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发光细菌是一类在正常的生理条件下能够发射可见荧光的细菌,这种可见荧光波长在450-490nm之间,在黑暗处肉眼可见。全世界已命名的发光细菌有以下几种:① 便携式水质分析仪属于异短杆菌属(Xenorhabdus)的有发光异短杆菌(Xenorhabdus luminescens);② 便携式水质分析仪属于发光杆菌属(Photobacterium)的有明亮发光杆菌(Photosbacterium phosphoreum)和鳆发光杆菌(P.1eiognathi);③多功能便携式水质分析仪 属于希瓦氏菌属(Shewanella)的有羽田希瓦氏菌(Shezoanella hanedai),以前也曾经把它归类为交替单胞菌属(Alteromonas)的海氏交替单胞菌(Alteromonas hanedia);④ 属于弧菌属(Vibrio)的有哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)、美丽弧菌生物型I(V.splendidus biotype I)、费氏弧菌(V.fischeri)、火神弧菌(V.1ogei)和东方弧菌(V.orientalis)。霍乱弧菌(V.cholerae)和地中海弧菌(V.mediterranei)中的某些菌株有发光现象,曾有报道易北河弧菌(V.albensis)有发光现象,后将其重新分类归人霍乱弧菌(V.cholerae)。另外,中国学者分离到一株淡水发光细菌命名为青海弧菌(V. qinhaiensis),还没收入伯杰氏细菌手册。在以上发光细菌中,异短杆菌和青海弧菌属于淡水发光细菌,其它都是海洋细菌。发光细菌主要分布于海洋环境中。

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盐城多功能便携式水质分析仪发光机理的研究表明,不同种类的发光细菌的发光机理是相同的,是由特异性的荧光酶(LE)、还原性的黄素(FMNH2)、八碳以上长链脂肪醛(RCHO)、氧分子(O2)所参与的复杂反应,便携式水质分析仪大致历程如下:FM NH2+LE → FMNH2·LE+ O2 → LE·FM NH2·O2+ RCH O→LE·FMNH2·O2·RCH0 → LE+ FM+H2O+RCOOH+光。概括的说就是,细菌生物发光反应是由分子氧作用,胞内荧光酶催化,将还原态的黄素单核苷酸(FMNH2)及长链脂肪醛氧化为FMN 及长链脂肪酸氧化,同时释放出最大发光强度在波长为450-490nm处的蓝绿光。其中三步反应产生三种中间产物,寿命极短,很难分离出来。荧光素酶是生物体内催化荧光素或脂肪醛氧化发光的一类酶的总称,细菌荧光素酶是含α、β两个多肽亚基的单加氧酶,只有两个亚基共存时才有活性。从不同海洋细菌中提取到的细菌荧光素酶其分子量差别较小。王安平等分离纯化了东方弧菌的荧光酶并对其酶学性质进行了研究,分离得到了两个分子量分别为44 kD和41 kD的亚基,该酶反应的最佳温度在l8℃ ,超过25℃酶即迅速失活。

这种新的生物发光细菌实际上来自某种“阴谋”的想法。几年前,Darpa要求研究人员提交不需要电子设备就能编码机密信息的方法。盐城便携式水质分析仪马萨诸塞州梅德福塔夫茨大学的化学家戴维·沃尔特(David Walt)与他的前顾问、哈佛大学的化学家乔治·怀特赛兹(George Whitesides)一起工作。他们一起想出了一种方法,便携式水质分析仪在引信中加入各种金属盐,引信被点燃时,会发出一串红外线脉冲来编码信息。这让他们思考以另一种方式做同样的工作的可能性。因此,这对搭档决定尝试别的东西——在细菌中编码他们的秘密。便携式水质分析仪

多功能便携式水质分析仪利用发光细菌制作生物传感器,是人们研究的热点之一。发光细菌的发光强度与某些污染物的浓度呈较好的线性关系,能够稳定、灵敏、快速地反映环境中污染物的浓度变化,因此,利用发光细菌制备识别元件,成为国内外传感器研究和发展的热点。20世纪80年代初美国Beckman公司推出功能完备的生物毒性测试仪,它具有应用范围广,灵敏度高,相关性好,反应速度快等优点,发光细菌毒性测试(Luminescent bacteria toxicitytest,L.B.T.)技术在世界范围内迅速推广。便携式水质分析仪细菌能够稳定、高效、持续发光是其被用做生物敏感材料来制备识别元件的基础,因此筛选优良的菌种是传感器制作的关键之一。海洋发光细菌是海洋环境中的正常微生物,从海洋环境中分离优良的发光细菌菌株是可行的。