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聚_谷氨酸生产菌地衣芽孢杆菌的He_Ne激光辐射效应

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© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net・实验研究・聚γ2谷氨酸生产菌地衣芽孢杆菌的He2Ne激光辐射效应Ξ

杨　革1,2,陈　坚1,曲音波2,伦世仪1(1.江南大学生物工程学院环境生物技术室,中国江苏　无锡　214036;

2.山东大学微生物技术国家重点实验室,中国山东　济南　250100)摘　要:

应用He2Ne激光对聚γ2谷氨酸生产菌地衣芽孢杆菌BacilluslicheniformisATCC9945A进行辐射处理。研究

了不同剂量激光辐射对菌体生长的影响,0.48mw・cm-2、15min的剂量利于菌体的诱变。2种激光辐射方式中,“生理盐水菌悬液”辐射方式诱变效果较好。延滞期的菌体细胞对激光辐射最敏感,随着菌体培养进程,其激光辐射抗性逐渐增强。另外,发现菌体的芽孢对激光辐射不敏感。经聚γ2谷氨酸发酵试验和菌体扫描电镜观察,发现He2Ne

激光对地衣芽孢杆菌具有明显的生物刺激效应和诱变作用,并初步筛选到产聚γ2谷氨酸含量有较大变化的辐射变异菌株;同时,通过对变异菌株的细胞外、胞周间、细胞内三位区的PGA、RNA、DNA分析和发酵过程检测,进一步证实了He2Ne激光对聚γ2谷氨酸生产菌地衣芽孢杆菌的诱变作用。关键词:

He2Ne激光;地衣芽孢杆菌;聚γ2谷氨酸代谢;诱变作用

中图分类号:

Q933

文献标识码:

A

文章编号:

1007-7146(2001)04-0255-06

EffectsofHe2NeLaserIrradiationonBacillusLicheniformisofProducingγ2PolyglutamicAcidYANGGe1,2,CHENJian1,QUYin2bo2,LUNShi2yi1(1.Lab.ofEnvironmentalBiotechnology,SchoolofBiotechnology,SouthernYangtzeUniversityYangtze,Wuxi214036

Jiangsu,China;2.StateKeyLab.ofMicrobialTechnology,ShandongUniversity,Jinan250100Shandong,China)Abstract:BacilluslicheniformisATCC9945AwasirradiatedbyHe2Nelaser.TheinfluencesofHe2Neirradia2tiononthedivistionandgrowthofthebacteriumwasinvestigated.TheoptimumHe2Nelaserirradiationdosageswas0.48mw・cm-2,15min.AmongthetwowaysofHe2Nelaserirradiation,“physiologicalsaltwaterbacterialsuspensionliguid”showedmoreeffectiveinactivation.ThebacterialcellsinlagphasewerethemostsensitivetoHe2Nelaserirradiation,andcells󰂤sensitivitiesdecreasedgraduallyinotherphases.Thusthebacte2rialsporeswerenotsensitivetoHe2Nelaserirradiation.Basedontheanalysisoftheγ—Polyglumaticacidfer2mentationandelectronmicroscopescreening,itwasfoundthatHe2Nelasercouldgiverisetoanobviousbiolog2icalstimulatingeffectandanavailablemutagenesiseffect,severalvariationstrainsthatproducedγ2polyglumat2icacidabnormallywerescreened.Inthemeantime,bythecontrastofPGA、RNA、DNAfromtheextracell,in2tracellandperiplasmicbetweenmutantstrainandoriginalstrain,wehadafurtheevidencethatHe2NelasercancausemutagenesiseffectonBacilluslicheniformis.Keywords:He2Nelaser;Bacilluslicheniformis;γ2Polyglumaticacid;Mutagenesis

激光辐射应用于生物技术有其独到之处。激光是一种光量子波动形式,同时也是一种能量传递形

第10卷第4期2001年12月

激　光　生　物　学　报

ACTA　LASER　BIOLOGY　SINICA

Vol.10No.4

Dec.2001

Ξ基金项目:教育部高等学校重点实验室访问学者基金资助项目(Y66002)收稿日期:2001-02-27© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

式。利用激光辐照的光效应以及电磁场效应直接或间接地影响生物有机体,引起细胞遗传大分子的改变,导致相关酶的激活或纯化,进而引起细胞分裂和生理代谢途径的改变[1]。激光独特的特点在微生物诱变育种中具有重要应用价值。聚γ2谷氨酸[γ2Poly(glutamicacicl),γ2PGA]是由某些杆菌产生的一种胞外氨基酸聚合物,是一种水溶性和可生物降解的新型生物高分子材料,由D2和L2谷氨酸通过γ2谷氨酰胺键聚合而成。γ2PGA可作为药物的载体应用于医药中,起到逐步释放药物,延长药效时间和增加药效的作用;此外γ2PGA还能作为增稠刘、保湿剂等应用于食品及化妆品的生产[2];在农业方面γ2PGA还可作为蔬菜、水果的防冻剂[3]。由于一般的γ2PGA产生菌的产量较低,因此要能达到有较好的利用价值,通常需要对产生菌进行高产突变株的诱变选育。本文应用He2Ne激光对γ2PGA生产菌地衣芽孢杆菌BacilluslicheniformisATCC9945A辐射所产生的诱变效应进行了初步的研究。1　材料与方法1.1　菌种地衣芽孢杆菌(BacillusLicheniformis)ATCC9945A由美国典型菌种收藏所提供。1.2　培养基1.2.1　斜面培养基(g/L)　蛋白胨10,牛肉膏10,酵母膏3,琼脂20;pH7.5。1.2.2　种子培养基(g/L)　柠檬酸10,谷氨酸10,氯铵6,K2HPO41,MgSO4・7H2O0.5,FeCl3・6H2O0.02,CaCl2,MnSO4・H2O0.05;pH7.5.。1.2.3　基础发酵培养基(g/L)　柠檬酸10,谷氨酸20,氯化铵4,K2HPO4,1,MgSO4・H2O0.5,FeCl3・6H2O0.02,CaCl20.2;pH7.5。1.3　激光器He2Ne激光器(由山东省激光偏光工程技术中心提供),辐照强度:两种功率密度0.48mw・cm-2、1.44mw・cm-21.4　培养条件1.4.1　菌种活化　取ATCC9945A菌种一环,接入新鲜斜面培养基内,37℃培养20h。之后,用无菌水制12×103个细胞/ml菌悬液,供辐射用。1.4.2　芽孢的制备　取一定量的菌悬液,60℃保温10min。1.4.3　种子培养　250ml三角瓶内装50ml种子培养基,接种活化后的斜面一环,温度37℃,转速200

rpm,于摇床上培养24h。1.4.4　γ-PGA摇瓶培养　按5%的接种量将种子液接入基础发酵培养基中,500ml三角瓶装液量为100ml,转速200rpm,温度37℃,培养48h。1.5　He2Ne激光辐射激光扩束光斑直径为1cm,辐射距离为30cm,

辐射时间为5、10、15、20、25、30、35、40min,并计算其正变率和负变率。1.6　分析方法1.6.1　生物量测定　测定540nm光密度和使用干重法。1.6.2　突变株选育　将辐射菌悬液用生理盐水稀释成10-1-10-7浓度,取0.2ml涂皿,每个稀释度三个平皿。37℃培养20h后,挑出形态大,表面光滑、粘稠的单菌落进行纯培养。1.6.3　突变株正变态率的计算　正变态率=正突变态菌落数/总菌落数×100%。1.6.4　发酵液粘度测定　用“Brookfield”LVTD型粘度计,22℃,0#转子,60rpm测定。1.6.5　PGA测定　采用Goto等[2]法。

1.6.6　高产突变株的确定　应用无效假说统计法[4]来筛选遗传性状稳定的高产菌株。1.6.7　遗传稳定性实验　将所选突变株在斜面培养基中24h转接一次,其转接15代,测定其生物量、产物量。1.6.8　细胞外RNA、DNA测定　紫外吸收法[5]。

1.6.9　胞周间物质测定　参照AkaKi法[6]。

1.6.10　胞内物质测定　参照Tagawa法[7]。

1.7　菌体的扫描电镜观察离心发酵液收集菌体,洗涤,2.5%戊二醛固定20小时,0.1mol/L磷酸缓冲液漂洗,50-100%乙醇逐级脱水,临界点干燥,离子喷涂,扫描电镜(HI2TACHIS2520)下观察。

2　结果与分析2.1　激光辐射强度的影响细胞在He2Ne激光的作用下,机体产生辐射活化效应,既表现为形态结构上的改变,又表现在代谢生理方面变化。经过辐射诱变之后出现少量形态或色素有变异的菌落称为正变态菌株,它们一般多与正常型接近。形态严重变异的往往为低产负变态菌株。表1表明激光辐射强度和时间影响着地衣芽孢杆菌的正变态率:辐照强度低者正变率普遍比辐射

652 激　光　生　物　学　报 第10卷

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辐射灭菌原理

辐射灭菌原理

辐射灭菌原理辐射灭菌是一种常用的灭菌方法，其原理是利用辐射对微生物产生杀灭作用。

辐射可以分为电离辐射和非电离辐射两种类型，其中电离辐射包括X射线和γ射线，非电离辐射包括紫外线和电子束辐射。

这些辐射能够破坏微生物的细胞结构和功能，从而达到灭菌的目的。

电离辐射是一种高能辐射，具有较强的穿透力。

它能够通过物质的电离作用破坏微生物的DNA分子，从而导致微生物的死亡。

电离辐射具有很强的杀灭能力，可以彻底灭活微生物，但同时也具有一定的辐射风险，因此在实际应用中需要严格控制剂量和安全防护。

紫外线辐射是一种非电离辐射，其波长较短，能够破坏微生物的DNA链，从而阻止微生物的复制和生长。

紫外线辐射主要通过紫外线灯来产生，其杀灭效果与辐射剂量和照射时间有关。

紫外线辐射具有杀菌速度快、无残留物和无需加热等特点，因此被广泛应用于医疗卫生、食品加工和水处理等领域。

电子束辐射是一种高能电子流，具有很强的穿透力和杀菌能力。

电子束辐射主要通过电子加速器产生，其能量和剂量可以通过调节电子束的电压、电流和照射时间来控制。

电子束辐射在灭菌过程中能够破坏微生物的细胞结构和DNA分子，从而实现微生物的灭活。

电子束辐射具有灭菌速度快、无化学残留和无热效应等优点，因此被广泛应用于医疗器械、药品和食品的灭菌处理。

辐射灭菌作为一种物理灭菌方法，具有灭活广谱、可靠性高和操作简便等优点。

它可以彻底灭活微生物，且不会产生抗药性和致畸性，因此被广泛应用于医疗、食品和化妆品等领域。

但同时，辐射灭菌也存在一些局限性，如高能辐射对物质的损伤较大，辐射剂量需要严格控制，且部分微生物对辐射有一定的抵抗能力。

总的来说，辐射灭菌是一种高效、可靠的灭菌方法，能够有效地杀灭微生物。

在实际应用中，需要根据不同的需求选择合适的辐射方式和剂量，以确保灭菌效果和安全性。

未来随着科技的不断发展，辐射灭菌技术将进一步完善和应用，为人类提供更安全、可靠的灭菌解决方案。

江南大学食品微生物练习题

江南大学食品微生物练习题

食品微生物练习题，适用于周德庆二版以及天津轻工和无锡轻工合编的微生物学，考江南的朋友必备练习题一、名词解释1、原生质指在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁合成后，所得到的细胞膜包裹的圆球状渗透敏感细胞。

2、PHB聚—β—羟丁酸，是一种存在于许多细菌细胞质内属于类脂性质的炭源类贮藏物，不溶水，而溶于氯仿，可用尼罗蓝或苏丹黑染色，具有贮藏能量、炭源和降低细胞内渗透压等作用。

3、芽孢某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、壁厚、含水量低、抗屈性强的休眠构造。

4、菌落将单个细菌（或其他微生物）细胞或一小堆同种细胞接种到固体培养基表面（有时为内层），当它占有一定的发展空间并处于适宜的培养条件下时，该细胞会迅速生长繁殖并形成细胞堆，此即菌落（colony）5、衰颓形由于培养时间过长，营养缺乏，代谢的排泄物浓度积累过高等使细胞衰老而引起的异常形态。

6、真核微生物是一大类细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等多种细胞器的微生物。

（真菌、显微藻类和原生动物等）7、质粒凡游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制能力的小型共价闭合环状的dsDNA分子,即cccDNA。

8、单细胞蛋白（SCP）通过细菌、酵母、丝状真菌和小球藻等单细胞或丝状生物的发酵生产的蛋白质。

9、寄生一般指一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内（包括细胞内）或体表，从中夺取营养并进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的一种相互关系。

10、腐生以无生命的有机物作为营养物质进行生长繁殖的生活方式。

11、包涵体始体通过二分裂可在细胞内繁殖成一个微菌落即“包涵体”12、巴斯特效应酵母菌的乙醇发酵是一种厌氧发酵，如将发酵条件改变成好氧条件，葡萄糖分解速度降低，乙醇停止生产，但当重新回到厌氧条件时，葡萄糖的分解速度增加，并伴随大量的乙醇产生。

13、噬菌斑由噬菌体在菌苔上形成的“负菌落”14、伴孢晶体少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一棵菱形，方形或不规则形的碱溶性蛋白质晶体，称为伴孢晶体（即δ内毒素）。

辐射安全与防护(中级医学班)培训基础知识考题集(一)

辐射安全与防护(中级医学班)培训基础知识考题集(一)

辐射安全与防护（中级医学班）培训基础知识考题集（一）一、单项选择题（35题）1．1896年，法国科学家（ B ）发现天然放射现象，成为人类第一次观察到核变化的情况，通常人们把这一重大发现看成是核物理的开端。

A ．卢瑟福B ．贝克勒尔C ．汤姆逊D ．居里夫人2．原子质量单位u 等于（ B ）A ．12C 的1/16B ．12C 的1/12 C ．16O 的1/12D ．16O 的1/163．下列哪一组核素是同位素：（ D ）A ．H 21和He 32B ．Ar 4018和K 4019C ．Co m 60和Co 60D ．U 23592和U 238924．半衰期T 1/2和衰变常数λ的关系是：（C ）A ．T 1/2＝ln3/λB ．T 1/2＝ln4/λC ．T 1/2＝ln2/λD ．T 1/2＝ln5/λ5．下面哪种粒子的穿透力最弱（C ）A ．γ光子B ．β粒子C ．α粒子D ．中子6．γ光子把全部能量转移给某个束缚电子，使之发射出去，而光子本身消失的过程叫做（C ）A ．电子对效应B ．康普顿效应C ．光电效应D ．穆斯堡尔效应7．下面哪一种不是β衰变的类型？（ B ）A ．β－衰变B ．韧致辐射C ．β＋衰变D ．轨道电子俘获8．下列探测器的工作介质中哪一项不是闪烁体：（ C ）A ．NaI(Tl)B ．CsI(Tl)C ．BGOD ．HPGe9．下列放射性核素，哪一种放射α粒子：（ D ）A ．60CoB ．137CsC ．14CD ．241Am10．下列元素中哪一种对快中子的慢化能力最强：（B ）A ．氧B ．氢C ．氮D ．碳11．高速电子轰击靶物质时，靶原子的内层电子被电离而离开原子，外层电子进入内层轨道填补空位，多余的能量以辐射的形式释放，这种辐射光具有特定的能量，叫做：（C ）A ．β射线B ．内转换电子C ．特征X 射线D ．韧致辐射12．可通过T(d,n)4He 反应来产生（ B ）中子，这一能量的中子应用很广。

电子能量的杀菌效应：电子束的杀菌原理分析

电子能量的杀菌效应：电子束的杀菌原理分析

电子能量的杀菌效应：电子束的杀菌原理分析电子束杀菌是一种利用高能电子束对物体表面进行杀菌的技术。

这种技术具有高效、无污染、无残留和无化学药剂的特点，广泛应用于食品、医疗器械、生物样品等领域。

电子束杀菌的原理是利用高能电子束的辐射效应杀灭微生物。

电子束在物质中穿行时，会与物质中的原子或分子发生相互作用，从而对微生物产生杀灭效应。

主要的杀菌效应有三种：辐射杀菌效应、自由基效应和离子效应。

首先，辐射杀菌效应是电子束所带来的电离和激发化学反应过程杀菌的一种效应。

电子束穿过物质时，会与物质中的原子或分子发生碰撞，将它们电离或激发。

这些被电离或激发的原子或分子会与周围的物质发生化学反应，生成一系列的杀菌活性物质，如氧化自由基和活性氧物种。

这些杀菌活性物质具有强氧化能力，可破坏微生物的细胞壁、蛋白质和核酸等重要组分，从而杀灭微生物。

其次，自由基效应是电子束产生的自由基对微生物的杀灭作用。

电子束在物质中产生电离和激发作用时，会产生大量的自由基。

这些自由基具有很强的化学活性，可与微生物细胞内的重要分子发生反应，破坏微生物的代谢过程和细胞结构，从而实现杀菌效果。

最后，离子效应是电子束产生的带电粒子对微生物的杀灭效应。

电子束在物质中穿行时，会与物质中的原子或分子发生碰撞，将它们电离或激发，并带上正负电荷。

带电的粒子对微生物有一定的穿透力，能够进入微生物细胞内部，破坏微生物的细胞代谢和结构，进而杀灭微生物。

除了上述三种主要杀菌效应外，电子束杀菌还具有一些其他的优点。

首先，电子束杀菌是一种非热效应的杀菌方法，可以在低温下完成杀菌过程，不会对食品或其他物体的质量和营养价值产生明显影响。

其次，电子束杀菌过程中不使用化学药剂，不会产生毒性物质和残留物，对环境无污染，符合环境保护的要求。

此外，电子束杀菌操作简单，杀菌时间快速，可以高效地杀灭微生物，提高产品的质量和安全性。

综上所述，电子束杀菌利用高能电子束的辐射效应、自由基效应和离子效应对微生物进行杀灭。