可听声波刺激对大肠杆菌生长代谢的影响及机制研究

摘要

可听声波是一种重要的环境因子，在自然界中广泛存在并同生物体发生相互作用。目前，对于可听声波的生物学作用研究在国际范围内尚不够普遍，对其效应的实验观察尚不够系统，其作用的分子机理也不够清楚，这在一定程度上，制约了声生物效应的开发利用。因此，深入开展可听声波与生物体相互作用的研究，探究可听声波生物学作用的一般特征和规律，揭示该频段声波在传播过程中生物学效应的作用途径及分子机制，必将为可听声波的合理开发和利用、建立基于单细胞生物的声波暴露风险评估体系及开展可听声波危害的有效规避与防范奠定理论基础。本文以单细胞模式生物大肠杆菌为研究对象，以自行研制的声频发生装置为实验平台，研究了可听声波刺激对E.coli生长特性、生理生化特性及细胞膜结构和功能等的影响，并对Ca2+在可听声波刺激大肠杆菌细胞生长中的作用及机理进行了探讨。
　　本研究主要内容包括：⑴研究了正常条件和环境胁迫下可听声波刺激对大肠杆菌生长的影响，结果表明：正常培养条件下，不同频率和强度的可听声波刺激对 E.coli的生长具有促进或抑制效应；当频率1000 Hz，强度为100 dB时可听声波能显著地促进大肠杆菌细胞的生长，超出一定范围时可听声波刺激对其生长的促进作用减弱，甚至有抑制作用。但在渗透胁迫条件下，可听声波刺激却明显增强了由渗透胁迫引起的生长抑制效应，而在盐胁迫下适当强度的可听声波刺激却可从一定程度上减轻盐胁迫对E.coli生长的影响，一些可能的机制卷入了上述效应过程。⑵探讨了可听声波刺激对E.coli生理代谢活动的影响，研究发现在一定强度和频率的可听声波刺激下，大肠杆菌胞内蛋白质含量显著高于对照组，比对照组平均增加了59.5％；SOD酶活性相比对照组平均提高了68.56%；CAT酶活性相比对照组提高了331.22%，表明适宜强度和频率的可听声波刺激可增强细胞的代谢活性。⑶对可听声波刺激下大肠杆菌细胞膜结构和功能变化的研究表明，适宜强度的可听声波刺激可在一定范围内不损伤菌体的情况下增加大肠杆菌胞内溢出的核酸和蛋白质的量，增强细菌质膜的通透性。通过傅里叶变换红外光谱方法测定可听声波刺激对质膜蛋白酰胺Ⅰ带、酰胺Ⅱ带及酰胺Ⅲ带的影响发现，可听声波刺激下，质膜蛋白的二级结构发生了改变。⑷研究了Ca2+在大肠杆菌对可听声波应激响应过程中的作用，结果表明，当培养基中游离钙被螯合以后，可听声波刺激对E.coli细胞生长的促进效应将被完全消除，且适宜强度的可听声波可使E.coli胞内总Ca2+含量显著增加。

目录

第1章 绪论

1.1声波概述

1.2可听声波刺激对生物体的生物学效应

1.3可听声波刺激对生物体的生物学效应机制的研究

1.4本文的研究思路与构想

1.5本文的研究意义

1.6本文的创新之处

第2章 可听声波刺激对大肠杆菌生长特性的影响

2.1材料与方法

2.2结果与讨论

2.3结论

第3章 可听声波刺激对大肠杆菌生理特性的影响

3.1材料与方法

3.2结果与讨论

3.3结论

第4章 可听声波刺激对大肠杆菌细胞质膜的影响

4.1材料与方法

4.2结果与讨论

4.3结论

第5章 钙离子在可听声波刺激大肠杆菌细胞生长中的作用

5.1材料与方法

5.2结果与讨论

5.3结论

第6章 结论

6.1结论

6.2研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果