lecture 11 - 發(fā)光細菌課件

1、指標微生物與發(fā)光菌大綱指標生物指標生物在環(huán)境監(jiān)測上的應(yīng)用發(fā)光生物發(fā)光細菌發(fā)光細菌如何應(yīng)用於環(huán)境監(jiān)測發(fā)光細菌在研究與其他生物科技上的應(yīng)用近代化學污染特性化學物成分複雜與多元化難分解化學與物理法分析困難不易鑑定毒性物質(zhì)對生物之加乘效應(yīng)加乘效應(yīng): A 毒物毒性單位為1 B 毒物毒性單位為1 A+B 同時對生物的毒性 1+1指標微生物可用來指示環(huán)境狀況的微生物能忠實而直接反應(yīng)生物受污染的傷害反應(yīng)靈敏可補足化學分析與物理分析法無法檢測的項目或效應(yīng)指標微生物藻類地衣水蚤原生動物細菌指標藻類- 清潔水域指標藻種脆桿藻 Fragilaria (一種矽藻) 是清潔水域中常見的藻種指標藻類- 清潔水域指標藻種曲殼

2、藻 Achnanthes (一種矽藻) 亦是清潔水域中常見的藻種指標藻類- 污染水域指標藻種單胞藻 Chlamydomonas 是污染水中常出現(xiàn)的藻種指標藻類- 污染水域指標藻種眼藻 Euglena 亦是污染水中常出現(xiàn)的藻種指標藻類- 污染水域指標藻種顫藻 Oscillatoria (一種藍綠藻) 是污染水中常出現(xiàn)的藻種, 不但產(chǎn)生臭味影響水質(zhì), 而且會阻塞濾床, 是自來公司的頭痛人物地衣 (Lichen) 是優(yōu)良的空氣污染指標生物各種不同型態(tài)的地衣: 枝狀, 葉狀, 與殼狀水蚤對水中的毒性物質(zhì)相當敏感常作為急毒性實驗指標生物可發(fā)出螢光的生物昆蟲 (如螢火蟲)軟體動物 (如烏賊)腔腸動物 (如

3、水母)甲殼動物原生動物低等植物真菌細菌生物發(fā)光反應(yīng) (Bioluminescence)螢火蟲發(fā)光基質(zhì) + 氧氣 + ATP 氧化態(tài)基質(zhì) + ADP + 螢光發(fā)光細菌醛類基質(zhì) + 氧氣 + FMNH2 酸類基質(zhì) + FMN + 螢光發(fā)光酵素發(fā)光酵素深海魚類身上具有發(fā)光器發(fā)光水母會發(fā)光的蝦烏賊的發(fā)光器發(fā)光真菌發(fā)光細菌發(fā)光細菌的生活方式自由浮游生活在海水中附著在其他海洋生物體表共生於海洋動物的消化道中共生於海洋生物的發(fā)光器官內(nèi)生物為何要發(fā)光?誘捕餌食信號傳遞 (同伴辨認, 求偶等)驚嚇與驅(qū)散敵人對比補光, 掩藏行蹤影響細菌發(fā)光的一些因素氧氣濃度鹽度溫度基因的表現(xiàn)強弱自動誘導現(xiàn)象 細菌的濃度必須達到某

4、一程度(其分泌的誘導分子累積超過臨界點), 發(fā)光基因才會表達細菌發(fā)光的自動誘導機制為一種臨界值感應(yīng)現(xiàn)象當細菌所分泌的自動誘導物質(zhì)濃度超過某一臨界值時, 發(fā)光基因開始表現(xiàn), 而使發(fā)光強度增加自動誘導物質(zhì)的濃度受到細胞濃度影響, 通常細胞濃度到每毫升為 107 108 時, 自動誘導系統(tǒng)開始啟動細菌發(fā)光的自動誘導機制有人將此種機制稱為 “細胞與細胞間的對話 (Talking)”生物螢光在生物科技上的應(yīng)用環(huán)境污染的偵測DNA損傷的偵測氧化逆境的偵測病原菌的偵測農(nóng)業(yè)蟲害防治其他微生物指標舉例發(fā)光菌指標的應(yīng)用微生物指標舉例發(fā)光菌指標的應(yīng)用 Microtox 系統(tǒng)DNA損傷的偵測 將發(fā)光基因透過遺傳工程技

5、術(shù), 與DNA修補基因結(jié)合, 一旦修補系統(tǒng)啟動時, 細胞也會同時啟動發(fā)光基因而發(fā)出螢光, 因此便可得知DNA受損與修復的程度氧化逆境的偵測細胞代謝或紫外光照射時, 細胞內(nèi)部會產(chǎn)生超氧離子與自由基, 造成細胞老化與傷害以遺傳工程技術(shù), 將發(fā)光基因與對過氧化物敏感的基因結(jié)合起來細胞遭遇過氧化物時, 會發(fā)出螢光, 因而可以偵測氧化逆境病原菌偵測將發(fā)光基因植入特定噬菌體內(nèi), 再使噬菌體感染病原菌噬菌體專一性極高, 只感染特定病原菌病原菌受到感染而發(fā)出螢光, 易於辨識此方法也可以應(yīng)用於其他細菌, 例如追蹤細菌在環(huán)境中的變遷農(nóng)業(yè)蟲害防治中央研究院趙裕展博士於1996年首創(chuàng)將水母螢光基因植入昆蟲病毒中病毒感染植物害蟲, 造成昆蟲發(fā)光可追蹤宿主昆蟲發(fā)病程度,