目 录
第1章 环境分析化学简介……………………………………………………………………1
1.1 环境分析化学的任务、特点及要求……………………………………………1
1.1.1 环境分析化学的任务……………………………………………………………1
1.1.2 环境分析化学的特点………………………………………………………1
1.1.3 环境分析化学的要求……………………………………………………………2
1.2 环境分析化学的发展趋势………………………………………………………2
1.2.1 高效预富集、分离方法的研究……………………………………………………2
1.2.2 环境分析监测技术的连续自动化………………………………………………3
1.2.3 开发新的用于环境分析化学的计算机软件……………………………………3
1.2.4 各种方法和仪器的联用…………………………………………………………3
1.2.5 提出新原理，发展新方法…………………………………………………………3
1.2.6 环境生化分析……………………………………………………………………4
1.3 环境检验的生化指示器系统……………………………………………………4
1.3.1 活体生物……………………………………………………………………………4
1.3.2 组织和器官…………………………………………………………………………5
1.3.3 细胞培养……………………………………………………………………………7
1.3.4 细胞制备物…………………………………………………………………………8
1.4 污染物在生物体内的积累和分布……………………………………………………10
1.4.1 污染物在生物体内的积累…………………………………………………………10
1.4.2 污染物在生物体内的分布………………………………………………………10
1.5 生物样品的采集、制备和保存…………………………………………………………11
1.5.1 人类血、尿、头发和其他组织样品的采集、制备和保存…………………………11
1.5.2 动物样品的采集、制备和保存……………………………………………………13
1.5.3 人和动物待检样品的取样………………………………………………………16
1.5.4 植物样品的采集、制备和保存……………………………………………………16
1.6 生物样品的预处理…………………………………………………………………18
1.6.1 消解和灰化………………………………………………………………………19
1.6.2 提取、分离和浓缩…………………………………………………………………19
1.6.3 适用于酶法检验的生物样品的处理……………………………………………20
1.7 环境样品有机污染物分析的预处理技术……………………………………………22
1.7.1 优先污染物与优先监测…………………………………………………………22
1.7.2 环境有机污染物分析的必要性与特点…………………………………………23
1.7.3 环境有机污染物分析的一般步骤与方法………………………………………23
1.7.4 环境有机污染物衍生化…………………………………………………………25
1.7.5 固相萃取…………………………………………………………………………27
1.7.6 固相微萃取………………………………………………………………………32
1.7.7 超临界流体萃取…………………………………………………………………34
思考题……………………………………………………………………………………37
参考文献…………………………………………………………………………………………37
第2章 蛋白质结构与性质………………………………………………………………………38
2.1 蛋白质的功能、分类…………………………………………………………………38
2.1.1 蛋白质研究概况…………………………………………………………………38
2.1.2 蛋白质的功能……………………………………………………………………39
2.1.3 蛋白质的分类……………………………………………………………………39
2.2 氨基酸的功能、结构、性质……………………………………………………………40
2.2.1 氨基酸的功能与制备……………………………………………………………40
2.2.2 天然氨基酸的主体结构…………………………………………………………41
2.2.3 氨基酸的性质……………………………………………………………………42
2.3 蛋白质的性质……………………………………………………………………………45
2.3.1 蛋白质的两性解离和等电点……………………………………………………45
2.3.2 蛋白质分子的大小………………………………………………………………46
2.3.3 蛋白质的胶体性质………………………………………………………………47
2.3.4 蛋白质的变性……………………………………………………………………47
2.3.5 蛋白质的沉淀反应………………………………………………………………48
2.3.6 蛋白质的颜色反应……………………………………………………………48
2.4 蛋白质的结构分析…………………………………………………………………49
2.4.1 蛋白质的一级结构…………………………………………………………………49
2.4.2 蛋白质的二级结构…………………………………………………………………49
2.4.3 蛋白质的三级结构…………………………………………………………………50
2.4.4 蛋白质的四级结构…………………………………………………………………50
2.5 蛋白质组学简介…………………………………………………………………………51
2.5.1 常用的蛋白质组学研究技术………………………………………………………52
2.5.2 蛋白质组学研究展望………………………………………………………………55
思考题……………………………………………………………………………………55
参考文献……………………………………………………………………………………………55
第3章 氨基酸分析…………………………………………………………………………………56
3.1 氨基酸的定量斑点分析…………………………………………………………………56
3.1.1 斑点显色分析法…………………………………………………………………56
3.1.2 斑点荧光分析法…………………………………………………………………57
3.2 色谱方法……………………………………………………………………………………57
3.2.1 离子交换色谱法…………………………………………………………………57
3.2.2 反相色谱分析法…………………………………………………………………60
3.2.3 气相色谱法………………………………………………………………………62
3.2.4 氨基酸的电泳分析法……………………………………………………………62
3.3 基于氨基酸选择性反应的分析方法………………………………………………63
3.3.1 显色分析法………………………………………………………………………63
3.3.2 荧光方法…………………………………………………………………………63
3.3.3 微生物方法………………………………………………………………………64
3.3.4 酶分析法…………………………………………………………………………64
3.4 氨基酸分析中存在的问题及发展趋势…………………………………………65
思考题……………………………………………………………………………………65
参考文献………………………………………………………………………………………65
第4章 蛋白质分析方法…………………………………………………………………66
4.1 蛋白质分析方法概论…………………………………………………………………66
4.2 化学分析法……………………………………………………………………………67
4.3 紫外吸收光谱法…………………………………………………………………68
4.3.1 双缩脲法………………………………………………………………………69
4.3.2 劳里(Lowry)法………………………………………………………………69
4.3.3 染料结合法……………………………………………………………………70
4.4 荧光分光光度法………………………………………………………………73
4.4.1 内源荧光法……………………………………………………………………73
4.4.2 外源荧光法……………………………………………………………………73
4.5 共振散射光谱法………………………………………………………………………75
4.6 极谱法……………………………………………………………………………………76
4.6.1 蛋白质自身的极谱波…………………………………………………………76
4.6.2 蛋白质的催化氢波……………………………………………………………76
4.6.3 蛋白质-金属配合物吸附波…………………………………………………77
4.7 高效液相色谱法………………………………………………………………………78
4.7.1 高效液相色谱简介……………………………………………………………78
4.7.2 蛋白质的高效液相色谱分析…………………………………………………84
4.8 高效毛细管电泳法……………………………………………………………84
4.8.1 HPCE简介…………………………………………………………………84
4.8.2 毛细管电泳法的应用………………………………………………………90
思考题………………………………………………………………………………91
参考文献………………………………………………………………………………………91
第5章 酶分析法…………………………………………………………………………………92
5.1 酶分析基础……………………………………………………………………………92
5.1.1 酶的定义和性质…………………………………………………………………92
5.1.2 酶分析测定的原则………………………………………………………………92
5.1.3 酶反应动力学……………………………………………………………………93
5.1.4 影响酶催化反应的因素…………………………………………………………96
5.2 酶动力学分析方法……………………………………………………………98
5.2.1 初速度法………………………………………………………………………98
5.2.2 固定时间分析法………………………………………………………………99
5.3 酶分析的检测技术……………………………………………………………………99
5.3.1 紫外—可见分光光度法………………………………………………………100
5.3.2 荧光光度法……………………………………………………………………100
5.3.3 电化学法………………………………………………………………………100
5.3.4 其他方法………………………………………………………………………101
5.4 酶分析应用……………………………………………………………………………101
5.4.1 活化剂的测定…………………………………………………………………101
5.4.2 抑制剂的分析…………………………………………………………………102
5.4.3 酶活性的测定…………………………………………………………………103
思考题…………………………………………………………………………………106
参考文献 …………………………………………………………………………………………107
第6章 免疫分析……………………………………………………………………………………108
6.1 抗原抗体及其制备……………………………………………………………………109
6.1.1 抗原及其制备…………………………………………………………………109
6.1.2 抗体及其制备…………………………………………………………………112
6.2 免疫反应 ………………………………………………………………………………121
6.2.1 免疫反应基本原理……………………………………………………………121
6.2.2 经典的免疫反应………………………………………………………………124
6.3 免疫分析法 …………………………………………………………………………131
6.3.1 放射免疫测定…………………………………………………………………132
6.3.2 免疫荧光技术……………………………………………………………………145
6.3.3 胶体金标记技术…………………………………………………………………153
思考题…………………………………………………………………………………158
参考文献 …………………………………………………………………………………………159
第7章 酶联免疫法及其在残留农药分析中的应用…………………………………160
7.1 采用ELISA检测残留农药的改进方法……………………………………160
7.1.1 酶标抗原直接竞争抑制法…………………………………………………160
7.2 ELISA检测残留农药的一般程序 …………………………………………161
7.2.1 半抗原的准备………………………………………………………………161
7.2.2 人工免疫抗原的合成………………………………………………………161
7.2.3 农药抗体的制备……………………………………………………………162
7.2.4 抗原或抗体的包被…………………………………………………………162
7.2.5 结果的判定…………………………………………………………………163
7.2.6 应用实例……………………………………………………………………165
7.3 采用分子诊断技术对环境中毒素的检测分析………………………166
7.3.1 采用免疫分析对真菌毒素的分子诊断……………………………………166
7.3.2 采用免疫分析技术对细菌毒素的分子诊断………………………………170
7.3.3 采用免疫分析技术对其他生物毒素的检测………………………………172
思考题…………………………………………………………………………………175
参考文献 …………………………………………………………………………………………175
第8章 生物传感器及其在环境污染物分析中的应用……………………………176
8.1 概述…………………………………………………………………………………176
8.2 酶传感器…………………………………………………………………………177
8.2.1 酶传感器的结构…………………………………………………………177
8.2.2 酶的固定化 ………………………………………………………………177
8.2.3 酶传感器的分类…………………………………………………………178
8.3 酶传感器应用………………………………………………………………………181
8.4 采用生物传感器对环境中的污染物进行监测………………………………182
8.4.1 采用生物传感器对环境参数的监测………………………………………182
8.4.2 生物传感器对毒素物质的检测……………………………………………184
8.4.3 利用生物传感器对残留农药的检测………………………………………185
8.4.4 采用传感器对重要污染物的检测…………………………………………188
8.4.5 生物传感器对有机大分子的检测…………………………………………192
8.4.6 生物传感器对环境中金属离子的检测……………………………………194
8.5 环境中农药的免疫传感技术进展………………………………..……195
8.5.1 农药分析免疫传感器………………………………………………………195
8.5.2 免疫传感器的生物分子部分………………………………………………196
8.5.3 免疫传感器的传感器部分…………………………………………………197
8.5.4 免疫传感器方法……………………………………………………………201
思考题…………………………………………………………………………………202
参考文献…………………………………………………………………………………………202
第9章 核酸分析………………………………………………………………………204
9.1 核酸的结构……………………………………………………………………204
9.1.1 碱基、戊糖、核苷和核苷酸……………………………………………… 204
9.1.2 核酸的结构………………………………………………………………207
9.2 核酸及核苷酸的性质………………………………………………………210
9.2.1 溶解性……………………………………………………………………210
9.2.2 核酸及其组分的两性性质………………………………………………210
9.2.3 紫外吸收特性……………………………………………………………214
9.2.4 核酸的变性与复性………………………………………………………215
9.3 核酸的分离纯化……………………………………………………………215
9.3.1 核酸分离的一般原则……………………………………………………215
9.3.2 DNA的分离纯化…………………………………………………………216
9.3.3 RNA的分离纯化…………………………………………………………216
9.3.4 核酸组分的分离纯化……………………………………………………217
9.4 核酸分析方法…………………………………………………………………218
9.4.1 化学发光法…………………………………………………………………218
9.4.2 光度分析法…………………………………………………………………218
9.4.3 荧光分析法……………………………………………………………219
9.4.4 共振散射光谱分析法………………………………………………………219
9.4.5 电化学方法…………………………………………………………………220
9.4.6 其他方法……………………………………………………………………220
思考题………………………………………………………………………………220
参考文献………………………………………………………………………………………220
第10章 基于分子诊断技术的环境致病微生物检测…………………………221
10.1 利用PCR技术检测环境中的致病微生物…………………………221
10.1.1 聚合酶链式反应………………………………………………………221
10.1.2 采用PCR技术检测病原菌…………………………………………227
10.1.3 采用PCR检测环境中的病毒……………………………………………232
10.1.4 PCR检测环境中的寄生虫………………………………………………235
10.2 利用寡核苷杂交技术检测致病微生物………………………………238
10.2.1 核酸探针杂交技术………………………………………………………238
10.2.2 采用DNA探针检测病原微生物………………………………………251
10.3 利用免疫分析技术检测致病微生物…………………………………255
10.3.1 免疫分析法检测病原细菌……………………………………………255
10.3.2 ELISA法检测病原真菌………………………………………………256
10.3.3 ELISA法检测病毒……………………………………………………257
10.3.4 ELISA法检测病原虫…………………………………………………258
10.4 检测环境中病原微生物的其他快速方法…………………………259
10.4.1 检查某些细菌的专有酶进行快速鉴定………………………………259
10.4.2 快速检测细菌生化反应的色原或荧光底物及成套鉴定系统………259
10.4.3 应用不同载体的快速凝集试剂检查与鉴定微生物…………………259
10.4.4 快速检出细菌的毒素………………………………………………260
10.4.5 快速的细菌对抗菌药物的敏感性试验………………………………260
10.4.6 化学传感器对病毒的快速监测………………………………………260
思考题…………………………………………………………………………………261
参考文献………………………………………………………………………………………261
第11章 核酸适体及其在环境分析中的应用………………………………………262
11.1 修饰核苷酸SELEX技术…………………………………………………262
11.1.1 支持Mod-SELEX的聚合酶……………………………………………262
11.1.2 修饰核苷酸库SELEX技术应用实例（Mod-SELEX）………………265
11.2 基于核酸适体的生物传感器和生物测定最近取得的进展…………267
11.2.1 核酸的性能………………………………………………………………268
11.2.2 概述核酸的功能……………………………………………………….270
11.2.3 从大自然库克书库中选择适配体………………………………………271
11.2.4 利用适配体开展工作……………………………………………………272
11.2.5 光学传感器………………………………………………………………273
11.2.6 固定光学传感器…………………………………………………………276
11.2.7 固定声信号传感器-受约束的和谐信号…………………………………278
11.2.8 微传感器…………………………………………………………………279
11.2.9 电子传感器………………………………………………………………279
11.2.10 传递FNAs信号促进适体生物感应……………………………………282
11.2.11 适体生物测定—应用于适体研究……………………………………284
11.2.12 适体在诊断学、治疗学和药物发现中的应用…………………………285
11.3 核酸适配体电化学传感器………………………………………………………287
11.3.1 电化学核酸适配体传感器………………………………………………288
11.3.2 效应晶体管核酸适配体传感器…………………………………………294
11.3.3 基于压电晶体的微重量核酸适配体传感器……………………………295
11.3.4 结论和展望………………………………………………………………296
11.4 用于环境污染监测的核酸生物传感器………………………………………297
11.4.1 前言—生物传感器在环境中的应用……………………………………298
11.4.2 基于核酸的生物传感器…………………………………………………298
11.4.3 基于核酸吸引力的生物传感器…………………………………………298
11.4.4 基于核酸催化反应的生物传感器………………………………………302
11.4.5 基于核酸的生物传感器用于检测由化学作用导致的DNA损伤………304
11.4.6 新趋势和结论……………………………………………………………305
思考题………………………………………………………………………………305
参考文献…………………………………………………………………………306
