时吸烟、进食。对铊化合物要严格管理,严禁用铊盐作毒鼠剂和脱发剂。铊作业工人应每年定期查体,监测尿铊;有严重肝脏、神经系统疾患的人员,不宜从事铊作业。
工业排放是铊污染的主要来源,食物链迁移是人体铊暴露和慢性铊中毒的主要途径 , 为此,削减铊污染及其生态健康风险的对策应包括以下几方面:
(1) 控制污染源。加强矿物原材料中铊含量的检测和含铊废弃物中铊的回收利用,严格禁止含铊矿渣直接用于水泥制造,减小铊的环境负荷。
(2) 铊污染土壤的修复。利用超积累植物提取和富集土壤中的铊,土壤修复与植物采矿相结合,减轻土壤的铊污染。
(3) 调控食物链中铊的迁移。选用对铊的富集系数小的作物种类或品种,降低农产品中的铊含量,减少人体通过食物链途径的铊暴露。
(4) 慢性铊中毒的诊断和治疗。加强慢性铊中毒诊断技术的研究,提高诊断的准确性,开发人体去铊的新药品,及时治愈铊中毒患者。
11疾病预后
急性铊中毒后,特别是患有严重周围神经病及中枢神经系统障碍时,常留有不同程度的后遗症。慢性中毒后遗症的主要表现为反应迟钝、记忆力和智能减退、性格改变、四肢震颤、共济失调、视力减退、视神经炎及周围神经病。视神经损害呈进行性加重,病程长短不是视神经损害程度的决定因素,而与中毒程度及中毒症状多次复发有关,部分病例反复脱发,随病情反复,视力减退呈不可逆性下降。周围神经损伤可导致下肢疼痛、肌肉萎缩、乃至完全丧失劳动力,后果也极为严重。中毒患者,特别是脱发、失明,死亡者多在 50 岁以上,而 50岁以下极少有铊中毒症状,可能与慢性铊中毒蓄积期长(20~30 年)有关 。
12饮食和疾病护理
铊中毒患者饮食方面避免损害肝脏等食物,可清淡饮食,多食些富含维生素B族的食物。消除患者的焦虑与悲观情绪。多鼓励患者,给予其信心。
13专家观点
由于急性铊中毒大多发生突然,且病因隐匿,即使患已有铊中毒的临床表现,但仍很少为医师所知,故及时诊断及时有效的治疗难以实现。因此 ,加强铊中毒诊治技术的,可大大提高救治成功率。
环境铊中毒与职业性慢性铊中毒相比,发病的潜伏期更长,周围神经损害、视神经损害也较为严重和突出,常呈慢性进行性进展,这与一直生活在高铊地区,长期接触和铊的持续作用有关。由于铊不断在体内蓄积以及其在体内的再分布还可导致部分患者病情呈现多次反复,其预后也更差。[1-3]
❻ 生物学名词解释
1、 分子生物学:是一门从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的科学。
2、 医学分子生物学:是分子生物学的一个重要分支,又是一门新兴交叉学科。它是从分子水平上研究人体在正常和疾病状态下的生命活动及其规律,从分子水平开展人类疾病的预防、诊断和治疗研究的一门科学。
3、酶工程:过去主要是通过生物化学方法从各种材料中提取、制备酶制剂。现在主要应用基因工程技术制取酶制剂。
4、蛋白质工程:过去主要是采用化学方法对纯化的蛋白质进行结构改造,制备出有特定功能的蛋白质。现在主要应用基因工程技术,从改造目的基因的结构入手,在受体细胞中表达不同结构的蛋白质。
5、微生物工程:又称发酵工程是利用微生物特定性状,使微生物产生有用物质或直接用于工业化生产的技术。
6、DNA的甲基化:DNA的一级结构中,有一些碱基可以通过加上一个甲基而被修饰,称为DNA的甲基化。
7、 CG岛:在整个基因组中存在一些成簇、稳定的非甲基化CG,这类CG称为CG岛。
8 、信使RNA:从DNA分子转录的RNA分子中,有一类可作为蛋白质生物合成的模板,称为信使RNA。
9、顺反子:由结构基因转录生成的RNA序列亦称为顺反子。
10、 帽子结构:5端第1个核苷酸是甲基化鸟嘌呤核苷酸,它以5端三磷酸酯键与第2个核苷酸的5端相连,而不是通常的3、5磷酸二酯键。
11 、核酶:在没有任何蛋白质(酶)存在的条件下,某些RNA分子也能催化其自身或其它RNA分子进行化学反应,即某些RNA具有酶样的催化活性,这类具有催化活力的RNA被命名为核酶。
12、 蛋白质的变性:蛋白质分子爱到物理化学因素(如加热、紫外线、高压、有机溶剂、酸、碱等)的影响时,可使维持空间结构的次级键断裂,性质改变,生物活性丧失,称为蛋白质的变性。
13、蛋白质的复性:导致蛋白质变性的因素除去后,某些蛋白质又可重新回复天然构象,表现出天然蛋白质的生物活性,称为蛋白质的复性。
14、 基因:是核酸分子中贮存遗传信息的遗传单位,是指贮存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。
15、 基因组:细胞或生物体中,一套完整单倍体的遗传物质的总和称为基因组。
16、 操纵子:是指数个功能上相关联的结构基因串联在一起,构成信息区,连同其上游的调控区(包括启动子和操纵基因)以及下游的转录终止信号所构成的基因表达单位,所转录的RNA为多顺反子。
转录单位:储存RNA和蛋白质肽链序列信息的结构基因与指导转录起始部位的序列(启动子)和转录终止的序列(终止子)共同组成转录单位。
17、 启动子:是RNA聚合酶结合的区域,操纵基因实际上不是一个基因,而是一段能被特异阻遏蛋白识别和结合的DNA序列。
18、 质粒:是细菌细胞内携带的染色体外的DNA分子,是共价闭合的环状DNA分子,能独立进行复制。
19 、质粒的不相容性:具有相同复制起始位点和分配区的两种质粒不能共存于一个宿主菌,这种现象称为质粒的不相容性。
20、 转位因子:即可移动的基因成分,是指能够在一个DNA分子内部或两个DNA分子之间移动的DNA片段。
20、自私DNA:核生物基因组中也存在一些可移动的遗传因素,这些DNA顺序并无明显生物学功能,似乎为自己的目的而组织,故有自私DNA之称。
21、 自杀基因:将某些细菌、病毒和真菌中特异性的基因转导入肿瘤细胞,此基因编码的特异性酶类能将原先对细胞无毒或毒性极低的前体物质在肿瘤细胞内代谢成毒性物质,达到杀死肿瘤的目的,这类前体转移酶基因称为自杀基因。
22 、断裂基因:真核生物的结构基因是不连续的,编码氨基酸的序列被非编码序列所打断,因而被称为--在编码序列之间的序列称为内含子,被分隔开的编码序列称为外显子。
23、 顺式调控元件(顺式作用元件):是指那些与结构基因表达调控相关、能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的DNA序列。
24 、反式作用因子:一些蛋白质因子可通过结合顺式作用元件而调节基因转录活性,这些蛋白质因子称为反式作用因子。
真核细胞内含有大量的序列特异性的DNA结合蛋白,其中一些蛋白的主要功能是使基因开放或关闭,称为反式作用因子,简称反式因子。
25、 启动子:是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。
26 、上游启动子元件:是TATA盒上游的一些特定的DNA序列,反式作用因子可与这些元件结合,通过调节TATA因子与TATA盒的结合、RNA聚合酶与启动子的结合及转录起始复合物的形成(转达录起始因子与RNA聚合酶结合)来调控基因的转录效率。
27 、反应元件:一些信息分子的受体被细胞外信息分子激活后,能与特异的DNA序列结合,调控基因的表达。这种特异的DNA序列实际上也是顺式元件,由于能介导基因对细胞外的某种信号产生反应,被称为反应元件。
28 、增强子:是一段DNA序列,其中含有多个能被反式作用因子识别与结合的顺式作用元件。
29、负增强子(沉默子);增强子内含负调控序列。
30 、基因家族:指核苷酸序列或编码产物的结构具有一定程度同源性的一组基因。
31、 基因超家族:是指一组由多基因家族及单基因组成的更大的基因家族。
32、 逆转录转座子:真核生物中一些中度重复序列的转移成分则与一般细菌中的转移成分不同,要先转录成RNA,再逆转录生成cDNA,然后重新整合到基因组中,这种逆转录旁路的转移成分称为逆转录转座子。
34 、反向重复顺序:是指两个顺序相同的拷贝在DNA链上呈反向排列。其中一种形式是两个拷贝反向串联在一起,中间没有间隔顺序,这种结构亦称回文结构。
35、 RFLP技术:通过限制酶酶切片段的长度多态性来揭示DNA碱基组成不同的技术称为限制性片段长度多态性技术,简称RFLP技术。
36、 遗传图:又称连锁图,是以具有遗传多态性的遗传标记作为“位标”遗传学距离为“图标”的基因组图。
37、 物理图:是以一段已知核苷酸序列的DNA片段为“位标”,以DNA实际长度(Mb或kb)作为图距的基因组图。
38、光修复:生物体内有一种光复活酶,被光激活后能利用光反提供的能量使紫外线照射引起的嘧淀二聚体分开,恢复原来的两个核苷酸,称为光修复。
39、逆转录:是指以RNA为模板,利用宿主细胞中4种dNTP为原料,在引物的3端以5-3方向合成与RNA互补的DNA链的过程,此过程与中心法则方向相反,故称为逆转录。
40、SD序列:AUG密码子上游8~13个碱基处存在一个称为SD序列的结构,该序列与小亚基中16SrRNA3端的序列互补,当mRNA与小亚基结合时,SD序列与16SrRNA3端互补序列配对结合,起始密码准确的定位于翻译起始部位。
41 、基因表达:是指生物基因组中结构基因所携带的遗传信息经过转录、翻译等一系列过程,合成特定的蛋白质,进而发挥其特定的生物学功能和生物学效应的全过程。
42、基因工程:将基因进行克隆,并利用克隆的基因表达、制备特定的蛋白或多肽产物,或定向改造细胞乃至生物个体的特性所用的方法及相关的工作统称为基因工程
43、分子克隆:制备DNA片段,并通过载体将其导入受体细胞,在受体细胞中复制、扩增,以获得单一DNA分子的大量拷贝。
44、 DNA重组:不同来源的DNA分子可以通过末端共价连接(磷酸二酯键)而形成重新组合的DNA分子。
45、管家基因:有些在生命全过程都是必需的,且在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达的基因,通常被称为管家基因。
46、诱导表达:有些基因表达极易爱环境变化影响,在特定环境信号刺激下,有些基因的表达表面为开放或增强,则这种表达方式称为诱导表达。
47、 严谨反应:细菌在缺乏氨基酸的环境中,RNA聚合酶活性降低,RNA(rRNA,tRNA)合成减少或停止,这种现象称为严谨反应。
48、 衰减子:细菌中的mRNA转录和蛋白质翻译合成是偶联在一起的。这一特点使细菌的一些操纵子的特殊序列可以在转录过程中控制转录水平。这些特殊序列称为--又称弱化子,位于一些操纵子中第一个结构基因之前,是一段能减弱转录作用于的顺序。
49、组合式基因调控:每一种反式作用因子结合顺式作用元件后虽然可发挥促进或抑制作用,但反式作用因子对基因表达的调控不是由单一因子完成的,而是几种因子组合,发挥特定的作用,称为组合式基因调控。
50、 细胞通讯:细胞间识别、联络和相互作用的过程称为细胞通讯。
51、信号转导:针对外源信号所发生的细胞应答反应全过程称为信号转导。
52、 调控结合元件:细胞内的信号转导分子有许多都是蛋白质,其分子中存在着一些特殊的结构域,它们是信号分子相互识别的部位,信号分子通过这些特殊结构域的识别和相互作用而有序衔接,形成不同的信号传递链或称为信号转导途径,这些结构域称为调控结合元件。
53、 第二信使:G蛋白活化之后唧 可激活其下游的效应分子,如腺苷酸环化酶和磷脂酶C等。这些效应分子随后可催化一些分子的产生或浓度和分布的变化。这些小分子能够继续向下游传递信息,因而被称为细胞内小分子信使,亦称为第二信使。已知的细胞内小分子信使包括cAMP、cGMP、甘油二酯(DAG)、IP3和Ca2+等等。
54、 DNA重组:不同来源的DNA分子可以通过末端共价连接(磷酸二酯键)而形成重新组合的DNA分子,这一过程称为DNA重组。
55、 限制酶:是一类内切核酸酶,因而又称为限制性内切核酸酶。这类酶能识别双链DNA内部特异位点并且裂解磷酸二酯键。
56、 同功异源酶:来源不同的酶,但能识别和切割同一位点,这些酶称为同功异源酶。
57、 同尾酶:有些限制酶识别序列不同,但是产生相同的粘性末端,这些酶为同尾酶。
58、 Klenow片段:用枯草杆菌蛋白酶可将DNA聚合酶I裂解为大小两个片段,大片段的分子量为76kD,这个片段也称为 Klenow片段。
59、 入 噬菌体:是感染细菌的病毒,其基因组是线性双链DNA分子,当其感染宿主细胞并将基因整合到细胞后,基因组DNA变成环状,用于分子克隆中的载体。
60、 基因文库:采用限制酶将基因组DNA切成片段,每一DNA片段都与一个载体分子拼接成重组DNA,将所有的重组DNA分子都引入宿主细胞并进行扩增,得到分子克隆的混合体,这样一个混合体称为--
61、 cDNA文库:将cDNA的混合体与载体进行连接,使每一个cDNA分子都与一个载体分子拼接成重组DNA。将所有的重组DNA分子都导入宿主细胞并进行扩增,得到分子克隆的混合体,这样一个混合体称为-
62、cDNA:是指体外用逆转录酶催化,以mRNA为模板合成的互补DNA。
63、转化:是指将质粒或其它外源DNA导入处于感受态的宿主细胞。并使其获得新的表型 的过程。
64、 转导:由噬菌体和细胞病毒介导的遗传信息转移过程也称为转导。
65、转染:真核细胞主动摄取或被导入外源DNA片段而获得新的表型的过程。
66、显微注射法:在制备转基因动物时,将外源基因通过毛细玻璃管,在显微镜下直接注射到受精卵的细胞核内,称为显微注射法。
67、 基因定点诱变:是指将基因的某一个或某些位点进行人工替换或删除的过程。
68、 双脱氧链终止法;是以单链或双链DNA为模板,采用DNA引物引导新生DNA的合成,因此又称为引物合成法,或酶促引物合成法。
69、核酸分子杂交:是指具有互补序列的两条核酸单链在一定条件下按碱基配对原则形成双链的过程。
70、探针:杂交体系中已知的核酸序列称作探针。
71、DNA变性:在物理或化学因素作用下,例如加热、酸碱或紫外线照射,可以导致两条DNA链之间的氢键断裂,而核酸分子中的所有共价键(如磷酸二酯键、糖苷键等)则不受影响,称为DNA变性。常见方法:热变性、碱变性、化学试剂变性。
72、DNA复性:当促使变性的因素解除后,两条DNA链又可通过碱基互补配对结合形成DNA双螺旋结构,称DNA复性。
73、印迹:凝胶中的DNA片段虽然在碱变性过程中已经变性成单链并已断裂,转移后,各个DNA片段在膜上的相对位置与在凝胶中的相对位置仍然一样,因而称为印迹。
74、Northern印迹杂交:将待测RNA样品经电泳分离后转移到固相支持物上,然后与标记的核酸探针进行固-液相杂交,检测RNA(主要是mRNA)的方法。
75、斑点印迹:将RNA或DNA变性后直接点样于硝酸纤维素膜或尼龙膜上,用于基因组中特定基因及其表达的定性及定量研究,称斑点印迹。
76、原位杂交:核酸保持在细胞或组织切片中,经适当方法处理细胞或组织后,将标记的核酸探针与细胞或组织中的核酸进行杂交,称原位杂交。
77、液相杂交:待测核酸分子与核酸探针都存在于杂交液中,碱基互补的单链核酸分子在液体中配对形成杂交分子。目前常用的液相杂交的RNA酶保护分析法(RPA)、核酸酶S1保护分析法。
78、停滞效应:(平台期):随着目的DNA扩增产物的逐渐积累,酶的催化反应趋于饱和,此时DNA扩增产物的增加减慢,进入相对稳定状态,即出现停滞效应。
79、筑巢PCR:先用一对外侧引物扩增含目的基因的大片段,再用内侧引物以大片段为模板扩增获取目的基因。
80、多重PCR:是在一次反应中加入多对引物,同时扩增一份DNA样品中不同序列的PCR过程。
81、连接酶链反应(LCR连接酶扩增反应LAR):是以DNA连接酶将某一DNA链的5磷酸与另一相邻链的3羟基连接为基础的循环反应。
82、基因打靶:是指通过DNA定点同源重组,改变基因组中的某一特定基因,从而在生物活体内研究此基因的功能。若定向敲除某个基因,称为基因敲除,若定向将一段基因序列替代另一段基因序列,称为基因敲入。
83、基因敲除:通过DNA同源重组,使得ES细胞特定的内源基因被破坏而造成其功能丧失,然后通过ES细胞介导得到该基因丧失的小鼠模型的过程称为--;其基本程序:(1)构建打靶载体;(2)ES细胞的体外培养;(3)重组载体转染ES细胞;(4)重组体转染的ES细胞的鉴定;(5)ES细胞胚胎移植和嵌合体杂交育种。
84、打靶载体:由部分残留的待敲除基因的同源片段、位于其内部的neo基因和位于其外侧的HSU-tk基因共同构成的载体即为打靶载体。
85、DNA芯片技术:指在固相支持物上原位合成寡核苷酸或者直接将大量DNA探针以显微打印的方式有序地固化于支持物表面,然后与标记的样品杂交,通过对杂交信号的检测分析,即可得出样品的遗传信息。DNA芯片的类型:原位合成芯片和DNA微集阵列。
86、自发突变:引起DNA一级结构改变的原因主要有两类:一类是复制时碱基的偶然性错配,由此引起的突变称为自发突变;另一类是体内代谢过程中产生的自由基由某些环境因素引起的DNA一级结构改变,由此引起的突变称为诱发突变。
87、 错义突变:DNA分子中碱基对的取代,使得mRNA的某一密码子发生变化,由它所编码的氨基酸就变成另一种不同的氨基酸,使得多肽链中氨基酸的顺序也相应地发生改变,这种突变称--
88、同义突变:碱基取代,在蛋白质水平上没有引起变化,氨基酸没有被取代,这是因为突变后的密码子与原来的密码子代表同一个氨基酸,这种突变称为同义突变。
89、移码突变:在编码序列中,单个碱基数个碱基的缺失或插入以及片段的缺失或插入等均可使突变位点之后的三联体密码阅读框发生改变,不能编码原来的正常蛋白质,即所谓--
90、原癌基因:是一种正常细胞的正常基因,在正常细胞中编码关键性调控蛋白,在细胞增殖和分化中起重要调控作用,它不具有致癌性,但当其受到物理、化学或病毒等致癌因素的作用而失控或发生突变时,可过度表达或持续表达其产物,就变成了癌基因,可以使细胞恶性转化。
91、病毒癌基因:病毒所携带着的致转化基因。
92、抑癌基因(抗癌基因):存在于正常细胞内的一大类可抑制细胞生长并具有潜在抑癌作用的基因。其表达产物主要包括跨膜受体、胞质调节因子或结构蛋白、转录因子和转录调节因子、细胞周期因子、DNA损伤修复因子以及其它一些功能蛋白。
93、细胞周期素/周期依赖性激酶:有些蛋白激酶的细胞周期特异性或时相性激活依赖于一类呈细胞周期特异性或时相性表达、累积与分解的蛋白质,后者被称为细胞周期素激酶,前者周期依赖性激酶。
94、启动因子:在癌变的启动阶段使细胞发生癌前期改变的因素。
95、基因诊断:是以DNA和RNA为诊断材料,通过检查基因的存在、缺陷或表达异常,对人体状态和疾病作出诊断的方法和过程。
96、 基因治疗:通过在特定靶细胞中表达该细胞本来不表达的基因,或采用特定方式关闭、抑制异常表达基因,达到治疗疾病目的的治疗方法。
97、 基因置换:(基因矫正):将特定的目的基因导入特定的细胞,通过定位重组,以导入的正常基因置换基因组内原有的缺陷基因。
98、基因添加(基因增补)通过导入外源基因使靶细胞表达其本身不表达的基因。
99、基因干预:采用特定的方式抑制某个基因的表达,或者通过破坏某个基因而使之不能表达,以达到治疗疾病的目的。
❼ 谁能处理鸟嘌呤废水
这种废水处理难度比较高的,
首先分析水质,看盐分,氨氮,cod的含量,再看水量,是否可以清污分流,高浓度废水单独处理,混合其他废水再进生化处理,
高浓度废水如何单独处理,先脱氮还是先去除盐分,这个要看具体水质水量参数决定,
也许是直接去除盐分的过程中氨氮也会去除掉,qq七三九九四五零八零