lecture 11 - 发光细菌课件

1、指標微生物與發光菌大綱指標生物指標生物在環境監測上的應用發光生物發光細菌發光細菌如何應用於環境監測發光細菌在研究與其他生物科技上的應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對生物之加乘效應加乘效應: 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境狀況的微生物能忠實而直接反應生物受污染的傷害反應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) 是污染水中常出現的藻種, 不但產生臭味影響水質, 而且會阻塞濾床, 是自來公司的頭痛人物地衣 (Lichen) 是優良的空氣污染指標生物各種不同型態的地衣: 枝狀, 葉狀, 與殼狀水蚤對水中的毒性物質相當敏感常作為急毒性實驗指標生物可發出螢光的生物昆蟲 (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光反應 (Bioluminescence)螢火蟲發光基質 + 氧氣 + ATP 氧化態基質 + ADP + 螢光發光細菌醛類基質 + 氧氣 + FMNH2 酸類基質 + FMN + 螢光發光酵素發光酵素深海魚類身上具有發光器發光水母會發光的蝦烏賊的發光器發光真菌發光細菌發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光器官內生物為何要發光?誘捕餌食信號傳遞 (同伴辨認, 求偶等)驚嚇與驅散敵人對比補光, 掩藏行蹤影響細菌發光的一些因素氧氣濃度鹽度溫度基因的表現強弱自動誘導現象 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), 發光基因才會表達細菌發光的自動誘導機制為一種臨界值感應現象當細菌所分泌的自動誘導物質濃度超過某一臨界值時, 發光基因開始表現, 而使發光強度增加自動誘導物質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, 自動誘導系統開始啟動細菌發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用環境污染的偵測DNA損傷的偵測氧化逆境的偵測病原菌的偵測農業蟲害防治其他微生物指標舉例發光菌指標的應用微生物指標舉例發光菌指標的應用 Microtox 系統DNA損傷的偵測 將發光基因透過遺傳工程技

5、術, 與DNA修補基因結合, 一旦修補系統啟動時, 細胞也會同時啟動發光基因而發出螢光, 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, 細胞內部會產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, 將發光基因與對過氧化物敏感的基因結合起來細胞遭遇過氧化物時, 會發出螢光, 因而可以偵測氧化逆境病原菌偵測將發光基因植入特定噬菌體內, 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出螢光, 易於辨識此方法也可以應用於其他細菌, 例如追蹤細菌在環境中的變遷農業蟲害防治中央研究院趙裕展博士於1996年首創將水母螢光基因植入昆蟲病毒中病毒感染植物害蟲, 造成昆蟲發光可追蹤宿主昆蟲發病程度,