[發(fā)明專(zhuān)利]基于全細(xì)胞生物傳感器的水溶性樣品中重金屬離子半定量檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210085929.3
• 申請(qǐng)日: 2022-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114540390B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李爽;馬浩;朱晁誼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C12N15/70
• 分類(lèi)號(hào): C12N15/70;C12N1/21;C12N15/65;C12N15/33;C12Q1/10;C12Q1/34;C12R1/19
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 崔紅麗

本發(fā)明公開(kāi)一種基于全細(xì)胞生物傳感器的水溶性樣品中重金屬離子半定量檢測(cè)方法，屬于環(huán)境生物技術(shù)領(lǐng)域。該方法操作便利、耗時(shí)短、成本低、可視性好、易于定量。利用SRRz裂解基因作為報(bào)告元件，響應(yīng)迅速，菌液在接觸重金屬2h內(nèi)光密度明顯下降。利用SRRz裂解基因作為報(bào)告元件，導(dǎo)致微生物菌體裂解，所得結(jié)果與Cd(II)離子濃度相關(guān)性較高，檢測(cè)結(jié)果可實(shí)現(xiàn)裸眼判斷，也可通過(guò)可見(jiàn)光分光光度計(jì)檢測(cè)。利用X?gal對(duì)釋放到細(xì)胞外的β?半乳糖苷酶進(jìn)行檢測(cè)，操作簡(jiǎn)便。該方法安全性好、無(wú)需添加試劑、不受色素干擾、耗時(shí)短成本低，具有特異性，易于實(shí)現(xiàn)高通量篩查，便于推廣；可為重金屬污染的日常檢測(cè)和高通量篩查提供技術(shù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境生物技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于全細(xì)胞生物傳感器的水溶性樣品中重金屬離子(二價(jià)鎘離子)半定量檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，對(duì)水體污染也越來(lái)越重視，尤其是重金屬元素對(duì)水體的污染。它們不能被生物降解，相反卻有在生物體內(nèi)有積累的傾向，造成慢性中毒。因此，對(duì)其進(jìn)行測(cè)定對(duì)于人類(lèi)健康和環(huán)境保護(hù)都具有重要意義。重金屬離子的檢測(cè)主要有兩個(gè)發(fā)展方向。一種是基于儀器的分析化學(xué)方法，如氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)、高效液相色譜-質(zhì)譜(HPLC-MS)、原子吸收光譜(AAS)，X射線(xiàn)熒光光譜法(XRF)等，然而基于儀器的分析需要非常昂貴的設(shè)備、訓(xùn)練有素的操作員和耗時(shí)的樣品制備，幾乎不可能實(shí)時(shí)應(yīng)用這些方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析，并且無(wú)法反映重金屬的生物利用度。另一種方法涉及生物或理化傳感器。基于化學(xué)的金屬傳感器使用螯合配體作為傳感設(shè)備，通過(guò)測(cè)量光譜變化(例如熒光)來(lái)檢測(cè)金屬螯合物的結(jié)合，然而由于配體結(jié)構(gòu)不可溶，其應(yīng)用范圍有限。而生物傳感器使用生物識(shí)別元件(如抗體、抗原、核酸、酶等)提供定量分析信息，被稱(chēng)為檢測(cè)環(huán)境和城市污染的有力工具之一。

生物傳感器中有三個(gè)基本成分：生物識(shí)別元件、報(bào)告元件和信號(hào)處理系統(tǒng)。在目標(biāo)化合物存在的情況下，識(shí)別元件刺激啟動(dòng)子，進(jìn)而引發(fā)報(bào)告基因的轉(zhuǎn)錄翻譯并產(chǎn)生可量化的信號(hào)。雖然從細(xì)菌(lux)和螢火蟲(chóng)(luc)產(chǎn)生的熒光酶基因在生物傳感器的研究中已被開(kāi)發(fā)，但需要ATP和底物的存在，才能實(shí)現(xiàn)生物發(fā)光。來(lái)自水母的綠色熒光蛋白(GFP)在不添加任何外源基質(zhì)的情況下產(chǎn)生熒光，但由于熒光蛋白表達(dá)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)和背景信號(hào)較高，需要用紫外分光光度計(jì)判斷濃度，儀器昂貴、操作繁瑣，其實(shí)用性在細(xì)菌生物傳感器中受到了阻礙。

本發(fā)明所述基于微生物全細(xì)胞生物傳感器的檢測(cè)方法，能夠解決傳統(tǒng)常規(guī)檢測(cè)方法存在的前處理周期長(zhǎng)、成本高昂、無(wú)法快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、對(duì)操作人員專(zhuān)業(yè)度要求高等缺陷的問(wèn)題，以低廉的人力設(shè)備成本等達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)快速準(zhǔn)確檢測(cè)重金屬離子的要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種檢測(cè)水溶性樣品中重金屬離子的全細(xì)胞生物傳感器。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述檢測(cè)水溶性樣品中重金屬離子的全細(xì)胞生物傳感器的構(gòu)建方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述檢測(cè)水溶性樣品中重金屬離子的全細(xì)胞生物傳感器的應(yīng)用。

本發(fā)明的再一目的在于提供一種基于全細(xì)胞生物傳感器的水溶性樣品中重金屬離子半定量檢測(cè)方法。該方法操作便利、耗時(shí)短、成本低、可視性好、易于定量。

在原核生物中，當(dāng)環(huán)境中存在重金屬時(shí)，重金屬識(shí)別蛋白(重金屬感應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子)感知它們的存在并驅(qū)動(dòng)重金屬抗性基因的表達(dá)，如金屬敏感轉(zhuǎn)錄因子ArsR/SmtB家族的CadA(Cd)。報(bào)告基因是在轉(zhuǎn)錄因子(激活因子和/或抑制因子)的控制下從調(diào)控DNA區(qū)域(啟動(dòng)子和操縱子)表達(dá)的。一個(gè)報(bào)告基因被融合到鎘轉(zhuǎn)運(yùn)體基因的啟動(dòng)子上，該啟動(dòng)子由CadA轉(zhuǎn)錄激活因子調(diào)控。當(dāng)鎘離子進(jìn)入細(xì)胞時(shí)，報(bào)告基因的啟動(dòng)子被激活，報(bào)告基因表達(dá)。