計(jì)算機(jī)檢測論文翻譯-生物傳感器檢測環(huán)境污染

1、生物傳感器檢測環(huán)境污染越來越多使用全細(xì)胞生物傳感器被發(fā)明出來運(yùn)用于環(huán)境污染和毒性的檢測。這些生物傳感器通過啟動(dòng)子在響應(yīng)于相關(guān)的環(huán)境條件下而被融合構(gòu)建的，能夠簡單地監(jiān)測報(bào)告基因。根據(jù)報(bào)告基因的選擇，表達(dá)可通過產(chǎn)生的顏色，光，熒光或電化學(xué)反應(yīng)來進(jìn)行監(jiān)視。在這方面的最新進(jìn)展包括緊湊尺寸的生物傳感器，這些傳感器使線上和在大量的環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測上的發(fā)展。介紹生物修復(fù)技術(shù)（即利用植物或微生物來清理環(huán)境中的污染）在近些年來看到了可喜的進(jìn)展。傳統(tǒng)上，生物

2、修復(fù)的效率是有化學(xué)反應(yīng)的效率決定，通過測量總污染物的濃度的變化，通常是由色譜分析結(jié)果實(shí)現(xiàn)的（氣相色譜與氣相色譜質(zhì)譜法）。然而，近來，人們已經(jīng)嘗試使用生物傳感器，特別是微生物全細(xì)胞生物傳感器，去監(jiān)測污染物消除速率。生物傳感器被定義為基于使用生物或生物衍生反應(yīng)的監(jiān)測系統(tǒng)。例如，整個(gè)生物體，如水蚤或小型魚類，正被用于監(jiān)測水質(zhì)的毒性和酶作為氧氣或葡萄糖的生物傳感器。生物傳感器的主要缺點(diǎn)是，因?yàn)樗鼈円蕾囉谏锵到y(tǒng)，它們比化學(xué)方法更少可再現(xiàn)所獲得的

3、值通常是相對(duì)的而不是絕對(duì)的。然而，它們可以是相當(dāng)多的時(shí)間，有效和具有成本效益的，并構(gòu)成用于監(jiān)視更改或在線處理的良好工具。生物傳感器的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是，它們僅檢測生物活性污染物，并響應(yīng)正比于毒性的水平。這次審查的重點(diǎn)在于全細(xì)胞上，“人造”的生物傳感器以重組DNA為基礎(chǔ)。這些生物傳感器通過熔接污染物應(yīng)答基因的啟動(dòng)子的基因編碼，可以很容易量化的蛋白質(zhì)構(gòu)成。在一個(gè)這樣的示例中，大腸桿菌K12菌株為了更好的適應(yīng)芳烴的檢測而被改造。在大腸桿菌細(xì)胞中

4、攜帶從惡臭假單胞菌的xylS基因（誘導(dǎo)芳香烴）的啟動(dòng)子融合至啟動(dòng)子的熒光素酶操縱子（來自哈氏弧菌或螢火蟲）。熒光素酶的表達(dá)是通過芳族化合物的存在下誘導(dǎo)的并且可以通過光發(fā)射進(jìn)行測定。類似的生物傳感器的構(gòu)造，可以監(jiān)視附加的環(huán)境污染物，如辛烷水平。最近，新的全細(xì)胞生物傳感器已研制，其中基因的表達(dá)通過電化學(xué)手段進(jìn)行監(jiān)測。這些啟動(dòng)子為基礎(chǔ)的，全細(xì)胞生物傳感器適于在線和污染物的原位監(jiān)測。一個(gè)例子示于圖1，它顯示了一個(gè)重組基因構(gòu)建有效的生物感測重金屬

5、。在此構(gòu)造中，zntA基因的啟動(dòng)子和N末端區(qū)域，參與重金屬外排，融合至啟動(dòng)子的lacZ基因，其編碼β半乳糖苷酶。細(xì)菌通過誘導(dǎo)產(chǎn)生β半乳糖苷酶，可以很容易地通過比色法和電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測的酶的攜帶到重金屬的存在這種基因融合響應(yīng)。圖省略（復(fù)制不上去）其他的系統(tǒng)已經(jīng)使用細(xì)菌或螢火蟲熒光素酶基因（勒克司或luc的）作為報(bào)告者或基因綠色熒光蛋白（GFP）。生物發(fā)光報(bào)告基因（勒克司）編碼的酶的熒光素酶是一種用于生物傳感器的結(jié)構(gòu)用于監(jiān)測環(huán)境壓力，烴或

6、重金屬主要存在的主要基因。在這種情況下，由感測細(xì)菌所發(fā)射的光成比例的污染物的濃度。這些發(fā)光系統(tǒng)具有信號(hào)分子具有短壽命的優(yōu)點(diǎn)——一次發(fā)射的光不留在對(duì)比中β——半乳糖苷酶或堿性磷酸酶的酶反應(yīng)所產(chǎn)生的顏色。此外，該發(fā)光系統(tǒng)可用于遙感。然而，這些系統(tǒng)具有一些嚴(yán)重的缺點(diǎn)。在實(shí)際方面，用于確定發(fā)光的儀器是大而有在不存在外部光的情況下使用。在生物側(cè)面，發(fā)光系統(tǒng)需要相當(dāng)高的能量源，并且可以在厭氧條件下不發(fā)揮作用。現(xiàn)場和在線檢測生物感測環(huán)境中的污染物的一

7、個(gè)重要方面是在原位和優(yōu)選的在線監(jiān)視的能力。具有生物傳感器，可在現(xiàn)場使用省去了，必須把樣品送到實(shí)驗(yàn)室，并使得污染水平的實(shí)時(shí)評(píng)估。上線和在基因表達(dá)的原位監(jiān)測可通過使用報(bào)告酶的活性可以以電化學(xué)進(jìn)行監(jiān)視來進(jìn)行[8]。電化學(xué)測試是高度敏感，重復(fù)性好，采用緊湊的分析儀和一次性電極。這些系統(tǒng)使多個(gè)樣品的同時(shí)測量。另外，作為測量結(jié)果不光，也能夠進(jìn)行測量的原油或渾濁溶液水系統(tǒng)中，甚至在土壤監(jiān)測污染物時(shí)的重要考慮因素。電化學(xué)系統(tǒng)也被用于在細(xì)菌，酵母和甚至在

8、哺乳動(dòng)物組織培養(yǎng)物的監(jiān)測基因中表達(dá)。隨時(shí)隨地利用生物傳感系統(tǒng)檢測生物傳感器是快速，具成本效益，并注明“相關(guān)的”有毒物質(zhì)的水平。它們的主要缺點(diǎn)是，它們不給絕對(duì)化學(xué)值。此外，因?yàn)樗鼈円蕾囉谏锵到y(tǒng)，他們只能表示相對(duì)水平，從來沒有絕對(duì)的水平。對(duì)于主管部門，如環(huán)保局，與法規(guī)目前設(shè)定，無法確定絕對(duì)的濃度是一個(gè)缺點(diǎn)。然而，因?yàn)闆]有方法來確定在實(shí)時(shí)毒物的絕對(duì)濃度，使用生物傳感器的應(yīng)建議至少為在線，實(shí)時(shí)的毒性水平的測定。這么好的在線監(jiān)測系統(tǒng)可以通過絕對(duì)

9、的化學(xué)測定，定期進(jìn)行補(bǔ)充。生物傳感器的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是，它們可以被用來監(jiān)測一般毒性?；瘜W(xué)測量確定唯一的已知的和可能的毒物意想不到毒物的存在將通過標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)測量被錯(cuò)過。這一事實(shí)進(jìn)一步證實(shí)了支持使用組合系統(tǒng)生物監(jiān)測在線以及周期性的化學(xué)測定。生物傳感器的未來發(fā)展方向有開發(fā)生物傳感器幾個(gè)明顯的方向。一種與利用生物材料的主要問題之一是保持恒定的活性很長一段時(shí)間的難度。對(duì)環(huán)境的生物傳感器也很重要，以使長期在室溫下儲(chǔ)存。為了滿足這些需求，各種保護(hù)技術(shù)已