重金属对几种微生物的胁迫生理毒性研究报告
重金属对微生物毒性效应研究
武汉工业学院毕业论文论文题目：重金属对微生物毒性效应研究姓名学号院系化学与环境工程学院专业环境工程指导教师2010年5月15日目录中文摘要 (Ⅰ)英文摘要 (Ⅱ)1.前言 (1)1.1 重金属对微生物毒性研究现状 (1)1.2 本实验研究的目的和意义 (3)2．大肠杆菌、荧光假单胞菌和枯草芽孢杆菌的简介 (4)2.1 大肠杆菌的简介 (4)2.2 荧光假单胞菌的简介 (4)2.3 枯草芽孢杆菌的简介 (5)3．汞，铬，镉，铅对大肠杆菌，荧光假单胞菌，枯草芽孢杆菌毒性的实验研究 (7)3.1 细菌在重金属污染下存活数量 (7)3.1.1 实验材料和仪器 (7)3.1.2 实验步骤 (7)3.1.3 结果与分析 (7)3.2 细菌在受到重金属污染后在细胞水平上的研究 (9)3.2.1实验材料和仪器 (9)3.2.2 实验步骤 (9)3.2.3 结果与分析 (10)3.3 单细胞凝胶实验 (12)3.3.1 实验材料和仪器 (12)3.3.2 实验步骤 (12)3.3.3 结果与分析 (13)4．微生物和重金属相互作用的应用范围及发展前景 (15)4.1 微生物和重金属相互作用的应用范围 (15)4.1.1 重金属污染的微生物学评价 (15)4.1.2 微生物在环境保护中的应用 (15)4.2 重金属和微生物相互作用的发展前景...................．16 谢辞 (17)参考文献 (18)摘要微生物不仅种类繁多，数量极大，分布广泛，而且具有繁殖迅速，个体微小，比表面积大，对环境适应能力强等特点，因而成为人类最宝贵、最具开发潜力的资源库之一。
作为分解者，微生物在地球生态系统的物质循环过程中起着“天然环境卫士”的作用。
众所周知，重金属不能被微生物降解并且对它们有毒害作用，本次实验是以四种常见的重金属离子+2H g、+6Cd、+2P b对大肠杆菌、荧光假单Cr、+2胞菌、枯草芽孢杆菌三种细菌生长过程的毒性研究。
重金属Cu2+胁迫对绿豆生理生化指标的影响
重金属Cu2+胁迫对绿豆生理生化指标的影响重金属污染是当前严重的环境问题之一，其中铜铁污染较为常见。
铜是一种必需的微量元素，但在高浓度下会对生物体产生毒害作用。
绿豆是一种常见的耐旱植物，在重金属污染环境中具有一定的耐受能力。
本文旨在研究Cu2+胁迫对绿豆生理生化指标的影响。
实验选择了绿豆种子作为研究材料，分为胁迫组和对照组。
对照组以蒸馏水浸泡种子，胁迫组以含有不同浓度的Cu2+溶液浸泡种子，浓度分别为0、50、100、200和300 mg/L。
浸泡时间为24小时后，将种子移植到含有相应浓度的Cu2+溶液中继续培养1周。
接下来，采集绿豆根部和叶片进行生理生化指标的测定。
比较了绿豆根部和叶片的鲜重和干重。
结果显示，与对照组相比，胁迫组的绿豆根部和叶片的鲜重和干重显著降低。
特别是在高浓度Cu2+胁迫下，绿豆根部和叶片的鲜重和干重减少更为明显，表明Cu2+胁迫对绿豆的生长和发育产生了抑制作用。
对绿豆根部和叶片的抗氧化酶活性进行了测定，包括超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性。
结果显示，随着Cu2+浓度的增加，绿豆根部和叶片的SOD和POD活性逐渐上升。
这表明Cu2+胁迫引起了绿豆的氧化应激反应，导致抗氧化酶活性的增加。
测定了绿豆根部和叶片的丙二醛（MDA）含量，作为细胞膜损伤的指标。
结果显示，在高浓度Cu2+胁迫下，绿豆根部和叶片的MDA含量显著上升，说明Cu2+引起了细胞膜的损伤。
Cu2+胁迫对绿豆生理生化指标的影响是多方面的。
高浓度Cu2+胁迫抑制了绿豆的生长和发育，降低了叶绿素含量，导致了氧化应激反应的增强和细胞膜的损伤。
在应对重金属铜污染时，需要采取相应的措施，减少Cu2+对植物的毒害作用，保护环境和人类健康。
植物重金属胁迫胁迫下的生理生态机制研究
植物重金属胁迫胁迫下的生理生态机制研究随着工业化进程的加速和经济的发展，大量的重金属污染物进入到自然环境之中，对于生态环境的破坏和生物体的伤害都造成了严重的威胁。
在这些污染物中，植物重金属污染已经成为了环境生态中的一个热点问题。
无论是在城市中的道路旁、工厂周围还是在农田里，我们都能够看到被重金属污染所影响的植被，这些植被都表现出了各种各样的畸形和死亡的症状。
因此，研究植物重金属胁迫下的生理生态机制，深入了解植物在这种环境下的适应能力和生态学效应，对于生态系统的保护和环境修复具有极其重要的意义。
在植物重金属胁迫下，植物可以通过一系列的生理生化反应来应对这种胁迫。
首先，植物的根系可以通过调控根毛的数量和分布以及根系的活性来吸收和排除土壤中的重金属元素。
同时，植物的根系还能够分泌大量的有机酸和胺基酸等溶解性物质，将重金属形态转化为可溶性的离子态，以便于植物的吸收和运输。
此外，植物的叶片和茎干还能够能够通过分泌树脂和蜡质等物质，将重金属元素与环境隔离开来，从而达到隔离和纠正的效果。
除了通过物理化学途径来应对重金属胁迫之外，植物还能够通过形成一系列的生理反应来实现对于环境的适应。
一方面，植物能够通过发生气孔关闭、叶片变形等措施来减少重金属的吸收。
另一方面，植物还能够调节生长发育，加速生长，缩短生育期，提高生物量以及合成的光合色素等，从而提高植物的综合生态效应。
在植物重金属胁迫下，植物生长和发育受到了很大的影响。
重金属的积累和吸收会导致植物细胞的氧化应激反应的加剧，产生一系列的自由基和有毒物质，破坏细胞内的组织结构和膜的完整性，影响植物的正常的代谢和生理反应。
同时，重金属胁迫还会导致植物的光合作用的下降和呼吸作用的加剧，进而使植物的营养物质的合成和转运也受到很大的限制。
随着生态环境研究的不断深入，学者们对植物重金属胁迫下的生理生化反应和调控机制有了更加深入和全面的认识。
目前，人们不仅能够解析植物在分子水平上对环境压力的应对机制，还能够利用生物工程技术来提高植物的环境适应性，增加重金属污染区域的生态恢复能力和土壤修复效果。
重金属对微生物生长发育的影响研究
重金属对微生物生长发育的影响研究随着现代工业的不断发展，化学品和有害物质的排放量也在逐年增加。
这其中包括含有重金属的废水、废弃物等等。
而对于环境生态的保护，我们必须了解这些重金属对生物生长发育的影响，特别是对微生物的影响。
一、微生物生长发育及其重要性微生物是一种能够在无需人工干预的情况下，在土壤、水体、空气和动植物体内自然繁殖的生物体。
它们包含一些最简单的生命体，如细菌、真菌、病毒、藻类等等。
微生物在地球生态系统中起着非常重要的作用，其中最基本的作用是：分解有机化合物与元素的循环。
正是因为微生物在土壤中的作用，才能够在这片土地上种出丰收的庄稼。
同时，微生物还在环境中起着一个净化的作用，通过自身代谢及吞噬有害物质，使这些有害物质得到分解和清理，减少对环境的损害。
在环境治理中，微生物与其他工程技术一样，是一种非常重要的技术手段。
二、重金属及其杀菌作用重金属在环境中广泛存在，在人类的生产和生活活动中不可避免地会产生。
重金属包括铅、铬、汞、镉和锰等，这些金属离子具有很强的毒性和生物杀灭作用。
因此，在很多行业中，重金属被广泛应用于杀虫、杀菌等环节中。
重金属能够通过其氧化还原反应把水内的微生物杀灭掉。
另外，重金属还可以影响细菌的代谢，抑制细菌的生长。
这是因为重金属具有强大的氧化还原性，它们会干扰微生物的生命活动，使微生物的代谢过程发生异常。
因而，影响微生物的生长发育。
这对于环境清理工作产生了很大的影响。
三、不同重金属对微生物的影响1. 镉镉是一种常见的重金属，也是一种有害的物质。
它能够在土壤中积累，并通过作物而进入食物链之中。
在微生物中，镉离子可以抑制细胞膜的透性和糖的吸收，影响微生物的代谢过程。
除此之外，它还可以抑制微生物对邻近元素的吸收，干扰微生物的正常生长。
2. 铬铬是一种广泛存在于环境中的重金属。
它对微生物的生长具有明显的抑制作用，可以干扰微生物的代谢和吸收过程，减缓其生长速度。
在铬污染的土壤和水体中，微生物的数量通常很少，因为它们难以忍受铬离子带来的压力。
重金属对微生物影响的研究进展
重金属对微生物影响的研究进展作者：贺前锋李鹏祥黄放刘代欢易凤姣来源：《中国科技博览》2015年第22期[摘要]随着工农业的发展，重金属污染问题引起人们广泛关注。
在微生物生长过程中，有些重金属元素是微生物生长所需的微量元素，对其新陈代谢有促进作用。
但重金属含量超过一定阈值时将对微生物产生毒害作用，过量或非必需重金属元素可取代结合位点的必需元素，与配位基团反应，导致核酸、蛋白质构象改变，干扰氧化磷酸化及渗透压的平衡，产生毒害作用。
[关键词]微生物；重金属；生理毒害中图分类号：S15431 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0314-01在重金属污染的生态环境中，微生物种群结构、生理代谢会产生各种变化以响应重金属的胁迫，这些信息可用于重金属生物有效性的评价，可为环境中重金属的风险评估提供依据。
本文主要从重金属对生理毒害影响、微生物解毒机制及外界环境因素对重金属危害微生物毒性的影响研究进展进行阐述。
1.微生物对重金属毒害的解毒机制重金属对微生物的毒害主要表现在对微生物活性、微生物的种类和群类结构和对微生物细胞形貌结构的影响。
与此相应，微生物对重金属也有不同的解毒机制。
主要是通过细胞膜通透性改变、基因调控合成特异性表达蛋白质、合成小分子有机酸及形成难溶性无机物，并在不同部位形成能与重金属结合的产物来实现的。
1.1 细胞膜通透性改变重金属对微生物的细胞膜的破坏不仅是简单的机械损伤，而且对细胞酶系的改变与物质合成位点也有抑制作用，从而导致微生物原生质膜的组分与通透性改变。
重金属对微生物的毒性与微生物细胞膜脂肪酸组成显著性相关，不饱和脂肪酸的增加与通透性的改变并不是对金属运输的适应，而是菌体对重金属造成的不饱和脂肪酸过氧化的适应与抗性。
1.2 合成特异性表达蛋白质在重金属胁迫下，微生物可通过基因调控，合成特异性表达的蛋白质，参与促进重金属离子外排或络合，降低重金属的毒害。
廖国建等采用蛋白质双向电泳和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）技术，研究铬（Ⅵ）对粟酒裂殖酵母在蛋白质水平上的毒害作用。
重金属胁迫下土壤微生物对植物促生机制的研究进展
重金属胁迫下土壤微生物对植物促生机制的研究进展随着工业和农业的发展，重金属污染已成为环境保护领域的一个热门话题。
这些重金属对土壤微生物和植物的成长发育产生严重的影响，使植物吸收水分和养分的能力下降，促使生物地球化学循环过程中发生异常。
因此，探究重金属胁迫下土壤微生物对植物促生机制，有助于深入了解生物地球化学循环过程，提高植物的生长质量，对于环境保护和农业发展有重要意义。
重金属的污染与土壤微生物群落和活性密切相关。
研究表明，重金属污染逐渐增加，会导致土壤微生物群落结构发生变化，微生物的生物量和活性下降，并且偏向于产生厌氧微生物。
此外，重金属还能与重要的生物化学反应底物结合，从而影响微生物的代谢过程。
重金属胁迫下，植物会受到生理生化代谢的影响。
除了影响光合作用和呼吸作用等细胞功能外，重金属也会影响植物食物链以上的生态系统的稳定性。
植物促生机制受到影响时，植物的生长速度会降低，抗病力下降，并导致次生物代谢的积累。
1.土壤微生物对植物的促生作用：微生物在土壤中扮演着调控土壤生态系统的重要角色。
它们可以分解有机物质，生成肥料、维持土质稳定性、氮、磷、钾等元素的转化循环。
此外，微生物还会分泌生长激素，如植物生长素、赤霉素等，直接或间接地对植物的生长产生促进作用。
2.重金属对植物生长的影响：重金属对植物的生长有明显的负面影响，可通过减少光合作用、呼吸和氮代谢的能力降低植物的生长速度和抗病力。
对于科学家来说，调解重金属污染对植物生长的影响，是关注的焦点。
3.微生物修复重金属污染的应用：微生物具有较好的修复能力，可以去除污染的有机化合物、汞、铅、镉等毒性金属。
近年来，通过启动微生物修复技术，可以在一定程度上改善重金属污染的土壤环境，此外还可以改善土壤生态系统的微生物群落结构，并保护植物生长环境，从而改善植物的生长与发展。
结论：在重金属胁迫下，微生物和植物之间的相互作用对于保护和改善环境具有重要意义。
在这个过程中，需要科学家研究和技术支持，以开发和运用更有效的土壤沉积物处理技术和微生物资源，更好地应对重金属污染带来的影响，实现生态系统的平衡和可持续发展。
重金属离子的环境毒性及其对生态系统的影响研究
重金属离子的环境毒性及其对生态系统的影响研究近年来，随着工业化进程的加快，环境污染问题也日益突出。
其中，重金属污染被广泛关注，因为重金属离子具有高度的环境毒性，能够对生态系统造成严重的影响。
本文将探讨重金属离子的环境毒性及其对生态系统的影响研究。
一、重金属离子的环境毒性重金属是指相对原子质量较大、密度较大、化学惰性和稳定性较强的金属元素，包括铅、汞、镉、铬和铜等。
这些元素在某些情况下可以被离子化，形成溶解的离子形式，进而产生环境污染。
重金属离子具有强大的环境毒性，主要表现在以下几个方面。
1、对生物的毒性。
重金属离子能够对生物体产生多种不良影响，包括细胞毒性、氧化损伤、细胞凋亡和基因突变等。
2、土壤污染。
重金属离子在土壤中具有较长的半衰期，能够在环境中累积。
当重金属浓度超过一定的范围时，就会对土壤的生物活性和土壤微生物群落造成不可逆的影响。
3、水体污染。
重金属离子能够被溶解在水中，进而污染水体。
这种污染形式在工业污染和城市化进程中普遍存在，对水生生物的生长、繁殖和养分吸收造成极大的影响。
此外，由于一些重金属离子具有紫外线吸收能力，还会影响海洋生态系统的光合作用。
4、大气污染。
工业污染和车辆燃烧等过程中，会释放大量的重金属离子，进入大气中。
这些重金属进一步降落在土壤和水体中，污染环境。
二、重金属离子对生态系统的影响重金属离子对生态系统的影响是十分显著的，主要表现在以下几个方面。
1、土壤生态系统。
重金属离子在土壤中的毒性非常强，能够破坏土壤中的微生物群落和土壤物理性质，影响土壤的保水、保肥能力。
通过土壤微生物群落结构和土壤生态系统的指标分析，研究人员发现，重金属污染能够破坏土壤生态系统的稳定性，影响土壤有机质分解，从而进一步影响植物的生长和发育。
2、水生生态系统。
重金属离子对水生生态系统的影响主要表现在对水体质量的影响，例如水体中的溶解氧、pH值、水质等指标。
重金属离子能够破坏水体中生物的新陈代谢过程，进一步影响水生生态系统的生态平衡。
重金属污染对微生物和植物生长的影响研究
重金属污染对微生物和植物生长的影响研究重金属是指密度大于5g/cm3、具有毒性和对人体和环境造成危害的金属元素。
由于重金属在生产生活中过度使用，一些行业排放不当，如小型冶炼厂、废旧电器制造以及养殖等行业，导致重金属含量越来越高，容易造成环境污染，土壤污染是其中之一。
而土壤污染除了严重影响生态环境和人类的健康外，还会直接影响微生物和植物的生长，对产量和品质造成威胁，因而引起科研人员的关注。
一、重金属对微生物的影响微生物是土壤的重要组成部分，它们通过繁殖、分解有机物等活动参与到了很多土壤生物过程中，同时，它们对环境的污染值得深入研究。
重金属这类毒物通过物理、化学和生物学三种方式影响微生物的生长。
首先，重金属元素对细胞生长和功能的直接影响在于造成基因突变、活性酶抑制和蛋白质损伤等，会使微生物代谢能力和活性降低。
例如，铅元素的毒性作用表现为抑制DNA复制和发生突变；镉元素主要导致蛋白质泡沫经历变性过程，尤其是对于一些硫酸盐还原菌影响较大。
其次，重金属元素影响与土壤微生物协同作用的反应机制有两种方式，一是贡献合将微生物代谢能力降低，导致微生物对需要互补代谢产物的生物过程的执化降低。
二是影响微生物膜的渗透性和电能势，尤其是大气环境重金属降低每个微生物膜中的负离子外部浓度，放大空心的渗透性障碍物，从而抑制微生物的代谢活动。
三是重金属元素通过调节土壤微生物的分布和群落结构，对土壤养分循环、有机物质分解、氮循环等生物地球化学过程产生影响。
二、重金属对植物的影响植物长在土壤里，重金属元素的污染会对植物生长、发展、生理代谢和产量造成影响。
植物纤维素合成受累时，导致了植物叶片的水分耗损，造成植物的营养缺乏和腐烂。
此外，重金属元素损害植物根系结构，导致植物吸收不到足够的营养和水分；阻碍营养元素和水的正常上升运输，影响植物叶片生长；还会促使病毒、病菌、真菌等微生物的生长，对植物的危害更加严重。
在重金属元素影响下，植物产生了机体解毒酶，来分解和抵抗重金属的危害。
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重金属对几种微生物的胁迫生理毒性研究
我们生活的世界是一个微生物世界，人类就生活在微生物海洋里，其中土壤和水体是微生物种类和数量比较多的两个生活环境，随着社会的进步，工农业的发展，各种生产和生活废弃物的排放，人类生活的环境受到各种废弃物的严重污染，这些污染给环境带来了严重的影响，同时也影响了环境中的各种生物，微生物也不例外，微生物以其独有的特征成为环境污染监测中一个重要指标，如水体中生物监测的对象就主要是细菌。
一般情况下，环境中重金属的存在会对动、植物和微生物造成一定的毒害作用, 但是各种生物对重金属的敏感性有很大的差别。
微生物作为一类低等的单细胞的生物，外界环境对它作用具有均一性特征，更容易受到外界环境的影响，所以，微生物对各种污染物的敏感性是比较强的。
很多研究表明，微生物在受到重金属胁迫后，往往会在区系组成、生理生化、遗传等方面对重金属作出响应，根据以上指标的变化特点，分析不同重金属在不同浓度梯度下对几类典型微生物造成的影响，为环境中重金属污染状况进行评价提供理论依据，并为环境重金属污染的生物修复提供理论指导。
外界环境中存在的微生物主要有三大类：细菌(根据革兰氏染色可分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌)、真菌和放线菌，它们在结构、组成、形态和大小等方面都有各自的特征:
革兰氏阳性菌：有细胞壁，构成的主要成分是肽聚糖，肽聚糖层较厚，细胞壁的其他成分是磷壁酸；细胞膜的构成与高等生物一样，成分是磷脂和蛋白质分子；细胞内有一核区，其成分有DNA、RNA和支架蛋白。
革兰氏阴性菌：与革兰氏阳性菌细胞壁的共有成分是肽聚糖，但是，革兰氏阴性菌肽聚糖层较薄，在其细胞壁外有有一层结构复杂的外膜，其主要成分是脂蛋白、脂多糖、孔蛋白等，其他结构成分与革兰氏阳性菌相同。
链霉菌：是放线菌中的一个大属，在土壤中分布广，种类多，属于原核微生物中的革兰氏阳性菌，结构为杆状或丝状。
酵母菌：是真核微生物中的一个大类群，它的特点是细胞中含有细胞核，细胞个体较大，细胞壁的成分多以几丁质为主。
综上所述，环境中四类微生物在受到外源性重金属胁迫后，在生理生化、形态、生长、遗传等方面都会表现出不同的变化，这些变化可以为环境被外源性重金属污染后在微生物方面响应提供一定的参考，从一定程度上反映重金属对环境的污染程度。
目前，大多数的研究多集中于用一种重金属不同的浓度梯度在盆栽或实验室条件下对土壤典型微生物进行胁迫培养，通过测定土壤中微生物生物学指标、土壤酶活性及给所培养的植物带来的生理生化、基因等方面的变化，分析重金属对土壤典型微生物及植物的影响，而重金属对土壤中三类微生物群体水平上的影响及三类典型微生物对不同重金属的响应机理还少见报道。
本课题选择四种典型的微生物（革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酿酒酵母菌、链
霉菌），用不同种类的重金属（计划选择6-9种常见的重金属）和同一种重金属在不同浓度下对四种微生物进行胁迫培养，通过测定四种微生物的生长曲线变化和蛋白质、可溶性糖、RNA、DNA含量变化，研究不同重金属在不同浓度下对微生物的胁迫毒性效应，探讨微生物对不同重金属的响应机制，为环境中重金属污染状况进行评价提供理论依据，并为环境重金属污染的微生物修复提供理论指导。
通过本课题研究，①通过四种微生物生长曲线的变化，找到常见重金属对各类微生物的影响，为重金属污染环境中微生物的生长提供科学的理论依据；②通过重金属胁迫后四类微生物细胞内含物的变化特点，了解重金属对典型微生物在个体水平的影响；③从理论上找到被重金属污染环境中微生物监测对象。
项目组成成员长期从事环境生物学的教学和科研工作，曾参多项与环境有关的课题，并在各类期刊上发表了多篇环境方面的论文，有一定的科研经验，具有良好的前期研究基础，为本课题的开展打下了基础。