第五章环境生物监测与安全性评价讲解.pptVIP

五、生物传感器在环境监测中的应用 酶传感器 它将活性物质酶覆盖在电极表面,酶与被测的有机物或无机物反应,形成一种能被电极响应的物质。 例如,脲在尿素酶催化下发生反应 1967年Updick和Hicks将固定化的葡萄糖氧化酶膜结合在氧电极上,做成了第一支葡萄糖电极；此后,这类酶传感器通常是通过检测产物H2O2的浓度变化或氧的消耗量来检测底物。 2.微生物传感器 微生物传感器分为两类： 一类是利用微生物在同化底物时消耗氧的呼吸作用； 另一类是利用不同的微生物含有不同的酶。 好氧微生物在繁殖时需消耗大量的氧,可以氧浓度的变化来观察微生物与底物的反应情况。 装置是：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. 基本组成： 4. 免疫传感器 抗体对相应的抗原具有识别和结合的双重功能,在与抗原结合时,选择性强,灵敏度高，免疫传感器就是利用其双重功能将抗体或抗原和换能器组合而成的装置。 由于蛋白质分子(抗体或抗原)携带有大量电荷、发色基团等,当抗原抗体结合时,会产生电学、化学、光学等变化,通过适当的传感器可检测这些参数,从而构成不同的免疫传感器，总的来说可分为两类: (1)非标记型; (2)标记型 免疫传感器在环境检测中的应用： 检测农药：对于有机农药传感器检测不仅比色谱法检测更方便，而且检测精度也是分光光度法很难达到的。Li等 制备出五氯酚(PCP)的两种抗原，获得PCP-BSA耦联物并免疫接种得到相应抗体，设计出一种快速经济的免疫检测法，能够在5mln之内检测出土壤样品中的PCP含量，检测限为1mg／L。还有除草剂草甘磷、谷连松等。 检测有机物：Gauger等 开发出一种可携带式的现场检测连续流动免疫传感器，预处理简单，能在5min之内测定土壤中的三硝基甲苯和环三亚甲基三硝胺，精确度可达到10μg／L。 检测金属类物质：主要是重金属离子[cr(VI)，Pb(II)，Cu(II)，Cd(II)，Cr(III)，Hg(II)，Ag(II)，Co(II)，Sn(II)和Ni(II)等。Blake等 将乙二胺四乙酸、二亚乙醛三胺五乙酸(DTPA) 等与重金属离子Cd(II)，Co(II)，Pb(II)和U(VI)螯合后作半抗原制成单克隆抗体，利用竞争机制，制成免疫传感器荧光检测。 检测微生物：Wong等 开发出一种基于石英晶体微量天平(QCM)技术的免疫传感器检测沙门氏菌。在细胞数量线性范围10 5×10 8／ml内，该传感器检测沙门氏菌没有明显干扰，检测下限为10 4／ml。还可检测金黄色葡萄球菌和其他一些病毒和细菌。 存在的问题： 目前存在的问题在于，已得到的有害物质对应的抗体有限，固定后的抗体的稳定性也是免疫传感器发展的制约因素之一；传感器在测定后再生困难，需要重新固定分子识别膜等条件都给免疫传感器技术从实验室技术转化为商业化产品带来了困难。但是随着新的微型换能器的应用、具有良好稳定性的新抗体的开发及固定抗体的稳定剂的研制，免疫传感器在检测环境中痕量有害物质和堆肥化过程控制中的应用必将有更加广阔的前景。 第三节 PCR技术 一、PCR的概念 PCR概念的提出：1983，Kary Mullis 定义： PCR技术又称聚合酶链式反应（polymerase chain reaction)，是通过模拟体内 DNA 复制的方式，在体外选择性地将 DNA 某个特殊区域扩增出来的技术。 经典循环参数（500bp以内） 六、PCR技术在环境检测中的应用 ①应用PCR技术研究特定环境中微生物区系的组成、结构，分析种群动态。 ②应用PCR技术监测环境中的特定微生物，如致病菌和工程菌。 从环境样品中提取微生物遗传物质DNA或RNA； 以从环境微生物中提取的DNA或RNA核酸作为模板，进行PCR扩增反应； PCR反应产物的检测与分析 第四节 DNA分子标记技术 一、分子标记的概念 分子标记(molecular marker)是指可遗传的并可检测的DNA序列。 能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的DNA片段，它直接反映基因组DNA间的差异。 二、分子标记的种类 第五节 分子生物学在环境微生物研究中的应用 重组细菌用于环境污染防治 分子生物学技术在环境微生物监测中的应用 分子生物技术在环境基因工程菌的稳定性和安全性研究中的应用 5.1 重组细菌用于环境污染防治 微生物降解 5.2 分子生物学技术在环境微生物监测中的应用 环境中存在的大量微生物中, 仅有1% 可通过传统的培养方法在培养皿上进行培养和进一步分离, 而绝大多数细菌要求非常严格的营养条件或是难以培养。PCR 技术及