重金属离子对甲烷氧化菌生长特性的影响

论文摘要

本文简要概述了水体重金属污染对微生物生长特性的影响,而微生物传感器在实际检测应用中,微生物传感器的分子识别元件一微生物,不可避免地暴露于重金属污染物中,影响微生物传感器检测的准确性和使用寿命。针对这一问题,本文以甲醇检测的微生物传感器的分子识别元件一甲烷氧化菌ME25为研究材料,采用分光光度法、SDS-PAGE法和同工酶电泳法等,系统研究了Pb2+、Cd2+、Hg2+三种重金属离子及其组合对ME25生长的影响,以及Pb2+、Cdz+、Hg2+三种重金属离子对菌体蛋白含量、醇脱氢酶活性、可溶性蛋白质电泳及醇脱氢酶同工酶电泳的影响,在此基础上,初步研究了常用络合剂（EDTA）对重金属离子毒性效应的影响。三种重金属离子对ME25生长均具有明显的抑制作用,对菌体生长抑制的ECso值分别为34.1 mg·L-1、0.0718 mg·L-1、0.0395 mg·L-1,其强弱顺序为Hg2+>Cd2+>Pb2+,ME25对Pb2+有很强的抗性,而对Cd2+和Hg2+相对敏感。Pb2+-Cd2+、Pb2+-Hg2+之间呈显著的拮抗效应,而CdZ+-Hg2+、Pb2+-Cd2+-Hg2+呈显著的协同抑制效应。重金属离子Pb2+、Cd2+、Hg2+在抑制菌体的生物量的同时,对菌体可溶性蛋白也有明显的抑制作用,且抑制效应随金属离子浓度增加而增强。等体积菌悬液粗提蛋白定容至等体积样品,通过SDS-PAGE凝胶电泳图谱和光密度分析表明,随着三种重金属离子浓度升高,蛋白电泳图谱中蛋白条带明显减少；除低剂量金属离子处理样品的部分蛋白条带光密度上调外,均表现为下调。结果表明：重金属离子抑制菌体细胞的生长和繁殖,生物量减少,使单位体积内菌体蛋白含量降低,电泳图谱中每一条带蛋白含量均降低,三种金属离子影响趋势基本一致,与金属离子对菌体悬液蛋白含量的数据一致。单位菌体蛋白样品分析表明,电泳图谱的蛋白条带基本相同,但条带蛋白的相对含量发生明显变化,有些条带蛋白含量上调,有些条带蛋白含量下调,三种重金属离子导致蛋白条带光密度上调和下调的Rf值不同。结果表明,重金属离子明显影响菌体细胞蛋白质的表达,三种重金属离子对菌体蛋白表达的影响有差异。甲醇脱氢酶活性测定表明,三种金属离子对菌体甲醇脱氢酶活性均产生了明显的抑制作用,并且随浓度的增高抑制效应增强。等体积菌悬液粗提蛋白定容至等体积样品,甲醇脱氢酶同工酶电泳图谱和光密度分析表明,甲醇脱氢酶同工酶谱呈4个条带,随着三种重金属离子浓度升高,同工酶条带的亮度明显下降,甚至消失。单位菌体蛋白样品同工酶分析表明,重金属离子对甲醇脱氢酶同工酶不同条带影响不同,对第1条带有上调作用,而对第2、第3和第4条带均有下调作用；三种金属离子影响趋势基本相同,仅是浓度不同影响的程度不同。上述结果提示：微生物传感器分子识别元件一甲烷氧化菌ME25暴露于金属离子污染的环境中,其生长代谢受到严重影响,进而干扰微生物传感器测定的准确性,影响微生物传感器的使用寿命。络合剂EDTA在低于5μm·L-1时,对菌体生长抑制作用较小,在培养系统中加入EDTA,能够抑制三种重金属离子对ME25菌株生长的抑制作用,结果提示,在甲醇微生物传感器体系中,加入适量的络合剂,可以提高微生物传感器的检测灵敏度。为深入研究重金属离子掩蔽剂奠定基础。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 水体重金属污染概况
• 1.1 水体重金属污染的特点
• 1.2 水体重金属污染的来源
• 1.3 水体重金属污染的现状
• 2 重金属对微生物的影响
• 2.1 重金属对微生物群落结构的影响
• 2.2 重金属对微生物生物量的影响
• 2.3 重金属对微生物酶活性的影响
• 3 重金属的毒性机制
• 4 微生物传感器
• 5 甲烷氧化菌的研究概况
• 5.1 甲烷氧化菌的分布及分类
• 5.2 甲烷氧化菌的特征酶
• 5.3 甲烷氧化菌应用于生物传感器的研究现状
• 6 本文研究的内容及意义
• 参考文献
• 第二章 三种重金属离子对甲烷氧化菌生物量的影响
• 1 材料和方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 金属离子对ME25生长的影响
• 2.2 金属离子及其组合对ME25生长的影响
• 2.3 三种重金属离子及其组合效应的统计分析
• 3 讨论
• 参考文献
• 第三章 重金属离子对甲烷氧化菌可溶性蛋白、醇脱氢酶活性的影响及醇脱氢酶同工酶谱分析
• 1 材料和方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 重金属离子对ME25可溶性蛋白含量的影响
• 2.2 重金属离子对ME25醇脱氢酶活性的影响
• 2.3 重金属离子作用于ME25的可溶性蛋白SDS-PAGE分析
• 2.4 重金属离子对ME25醇脱氢酶同工酶的影响
• 3 讨论
• 参考文献
• 第四章 络合剂对重金属离子毒性效应的影响
• 1 材料和方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同浓度EDTA对ME25生长的影响
• 2.2 EDTA作用下不同浓度金属离子对ME25生长的影响
• 3 讨论
• 参考文献
• 第五章 小结与展望
• 1 小结
• 2 展望
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 个人简况及联系方式