环境与资源研究法 题目汇总

1、LogKow的公式

Kow定义为分配平衡时某一有机化合物在辛醇相中的浓度（C0）与其在水相中非解离形式浓度（Cw）的比值，即：

Kow=C0/C w

LogKow即为对Kow取对数。由上述对Kow的定义可以看出，LogKow值代表着物质在有机相和水相中的分配，也即物质在细胞中的溶解性情况（相似相溶）。LogKow数值越大，代表有机化合物在辛醇中的浓度越高，即表明物质较容易穿过细胞膜的磷脂双分子层结构，越容易进入细胞；反之，LogKow数值越小，代表有机化合物在辛醇中的浓度越低，物质较不容易穿过细胞膜的的磷脂双分子层结构，越容易溶于细胞外水溶液。

测定PBDE同系物的辛醇-水分配系数，首先可以用实验方法：

（1）产生柱法：将一定体积的PBDE正辛醇（水饱和）溶液加入产生柱中，使用一定体积的蒸馏水（正辛醇饱和）循环通过恒温（25+0.5℃）产生柱中过程的正辛醇层，连续测定5个水相浓度，直至两相平衡，由此求出分配系数。

（2）反相高效液相色谱法：利用反向液相色谱系统来模拟正辛醇—水分配系统。在HPLC 系统中测试出PBDE及已知其LogKow值的参比物的容量因子K，再根据参比物的lgK-lgKow 标准曲线计算PBDE的lgKow值。

其次可以用Leo碎片法计算得，即是基于从经验得来的碎片常数f和结构因子F的加和，

即lgKow=∑碎片常数〔f〕+结构因子（F）

f和F值可以通过查表得到，要输入的唯一信息是化合物的结构参数，但PBDE中连接的结构类型较为复杂，所以碎片可能会有很多f值可用，考虑的因子过多，容易出现误差。

再次可以使用EPI Suite 软件进行计算，这种方法较为方便且对于疏水性较强的PBDE，计算值更为精准。

2、PCR技术的原理

PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成：①模板DNA的变性：模板DNA经加热至93℃左右一定时间后，使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；②模板DNA与引物的退火(复性)：模板DNA经加热变性成单链后，温度降至55℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；③引物的延伸：DNA模板--引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP 为反应原料，靶序列为模板，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA 链互补的半保留复制链重复循环变性--退火--延伸三过程，就可获得更多的“半保留复制链”，而且这种新链又可成为下次循环的模板。每完成一个循环需2～4分钟，2～3小时就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。

PCR技术的应用: 1、核酸的基础研究：基因组克隆2、不对称PCR制备单链DNA用于DNA测序3、反向PCR测定未知DNA区域4、反转录PCR（RT-PCR）用于检测细胞中基因表达水平、RNA病毒量以及直接克隆特定基因的cDNA 5、荧光定量PCR用于对PCR产物实时监控6、cDNA末端快速扩增技术7、检测基因的表达8、医学应用：检测细菌、病毒类疾病；诊断遗传疾病；诊断肿瘤；应用于法医物证学。

PCR技术应用广泛：生命学科，医学工程，遗传工程，疾病诊断，法医学，考古学都有其运用。PCR除了是一个诊断工具外，更重要的是它有广泛的运用。在我所研究的环境科学方向中，可以利用PCR本身直接可用来鉴定特定基因的存在与否的特点，对环境中能对污水起净化作用的菌种进行PCR技术鉴定。可以进一步了解该菌种的净化机理，有利于菌种培养。也可以用来侦测基因是否有异常(Gene mutation, deletion, and rearrangement)。另外在演化上的分析，经由PCR的运用也产生重大的进展。近来，在环境科学的研究上，特别是细胞间讯息的传递分子，诸如介白质(Interleukines) 及各种生长因子(Growth factors) 基因的表现都可用PCR来进行质与量的分析。

3、微生物学家生平

历届列文虎克奖得主

1877 C. G. Ehrenberg，Germany

1885 F. Cohn，Poland

1895 L. Pasteur，France

1905 M. W. Beijerinck，Netherlands

1915 Sir D. Bruce，United Kingdom

1925 F. d’Herelle，Egypt

1935 S. Nikolaevitch Winogradsky，France

1950 S. A. Waksman，United States

1960 A. Lwoff，France

1970 C. B. van Niel，United States

1981 R. Y. Stanier，France

1992 C. R. Woese，United States

2003 Karl Stetter，Germany

部分简介：

1877 C. G. Ehrenberg，Germany 克里斯汀·戈特弗里德·埃伦伯格（1795.4.19－1876.6.27），生于德国德利慈（Delitzsch），他最早在莱比锡大学研读神学，后来到柏林研读医学与自然科学。探险家亚历山大·冯·洪堡是他的好友。著名博物学家、动物学家、比较解剖学家、地理学家、微生物学家。他是当代最多产的自然科学家之一，细菌即是由他命名的。

1905 M. W. Beijerinck，Netherlands 拜耶林克就读于荷兰莱顿大学，并在在瓦赫宁根大学农业学校微生物专业（现在的瓦赫宁恩大学）成为了一名教师，后来在代尔夫特技术学院（现代尔夫特理工大学）（从1895年）。他建立了代尔夫特大学微生物学。他研究农业微生物学和工业微生物学领域的生物学。他却不公

平的被同时代的罗伯特·科赫和路易斯·巴斯德所掩盖，因为与他们不同，拜耶林克没研究过人类疾病。

他被认为是病毒学的开创者，他在1898年通过过滤实验证明烟草花叶病的病原体比细菌还要细小，并因此推论出病毒的存在。他把这种病原体命名为“virus”。（伊万诺夫斯基也在1892年发现了病毒，但他没有公布他的发现。）他主张病毒是一种液体，但后来美国化学家斯坦利证明了病毒其实是微粒。[1] 拜耶林克也发现了氮气转化为植物所能够吸收的铵离子的过程──固氮作用。在这个过程中，附于某些品种植物（荚果）的根部上的细菌为其提供养分，是植物与细菌之间的共生的典型例子，也对维持泥土肥沃起着关键作用。

拜耶林克发现了通过还原硫酸盐进行缺氧呼吸的细菌，他认识到细菌能够以硫酸盐代替氧气作为最终电子受体。这个发现深远地影响到我们现时对生物地质化学循环的认识。

1935 S. Nikolaevitch Winogradsky，France 谢尔盖·尼古拉耶维奇·维诺格拉茨基(1856. 9. 1－1953. 2. 25）是俄国一位著名微生物学家，土壤微生物学的创立者之一。首先发现硝化作用为硝化细菌所引起。1885～1888年间，分离得到能使铵氧化为亚硝酸盐的亚硝化单胞菌属和亚硝化球菌属以及能使亚硝酸盐氧化为硝酸盐的硝化杆菌属两种细菌。同时，他还研究了贝日阿托氏菌后确定了它利用无机物硫化氢作为能源、以二氧化碳作为碳源。他的研究揭示了土壤中化能无机营养型细菌的存在。

1992 C. R. Woese，United States卡尔·理查德·乌斯（1928年生于纽约州锡拉丘兹）是一位美国微生物学家和物理学家。乌斯因在1977年由对16S 核糖体RNA种系发生分类学分析定义了古菌（生物的一个新的域）而知名。他还是RNA世界学说的创始人，虽然当时该理论还不叫那个名字。

2003 Karl Stetter，Germany一个边缘生命的顽强追寻者赢得了微生物学的最高荣誉。2003年11月24日，德国雷根斯堡大学的极端微生物（extremophiles）专家Karl Stetter接受了荷兰皇家科学院颁发的列文虎克勋章。

Stetter是世界上最成功的超嗜热菌（hyperthermophiles）培养者，超嗜热菌是指在能在90℃以上环境中生活且繁殖速度最快的微生物，而这个温度条件下其它微生物立刻就会死亡。他和他的同事已经识别出超过45种新古生菌物种，许多古生菌都能在滚烫的80°C水域中生活。

Stetter是在一次家庭度假时做出其一生中最重大发现之一的。1980年，他和他的同事在冰岛热泉中发现了在80°C以上温度中生活的细菌。“就是在那时我灵感迸发。”他说，“我想，上帝呀，还应该有其它的细菌也能在高温下生活。会不会还有细菌能在100°C的沸水中生存？”怀疑德国政府不会资助这样一个不着边际的想法，他和他的妻子、也是一名微生物学家的Heidi决定在第二年夏季到西西里岛附近的Vulcano岛度假。在那儿，Heidi和他们6岁的女儿Sabine在装满取样设备的救生筏上等待，Stetter则潜入火山热孔中收集温度范围从105°C到110°C超热水样本。Heidi帮助把样本装到瓶子里，而Sabine负责读取样本的pH 值，他回忆说。回到实验室后，Stetter检测到这些超热水样本中含有丰富的超嗜热菌。Stetter和他的同事最终从热孔样本中识别出11个新物种。

卡尔?乌斯（carl woese）20世纪70年代，卡尔博士率先研究了原核生物的进化关系。他没有按常规靠细菌的形态和生物化学特性来研究，而是靠分析由dna序列决定的另一类核酸--核糖核酸（rna）的序列分析来确定这些微生物的亲缘关系。

乌斯和他的同事们研究细菌的核糖核蛋白体中rna序列时，发现并不是所有的微小生物都是亲戚。他们发现原来我们以为同是细菌的大肠杆菌和能产生甲烷的微生物在亲缘关系上竟是那么不相干。它们的rna序列和一般细菌的差别一点也不比与鱼或花的差别小。产甲烷的微生物在微生物世界是个异类，因为它们会被氧气杀死，会产生一些在其它生物中找不到的酶类，因此他们把产生甲烷的这类微生物称为第三类生物。后来又发现还有一些核糖核蛋白体rna序列和产甲烷菌相似的微生物，这些微生物能够在盐里生长，或者可以在接近沸腾的温泉中生长。而我们知道，早期的地球大气中没有氧气，而含有大量氨气和甲烷，可能还非常热。在这样的条件下植物和动物无法生存，对这些微生物却非常合适。在这种异常地球条件下，只有这些奇异的生物可以存活，进化并在早期地球上占统治地位，这些微生物很可能就是地球上最古老的生命。因此，乌斯把这类第三生物定名为古生菌（archaea），成为和细菌域、真核生物域并驾齐驱的三大类生物之一。他们开始还没有如此大胆，只是称为古细菌（archaebacteria），后来他们感到这个名词很可能使人误解是一般细菌的同类，显不出它们的独特性，所以干脆把“bacteria”后缀去掉了。这就是古生菌一词的来由。

路易斯巴斯德Louis Pasteur (1822～1895).法国微生物学家,化学家。1847年他研究酒石酸的旋光性，发现酒石酸有右旋和左旋现象，经过10年研究后提出分子不对称性理论，开创了立体化学研究的途径。在里尔他从事发酵、酿造的研究。1857年他发现某些细菌能导致乳酸发酵。他研究酵母的酒精发酵及其他微生物的发酵作用,证明了发酵是微生物活动的结果,不同微生物引起不同类型的发酵，创立了发酵的生物学理论，并建立了至今还在使用的消灭酒中杂菌的低温消毒技术即巴斯德消毒法。他经过5年研究,找出了威胁法国养蚕业的“蚕瘟”的病原体蚕微粒子，并提出了防治措施。他还研究了蚕的软化病，发现了致病的弧菌。1868年他因病身体部分瘫痪，但仍继续进行研究工作。1877年以后研究了人畜的多种传染病如炭疽病、气性坏疽、鸡霍乱、疔疮、骨髓炎、产褥感染、猪丹毒和狂犬病等。他成功地分离出并在实验室中培养了炭疽杆菌，研究了病原菌的性质。1880年他又分离出鸡霍乱菌，并发现弱化的霍乱菌不能致病却能使鸡获得免疫,根据这一发现,他用经高温培养弱化了的炭疽病菌,对炭疽病试行防治,取得预期效果。对狂犬病的研究是他科学生涯中最后、也是最重要的一项工作。

赛尔曼?A?瓦克斯曼(Selman Abraham Waksman)（1888年7月22日－1973年8月16日），乌克兰裔美国生物化学家和微生物学家。瓦克斯曼发现了链霉素和其他抗生素。瓦克斯曼首先将链霉素用于治疗肺结核病人。瓦克斯曼因此获得1950年Leeuwenhoek Medal;1952年诺贝尔生理学或医学奖。

可奈里斯?贝尔那多斯?封?尼尔（Cornelis,Bernardus,Van,Niel）,德国人.发现红色细菌的厌氧光合作用获得1970年Leeuwenhoek Medal.

4、简述三种MIP技术(Southern blotting, northern blotting, western blotting 三种分子fp迹技术的原理和异同)

印迹（blotting）是生物学实验中常用的检测和分析方法。印迹（blotting）实验的过程

可以简单描述为将待检测的生物大分子经电泳等方法分离后转移并固定在膜（如：硝酸纤维素膜、PVDF膜、尼龙膜）上，然后用特异性识别物质（如探针）去识别，最后经显色反应（同位素放射自显影、荧光、化学发光等）在膜上显示出结果------印迹。

Western Blotting与Southern Blotting、Northern Blotting的技术原理差别还是比较大的。这种差别体现在Southern Blotting和Northern Blotting是基于DNA和RNA分子之间碱基互补配对的特异性识别能力，而Western Blotting则基于抗原抗体之间特异的免疫反应。Southern Blotting和Northern Blotting时使用带有标记（如同位素标记或荧光标记）的DNA或RNA探针去识别并结合到待检测核酸上，然后直接显影；而Western Blotting时要先用待检测蛋白的“一抗”结合到待检测蛋白上，再用可识别“一抗”并偶联了某种酶的“二抗去检测”一抗“，最后通过显色反应的信号来显示待检测蛋白的存在与否及量的多少。

另外，Southern Blotting和Northern Blotting两者比较容易混淆。这两种技术最关键的区别在于待检测核酸的属性，如果被检测的是DNA，则该技术就是Southern Blotting，其探针可以是DNA也可以是RNA；类似地，如果被检测的是RNA，不管探针是RNA还是DNA，该方法就叫作Northern Blotting。

除了以上三种Blotting技术，还有两种不太常见的Blotting技术：Eastern Blotting和Southwestern blotting。

Eastern Blotting 是一种检测蛋白质翻译后修饰的技术，其检测目标是蛋白质上特定的修饰基团或部位，如脂肪酸链、糖基、磷酸化的氨基酸等等。在Eastern Blotting实验中，通常要先用2D电泳将蛋白质分离，然后转到膜上，再用特异的探针去检测。蛋白质的翻译后修饰是蛋白质执行功能过程中普遍存在的调控手段！

Southwestern blotting 是一种检测DNA和蛋白质互作的方法，因此才有Southwestern 之称。首先用SDS-PAGE的方法将蛋白质分离开来并转移到膜上，然后在尿素的存在下去除SDS使蛋白尽可能复性，最后用带标记的特定序列的DNA探针去检测。

以上简单介绍的几种Blotting技术都以检测某种生物大分子的存在（或量的多少）为目的，所使用的去识别待检测物质的探针或抗体与待检测物质之间的结合是已知的、确定的。在这一点上做文章，就可以把blotting技术推广到验证蛋白质相互作用这个领域。

5、吸收光谱与发射光谱的区别，分别列举。

6、色谱与质谱的区别，描述连用技术（可参考21）

色谱法,又称色层法或层析法，是一种物理化学分析方法，它利用不同溶质（样品）与固定相和流动相之间的作用力（分配、吸附、离子交换等）的差别，当两相做相对移动时，各溶质在两相间进行多次平衡，使各溶质达到相互分离。

质谱分析法是通过对被测样品离子的质荷比的测定来进行分析的一种分析方法。被分析的样品首先要离子化，然后利用不同离子在电场或磁场的运动行为的不同，把离子按质荷比（m/z）分开而得到质谱，通过样品的质谱和相关信息，可以得到样品的定性定量结果。

气质联用仪(GC-MS)是最早商品化的联用仪器，适宜分析小分子、易挥发、热稳定、能气化的化合物；用电子轰击方式（EI）得到的谱图，可与标准谱库对比。气质联用仪，广泛应用于复杂组分的分离与鉴定中，其分辨率和灵敏度气质联用仪是生物样品中药物与代谢物定性定量的有效工具。气质联用仪被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定，其具有GC的高分辨率和质谱的高灵敏度，是生物样品中药物与代谢物定性定量的有效工具。

液质联用(LC-MS)主要可解决如下几方面的问题：、亲水性强、挥发性低的有机物，热不稳定化合物及生物大分子不挥发性化合物分析测定。HPLC-MS除了可以分析气相色谱-质谱（GC-MS）所不能分析的强极性、难挥发、热不稳定性的化合物之外，还具有以下几个方面的优点：①分析范围广，MS几乎可以检测所有的化合物，比较容易地解决了分析热不稳定化合物的难题；②分离能力强，即使被分析混合物在色谱上没有完全分离开，但通过MS的特征离子质量色谱图也能分别给出它们各自的色谱图来进行定性定量；③定性分析结果可靠，可以同时给出每一个组分的分子量和丰富的结构信息；④检测限低，MS具备高灵敏度，通过选择离子检测（SIM）方式，其检测能力还可以提高一个数量级以上；⑤分析时间快，HPLC-MS使用的液相色谱柱为窄径柱，缩短了分析时间，提高了分离效果；⑥自动化程度高，HPLC-MS具有高度的自动化。

7、微生物群落结构和多样性的分析方法及优缺点

（1）传统的微生物培养法

优：可以检测环境中的活细胞，且对微生物生态学的发展起很重要的作用。

缺：采用配比简单的营养基质和固定的培养温度，还忽略了气候变化和生物相互作用的影响，这种人工环境与原生境的偏差使得可培养的种类大大减少(<1%)，因而不能全面地反映微生物区系组成状况，烦琐、耗时。

（2）群落水平生理学指纹方法

通过检测微生物样品对多种不同的单一碳源的利用能力，来确定哪些基质可作为能源，从而产生对基质利用的生理代谢指纹，如BIOLOG鉴定系统。

优：自动化，快速，目前已可用于丝状真菌的鉴定

缺：仅能鉴定快速生长的微生物，误差较大（pH），拥有的标准数据库还不完善

（3）生物标记物法

利用特定的标记物标记特定的微生物，将生物标记物的组成模式（种类、数量和相对比例）作为指纹，估价微生物群落结构。具体的方法是，先用一种合适的提取剂直接把生物标记物从环境中提取出来，然后对提取物进行纯化，后用合适的食品加以定量测定，如醌指纹法、脂肪酸图谱分析。

优点：不需要分离，克服由于培养而导致的微生物种群变化，具有一定的客观性。

（4）以PCR为基础的rRNA基因的分析方法

可用于微生物群落结构分析的基因组DNA的序列包括：核糖体操纵子基因序列（rDNA）、已知功能基因的序列、重复序列和随机基因组序列等。方法包括克隆库法、末端限制性片段长度多态性分析（TRFLP）、荧光原位杂交（FISH）、变性梯度凝胶电泳等。

优：最常用的标记序列rRNA（rDNA）在细胞中相对稳定，同时含有保守序列及高可变序列，是微生物系统分类的一个重要指标。

8、六溴联苯醚和七溴联苯醚结构与功能

多溴联苯醚的最大用途是作为阻燃剂，在产品制造过程中添加到复合材料中去，以提高产品的防火性能。多溴联苯醚(PBDES)是一类环境中广泛存在的全球性有机污染物。由于其具有环多溴联苯醚境持久性，远距离传输，生物可累积性及对生物和人体具有毒害效应等特性，对其环境问题的研究已成为当前环境科学的一大热点。

在室温下，PBDEs具有蒸汽压低和亲脂性强的特点，沸点为310℃～425℃，在水中溶解度很小，且其随着溴代数目的增加而降低，所以一般做处理研究时，都是将其溶于有机溶剂或有机溶剂和水的混合液中。由于其在室温下蒸汽压低和亲脂性强的特点，可以散逸到空气中，随大气长距离迁移；可以随食物链生物富集和放大。在水中溶解度与正辛醇/水分配系数有关。PBDEs与多氯联苯（PCBs）相似，PBDEs化学性质稳定，在自然界很难发生化学降解和光降解，也很难被微生物降解。商业产品中工业五溴联苯醚毒性最大，在很低的剂量下就可以引起毒性，而十溴联苯醚则需要很大剂量才能表现出来。

除了生产厂家以粉尘的方式向周围环境排放外，多溴联苯醚污染环境的主要途径是对于含多溴联苯醚的电子垃圾进行焚烧、粉碎和掩埋处理等。由于多溴联苯醚在环境中相当稳定，