大肠杆菌全细胞生物传感器对Pb2 的响应及影响因素开题报告

全文总字数：1426字

1. 研究目的与意义

实验目的：研究大肠杆菌全细胞荧光生物传感器对Pb² 离子的响应特征。实验意义：找到更好的大肠杆菌培养基，通过添加伴侣加强大肠杆菌全细胞荧光生物传感器对 Pb² 离子的响应。

2. 国内外研究现状分析

根据国际理论与应用化学联合会(IU PA C)对生物传感器的定义，生物传感器是利用酶、免疫制剂、组织、细胞器或全细胞等生物识别元件的特异性生化反应，借助电、热、光等各种信号对化学物质进行检测的一类装置。1962年，Clark首次提出了这一概念。它的检测原理，目标分析物经扩散进入固定化分子识别元件的感受器，发生分子识别反应，产生的信息继而被相应的化学或物理换能器转变成可定量和可处理的信号，经两次仪表放大经过数据处理后并输出，从而得到被测物的浓度。不同的生物识别元件(感受器)和信号转换元件(换能器)组成了不同类型的生物传感器，它们的命名和分类也因此而得来。按照按所用分子识别元件的不同，可分为酶、免疫、微生物、D N A、细胞生物传感器等。而根据生物传感器信号转换元件的不同，则可分为电化学、半导体、光学(如光纤、表面等离子体共振)、热敏、压电(如石英晶体微天平、表面声波)生物传感器等。全细胞生物传感器是以活细胞作为生物材料来专一性识别待分析物并产生相应的生物信号。利用微生物传感器对环境中铅毒性检测的方法，具有成本低、易操作、结果直观等优点。特异微生物全细胞传感器的微生物细胞含有一个由特异调控蛋白基因和报告基因组成的重组质粒．当重金属离子进入到胞内后，重组质粒或宿主染色体 DNA 编码的转录调控蛋白通过正调控或负调控被重金属离子特异激活，从而与启动子绑定或从启动子上脱落激活(turn on)启动子，进而调控下游报告基因表达，产生可检测的信号．这种信号的变化强度和重金属诱导物的浓是相关的，转录调控蛋白对重金属离子的识别能力和绑定能力决定着微生物全细胞传感器的检测特异性和灵敏度。目前已经报道的砷检测微生物传感器，大都是利用细菌体内本身的砷耐受操纵子，如转录调控因子ArsR 来控制报告基因的表达来响应亚砷酸盐。Stocker 等构建了带有两个启动子的位点的检测元件，降低了报告基因的本底表达，改善砷反应生物传感器的灵敏度. 目前检测水体重金属污染物主要为物理化学方法，如：原子吸收分光光度法 (AAS)、电感耦合等离子体质谱法 (ICP-MS) 等，这些方法虽然具备高灵敏度、高精确度、低检测限，但是均需要用仪器设备、专业操作人员，操作复杂、样品分析周期长、不易在基层和现场应用，难以实现便捷、快速等要求。20 世纪70 年代以来，微生物传感器为环境中重金属的检测提供诸多便利，但是特异性差、灵敏度不高一直是限制其广泛应用的瓶颈问题，也是研究人员需要攻克的方向.

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：研究的主要内容是通过将伴侣加入大肠杆菌培养基来增强大肠杆菌传感器对铅离子的响应能力。研究计划：1、2017.12-2018.1：阅读与研究课题相关的文献；2、2018.2-2018.4：完成与课题相关的实验，得出实验所需数据； 3、2018.5-2018.6：对数据进行归纳与分析，完成毕业论文并在老师的指导下进行修改。

4. 研究创新点

大肠杆菌全细胞传感器对金属离子的响应，可以用来检测金属离子，通过对大肠杆菌培养基添加伴侣来增强其对铅的响应，可以为其他金属检测响应提供参考基础，同时改善对铅感应器的感应效果。