发光细菌的特性及其在环境监测方面的应用(精)

发光细菌的特性及其在环境监测方面的应用

发布时间：2008年7月30日 16时19分来源：化学工程与装备网

贺志庆1,王文波2

(1台州市环境监测中心站,浙江台州 318050

2台州市路桥区环境监测站,浙江台州 318050)

摘要：随着现代工业的不断发展，随之而来的环境问题也越来越突出。因此一些新的环境监测方法也应运而生。发光细菌检测方法就是其中的一种。它具有快速、简便、灵敏等特点，并在环境监测中的应用范围也很广泛。本文主要从发光细菌的原理、测定方法及其在环境监测中的应用等方面对其进

行了阐述。

关键词：发光细菌环境监测毒性

1 前言

到了二十一世纪，世界进入了工业化时代，随着现代工业的不断发展，当今世界面临着严重的环境问题。我国是一个发展中的大国 ,几十年来 ,尤其是改革开放以来经济发展突飞猛进 ,令全世界瞩目。但是随着工业化和城市化的不断发展，环境问题日益突出 ,严重影响了我国经济与社会的进一步发展。数量，种类日益增多的环境污染物迫切需要进行毒性鉴定，而传统的分析手段已难以对此做出迅速、有效、全面的回答。因此，发展新的快速，准确评价各类污染物毒性的有效方法显得非常迫切，必要。

环境中有毒物质生物毒性的测定与评价，一般用水生生物（如鱼，枣等）。植物（紫露草，蚕豆根类等）细菌或其他生物作为指示生物，以其形态，运动性，生理代谢的变化或死亡率做指标来评价环境物质的毒性。但这些方法大都操作繁琐，需要较多的仪器设备，结果不稳定，重复性差，因而难以推广应用。随着科学的不断发展，新的环境中有毒物质生物毒性的测定与评价不断建立，其指示生物包括细菌，藻类，底栖软体动物，浮游生物和鱼等，其中发光细菌因其独特的生理特性，与现代光电检测手段完美匹备的特点而备受关注，因此由其而发展起来的发光细菌毒性测试技术引人注目。发光细菌检测法是一种简单快速的生物毒性检测方法，它不仅能测试理化法所能测定的单因子指标，尤其能快速准确的测出环境的综合毒性指标，具有理化法无可比拟的

特点。

2 发光细菌检测有毒物质的原理

发光菌检测法是以一种非致病的明亮发光杆菌作指示生物，以其发光强度的变化为指标，测定环境中有害有毒物质的生物毒性的一种方法。细菌的发光过程是菌体内一种新陈代谢的生理过程，是光呼吸进程，是呼吸链上的一个

侧支，即菌体是借助活体细胞内具有ATP、萤光素（FMN）和萤光素酶发光的。该光波长在490nm左右。这种发光过程极易受到外界条件的影响。凡是干扰或损害细菌呼吸或生理过程的任何因素都能使细菌发光强度发生变化。当有毒有害物质与发光菌接触时，发光强度立即改变，并随着毒物浓度的增加而发光减弱。这种发光强度的变化，可用一种精密测光仪定量地测定。

3 发光细菌的测定方法

3.1新鲜发光细菌培养测定法

将发光菌种接种到液体发光培养基中，在适当条件下（20℃±0.5℃）振荡培养到对数生长期，一般为通气培养12小时，配制为含3％NaCl盐度的适当浓度的菌悬液加入测试管中，再加入待测液，使之和菌种接触，作用5min～15min后，读出并记录对照管和样品管发光强度。此法操作较为简便。

3.2发光细菌和藻类混合测定法

因为有些有毒物质对发光细菌没有直接的毒害作用，而对藻类有毒害作用，利用这一特性，可以把培养好的发光菌悬液和藻类悬液混合后同时加入测试管中与试液混合，经光照一段时间后测定发光菌的光强度变化。因为有毒物质对藻类的毒害作用而干扰藻类的光合作用，使之放氧能力下降，发光菌因缺氧其发光能力也随之下降，因此可根据光合作用放氧多少而导致发光菌发光强度的变化来推算出有毒物质毒性的大小。

3.3发光细菌冷冻干燥制剂测定法

把培养到对数生长期的发光细菌采用特殊方法制成干燥粉剂保藏于冰箱中制成冻干粉剂，使用时加入冷的2％NaCl溶液复苏，使其恢复到原来的生理状态和发光水平，然后用于测定。其特点是每次使用的发光菌具有相同的生理状态，对有毒物质灵敏性一致，易于定量测定，结果重复性，可行性好，操作简便，节约时间。其优点是可实行测定的质量控制。

4 发光细菌在环境监测中的应用

4.1利用发光细菌法检测工业废水的综合毒性

张秀君等运用发光细菌法对污染源废水样的毒性进行测定。并以毒性较为稳定的HgCl2作参比毒物，使此法所测得的毒性定量化。据水质毒性分级标准，对水样毒性的测定结果进行评价，其结果不仅与废水样实际情况相符合，同时与鱼的毒性试验结果一致，充分说明发光菌急性毒性监测指标，对工业废水急性毒性监测所获得的毒性结果，能客观准确地反应废水的综合毒性状况，是目前工业废水综合急性毒性监测的较佳方法。

4.2利用发光细菌快速检测渔业水域污染物急性毒性

水域环境污染是导致渔业事故频繁发生的主要原因，各种含有大量有毒有害物质的废水不断进入江河湖海，当水体中的污染物达到一定的强度，就会引起水产动物的中毒甚至死亡。由于水体中的污染物十分复杂，因此难以用单一的理化指标来表示其污染程度，只能通过生物毒性试验，才能综合地评价水体

的污染现状和污染物的毒性。

发光细菌不但可以应用在渔业水域的污染评价，还在渔业环保领域中有良好的发展前景。发光细菌可与现代光电子技术和计算机技术相结合制成便携式智能化的环保监测仪器，就可对渔业水体的现场连续监测进行预测预报。

4.3发光细菌在农药残留检测中的应用

有机磷农药包括杀虫剂、杀菌剂和除草剂。由于有机磷农药具有药效高、品种多、防治对象多等优点，在我国农业生产中曾大量使用。但有机磷农药中的大多数品种属于高毒性，长期大量使用不但会对环境造成严重影响，且人们在食用高残留的水果蔬菜时会发生急性中毒或慢性中毒，危害食用者的身体健康。袁东星等探讨了采用发光细菌对甲胺磷、水胺硫磷、氧化乐果、敌敌畏、辛硫磷、甲基异硫磷等6种常用有机磷农药的检测。通过发光细菌对用于蔬菜的以上6种有机磷农药响应情况的分析表明，随着试样中有机磷农药浓度的增加，发光细菌的发光强度降低,发光强度与农药浓度呈负相关。发光细菌检测法的最小检出浓度为3 mg?L-1。尽管发光强度与农药浓度没有严格的线形关系，但已经足以满足现场快速检测中的半定量要求。该方法的优点是快速、简便、灵敏、价廉,适用于现场，是检测蔬菜中有机磷农药残留的一种快速有效、价廉

的方法。

4.4发光细菌在致癌物质生物毒性检测中的应用

含氮杂环化合物广泛存在于石油工业、食品工业、医药工业中，许多含氮杂环化合物具有强烈的“三致”作用，同时又很难为自然界的微生物所降解，会对人类健康产生潜在的危害。为了给这些物质的急性毒性、联合毒性和危险性评价提供基础数据和基本方法，江敏等研究了吲哚、吡啶、喹啉、异喹啉、2-甲基喹啉和8-羟基喹啉等6种含氮杂环化合物对发光细菌的急性毒性作用及上述物质两两混合对发光细菌的联合毒性作用。6种含氮杂环化合物纯物质对发光细菌的毒性影响结果表明，发光细菌的相对发光度均随化合物浓度的增加而线性降低，具有良好的相关性，其毒性由强至弱依次为8-羟基喹啉、异喹啉、吲哚、喹啉、2-甲基喹啉、吡啶，且所有物质两两混合的联合毒性作用

均表现为相加作用。

另外，利用发光细菌法的原理和方法，凡能干扰或破坏发光细菌呼吸、生长、新陈代谢等生理过程的环境因子，例如有毒有害的物质等都可以运用发光细菌法检测生物毒性。除去上面两条，主要有：土壤重金属急性毒性效应测定和评价，土壤金属毒性的协同或拮抗效应监测。还可进行化学品的毒性评价与安全性评定，化学危险品的风险评定，以及环境污染物的致突变性的评价以

及环境保护处理设施效果的监控。

5 展望

由于发光细菌法与其他生物监测方法相比具有快速、简便、灵敏等特点，相信在水域(水体)水质评价、水质水量污染控制、水质管理以及水域(水体)规划方面发挥更大的作用。发光细菌法已在水质、环境评价以及生态规划中得到了广泛的应用。随着技术的发展，发光细菌法将和电子技术以及光电技术相结合,逐步发展为在线监测系统，为水质分析提供更加快速的测试手段。另一发展方向就是和先进的化学分析方法相结合，为环境监测提供更加全面和细微的毒性分析。总之，出于发光细菌法具有其独特的优点，世界各国都在努力完善它，相信这一测试方法在环境监测中发挥更大的作用。

参考文献：

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学学报,1998,V118,2

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常见病原菌

葡萄球菌属 金黄色葡萄球菌 生物学特性： 1．形态：G+，球形，葡萄状，0.4～1.2 m 2．培养：色素、耐盐 3．抗原构造：SPA 4．分类：金黄色葡萄球菌；表皮葡萄球菌；腐生葡萄球菌 5．抵抗力：强；易耐药 致病性： 1、致病物质：血浆凝固酶；溶血素；杀白细胞素；肠毒素 2、所致疾病：化脓性炎症；食物中毒；假膜性肠炎 防治原则：注意个人卫生；严格无菌操作；加强食品监督；合理使用抗生素。 链球菌 乙型溶血性链球菌 生物学特性： 1、形态：G+，球形,链状,0.5～1.0 m 2、培养：血平板 3、分类： 1) 根据溶血现象分： 甲型溶血性链球菌：草绿色溶血环。条件致病菌 乙型溶血性链球菌：透明宽大溶血环。致病性强 丙型链球菌：无溶血环。无致病性 2) 依细胞壁多糖抗原不同分：A、B、C、D等20个群，致病链球菌株90%属A群 4、抵抗力：不强 致病性： 1、致病物质： （1）菌体表面物质：M蛋白；脂磷壁酸 （2）毒素： 1）链球菌溶血素： SLO：对氧敏感,免疫原性强,感染后血中可出现溶血毒素O抗体； SLS：对氧稳定; 免疫原性弱,与溶血环有关 2）致热外毒素（红疹毒素或猩红热毒素） （3）侵袭性酶：透明质酸酶；链激酶；链道酶。 使链球菌的感染容易扩散且脓汁稀薄。 2、所致疾病 （1）乙型溶血性链球菌：化脓性疾病；中毒性疾病（猩红热）；超敏反应性疾病如风湿热、急性肾小球肾炎（2）甲型溶血性链球菌： 条件致病菌，引起亚急性细菌性心内膜炎 防治原则： 1、讲究卫生，及时治疗病人和带菌者，减少传染源。 2、彻底治疗咽峡炎、扁桃体炎，以防止急性肾小球肾炎、风湿热、亚急性细菌性心内膜炎。 3、治疗链球菌感染性疾病首选青霉素G。 肺炎链球菌 生物学特性： 1、形态：G+ ，矛头状,钝端相对,成双排列,荚膜 2、培养：血平板，自溶现象 3、生化反应：胆汁溶菌试验阳性，菊糖分解试验阳性 4、抗抗力：弱 致病性： 主要致病物质：荚膜

真菌的生物学特性

木霉菌属于半知菌亚门、丝孢纲、丝孢目，粘孢菌类，是一类普遍存在的真菌。绿色木霉是木霉菌中具有重要经济意义的一种，目前在工业、农业和环境科学等方面有着广泛的用途。绿色木霉在自然界分布广泛，常腐生于木材、种子及植物残体上。绿色木霉能产生多种具有生物活性的酶系，如：纤维素酶、几丁质酶、木聚糖酶等。绿色木霉是所产纤维素酶活性最高的菌株之一，所产生的纤维素酶的降解作用，目前日益受到重视，国内外对这方面的研究也很多。同时，绿色木霉又是一种资源丰富的拮抗微生物，在植物病理生物防治中具有重要的作用。它的作用机制有以下几种：产生抗生素；重寄生作用，这是木霉菌作为拮抗菌最重要的机制；溶菌作用；竞争作用。 纤维单胞菌属拉丁学名[Cellulomonas (Bergey et al.,1923),Clark,1952] 在幼龄培养物中细胞为细长的不规则杆菌，0.5～0.6μm×2.0～5.0μm，直到稍弯，有的呈V字状排列，偶见分支但无丝状体。老培养物的杆通常变短，有少数球状细胞出现。革兰氏阳性，但易褪色。常以一根或少数鞭毛运动。不生孢，不抗酸。兼性厌氧，有的菌株在厌氧条件下可生长但很差。在蛋白胨-酵母膏琼脂上的菌落通常凸起，淡黄色。化能异养菌，可呼吸代谢也可发酵代谢。从葡萄糖和其他碳水化合物在好氧和厌氧条件下都产酸。接触酶阳性。能分解纤维素。还原硝酸盐到亚硝酸盐。最适生长温度30℃。广泛分布于土壤和腐败的蔬菜。 康宁木霉菌丝有隔膜,蔓延生长,广铺于固体培养基上,菌外观为浅绿,黄绿或绿色,反面无色,分生孢子.梗为菌丝的短侧枝,其上对生或互生分枝,分枝上又可继续分枝,形成2级,3级分枝,分枝末端即为瓶状梗.分生孢子由小梗相继生出面,靠黏液把它们聚成球形或近球形的孢子头,分生孢子卵形成椭圆形,壁光滑.单个孢子近无色,形成堆状为绿色,与此相似的还有绿色木霉! 此菌有很强的纤维素霉及纤维,二糖淀粉酶等,它能利于农副产品,如麦杆,木材,木屑等纤维素原料,使之转变为糖质原料 佛州侧耳子实体覆瓦状丛生。菌盖直径3~12cm，低温时白色，高温时带青蓝色转黄色至白色，初半球形，边缘完整，后平展成扇形或浅漏斗形，边缘不齐或有深刻。菌肉稍薄，白色。菌褶浅黄白色，干时变淡黄色，稍密集至稍稀疏，延生，常在菌柄上形成脉络状。菌柄侧生（有孢菌株），或偏心生至中央生（无孢菌株），细长，内实，白色，长3~7cm，粗1~2cm，基部有时有白色绒毛。孢子印白色；孢子近柱形，6~9μm×2.5~3μm。 黑曲霉半知菌亚门，丝孢纲，丝孢目，丛梗孢科，曲霉属真菌中的一个常见种。 分生孢子梗自基质中伸出，直径15～20pm，长约1～3mm，壁厚而光滑。顶部形成球形顶囊，其上全面覆盖一层梗基和一层小梗，小梗上长有成串褐黑色的球状分生孢子。孢子直径2.5～4.0μm。分生孢子头球状，直径700～800μm，褐黑色。菌落蔓延迅速，初为白色，后变成鲜黄色直至黑色厚绒状。背面无色或中央略带黄褐色。有时在新分离的菌株中能找到白色、圆形、直径约1mm的菌核。分生孢子头褐黑色放射状，分生孢子梗长短不一。顶囊球形，双层小梗。分生孢子褐色球形。 广泛分布于世界各地的粮食、植物性产品和土壤中。是重要的发酵工业菌种，可生产淀粉酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、柠檬酸、葡糖酸和没食子酸等。有的菌株还可将羟基孕甾酮转化为雄烯。生长适温37℃，最低相对湿度为88%，能引致水分较高的粮食霉变和其他工业器材霉变。 侧孢霉是一种嗜热丝状真菌,具有分解纤维素的特性.固体PDA培养条件下进行形态观察表明,所采用的嗜热侧孢霉菌株,菌丝丛枝状、有隔,分生孢子浅褐色,顶生或侧生.利用ITS序列

各种细菌的生物学特性

金黄色葡萄球菌 形态与染色：G+，球形葡萄串状排列，无特殊结构。无鞭毛无芽胞，一般不形成荚膜。 菌落特点：呈圆形，表面光滑、凸起、湿润、边缘整齐、有光泽、不透明的白色或金黄色菌落，周围有β溶血环 培养基：营养要求不高，琼脂平板、血平板均可。 生化反应：β溶血（+），触酶试验（+），能分解葡萄糖、麦芽糖、蔗糖，产酸不产气，分解甘露醇（致病菌）。 a群链球菌（化脓性链球菌） 形态染色：G+，球菌链状排列，可有荚膜，无芽胞，无鞭毛，有菌毛。 菌落特点：在血平板上可形成灰白色、圆形、凸起、有乳光的细小菌落，菌落周围出现透明溶血环。 培养基：营养要求较高，加有血液、血清等成分的培养基。 生化反应：β溶血（+），触酶（-），分解葡萄糖，产酸不产气，不分解菊糖，不被胆汁溶解肺炎链球菌 形态与染色：G+，矛头状尖向外双球菌，有荚膜 ，无鞭毛，无芽胞。 菌落特点：在固体培养基上形成小圆形、隆起、表面光滑、湿润的菌落，菌落周围有草绿色溶血环。随着培养时间延长，细菌产生的自溶酶裂解细菌，使血平板上的菌落中央凹陷，边缘隆起成“脐状” 培养基:营养要求较高，加有血液、血清等成分的培养基。 生化反应：分解葡萄糖、麦芽糖、乳糖、蔗糖等，产酸不产气。对菊糖发酵，大多数新分离株为阳性。肺炎链球菌自溶酶可被胆汁或胆盐激活，使细菌加速溶解，故常用胆汁溶菌试验与甲型链球菌区别。 淋病奈瑟菌 形态与染色：G-，双球菌 ,肾形，似一对咖啡豆，无芽胞，无鞭毛，有菌毛，新分离菌株有荚膜。 菌落特点：菌落凸起、圆形、灰白色或透明、表面光滑的细小菌落。 培养基：专性需氧，营养要求高，多用巧克力培养基 生化反应：氧化酶、触酶试验阳性,对糖类的生化活性最低,只能氧化分解葡萄糖，产酸不产气。 脑膜炎奈瑟菌 形态染色：G-菌，呈肾形或豆形，两菌相对呈双球状，无鞭毛，无芽胞，新分离的菌株有多糖荚膜和菌毛。 菌落特点：无色、圆形、凸起、光滑、透明、似露滴状的小菌落。 培养基：专性需氧，在普通琼脂培养基上不能生长。需在巧克力色血琼脂培养基上。 生化反应：绝大多数菌株能分解葡萄糖和麦芽糖，产酸不产气(因淋病奈瑟菌不分解麦芽糖，借此可与淋球菌区别)，不分解乳糖、甘露醇、半乳糖和果糖，触酶试验阳性，氧化酶试验阳性。能产生自容酶。 大肠杆菌（大肠埃希菌） 形态染色：G-菌，短杆状，有周身鞭毛和周身菌毛，无芽胞。 菌落特点：灰白色，圆形，湿润，有的可出现溶血环，中等大小S型菌落。 培养基：无特殊要求，琼脂平板、血平板均可。 生化反应：β溶血+，能发酵葡萄糖、乳糖等多种糖类，产酸并产气。吲哚试验阳性、甲基红反应阳性、VP试验阴性、枸橼酸盐（IMViC）试验阴性。

细菌的生物学特性

细菌就是一种具有细胞壁的单细胞微生物,在适宜条件下,能进行无性二分裂繁殖,其形态与结构相对稳定。掌握细菌形态结构特征,对鉴别细菌,研究致病性,诊断疾病与防治原则等都有 重要意义。 第一节细菌大小与形态 一细菌的大小 细菌体积微小,一般要用光学显微镜放大几百倍到一千倍左右才能观察到。通常以微米(μm)为测量其大小的单位。细菌种类不同,大小差异很大,同一种细菌在不同生长环境中,或在同一生长环境的不同生长繁殖阶段,其大小也有差别。 二细菌的形态 细菌的基本形态有球状、杆状及螺旋状,根据形态特征将细菌分为球菌、杆菌与螺形菌三大 类、 (一)球菌(coccus) 球菌单个菌细胞基本上呈球状。按细菌生长繁殖时的分裂平面及分裂后排列方式不同,可将球菌分为: 1、双球菌:细菌在一个平面分裂,分裂后两个菌细胞成双排列,如肺炎链球菌。 2、链球菌:细菌由一个平面分裂,分裂后菌细胞连在一起,呈链状,如乙型溶血性链球菌。 3葡萄球菌:细菌在多个不规则的平面上分裂,分裂后菌细胞聚集在一起似葡萄串状,如金黄色葡萄球菌。 4、四联球菌:细菌在两个相互垂直的平面上分裂,分裂后四个菌细胞联在一起。 5、八叠球菌:细菌在上下、前后与左右三个相互垂直的平面上分裂,分裂后八个菌细胞联在一起。 (二)杆菌(bacillus) 杆菌呈杆状,多数为直杆状,也有稍弯的。不同杆菌的大小、长短、粗细差异很大。大杆菌如 炭疽杆菌长3～10μm,中等的如大肠杆菌长2～3μm,小的如流感杆菌长0、7～1、5μm。菌体粗短呈卵园形的称为球杆菌;菌体末端膨大成棒状,称棒状杆菌;菌体常呈分枝生长趋势,称为分枝杆菌,大多数杆菌就是单个、分散排列的,但有少数杆菌分裂后菌细胞连在一起呈链状,称为链杆菌。 (三)螺形菌(spirillar bacterium) 螺形菌菌细胞呈弯曲或旋转状,可分为两类: 1、弧菌:菌细胞只有一个弯曲呈弧形或逗点状,如霍乱弧菌。 2、螺菌:菌细胞有多个弯曲,如鼠咬热螺菌。弯曲呈“S”或海鸥形者如空肠弯曲菌、幽门螺 杆菌等。 第二节细菌的结构与化学组成 细菌的基本结构有细胞壁、细胞膜、细胞质与核质四个部分组成。某些细菌除具有其基本结 构外,还有荚膜、鞕毛、菌毛、芽胞等特殊结构。 一、基本结构 (一)细胞壁(cell wall) 细胞壁位于细菌的最外层,就是一层质地坚韧而略有弹性的膜状结构,其化学组成比较复杂,并随不同细菌而异。用革兰染色法可将细菌分为革兰阳性菌与革兰阴性菌两大类。两类细菌细胞壁的共有组分为肽聚糖,但各自还有其特殊组成成分。 1、肽聚糖(peptidoglycan) 细菌细胞壁的基本结构就是肽聚糖,又称粘肽。它就是原核生物细 胞所特有的物质,不同种类的细菌,其组成与连接的方式亦有差别。革兰阳性菌的肽聚糖由聚 糖骨架、四肽侧链与五肽交联桥三部分组成(图11-3,a),革兰阴性菌的肽聚糖由聚糖骨架与四 肽侧链两部分组成(图11-3,b)。

光致发光高分子材料

光致发光高分子材料 摘要：稀土高分子发光材料由于兼具稀土离子发光强度高、色纯度高和高分子材料优良的加工成型性能等优点而倍受瞩目。本文就稀土光致发光材料进行了分类，对其发光特性作了简要介绍，综述了其开发与应用的历史与现状，并介绍了其目前在各个领域的应用产品。 关键词：稀土；高分子；光致发光材料；长余辉材料 1前言 光致发光材料又称超余辉的蓄光材料。长余辉光致发光材料是吸收光能后进行蓄光而后发光的物质。它是一种性能优良，无需任何电源就能自行发光的材料。可利用其制成各种危险标识、警告牌；做成各种安全、逃生标志;在应付突发事件、事故中可发挥巨大的作用。在发生突发事故时，电源往往被切断，这使得许多依靠电源发光照明的安全标志失去了作用，而采用长余辉发光材料的安全标志此时将发挥其特殊的作用。因此长余辉光致发光材料的研究，具有重要的科学意义和实用性[1]。现在我们已开发出很多实用的发光材料。在这些发光材料中,稀土元素起的作用非常大[2,3]根据激发源的不同,稀土发光材料可分为光致发光材料、阴极射线(CRT)发光材料、X射线发光材料以及电致发光材料[4]。本文主要介绍光致发光材料. 2光致发光材料的发光原理[5] 发光材料被外加能量(光能)照射激发后，能量可以直接被发光中心吸收(激活剂或杂质)，也可被发光材料的基质吸收。在第一种情况下，吸收或伴有激活剂电子壳层内的电子向较高能级的跃迁或电子与激活剂完全脱离及激活剂跃迁到离化态(形成“空穴”)。在第二种情况下，基质吸收能量时，在基质中形成空穴和电子，空穴可能沿晶体移动，并被束缚在各个发光中心上，辐射是由于电子返回到较低(初始)能量级或电子和离子中心(空穴)再结合(复合)所致。即当外加能量(光能)的粒子与发光基质的原子发生碰撞而引起它们激发电离。电离出来的自由电子具有一定的能量，又可引起其他原子的激发电离，当激发态或电离态的原子重新回到稳定态时，就引起发光[6]。发光基质将所吸收的能量转换为光辐射，这

细菌的生物学特性

细菌就是一种具有细胞壁得单细胞微生物，在适宜条件下，能进行无性二分裂繁殖，其形态与结构相对稳定。掌握细菌形态结构特征，对鉴别细菌，研究致病性，诊断疾病与防治原则等都有重要意义。 第一节细菌大小与形态 一细菌得大小 细菌体积微小，一般要用光学显微镜放大几百倍到一千倍左右才能观察到。通常以微米(μm)为测量其大小得单位。细菌种类不同，大小差异很大，同一种细菌在不同生长环境中，或在同一生长环境得不同生长繁殖阶段，其大小也有差别。 二细菌得形态 细菌得基本形态有球状、杆状及螺旋状，根据形态特征将细菌分为球菌、杆菌与螺形菌三大类、 (一)球菌(coccus) 球菌单个菌细胞基本上呈球状。按细菌生长繁殖时得分裂平面及分裂后排列方式不同，可将球菌分为： 1、双球菌：细菌在一个平面分裂，分裂后两个菌细胞成双排列，如肺炎链球菌。 2、链球菌：细菌由一个平面分裂，分裂后菌细胞连在一起，呈链状，如乙型溶血性链球菌。3葡萄球菌：细菌在多个不规则得平面上分裂，分裂后菌细胞聚集在一起似葡萄串状，如金黄色葡萄球菌。 4、四联球菌：细菌在两个相互垂直得平面上分裂，分裂后四个菌细胞联在一起。 5、八叠球菌：细菌在上下、前后与左右三个相互垂直得平面上分裂，分裂后八个菌细胞联在一起。 (二)杆菌(bacillus) 杆菌呈杆状，多数为直杆状，也有稍弯得。不同杆菌得大小、长短、粗细差异很大。大杆菌如炭疽杆菌长3～10μm，中等得如大肠杆菌长2～3μm，小得如流感杆菌长0、7～1、5μm。菌体粗短呈卵园形得称为球杆菌；菌体末端膨大成棒状，称棒状杆菌；菌体常呈分枝生长趋势，称为分枝杆菌，大多数杆菌就是单个、分散排列得，但有少数杆菌分裂后菌细胞连在一起呈链状，称为链杆菌。 (三)螺形菌(spirillar bacterium) 螺形菌菌细胞呈弯曲或旋转状，可分为两类： 1、弧菌：菌细胞只有一个弯曲呈弧形或逗点状，如霍乱弧菌。 2、螺菌：菌细胞有多个弯曲，如鼠咬热螺菌。弯曲呈“S”或海鸥形者如空肠弯曲菌、幽门螺杆菌等。 第二节细菌得结构与化学组成 细菌得基本结构有细胞壁、细胞膜、细胞质与核质四个部分组成。某些细菌除具有其基本结构外，还有荚膜、鞕毛、菌毛、芽胞等特殊结构。 一、基本结构 (一)细胞壁(cell wall) 细胞壁位于细菌得最外层，就是一层质地坚韧而略有弹性得膜状结构，其化学组成比较复杂，并随不同细菌而异。用革兰染色法可将细菌分为革兰阳性菌与革兰阴性菌两大类。两类细菌细胞壁得共有组分为肽聚糖，但各自还有其特殊组成成分。 1、肽聚糖(peptidoglycan) 细菌细胞壁得基本结构就是肽聚糖，又称粘肽。它就是原核生物细胞所特有得物质，不同种类得细菌，其组成与连接得方式亦有差别。革兰阳性菌得肽聚糖由聚糖骨架、四肽侧链与五肽交联桥三部分组成(图11-3，a)，革兰阴性菌得肽聚糖由聚糖骨架与四肽侧链两部分组成(图11-3，b)。

临床常见细菌及其特点

临床常见细菌及其特点 一般分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌 一、革兰氏阳性球菌 主要包括葡萄球菌属、链球菌属、肠球菌属等 凝固酶阳性常见金黄色葡萄球菌 （一）葡萄球菌属表皮葡萄球菌 人型葡萄球菌 凝固酶阴性溶血葡萄球菌 腐生葡萄球菌 A：凝固酶阳性 金黄色葡萄球菌 (1)生物学特点：凝固酶阳性，β溶血，耐盐。 (2)传染源与传播途径：；金黄色葡萄球菌可存在于人类鼻咽部粘膜和皮肤表面，可经 手，打喷嚏，皮肤伤口传播。 (3)疾病：①金黄色葡萄球菌引起的食物中毒， ②化脓性感染中最常见的病原菌。皮肤和皮下组织感染如：疖痈、脓肿等 ③严重的肺炎

④脑膜炎、心内膜炎等甚至败血症、脓毒血症等全身性感染、同时也 可引起中毒性休克综合症 ⑤接受血液透析治疗的晚期肾脏疾病患者特别容易感染金葡菌。 ⑥金葡菌尤其耐药金葡菌感染是引起住院患者感染和死亡的主要原因 之一 (4)耐药性：耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA），对各类青霉素，头孢菌素和其 他β-内酰胺类均交叉耐药。mecA基因是MRS特有的耐药基因。 B：凝固酶阴性

（二）链球菌

（三）肠球菌属原属链球菌 常见为粪肠球菌和屎肠球菌 1、生物学特性：溶血或不溶血，触酶阴性 2、传染源和途径：胃肠正常菌群，伤口感染，机会感染的致病菌 3、致病：已作为医院感染重要的致病菌，国外上升为第3位的院感菌，泌尿道感染 比较常见 4、耐药性：（1）对头孢菌素，苯唑西林，单环类天然耐药，对青霉素敏感性较链球 菌低， 耐药由β-内酰胺类亲和力降低的低分子量的PBPs引起 （2）耐药性最严重的为耐万古霉素的VRE表型共有VanA、VanB、 VanC、VanD、VanE、VanG六型，最常见为VanA、VanB (3).屎肠球菌的耐药性较粪肠球菌高。

梭杆菌生物学特性

梭杆菌生物学特性 (一)分类 梭杆菌属(Fusobacterium)是临床较常见的革兰阴性无芽胞厌氧杆菌，因其形态细长、两端尖细如梭形而得名。本属菌共有21个种和7个亚种，临床标本中常见的有具核梭杆菌、坏死梭杆菌、死亡梭杆菌和溃疡梭杆菌。代表菌是具核梭杆菌。DNAG+C含量为26～34mol％。 (二)临床意义 梭杆菌是寄生于人类口腔、上呼吸道、肠道和泌尿生殖道的正常菌群，可引起各种软组织感染，是口腔感染(如奋森溃疡性咽峡炎)、肺脓肿及胸腔等感染的常见病原菌。也可从肠道感染、尿路感染、手术感染灶以及血液等多种临床标本中分离到。在临床感染中以具核梭杆菌最常见。坏死梭杆菌是毒力很强的厌氧菌，是扁桃体周围脓肿中最常分离到的厌氧菌，也是Lemierre综合征(又称咽峡后脓毒症)的致病菌。 (三)生物学特性 梭杆菌为革兰阴性杆菌，菌体纤细长丝状，常呈多形性。典型的形态特征为梭形，两端尖细、中间膨大，大小(5～l0)μm～1μm，有时菌体中有革兰阳性颗粒存在。无鞭毛、无芽胞。 严格厌氧，在厌氧血平板上生长良好，经48小时培养后，菌落直径l～2mm，圆形、凸起、灰白色、光滑、透明或半透明。典型菌株呈不规则圆形、面包屑样，用透视光观察菌落常显示珍珠样光斑点。一般不溶血。陈旧菌落的周围常可见一扩散环，但菌落呈R型。 (四)微生物学检验 梭杆菌的鉴定特征：革兰阴性棱杆菌，两端尖细，中间膨大，呈梭状。菌落呈面包屑样。大部分菌种对胆汁敏感，在20％胆汁中不生长。本菌生化反应较弱，多数不发酵糖类，少数菌株对葡萄糖、果糖可出现弱发酵反应。大多数菌种吲哚阳性，脂酶试验阴性，不分解七叶苷，不还原硝酸盐。对卡那霉素和多黏菌素敏感，对万古霉素耐药。梭杆菌主要代谢产物是丁酸，很少或不产生异丁酸和异戊酸，而拟杆菌不产生丁酸，可产生异丁酸和异戊酸，纤毛菌产生大量乳酸而不产生丁酸，可通过气液相色谱分析加以鉴别。

细菌的生物学特性

细菌是一种具有细胞壁的单细胞微生物，在适宜条件下，能进行无性二分裂繁殖，其形态和结构相对稳定。掌握细菌形态结构特征，对鉴别细菌，研究致病性，诊断疾病和防治原则等都有重要意义。 第一节细菌大小与形态 一细菌的大小 细菌体积微小，一般要用光学显微镜放大几百倍到一千倍左右才能观察到。通常以微米(μm)为测量其大小的单位。细菌种类不同，大小差异很大，同一种细菌在不同生长环境中，或在同一生长环境的不同生长繁殖阶段，其大小也有差别。 二细菌的形态 细菌的基本形态有球状、杆状及螺旋状，根据形态特征将细菌分为球菌、杆菌和螺形菌三大类. (一)球菌(coccus) 球菌单个菌细胞基本上呈球状。按细菌生长繁殖时的分裂平面及分裂后排列方式不同，可将球菌分为： 1.双球菌：细菌在一个平面分裂，分裂后两个菌细胞成双排列，如肺炎链球菌。 2.链球菌：细菌由一个平面分裂，分裂后菌细胞连在一起，呈链状，如乙型溶血性链球菌。3葡萄球菌：细菌在多个不规则的平面上分裂，分裂后菌细胞聚集在一起似葡萄串状，如金黄色葡萄球菌。 4.四联球菌：细菌在两个相互垂直的平面上分裂，分裂后四个菌细胞联在一起。 5.八叠球菌：细菌在上下、前后和左右三个相互垂直的平面上分裂，分裂后八个菌细胞联在一起。 (二)杆菌(bacillus) 杆菌呈杆状，多数为直杆状，也有稍弯的。不同杆菌的大小、长短、粗细差异很大。大杆菌如炭疽杆菌长3～10μm，中等的如大肠杆菌长2～3μm，小的如流感杆菌长0.7～1.5μm。菌体粗短呈卵园形的称为球杆菌；菌体末端膨大成棒状，称棒状杆菌；菌体常呈分枝生长趋势，称为分枝杆菌，大多数杆菌是单个、分散排列的，但有少数杆菌分裂后菌细胞连在一起呈链状，称为链杆菌。 (三)螺形菌(spirillar bacterium) 螺形菌菌细胞呈弯曲或旋转状，可分为两类： 1.弧菌：菌细胞只有一个弯曲呈弧形或逗点状，如霍乱弧菌。 2.螺菌：菌细胞有多个弯曲，如鼠咬热螺菌。弯曲呈“S”或海鸥形者如空肠弯曲菌、幽门螺杆菌等。 第二节细菌的结构与化学组成 细菌的基本结构有细胞壁、细胞膜、细胞质和核质四个部分组成。某些细菌除具有其基本结构外，还有荚膜、鞕毛、菌毛、芽胞等特殊结构。 一、基本结构 (一)细胞壁(cell wall) 细胞壁位于细菌的最外层，是一层质地坚韧而略有弹性的膜状结构，其化学组成比较复杂，并随不同细菌而异。用革兰染色法可将细菌分为革兰阳性菌和革兰阴性菌两大类。两类细菌细胞壁的共有组分为肽聚糖，但各自还有其特殊组成成分。 1.肽聚糖(peptidoglycan) 细菌细胞壁的基本结构是肽聚糖，又称粘肽。它是原核生物细胞所特有的物质，不同种类的细菌，其组成与连接的方式亦有差别。革兰阳性菌的肽聚糖由聚糖

香菇的生物学特性

香菇的生物学特性 一、分类和名称 香菇在分类学中隶属于真菌门、担子菌纲、无隔子菌亚纲、伞菌目、白蘑科、香菇属(斗菇属)。 香菇由于树种、光照、温湿度、纬度、海拔高度等生活条件差异、其形态、品种、色泽上亦有变异，目前香菇已有许多符合人们经济目的的品种。例如按季节分，有春、夏、秋、冬出菇种。要根据当地的气候条件，引进适宜的品种培养、驯化使用，通江县属大陆季风性气候，一年四季气候分明，温度、湿度变化大，所以我县主要选用春、秋品种。 二、香菇的形态结构 香菇是由营养器官菌丝体和繁殖器官子实体组成，两者均由无数的菌丝交织而成。 1、菌丝体：菌丝体由孢子萌发而成，白色、绒毛状，有横隔和分支。细胞壁薄，粗2—3微米。菌丝体全是香菇的营养器官，由许多菌丝体连接而成，互相结合呈蛛网状，可以在枯木、木屑和秸杆培养基中漫延生长，不断繁殖，聚合菌丝体，在适宜的温度、湿度、空气、光线条件下，菌丝体会组结成盘状组织，继而分化出菇蕾，逐渐形成子实体，这是香菇菌丝体的重要特征之一。 2、子实体：子实体是香菇繁殖器官(如同高等植物的果实)，成熟香菇子实体，象一把撑开的小伞，可以明显地看出有菌盖、菌褶、菌柄三部分。子实体分单生、丛生或群生(图一)。

菌盖：又叫菇盖、菇伞，圆形，位于香菇的顶部，半肉质，肥厚，直径3一10厘米，有时达20厘米。幼小时边缘开头内卷呈半球形，菌盖边缘与菌柄间有毛状菌膜连接，而后菌盖平展呈伞状。 在低温、干燥气候的作用下菌盖上面分裂成菊花状的裂纹，露出白色的菌肉组织，称花菇。 菌褶：又叫菇叶、菇鳃，位于菌盖下，呈辐射状排列，白色、柔软、刀片状结构，褶子表面的子实体层上，生有许多担子；每个担子上生着4个孢子，数目众多的担子，能产生大量的担孢子。 菌柄：又叫菇柄，菇脚，生于菌盖下边，圆柱形或稍扁，是支撑菌盖、菌褶和输送养料的器官。幼时柄上有纤毛。子实体开伞后，菌柄残留环形白色膜状物，称菌环，它不久便会自行消失。 1、菌盖 2、菌褶 3、菌环 4、菌柄 5、菌丝束 三、香菇的生活史 香菇的孢子成熟后，从菌褶中弹射出来，随风飘散，当落到被砍伐的适合香菇生长的树皮缝里或木屑堆里，得到一定的温度和湿度，孢子就会生出芽管，芽管进行顶端生长并分枝发育成菌丝。由于这种菌丝没有核，叫第一次菌丝。两根性别不同的第一次菌丝丁肌质结合后，组成每个细胞含有一个核的菌丝，也叫做第二次菌丝。两个单核

细菌的生理

第二章细菌的生理 一、细菌的营养：1、水：各种生物所必需的 2、碳源：合成菌体成分；能量的主要来源 3、氮源：合成菌体蛋白质、酶、核酸 4、无机盐类：生长代谢必需 5、生长因子：B族维生素、某些氨基酸、嘌呤 二、细菌的营养类型 1、自营菌：合成能力强，能以无机物合成菌体成分，多为非致病菌 2、异营菌：合成能力差，必须供给多种有机物，多为致病菌 三、根据细菌对氧气需要的不同，细菌可分为 1、专性需氧菌：需要氧气，无氧不能生长。如：结核杆菌、霍乱弧菌 2、专性厌氧菌：只能生长在厌氧环境。如：破伤风杆菌、肉毒杆菌 3、兼性厌氧菌：有氧或无氧都能生长，多数病原菌属此类 四、细菌的代谢产物及其实际意义 1、分解性代谢产物及其意义 1）糖发酵试验：乳糖葡萄糖 大肠杆菌产酸又产气产酸又产气 伤寒杆菌无反应产酸 意义：鉴别细菌 2）吲哚试验：大肠杆菌 色氨酸吲哚+试剂→玫瑰吲哚 2、合成性代谢产物及其意义 1）热原质：是由一些细菌产生的，注入人体或动物能引起发热反应的物质 产生菌：大多为革兰阴性菌 化学本质：脂多糖LPS 特性：耐高温。高压蒸汽灭菌法，不破坏；180度 4小时，250度45分钟，可破坏 2）色素：水溶性、脂溶性（鉴别意义） 3）抗生素：治疗作用 4）细菌素：抗菌作用范围狭窄 5）维生素：治疗作用 6）毒素和侵袭性酶：与致病有关 五、细菌的生长繁殖 1、条件：1）营养物质 2）酸碱度PH：大多菌最适PH 6.8—7.4； 个别特殊：霍乱弧菌8.4—9.2；结核杆菌6.5—6.8；乳酸杆菌5.5 3）温度：低温菌10—20度；中温菌 37度（大多）；高温菌50—55度 4）气体：CO2 、O2 2、细菌的繁殖方式与速度 1）方式：二分裂（中间形成横隔） 2）速度：大多快（20-30min）分裂一次 (一代）；个别例外，如：结核杆菌18-20h 一代 3）细菌生长曲线：迟缓期——分裂繁殖准备期

光致发光实验

光致发光实验 （凝聚态物理系北京师范大学） [摘要]本实验报告介绍了光谱学、光谱仪、激光以及电荷耦合器件工作原理， 解释引起He-Ne激光器发光的原因是He、Ne原子能级间的跃迁。通过He灯和 Hg灯定标，通过光栅光谱仪和电荷耦合器件（CCD）测量He-Ne激光器的旁侧 光谱图。 第一部分、理论 1、光谱学 光谱学是研究物质发射、吸收或散射的光、声或粒子来研究物质的方法。 光谱学也可以被定义为研究光和物质之间相互作用的学科。历史上，光谱学指 用可见光来对物质结构的理论研究和定量和定性的分析的科学分支。但是，近来，光谱学的定义已经被扩展为一种不只用可见光，也用许多其他电磁或非电 磁辐射（如微波，无线电波，X射线，电子，声子（声波）等）的新技术。 根据研究光谱方法的不同，习惯上把光谱学区分为发射光谱学、吸收光谱 学与散射光谱学。这些不同种类的光谱学从不同方面提供物质微观结构知识及 不同的化学分析方法。 物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。处于高能级的原子或分子在向较 低能级跃迁时产生辐射，将多余的能量发射出去形成的光谱．要使原子或分子 处于较高能级就要供给它能量这叫激发．被激发的处于较高能级的原子、分子 向低能级跃迁放出频率为n的光子在原子光谱的研究中多采用发射光谱。 吸收光谱学是指，处于基态和低激发态的原子或分子吸收具有连续分布的 某些波长的光而跃迁到各激发态，形成了按波长排列的暗线或暗带组成的光谱。光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和 确定它的化学组成．这种方法叫做光谱分析．做光谱分析时，可以利用发射光谱，也可以利用吸收光谱．这种方法的优点是非常灵敏而且迅速．散射光谱学是指，当光照射到物质上时，会发生非弹性散射，在散射光中 除有与激发光波长相同的弹性成分（瑞利散射）外，还有比激发光波长长的和 短的成分，后一现象统称为拉曼效应。这种现象于1928年由印度科学家拉曼所发现，因此这种产生新波长的光的散射被称为拉曼散射，所产生的光谱被称为 拉曼光谱或拉曼散射光谱。 2、光谱仪

光致发光实验报告

光谱 光致发光光谱（Photoluminescence,简称PL)，指物质吸收光子（或电磁波）后重新 辐射出光子（或电磁波）的过程。从量子力学理论上，这一过程可以描述为物质吸收光子跃迁到较高能级的激发态后返回低能态，同时放出光子的过程。光致发光是多种形式的荧光（Fluorescence）中的一种。 光致发光光谱是一种探测材料电子结构的方法，它与材料无接触且不损坏材料。光直 接照射到材料上，被材料吸收并将多余能量传递给材料，这个过程叫做光激发。这些多余的能量可以通过发光的形式消耗掉。由于光激发而发光的过程叫做光致发光。光致发光的光谱结构和光强是测量许多重要材料的直接手段。光激发导致材料内部的电子跃迁到允许的激发态。当这些电子回到他们的热平衡态时，多余的能量可以通过发光过程和非辐射过程释放。光致发光辐射光的能量是与两个电子态间不同的能级差相联系的，这其中涉及到了激发态与平衡态之间的跃迁。激发光的数量是与辐射过程的贡献相联系的。 光致发光光谱可以应用于：带隙检测，杂质等级和缺陷检测，复合机制以及材料品质 鉴定。 PL光致发光光谱测量系统 PL光致发光光谱测量系统介绍 光致发光（photoluminescence）即PL，是用紫外、可见或红外辐射激发发光材料而产生的发光。PL荧光测量系统是用短波长激光（如325nm/442nm等）激发材料（如GaN/ZnO）产生荧光，通过对其荧光光谱的测量，分析该材料的光学特性。典型应用于LED发光材料、半导体材料的研究。 系统组成：光源系统+分光系统＋样品检测系统＋数据采集及处理系统＋软件系统＋计算机系统 ★常温系统可升级到低温系统 ■ ZLX-PL-Ⅰ型(II型)PL光致发光光谱测量系统 体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导至发光的现象，它大致经过吸收、能量传递及光发射三个主要阶段，光的吸收及发射都发生于能级之间的跃迁，都经过激发态。而能量传递则是由于激发态的运动。紫外辐射、可见光及红外辐射均可引起光致发光。如磷光与荧 产生激发态的分布按能量的高低可以分为三个区域。低于禁带宽度的激发态主要是分立中心的激发态。关于这些激发态能谱项及其性质的研究，涉及到杂质中心与点阵的相互作用，可利用晶体场理论进行分析。随着这一相互作用的加强，吸收及发射谱带都由窄变宽，温度效应也由弱变强，特别是猝灭现象变强，使一部分激发能变为点阵振动。在相互作用较强的情况下，激发态或基态都只能表示中心及点阵作为一个统一系统的状态。通常用位形坐标曲[1] 线表示。电子跃迁一般都在曲线的极小值附近发生。但是，近年关于过热发光的研究，证明发光也

细菌的生理生化实验

1 目的 1.1 了解细菌鉴定中常用的生理生化试验反应原理 1.2 掌握测定细菌生理生化反应的技术和方法 2 原理 各种微生物在代谢类型上表现了很大的差异。由于细菌特有的单细胞原核生物的特性，这种差异就表现的更加明显。不同细菌分解、利用糖类、脂肪类和蛋白类物质的能力不同，所以其发酵的类型和产物也不相同，也就是说，不同微生物具有不同的酶系统。即使在分子生物学技术和手段不断发展的今天，细菌的生理生化反应在菌株的分类鉴定中仍有很大作用。 3 材料 3.1 菌种 大肠埃希氏菌（Escherichia coli）、产气肠杆菌 （Enterobacter aerogenes）、普通变形杆菌（Proteus vulgaris）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的斜面菌种 3.2 培养基 葡萄糖蛋白胨水培养基、蛋白胨水培养基、糖发酵培养基（葡萄糖、乳糖或蔗糖） 3.3 试剂 40％NaOH溶液、肌酸、甲基红试剂、吲哚试剂、乙醚、1.6%溴甲基酚紫指示剂。 3.4 器具

超净工作台、恒温培养箱、高压灭菌锅、试管、移液管、杜氏小套管。 4 流程 糖发酵试验→V-P试验→甲基红试验→吲哚试验 5 步骤 (一) 糖类发酵试验 1 目的 了解不同细菌分解利用糖的能力及实验原理，并掌握其操作方法． 2 原理 可根据细菌分解利用糖能力的差异表现出是否产酸产气作为鉴定菌 种的依据。是否产酸，可在糖发酵培养基中加入指示剂溴甲酚紫（即B.C.P指示剂，其pH在5.2以下呈黄色，pH在6.8以上呈紫色），经培养后根据指示剂的颜色变化来判断。是否产气，可在发酵培养基中放入倒置杜氏小管观察。 3 材料 3.2菌种 大肠埃希氏菌（Escherichia coli）、产气肠杆菌 （Enterobacter aerogenes）、普通变形杆菌（Proteus vulgaris）的斜面菌种 3.３培养基 葡萄糖、蔗糖和乳糖发酵培养液试管 ４流程 发酵液试管→标记→接种→培养→观察→记录

光致发光材料荧光光谱分析解读

第六章光致发光材料荧光光致发光材料荧光光谱分析荧光光谱分析 案例： 3000 534.4 5000 627.8 Intensity/a.u. 2000150010005000 200 300 400 500 600 700 262.4 Intensity/a.u. 2500 4000300020001000 550 600 650 700 567 wavelength/nmwavelength/nm 图6-1 CaS:Eu,Sm激发光谱（监控波长630nm）图6-2 CaS:Eu,Sm荧光光谱（监控波长630nm） 100 35003000 Intensity/a.u. 629.8 806040200 Intensity/a.u. 25002000150010005000 550 600

650 700 750 8001000120014001600 λ/nm wavelength/nm 图6-4 CaS:Eu,Sm红外响应光谱 图6-3 CaS:Eu,Sm红外上转换发射光谱（980nm激发）概念： 当物质受到诸如光照、外加电场或电子束轰击等的激发后，吸收了外界能量，其电子处于激发状态，物质只要不因此而发生化学变化，当外界激发停止以后，处于激发状态的电子总要跃迁回到基态。在这个过程中，一部分多余能量通过光或热的形式释放出来。如果这部分能量是以光的电磁波形式发射出来，就称为发光现象。概括地说，发光就是物质内部以某种方式吸收能量以后，以热辐射以外的光辐射形式发射出多余的能量的过程。用光激发材料而产生的发光现象，称为光致发光。日常生活中常见的如日光灯和夜明像章的发光就是光致发光。一只日光灯，接通电源以后，首先使灯管中的水银蒸汽发出紫外光（这叫做气体发光），然后紫外光激发灯管管壁上的荧光粉，从而发出可见光。夜明像章之所以能在晚上闪闪发光，是因为像章上涂了一层所谓长余辉的发光材料。当日光或灯光中的短波光照射这种像章的时候，像章上的长余辉发光材料吸收了激发光的能量并储存起来，然后慢慢地发出光来，这种发光可以持续几个小时。 紫外线和红外线虽然看不见，但我们也把他们归结为光。因此，光致发光是指激发波长落在从紫外到近红外这个范围内的发光。 下面介绍光致发光的主要特征和一般规律。 一. 吸收光谱 当光照射到发光材料上时，一部分被反射、散射，一部分透射，剩下的被吸收。只有被吸收的这部分光才对发光起作用。但是也不是所有被吸收的光的各个波长都能起激发作用。研究哪些波长被吸收，吸收多少，显然是重要的。 发光材料对光的吸收，和一般物质一样，都遵循以下的规律，即： I(λ)=I0(λ)e-kλx 其中I0(λ)是波长为λ的光射到物质时的强度，I(λ)是光通过厚度x后的强度，kλ是不依赖光强、但随波长变化而变化的，称为吸收系数。kλ随波长（或频率）的变化，叫作吸收光谱。发光材料的吸收光谱，首先决定于基质，而激活剂和其他杂质也起一定的作用，它们可以产生吸收带或吸收线。 二. 反射光谱

水处理微生物学 第二章 细菌的生理特性

第二章细菌的生理特性 细菌的生理特性，主要从三方面来分析：(1)营养；(2)呼吸；(3)其它环境因素对它们生活的影响。 第一节细菌的营养 细菌的营养是指吸取生长所需的各种物质并进行代谢生长的过程。营养是代谢的基础，代谢是生命活动的表现。细菌所需的营养物质与细菌细胞的化学组成、营养类型和代谢遗传特性等有关。 一、细菌细胞的化学组分及生理功能 1、化学组成细菌细胞中最重要的组分是水，约占细胞总重量的80％，一般为70％～90％．其它10％～20％为干物质。干物质中有机物占90％左右，其主要化学元素是C、H、()、N、P、S；另外约10％为无机盐分(或称灰分)。其化学组成示意图如下(图2—1)。 有关细菌细胞的化学组分还应注意以下几个特点：不同的细菌细胞化学组分不同；同一种细菌在不同的生长阶段，其化学组分也有差异。 2、各化学组分的生理功能 (1)水分 水分是最重要的组分之一，也是不可缺少的化学组分。水在细菌细胞内的存在有两种状态：自由水和结合水。它们的生理作用主要有以下几点： 1)溶剂作用。所有物质都必须先溶解于水，然后才能参与各种生化反应。 2)参与生化反应(如脱水、加水反应)。 3)运输物质的载体。 4)维持和调节一定的温度。 (2)无机盐 无机盐主要指细胞内存在的—些金属离子盐类。根据含有量的多少可以分成微量金属

元素和(大量)金属元素，前者如Zn、Ni、Co、Mo、Mn等．后者如P、S、K、Mg、Na、Fe 等。无机盐类在细胞中的主要作用是： 1)构成细胞的组成成分，如H3PO4是DNA和RNA的重要组成成分。 2)酶的组成成分，如蛋由质和氨基酸的－SH。 3)酶的激活剂，如Mg2+、K+。 4)维持适宜的渗透压。如Na+、K+、Cl－。 5)自养型细菌的能源，如S、Fe2+。 (3)碳源 凡是提供细胞组分或代谢产物中碳素来源的各种营养物质称之为碳源。它分有机碳源和无机碳源两种，前者包括各种糖类，蛋白质，脂肪，有机酸等等，后者主要指CO2(CO32－或HCO3－)。碳源的作用是提供细胞骨架和代谢物质中碳素的来源以及生命活动所需要的能量。碳源的不同是划分细菌营养类型的依据，详见后述。 (4)氮源 凡是提供细胞组分中氮素来源的各种物质称为氮源。氮源也可分为两类：有机氮源(如蛋白质，蛋白胨，氨基酸等)和无机氮源(如NH4Cl，NH4NO3等)。氮源的作用是提供细胞新陈代谢中所需的氮素合成材料。极端情况下(如饥饿状态)，氮源也可为细胞提供生命活动所需的能量。这是氮源与碳源的很大不同。 前已所述，细胞干物质中有机物的六大元素是C、H、O、N、P、S。除了C、H、O、N四种外，剩下的还有P和S。与碳源和氮源类似，凡是提供磷素或硫素的各种化合物分别称为磷源和硫源。磷源比较单一，主要是无机磷酸盐或偏磷酸盐。硫源则比较广泛，从还原性的s2－化合物、元素硫一直到最高氧化态的SO42+化合物，都可以作为硫源。磷源和硫源的作用是分别提供细胞中核酸和蛋白质的合成原料。 (5)生长因子 某些细菌在含有上述介绍的碳源、氮源、磷源、硫源和元机盐类等组分的一般培养基中培养时，生长极差或不能进行生长。但当加入某种细胞或组织的提取液时生长较好。也就是说这些提取液种含有生长所必需的某种物质。因此，我们把某些细菌在生长过程中不能自身合成的，同时又是生长所必需的须由外界供给的营养物质，叫做“生长因子”。根据化学组分的不同，生长因子可分为3类：氨基酸类、嘌呤类、嘧啶类、维生素类。 上面介绍了细菌的—般细胞组分和营养要求。在实际应用中还应注意以下几方面问题：第—，不同的细菌，营养要求不同。 第二，不同的生长条件，同一细菌的营养要求也会不同。 第三，总体来说，细菌的代谢能力很强，可利用的化合物种类很广。 以上所讲的水分、碳素养料、氮素养料、无机盐类和维生素等都是细菌等微生物所需要的，但不同的微生物对每一种营养元素需要的数量不是相同的，并且要求各种营养元素之间有一定的比例关系，主要是指碳氮的比例关系，通常称碳氮比。有人做过试验：根瘤菌要求碳氮比为11.5：1，固氮菌要求碳氮比为27.6：1，土壤中许多微生物在一起生活综合要求的碳氮比约为25：1。废水生物处理中，微生物群体对营养物质也有一定的比例要求，详见第六章第五节。 应该指出，细菌住住先利用现成的容易被吸收、利用的有机物质，如果这种现成的有机物质的量已满足它的要求，它就不利用其它的物质了。在工业废水生物处理中，常加生活污水以补充工业废水中某些营养物质的不足。但如工业废水中的各种成分已基本满足细菌的营养要求，则反而会把细菌养“娇”，因在一般情况下生活污水中的有机物比工业废水中的容易被细菌吸收利用，因而影响工业废水的净化程度。 二、细菌的营养类型

光致发光材料光谱分析

第六章光致发光材料光谱分析 概念： 当物质受到诸如光照、外加电场或电子束轰击等的激发后，吸收了外界能量，其电子处于激发状态，物质只要不因此而发生化学变化，当外界激发停止以后，处于激发状态的电子总要跃迁回到基态。在这个过程中，一部分多余能量通过光或热的形式释放出来。如果这部分能量是以光的电磁波形式发射出来，就称为发光现象。概括地说，发光就是物质内部以某种方式吸收能量以后，以热辐射以外的光辐射形式发射出多余的能量的过程。用光激发材料而产生的发光现象，称为光致发光。日常生活中常见的如日光灯和夜明像章的发光就是光致发光。一只日光灯，接通电源以后，首先使灯管中的水银蒸汽发出紫外光（这叫做气体发光），然后紫外光激发灯管管壁上的荧光粉，从而发出可见光。夜明像章之所以能在晚上闪闪发光，是因为像章上涂了一层所谓长余辉的发光材料。当日光或灯光中的短波光照射这种像章的时候，像章上的长余辉发光材料吸收了激发光的能量并储存起来，然后慢慢地发出光来，这种发光可以持续几个小时。 紫外线和红外线虽然看不见，但我们也把他们归结为光。因此，光致发光是指激发波长落在从紫外到近红外这个范围内的发光。 下面介绍光致发光的主要特征和一般规律。 一. 吸收光谱 当光照射到发光材料上时，一部分被反射、散射，一部分透射，剩下的被吸收。只有被吸收的这部分光才对发光起作用。但是也不是所有被吸收的光的各个波长都能起激发作用。研究哪些波长被吸收，吸收多少，显然是重要的。 发光材料对光的吸收，和一般物质一样，都遵循以下的规律，即：I(λ)=I0(λ)e-kλx 其中I0(λ)是波长为λ的光射到物质时的强度，I(λ)是光通过厚度x后的强度，k λ是不依赖光强、但随波长变化而变化的，称为吸收系数。k λ 随波长（或频率） 的变化，叫作吸收光谱。发光材料的吸收光谱，首先决定于基质，而激活剂和其他杂质也起一定的作用，它们可以产生吸收带或吸收线。 二.反射光谱 如果材料是一块单晶，经过适当的加工（如切割、抛光等），利用分光光度计并考虑到反射的损失，就可以测得吸收光谱。但是多数实用得发光材料都是粉末状，是由微小的晶粒组成的。这对精确测量吸收光谱造成很大的困难。在得不