青霉素和溶菌酶的作用机制

青霉素和溶菌酶的作用机制 青霉素和溶菌酶的作用机制是通过与细菌细胞壁的肽聚糖层的作用位点相结合，破坏细菌的细胞壁，细菌胞体内的渗透压很高，而细胞膜又很脆弱，于是细菌就在人体内相对低渗的环境里溶胀，最终破裂。 G+菌的肽聚糖层达20到50层，是其细胞壁的主要成分，而且其胞质的渗透压达25-50个大气压；G-菌的肽聚糖层很少，只有几层，最多十几层，其胞质的渗透压只有5到6个大气压。因此，G+菌比G-菌对青霉素和溶菌酶更敏感。 溶菌酶作用机制： （lysozyme）又称胞壁质酶（muramidase）或N-乙酰胞壁质聚糖水解酶（N-acetylmuramide glycanohydrlase），是一种能水解致病菌中黏多糖的碱性酶。主要通过破坏细胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡糖之间的β-1,4糖苷键，使细胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，导致细胞壁破裂内容物逸出而使细菌溶解。溶菌酶还可与带负电荷的病毒蛋白直接结合，与DNA、RNA、脱辅基蛋白形成复盐，使病毒失活。因此，该酶具有抗菌、消炎、抗病毒等作用。 该酶广泛存在于人体多种组织中，鸟类和家禽的蛋清、哺乳动物的泪、唾液、血浆、尿、乳汁等体液以及微生物中也含此酶，其中以蛋清含量最为丰富。从鸡蛋清中提取分离的溶菌酶是由18种129个氨基酸残基构成的单一肽链。它富含碱性氨基酸，有4对二硫键维持酶构型，是一种碱性蛋白质，其N端为赖氨酸，C端为亮氨酸。可分解溶壁微球菌、巨大芽孢杆菌、黄色八叠球菌等革兰阳性菌   青霉素作用机制： 青霉素作用机制是干扰细菌细胞壁的合成。青霉素通过抑制细菌细胞壁四肽侧链和五肽交连桥的结合而阻碍细胞壁合成而发挥杀菌作用。青霉素的结构与细胞壁的成分粘肽结构中的D-丙氨酰-D-丙氨酸近似，可与后者竞争转肽酶，阻碍粘肽的形成，造成细胞壁的缺损，使细菌失去细胞壁的渗透屏障，对细菌起到杀灭作用。其对革兰阳性菌有效，由于革兰阴性菌缺乏五肽交连桥而青霉素对其作用不大。 青霉素对溶血性链球菌等链球菌属，肺炎链球菌和不产青霉素酶的葡萄球菌具有良好抗菌作用。对肠球菌有中等度抗菌作用，淋病奈瑟菌、脑膜炎奈瑟菌、白喉棒状杆菌、炭疽芽孢杆菌、牛型放线菌、念珠状链杆菌、李斯特菌、钩端螺旋体和梅毒螺旋体对青霉素敏感。青霉素对流感嗜血杆菌和百日咳鲍特氏菌亦具一定抗菌活性，其他革兰阴性需氧或兼性厌氧菌对青霉素敏感性差。 英国和新加坡研究人员１日报告说，他们制造出能够观测５０纳米大小物体的光学显微镜，这是迄今观测能力最强的光学显微镜，也是世界上第一个能在普通白光照明下直接观测纳米级物体的光学显微镜。   英国曼彻斯特大学研究人员和新加坡同行当天在新一期《自然·通信》杂志上报告了这项成果。由于光的衍射特性的限制，光学显微镜的观测极限通常约为１微米。研究人员通过为光学显微镜添加一种特殊的“透明微米球透镜”，克服了上述障碍，使这一极限达到５０纳米，观测能力提高了２０倍。   论文第一作者 王增波 博士告诉新华社记者：“这是目前世界上唯一能在普通白光照明下直接观测纳米级物体的光学显微镜，是一个新的世界纪录。”   据介绍，目前一般使用电子显微镜观测极其微小的物体，但它也有一些缺陷。比如在观测细胞时，电子显微镜只能显示出细胞表面的状况，而不能用于观测细胞内部结构。之前还有研究人员先为细胞染色，然后利用特制光学显微镜观测染色后的细胞内部结构，但这种方法对病毒无效，因为染料无法进入病毒内部。而这种新型光学显微镜首次提供了在普通条件下观测细胞内部结构和病毒活动机理的手段。   领导该项研究的曼彻斯特大学教授李琳说，这可能会为观测细胞和病毒的方式带来革命性变化，有助于研发新的药物和疾病治疗方法。   研究人员还表示，利用类似方法可以进一步制造出观测能力更强的光学显微镜。从理论上说，这种基于“透明微米球透镜”的光学显微镜不存在观测极限。 苯酚是德国化学家隆格1834年从煤焦油中首先发现的，他还相继从煤焦油中分离出苯胺、喹啉等有机物． 苯酚俗称石炭酸．苯酚来自煤焦油，又呈微弱酸性，叫“石炭酸”也顺理成章．至于石炭则是中国古代煤的旧称，最早出现于我国南北朝，到隋唐时石炭这一名称已广泛使用并传播到海外． 苯酚发现后一直未能发挥它的作用，卅年来默默无闻度春秋．使苯酚首次名声远扬要归功于英国著名的医生，“外科消毒之父”的约瑟夫·利斯特（1827-1912） 利斯特出生于英国，父亲是酒商，业余喜爱科学，曾经对消除显微镜的色差作出贡献．在父亲的言传身教之下，利斯特从小对科学有浓厚兴趣，他能熟练使用显微镜观察动、植物，14岁就能熟练解剖小动物，并立志长大要当一名外科医生．1848年他进入伦敦大学学习医学，学习期间他观看了英国第一次用氯仿作麻醉剂的外科手术．在此之前外科医生开刀不用麻醉药，病人痛苦不堪，而且很多手术无法进行．有了麻醉剂不少手术是能做了，而且有的手术十分成功，似乎从此可以拯救很多生命，但终因伤口不易愈合而感染，仍经常发生病人死亡．利斯特暗下决心要找出原因． 大学毕业后利斯特曾在几家大医院行医数年，1859年他在格拉斯哥医院任外科医生，在名医指导下医术提高很快．他一直在密切注意观察病人伤口的愈合情况，发现病人死亡总是在伤口开刀之后发生，而那些虽骨头断裂而皮肤完整的病人一般皆会病愈，他设想伤口的腐败溃烂一定是来自空气的感染，可能是一种花粉样的微尘． 1864年4月7日法国科学家巴斯德·路易（1822-1895），在巴黎大学讲堂作了一次著名的演说．他出示了二个对比的瓶子，一个是曲颈甑，一个是直颈瓶，瓶中装有同样的营养液，前者4年无变化，后者早已腐败．得出的结论是：生物不能自然地发生，细菌是物质产生腐败的原因．利斯特获此消息，深深受启发，意识到是空气中的细菌使伤口感染化脓产生并发症，从而导致手术后病人死亡，因此消毒灭菌应是解决问题的关键，他深信只要手术后保护好伤口，不使细菌侵入，将会大大有利于创口的愈合。 利斯特选用石炭酸作消毒剂进行临床试验，1865年8月12日他给一个断腿病人作手术，术前对手术室内的环境，手术器械用品，自己的双手均用苯酚溶液进行了消毒灭菌处理，手术后又对手术创口消毒，再用消毒过的纱布绷带仔细包扎；以后每次换药也要经消毒处理，结果病人伤口很快愈合．以后利斯特在做其它外科手术时也采用了这些措施，结果因手术后创口感染致死的病例大大下降． 石炭酸是一种烈性消毒剂会灼伤皮肤，利斯特又进行了改进，加入水和油配成混合溶液缓解其烈性，1867年他报告了一系列病例，说明消毒杀菌在外科临床实践中的重要意义，自1865年至1869年在他主管的病房中，手术后病人死亡率迅速地从45％下降到15％，他还把新的消毒法介绍到英国的爱丁堡医院． 1870年普法战争爆发，战争期间采用利斯特的方法拯救了不少战士的生命．但是守旧的法国医学界未采用新的消毒灭菌法，结果伤员手术后的死亡率高达90％．从1873年起巴斯德就一直推荐争取用新的消毒法，直到战争结束之前法国才采用新的方法救治伤员，第一次治疗的结果就使34名伤员中的19人避免了死亡，雄辩的事实给法国旧病理学的维护者以有力的一击． 1877年利斯特担任伦敦皇家学院外科学教授，该年10月26日在皇家学院医院用他的消毒法进行了一次完满成功的骨科手术，从此他的方法得到确认并广泛推广，全世界的医生纷纷仿效，医院的手术室开展了大规模的消毒清洁活动，手术室制订了严格的消毒． 利斯特用自己的发现和高超医术拯救了千百万人的生命，德高望重，他创立了英国的预防医学会，还主持过英国皇家学会，著有“论开放性骨折和脓肿等的新疗法”、“论外科临床中的防腐原则”等著作．利斯特为人谦虚谨慎、淡泊名利，在他取得成功之后曾写信告诉巴斯德：“伤口腐烂完全是因为细菌侵入，经过消毒，细菌不能侵入，伤口便容易愈合了……，这个成功应该归功于您的实验……．”1892年他在参加法国政府为巴斯德70寿辰举行的盛大宴会上，诚恳地说：“您为世人揭开了传染病的黑幕”用简洁的语言对巴斯德的贡献作了高度的赞扬。 1893年利斯特被封为男爵，在英国医生中获此殊荣的是首例．利斯特性格内向、腼腆，为人温和可亲，深受同行和病人尊重和爱戴，他在伦敦安然度过晚年． 历史上苯酚作为一种强有力的消毒剂，曾经在外科医疗上发挥过重要作用，即使到了现代，苯酚仍在起消毒剂和消炎外用药的作用，例如：3-5％的苯酚溶液可用于消毒医疗器械和物品及用于环境消毒；1-2％的苯酚溶液有止痒止痛消炎作用、1-2％的苯酚甘油溶液是治疗中耳炎的消炎用药． 在现代随着科学技术的发展，新型的强力有效的消毒剂不断出现，但是各种消毒剂消毒能力的强弱，还是以苯酚作来衡量，这就是“石炭酸系数”，亦称“酚系数”．这是比较消毒杀菌药剂杀菌强度的一种相对标准．被试验药剂在10分钟内能杀死试验菌种的最低浓度除以石炭酸在相同时间内能杀死该菌的最低浓度的数值，这就是石炭酸系数，通常以伤寒杆菌作试验菌种．苯酚能使细菌蛋白质发生凝固和变性，从而起到抑菌和杀菌的作用． 厌氧菌的培养方法 1．厌氧缸法接种好标本的平板或液体培养基试管，可放入厌氧缸内培养，厌氧缸是普通的干燥缸，用物理化学的方法使缸内造成厌氧环境，从而将厌氧菌培养出来。     2．厌氧袋（Bio-bag）即在塑料袋内造成厌氧环境来培养厌氧菌。塑料袋透明而不透气，内装气体发生管（有硼氢化钠的碳酸氢钠固体以及5%柠檬酸安瓿）、美兰指示剂管、钯催化剂管、干燥剂。放入已接种好的平板后，尽量挤出袋内空气，然后密封袋口。先折断气体发生管，后折断美兰指示剂管，命名袋内在半小时内造成无气环境。如不突变表示袋内已达厌氧状态，可以孵育。 3．厌氧手套箱（Anaerobie glove box）是迄今为止国际上公认的培养厌氧菌最佳仪器之一。它是一个密闭的大型金属箱，箱的前面有一个有机玻璃做的透明面板，板上装有两个手套，可通过手套在箱内进行操作，故名。箱侧有一交换室，具有内外二门，内门通箱内先关着。欲放物入箱，先打开外门，放入交换室，关上外门进行抽气和换气（H2，CO2，N2）达到厌氧状态，然后手伸入手套把交换室内门打开，将物品移入箱内，关上内门。箱内保持厌氧状态，也是利用充气中的氢在钯的催化下和箱中钱残余氧化合成水的原理。该箱可调节温度，本身是孵箱或孵箱即附在其内，还可放入解剖显微镜便于观察厌氧菌菌落，这种厌氧箱适于作厌氧细菌的大量培养研究，大量培养基可放入作预还原和厌氧性无菌试验。金属硬壁型厌氧箱的抽气、充气、厌氧环境和温度等均系自动调节。 4.厌氧盒：原理同厌氧袋，有成品销售。 5.生物耗氧法：在一密闭的容器内放以生物（多是植物），消耗氧气，同时产生二氧化碳，供细菌生长用。我没见过。 6.焦性末食子酸法：在一洁净的玻片上铺上纱布或滤纸，均匀撒上焦性末食子酸，然后再混入NaHCO3粉末或NaOH溶液，迅速将已接种细菌的平板倒扣在上面，用融化的白蜡封边，造成一个封闭空间。焦性末食子酸与碱反应后耗氧。该法用于厌氧不严格的厌氧菌的培养，简单。如有梭状芽孢杆菌。 7.疱肉培养基：本身就是一个不需特殊设备的厌氧培养法。疱肉和肉汤装入大试管，液面封凡士林，造成无氧环境。 湖 南 城 市 学 院 实 验 教 学 课 程 表 院（系）：化学与环境工程系   实验室：生物工程实验室  课程名称：微生物学实验     2010 ——2011 学年  第 2 学期 序号 地点 项目名称 周次 指导教师 刘石泉 星期 上午1-4节 下午5-8节 1 3-511 培养基的配制与灭菌 6 三 0908401①组 0908401②组 2 3-511 细菌的接种与培养 7 三 0908401①组 0908401②组 3 3-511 细菌、霉菌染色与形态观察 8 三 0908401①组 0908401②组 4 3-511 茯砖茶中微生物的分离与鉴定 9 三 0908401①组 0908401②组   附实验分组名单 0908401①组：  18人龚亚辉、卢贻章、李志、何信、苏乐斌、周贤勇、徐勇、唐彭、方璟盾、奉伟星、蒋晨凤、廖小梅、邓楠、周颖、任申蓉、汤优、丁敬敬、李春英 0908401②组： 18人胡亚强、屈红全、杨亚运、周新亮、梁育松、陈欢君、覃怀怀、彭强、潘铜、武鑫、伍蕾、卢梦梦、樊慧、潘金凤、张会玲、邓昭君、张梅清、聂之 微生物学练习题出题要求 （供讨论参考） 为了促进同学们看书和理解书本知识，锻炼同学们课本知识运用的能力，在每一章节学习结束后，以学习小组为单位，每组出一套练习题，本学期的微生物学期末考试试题将从同学们自己出的试题中择优选择。 出题范围有教师在课堂上指定掌握、理解运用和了解的三个层面。 完成后提交至公共邮箱，便于大家学习交流。 一、填空题 5-10个题目，每题两个填空内容（要求内容为本章掌握和理解运用的知识点），答案附在本小题后，必须说明在教材的哪一页第几段。 二、判断正误题 5-10个题目，要求内容为本章掌握、理解运用和了解的知识点，答案附在本小题后，必须说明在教材的哪一页第几段。 三、名词解释题 2-4个题目，要求内容为本章掌握、理解运用的知识点，答案附在本小题后，必须说明在教材的哪一页第几段。 四、选择题 5-10个题目，ABCD四个选择支，只有一个正确答案，要求内容为本章掌握、理解运用和了解的知识点，答案附在本小题后，必须说明在教材的哪一页第几段。 五、简要回答题 2个题目，要求内容为本章掌握、理解运用的知识点，答案附在本小题后，必须说明在教材的哪一页第几段。 六、解释现象题 2个题目，先描述书本上提到的现象，设计3个问题回答，要求内容为本章掌握、理解运用和了解的知识点，答案附在本小题后，必须说明在教材的哪一页第几段。 七、实验设计题或综合分析题 1个题目，要求内容为本章掌握、理解运用的内容，答案附在本小题后，必须说明在教材的哪一页。 要求本章掌握、理解运用的内容必须全面覆盖，了解的知识点可以不覆盖。 天花:  公元165年，一场可怕的流行性天花席卷了整个罗马帝国。仅在罗马每天都有2000人死亡，它整整肆虐了15年，杀死了意大利全国人口的1/3。   鼠疫:即黑死病，在公元3～6世纪，它席卷了整个罗马帝国。正是黑死病导致了东罗马帝国在公元7世纪的崩溃。 公元1346～1361年，爆发了一场著名的黑死病潮，在这场病中，总共有2400万人死亡，相当于整个欧洲大陆人口的1/3。   斑疹伤寒: 1812年，拿破仑率领近50万大军入侵俄国，近半数士兵因斑疹伤寒和痢疾而死亡或丧失行动能力。当下令撤出莫斯科的时候，他的军队只剩下8万人；而1813年6月撤退行动结束时，只有3000多名士兵。   流行性感冒: 400多年前，意大利威尼斯城的一次流感大流行使六万人死亡，惊慌的人们认为这是上帝的惩罚，所以将这种病命名“魔鬼”。1957年和1968年发生的两次全球性流感，病人总数达10亿多。   如果一个种群从来没有接触过某种病毒，那么这种病毒对这个种群会有更大的杀伤力。西班牙人向美洲殖民的时候，将天花、麻疹、斑疹伤寒和流感带到了美洲，土著人对这些病根本没有抵抗力，对美洲的征服变成了一场病魔的大屠杀。西班牙人入侵时的墨西哥还有3000万居民，天花的侵袭使他们在40年后只剩下了300万，一个世纪后只剩下160万。   疯牛病最早发现于1984年至1985年。当时，英国的农场发现有牛患上了这种神经系统疾病，并具有传染性。英国维桥国家兽医中心实验室的兽医专家对病牛的大脑进行解剖时，发现病牛脑组织呈海绵状变性。根据病理变化，1986年11月这种神经系统的疾病被定名为牛海绵状脑病。不到20年工夫，疯牛病就已扩散到了欧洲、美洲和亚洲的几十个国家。截止到2002年，英国共屠宰病牛1100多万头，经济损失达数百亿英镑。   “埃博拉”出血热是一种死亡率很高的传染病，是由一种叫“埃博拉”的病毒引发的。埃博拉病毒十分罕见，最早于1967年在德国的马尔堡首次发现，“埃博拉”出血热病死率高达５０％到９０％，通过接触病人的血液或其他体液，经皮肤、呼吸道或结膜而感染，潜伏期为５至１４天。发病症状为突然起病，表现为发热、头痛、肌痛、结膜充血等，几天后可出现呕吐、腹痛、腹泻、咽痛，导致人体内外出血、血液凝固、坏死的血液很快传及全身的各个器官，病人最终耳、眼口及皮肤大量出血而死。   2003年初，非典型肺炎突然爆发。短短数月，已蔓延至二十几个国家，令全世界如临大敌。其强烈的传染性令人们为之色变。医护人员健康受到直接威胁，百姓生活受到巨大干扰。全民抗炎，成为2003年中国大地的主旋律。   1878年，意大利禽流感，首次爆发； 危害最大，经济损失最严重的禽流感（H5N5）:1983年美国滨州等地区, 直接损失6000多万美元，间接经济损失估计达3.49亿美元  ,1997年5月，香港禽流感，直接损失达8000万港币； 2003年3月，荷兰禽流感，波及最广的爆发，荷兰南部海尔德兰省800个农场已经受到禽流感的影响，已蔓延到比利时与德国边境附近。   1987年在美国首先报道了猪繁殖与呼吸综合征（prrs），即蓝耳病，1989~1990年在亚洲开始流行。上世纪90年代该病传入我国，世界动物卫生组织将其列为法定报告动物疫病，我国列为二类动物疫病。该病主要表现为繁殖障碍与呼吸道症状。临床特征为：怀孕母猪大批流产、死胎、早产、产弱仔，流产率达30％，严重者可达70％~80％；哺乳母猪严重缺奶，甚至无奶汁，乳猪10日龄以内死亡率为80％~100％；生长猪和育肥猪出现呼吸道感染症状，有的猪出现结膜炎，眼睑和结膜水肿，个别出现球结膜水肿。其结果造成饲料报酬率降低、母猪繁殖率障碍、生长速度下降。   2006年夏秋之季，我国部分地区发生以高热为特征的猪病。最初许多人称之为“高热病”。农业部及时组织中国动物疫病预防控制中心、中国兽医药品监察所、中国动物卫生与流行病学中心、中国农科院哈尔滨兽医研究所等单位及有关专家，对“高热病”开展了流行病学调查、病原分离鉴定、动物试验等科技攻关。分离到猪繁殖与呼吸综合征（即猪蓝耳病）病毒变异株。2007年月1月，农业部最终确定“高热病”即“高致病性蓝耳病”。   “流行性脑膜炎 在中国扩散” 流行性脑膜炎是由脑膜炎双球菌引起的急性传染病。上呼吸道感染　→　菌血症 (高热、恶心、呕吐，皮肤出现瘀点、瘀斑为本病特征 ) →　可侵及脑膜，发展成脑膜炎. 暴发型脑膜炎严重休克、面色苍白、四肢冰冷、脉搏摸不到、血压下降或测不出、心率快、心音低钝、神志昏迷。后遗症有耳聋、失明、肢体瘫痪、智能及精神改变、脑积水等。2001年到2004年中国的流脑病例数分别为2250例、2550例、2535例、2698例，稳定在百万分之二左右，低于一些欧洲国家和美国的发病率。A＋C型流脑混合疫苗供民众预防接种  主要的放线菌类型 放线菌是具有菌丝、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类原核微生物。因其具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似，过去曾认为放线菌是"介于细菌与真菌之间的微生物"。然而，用近代生物学技术所进行的研究结果表明，放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核微生物，只不过其细胞形态为分枝状菌丝。从系统发育上看，放线菌（除高温放线菌外）与全部G+细菌一起同属于这一大分支中的高G+C/mol％（60-72）群。  多腔孢囊放线菌   这类放线菌包括嗜皮菌属、地嗜皮菌属和弗兰克氏菌属，其共同特征是：菌丝进行纵向和横向分裂，直接产生孢子，菌丝形成细胞群或孢子簇，细胞壁含有内消旋二氨基庚二酸(meso―Diaminopimelic acid,m―DAP)。嗜皮菌属（Dermatophilum）：菌丝在不同的平面上形成横隔，构成砖格状细胞堆，产生直角侧向分枝。寄生在哺乳动物体上，侵害未角质化的表皮，引起渗出性皮炎。弗兰克氏菌属（Frankia）：该属放线菌最显著的特征是能与非豆科木本植物共生固氮。在木麻黄和杨梅上可形成具有向上生长小根的根瘤；而在桤木、鼠李科和蔷薇科植物上形成的根瘤成簇，每簇由许多裂片状的小根瘤组成。在有隔、分枝的菌丝体顶端的泡囊柄上，形成泡囊，泡囊具有固氮功能。弗兰克氏菌属可利用的最适碳源是短链脂肪酸和有机酸，能利用吐温是该属独特的特征。 孢囊放线菌   这类放线菌以孢囊孢子进行繁殖为突出特征。孢子的分裂和排列方式用于区分不同的属。   （1）游动放线菌属（Actinoplanes）   孢囊球状、棒状或不规则状，产生圆形或近圆形具丛生鞭毛的游动孢子。多分布在腐烂植物和土壤中。   （2）指孢囊菌属（Dactylosporangium）   孢囊指状或棒状，其内可产生规则的球形孢子，排列成单一行列。16SrRNA寡核苷酸编目表明该属在系统发育上与游动放线菌菌属、小单孢菌属的关系密切。   （3）游动单孢菌属（Planomonospora）   产生梭形、具周生鞭毛的游动孢子是该属的特征。多分布在温带和热带的土壤中。 链霉菌   链霉菌具有发达的基内菌丝和气生菌丝，孢子丝和孢子所具有的典型特征是区分各种链霉菌明显的表观特征，产多种抗生素是这类放线菌最突出的生理特性。链霉菌属(Streptomyces )： 包括几百个种的链霉菌属是放线菌中种类最多的一属。该属的孢子丝可呈直形、波曲和螺旋形，螺旋形有开环螺旋形钩状、松螺旋、紧螺旋之分。孢子丝在排列方式上又有簇生、单轮生、二级轮生之别。孢子丝可产3－50个孢子，孢子呈球形、椭圆形或杆状，有的表面光滑，有的表面具有瘤状、刺状、毛发状或鳞片状等饰物。孢子丝的形状、排列方式、孢子表面饰纹是分种的重要表型特征。该属可产生1000多种抗生素，用于临床的已超过100种，如链霉素（Streptomycin）、卡那霉素(Kanamycin)、丝裂霉素(Mitomycin)等，是放线菌中产抗生素最多的属。此外，该属的种还可以产生维生素、酶和酶抑制剂。多数腐生型的链霉菌在土壤中生长，分解土壤中其他微生物难以利用的有机物，对土壤环境具有高度的适应性，在土壤改良中具有积极意义。少数寄生型的种能引起植物病害，如疮痂链霉菌（S.scabies）可导致马铃薯和甜菜的疮痂病。 其它放线菌   (1) 小单孢菌（Micromonospora）   在单轴分枝的孢子梗上产生圆形的单生孢子是该属最突出的表观特征。腐生型的小单孢菌具有很强的分解纤维素、几丁质的能力，是土壤和水体中常见的放线菌。临床上广泛使用的庆大霉素是由该属中的棘孢小单孢菌（M.echinospora）产生的。   (2) 高温放线菌属（Thermoactinomyces）   在系统发育上，该属归于G+菌DNA低G+C菌群（G+C/mol%为30-42），说明该属与其他放线菌在遗传上远缘。气生菌丝和基内菌丝均可产生单个孢子是该属的特点。多分布在高温的堆肥、厩肥和自热草堆中，有些种可产抗生素。   (3) 诺卡氏菌属(Nocardia)和拟诺卡氏菌属（Nocardiopsis）   诺卡氏菌属又名原放线菌属，培养15小时至4天的菌丝体产生横膈膜后可突然断裂成长短近一致的杆状或带叉的杆状体或球状体，以此复制成新的多核菌丝体是该属突出的特点。多数种只有营养菌丝，而无气生菌丝。一些具有极薄气生菌丝的种也可以产生杆状或椭圆形的孢子。该属可产生多种抗生素，如对结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）和麻风杆菌(M.Leprae)有特效的利福霉素(rifomycin)以及抗G+菌的瑞斯托霉素(ristocetin)。此外，有的诺卡氏菌在石油脱蜡、烃类发酵、处理含氰废水方面有实用价值。拟诺卡氏菌属在形态特征上与诺卡氏菌属相似，有的种可引起人和动物眼及肺部感染。   (4) 马杜拉放线菌属（Actinomadura）   该属的放线菌可产生多种抗生素，如抗禽类球虫病的马杜霉素（madumycin）,有的种可通过伤口感染引起足分枝菌病。   (5) 放线菌属(Actinomyces)   该属最突出的特征是无气生菌丝，不形成孢子，通过营养菌丝断裂成"V""Y"形体进行繁殖。多数是致病菌，如引起牛颚肿病的牛型放线菌(A. bovis)以及引起人后颚骨肿病和肺感染的衣氏放线菌(A.israelii)。   益生菌研究进展，问题，发展方向 消费者对健康意识的增强和消费水平的急剧提升是欧洲乃至世界范围内对功能食品关注程度提高的主要原因。功能食品的成功很大程度上依赖于对健康要求的令人信服的证据，再加上坚实的科学依据和向消费者确切全面地进行知识传播。就目前取得的进展和问题可以总结如下： •功能性益生菌／益生原食品已经存在很长时间，运用科学知识和技术，已经证实了它们具有目标性好处，今天这种好处有了改进； •功能性益生菌／益生原食品可以满足消费者日益提高的要求，包括特定功能和优良性状的改进以及可避免疾病的预防，但是，功能性好处的指示方法需要进一步验证； •食品企业能够大规模生产利于大量消费者的具有不同的功能性食品，但消费者需要较为容易地获取安全科学可靠的有效信息以进行正确选择； •欧洲食品企业在食品和健康领域有一定优势，未来在营养和食品科学的研究领域将变得更有竞争力。 欧洲最近表明利用科学方法筛选和应用益生菌能够为欧洲消费者开发出对健康益处可知的功能性食品。将益生菌株成功地加工改造并加入到可被高度接受的食品中去，并使之保持足够的活性以及功能性。PrObdemo计划证明了益生菌能够通过胃肠道上部并存活下来，还可以在结肠(包括其中的黏膜)中定殖。菌株之间区别很大，不仅表现在加工特性上，还表现在对人体健康的作用上。现在，在考虑到用更好的筛选体系选择合适的益生菌的基础上，有助于人体健康功能的一些机制已被逐渐阐明。至今，人体试验表明益生菌可以改善消费者的肠道菌群，调节免疫系统，对健康有正面效果。临床试验无疑将加深对益生菌作用机制的认识，还有待深入证明益生菌食品的健康功效。 现在，益生菌／益生原的概念已经在科学和工业领域广泛应用，但是还需要进一步加强科学研究。人体肠道和免疫调节高度相关，微生物群落是维持肠道内免疫稳定状态的重要部分。重要的目标研究领域，包括胃肠道诊断学、免疫学、方法学、生物标记和功能性，将会有利于人体研究的工具和科学方法的出现。临床试验对于益生菌功能性食品在社会经济领域的成功是必需的，应该为特定人群如老年人、婴儿设计。未来益生菌的研究将集中在筛选新型和对特定疾病有效、并能在宿主中表现良好的菌株。也许有充分理由相信胃肠道不同区段(如结肠、空肠、十二指肠)有不同的益生菌或细菌混合生长，这尤其适用于结肠癌、轮状病毒腹泻和由Helicobacter pylori引起的胃炎。在严格控制下对筛选到的菌株研究可以为不同年龄的人群提供特定益生菌以预防和治疗特定疾病。另外，应该将不同益生菌的混合物和结肠菌落联系起来并结合肠道完整性的促进和保护进行综合研究。 为此，未来的科学和技术研究趋势总结如下： •将欧洲在该领域的专长和食品科学技术、肠道功能、胃肠道功能和人体健康有机结合起来； •研究益生菌和益生原在肠道内的作用机制，开发诊断工具和生物标记来对此； •评价免疫学生物标记及其在益生菌上的利用； •检测益生菌对不同人群中胃肠疾病、胃肠感染和过敏的作用； •尊重消费者利益、诚信经营、确保益生菌产品的稳定性和有效性。 细菌制造叶酸之谜得解 一些生物化学过程被认为已经被研究得非常完整，因此科学家相信不会再取得任何这方面的发现。但是最近Johns Hopkins大学的科学家的发现推翻了这个理论，他们确认了一种30年来一直是个谜的酶。该结果发表在《结构》（Structure）上。 作者之一，Hopkins生物物理和生物物理化学教授L. Mario Amzel说：“当我们意识到发现的是细菌制造维生素B叶酸的酶时，我们非常惊讶，因为从1974年开始科学家就知道应该存在这样一种物质。” Amzel和同事Maurice Bessman当时在系统研究细菌中一组相关的酶如何识别特定的分子，对于每一种酶，科学家都进行纯化分离。然后使它们生长出晶体，再利用X射线等技术分析出酶的三维结构。有了三维结构，小组就可以利用计算机模型分析酶如何和另一个分子结合和发生相互作用。 文章作者Sandra Gabelli说：“在Maurice开始搜寻旧资料前我们并未觉得这有何特别的，结果发现Suzuki和合作者在1974年发表文章称大肠杆菌中存在一种和我们类似的酶，它能发动叶酸的生物合成。” Amzel说：“因此我们问，去除了orf17基因的细菌是否能制造叶酸。”Bessman和同事因此去除了这一基因，结果和预想的一样，细菌制造的叶酸比正常时少了10倍。细菌制造叶酸的机制对于希望设计更有效的抗生素药物的科学家而言非常重要。人类无法进行叶酸合成，因此设计针对细菌叶酸合成机制的药物不会对人类产生副作用。 Amzel认为他们找到了潜在的杀菌目标，他说：“我们并非药物设计行业的一员，而只是致力于基础研究。我们希望取得的发现能帮助其他人发明新的药物。” 细菌的革兰氏染色法 革兰氏染色法是细菌学中广泛使用的一种鉴别染色法，1884年由丹麦医师Gram创立，细菌先经碱性染料结晶染色，而经碘液媒染后，用酒精脱色，在一定条件下有的细菌此色不被脱去，有的可被脱去，因此可把细菌分为两大类，前者叫做革兰氏阳性菌（G+），后者为革兰氏阴性菌（G—）。为观察方便，脱色后再用一种红色染料如碱性蕃红等进行复染。阳性菌仍带紫色，阴性菌则被染上红色。有芽胞的杆菌和绝大多数和球菌，以及所有的放线菌和真菌都呈革兰氏正反应；弧菌，螺旋体和大多数致病性的无芽胞杆菌都呈现负反应。 [原理]：革兰氏染色目前有三种观点：等电点学说、化学学说和渗透学说。 1． 等电点学说，革兰氏阳性菌的等电点在PH2-3，比阴性菌（PH4-5）低，加之碘为弱氧化剂，可降低革兰氏阳性菌的等电点，致使两类菌的等电点差异扩大，因此阳性菌和碱性染料的结合力比阴性菌更强。 2．化学学说，碘液在菌体内与结晶紫结合后又和菌体内核糖核酸镁盐-蛋白质复合物结合，此结合物不易被丙酮、酒精脱掉，呈革兰氏染色阳性。因革兰氏阴性菌缺乏核糖核酸镁盐，故对碘与结晶紫结合物摄取少，且不牢固，易被丙酮酒精脱色而呈革兰氏染色阴性。 3．渗透学说，乙醇使阳性菌所含粘肽多糖脱水而致细胞壁间隙缩小，通透性降低，在菌体内保留了染料-碘复合物，呈紫色。阴性菌含粘肽少，细胞壁变化不大，通透性不受影响，菌体内的染料-碘复合物较易透出，失去紫色，被复染成为红色。 [试剂]：Crystal violet(结晶紫)、Gram Iodine(碘液)、Decolourizer（丙酮酒精）、Safranin（稀释沙黄） [操作]： 1．标本处理： （1）.有菌部位的标本，如痰液、粪便、各种拭子、创面等可直接涂片。 （2）.无菌部位的标本，如脑脊液、胸水、腹水、胆汁、尿液、关节液等，应取适量标本（最高可达5-7ml）,经3000rpm 离心10min.，取沉渣涂片染色。 2．涂片制作：菌液涂片时，用接种环沾取菌液点在载玻片上，标本可直接在玻片上涂布；菌落涂片时，先取生理盐水一滴，置玻片上，用接种针挑取菌落在盐水中涂布。制作的涂片应自然干燥，并经火焰固定，固定的温度不宜过高，以玻片背面接触手背不烫为准，否则可能使细菌形态改变。将固定后的涂片进行染色。 3． 染色方法： （1）.加上Crystal violet(结晶紫)后，染色3-5秒或更久，之后用自来水冲洗之。 （2）.加上Gram Iodine(碘液)后染色3-5秒或更久，之后用自来水冲洗之。 （3）.以Decolourizer（丙酮酒精）脱色约5-10秒，并用自来水冲洗之。 （4）.加上Safranin（稀释沙黄）后，染色3-5秒或更久，之后用自来水冲洗之。 （5）.吸干或在空气中凉干后，置油镜镜检。 4．结果观察：紫色为革兰氏阳性，红色为革兰氏阴性。 [报告方式]： 革兰氏染色：检出革兰氏阳性球菌 ；革兰氏阴性球菌 检出革兰氏阳性杆菌 ；革兰氏阴性杆菌 [注意事项]： 1．标本涂片不能太厚，严格按操作要求进行。 2．玻片通过火焰温度不能太高。 3．若涂片较厚，应延长脱色时间，直至不在出现紫色为止。 [临床意义]：通过革兰氏染色，将细菌分为革兰氏阳性和革兰氏阴性，便于临床治疗。 [附] 1 沙黄（番红）Safranine T [C20H19ClN4=350.85] 红棕色粉末；碱基性染料。在水中溶解，在乙醇中易溶。 2 碘液配制：0.01mol/l碘液——称取1.3g碘，置于50mol烧杯中，加入2.5g碘化钾及25毫升蒸馏水，不断搅拌之，使其溶解均匀。再加0.2mol浓盐酸(体积质量1.19g/cm3)，再加蒸馏水稀释到1000mol。溶液应贮藏在棕色试剂瓶中，储于低温暗橱内。有效期为一个月左右 革兰氏阴性菌，以大肠杆菌]为代表。大肠杆菌为兼气性菌种，一般生存於肠道中及厌氧的还境中。革兰氏阴性菌细胞壁的特徵为有一层out member 与阳性菌种不同。目前对大肠杆菌的研究很多，除了它是一般食物中是否有被污染的指标外，很多分子生物学方面的研究皆需要使用到大肠杆菌当作实验宿主。 发件人: 霉菌及霉菌素的污染 霉菌及霉菌毒素污染食品后，引起的危害主要有二个方面：即霉菌引起的食品变质和霉菌产生的毒素引起人类中毒。霉菌污染食品可使食品的食用价值降低，甚至完全不能食用，造成 巨大的经济损失。据统计全世界每年平均有2%的谷物由于霉变不能食用。霉菌毒素引起的中 毒大多通过被霉菌污染的粮食，油料作物以及发酵食品等引起，而且霉菌毒素中毒往往表现 为明显的地方性和季节性，临床表现较为复杂，有急性中毒、慢性中毒以及致癌、致畸和致 突变等。 霉菌及其产生的毒素对食品的污染以南方多雨地区为多见，目前已知的霉菌素素约有200余 种，不同的霉菌其产毒能力不同，毒素的毒性作用也不同，按其化学性质可分为肝脏毒、肾 脏毒、神经毒、细胞毒及类似性激素样作用。与食品关系较为密切的霉菌毒素有黄曲霉毒素 、赭曲霉毒素、杂色曲霉素、岛青霉素、黄天精、桔青霉素、层青霉素、单端孢霉素类、玉 未赤霉烯酮、丁烯酸内醋等。 (一)影响霉菌生长繁殖的条件 影响霉菌生长繁殖及产毒的因素是很多的，与食品关系密切的有水份、温度、基质、通风等条件，为此，控制这些条件，可以对食品中霉菌分布及产毒造成很大的影响。 1、水份 霉菌生长繁殖主要的条件之一是必须保持一定的水份，一般来说，米麦类水份在14%以下， 大豆类在11%以下，干菜和干果品在30%以下，微生物是较难生长的。食品中真正能被微生物 利用的那部分水份又称为水份活性(Water activity缩写为Aw)，Aw越接近于1，微生物最易 生长繁殖。食品中的Aw为0.98时。微生物最易生长繁殖，当Aw降为0.93以下时，微生物繁殖 受到抑制，但霉菌仍能生长，当Aw在0.7以下时，则霉菌的繁殖受到抑制，可以阻止产毒的 霉菌繁殖。 2、温度 温度对霉菌的繁殖及产毒均有重要的影响，不同种类的霉菌其最适温度是不一样的，大多数霉菌繁殖最适宜的温度为25-30℃，在0℃以下或30℃以上，不能产毒或产毒力减弱。如黄曲 霉的最低繁殖温度范围是6-8℃，最高繁殖温度是44-46℃，最适生长温度37℃左右。但产毒 温度则不一样，略低于生长最适温度，如黄曲霉的最适产毒温度为28-32℃。 3、食品基质 与其它微生物生长繁殖的条件一样，不同的食品基质霉菌生长的情况是不同的，一般而言，营养丰富的食品其霉菌生长的可能性就大，天然基质比人工培养基产毒为好。实验证实，同 一霉菌菌株在同样培养条件下，以富于糖类的小麦、米为基质比油料为基质的黄曲霉毒素产 毒量高。另外，缓慢通风较快速风干霉菌容易繁殖产毒。 4、霉菌种类 不同种类的霉菌其生长繁殖的速度和产毒的能力是有差异霉菌毒素中毒性最强者有黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、黄绿青霉素、红色青霉素及青霉酸。目前已知有五种毒素可引起动物致癌 ，它们是典曲霉毒素(B 1、G 1、M 1)、黄天精、环氯素、杂色曲霉素和展青霉素。 (二)主要的几种霉菌毒素 1、黄曲霉毒素(Aflatoxin) 黄曲霉毒素是黄曲霉和寄生曲霉 生的一组代谢产物。黄曲霉毒素基本结构二呋喃环和香豆 素，在紫外光下能发生荧光，目前已分离鉴定的有12种以上，在二呋喃末端有双键者毒性较 强，并有致癌性。黄曲霉素耐热，在烹调加工温度下破坏较少，在水中的溶解度较低。黄曲 霉毒素主要污染花生、花生油、玉米、大米、棉籽等粮油及其制品。具有较强的急性毒性， 慢性毒性和致癌性。因为黄曲霉毒素B 1的毒性和致癌性最强，黄曲霉毒素B 1又是食品中 污染的主要形式，故食品卫生标准中以此为污染指标。 2、岛青霉类毒素 岛青霉类毒素是由岛青霉产生的代谢产物，岛青霉为青霉属。国外报道的“黄变米”主要含有青霉属，最常分离的霉菌有黄绿青霉、岛青霉、和桔青霉等。“黄变米”是由于稻谷收割 后，贮存中含水份过高，被霉菌污染后发生霉变所致，因为霉变呈黄色，故称：黄变米”。 它与我国湖南、湖北、江西等地的“黄粒米”有所不同，“黄粒米”是由于稻谷抢收抢种， 未能及时脱粒干燥，稻谷暂时堆放后极易霉变，脱粒后米粒呈黄色，俗称“黄粒米”，分离 出的霉菌以黄曲霉、烟曲霉、构巢曲霉为主。 岛青霉类毒素包括黄天精、环氯素、岛青霉毒素、红天精等。这些毒素易污染谷物，对人体危害所表现的毒性作用一般为三种类型，即急性毒性、亚急性或亚慢性毒性和慢性毒性作用 ，并已证实黄天精和环氯素有致癌作用。 3、镰刀菌毒素 镰刀菌毒素主要是镰刀菌属和个别其他菌属霉菌所产生的有毒代谢产物的总称。这些毒素主要是通过霉变粮谷而危害人畜健康。根据其化学结构和毒性作用可以主要分为单端孢霉素类 、玉米赤霉烯酮和丁烯酸内酮等几类毒素。 (1)单端孢霉素类 主要有T-2毒素、双乙酸蔗草镰刀菌烯醇、新茄病镰刀菌烯醇和镰刀菌烯酮-X等。急性毒性 较强，以局部刺激症状、炎症甚至坏死为主，慢性毒性可引起白细胞减少，抑制蛋白质和DN A的合成。 (2)玉米赤霉烯酮 又称F-2毒素等，以污染玉米、大小麦、燕麦和小麦为主，具有类雌性激素样作用。 (3)丁烯酸内脂 是三线镰刀菌产生的一种水溶性有毒代谢产物，可引起牛烂蹄病，可引起后腿变瘸、蹄和皮肤联结处破裂、脱蹄。因为是一种血液毒，故毒性也较大，尚不能排除致癌的可能性。 根霉与毛霉 根霉与毛霉同属毛霉目，很多特征相似，主要区别在于，根霉有假根和匍匐菌丝。匍匐菌丝呈弧形，在培养基表面水平生长。匍匐菌丝着生孢子囊梗的部位，接触培养基外，菌丝伸入培养基内呈分枝状生长，犹如树根，故称假根，这是根霉的重要特征。其有性繁殖产生接合孢子，无性繁殖形成孢囊孢子。 根霉菌菌丝体白色、无隔膜，单细胞，气生性强，在培养基上交织成疏松的絮状菌落，生长迅速，可蔓延覆盖整个表面。 在自然界分布很广，空气、土壤以及各器皿表面都有存在。并常出现于淀粉质食品上，引起馒头、面包、甘薯等发霉变质，或造成水果蔬菜腐烂。  根霉在生命活动过程中能产生淀粉酶、糖化酶，是工业上有名的生产菌种。有的用作发酵饲料的曲种。我国酿酒工业中，用根霉作为糖化霉种已有悠久的历史，同时也是家甜酒曲的主要菌种。近年来在甾体激素转化、有机酸(延胡素酸、乳酸)的生产中被广泛利用。 常见的根霉有匍枝根霉［即黑根霉俗称面包霉］，米根霉等。   ①两者皆有假根，但根霉属有匍匐菌丝，毛霉属无。 ②根霉属有囊托，毛霉属无 ③毛霉属有囊领，根霉属无。 ④毛霉属孢子囊梗单株从菌丝上发生，分枝或不分枝。   光合细菌的开发应用进展 1．光合细菌的主要类群 光合细菌是能进行光合作用的一类细菌。它是地球上最早出现的具有原始光能合成体系的原核生物。目前，主要根据光合细菌所具有的光合色素体系和光合作用中是否能以硫为电子供体将其划分为4个科：Rhodospirillaceae（红色无硫细菌）、Chromatiaceae（红色硫细菌）、Chlorobiaceae（绿色硫细菌）和Chloroflexaceae（滑行丝状绿色硫细菌）。进一步可分为22个属，61个种。 2．光合细菌的主要生理生态学特征 光合细菌生理类型的多样性使它成为细菌中最为复杂的菌群之一。在不同的自然环境下，它能表现出不同的生理生化功能，如固氮、固碳、脱氢、硫化物氧化等。这使得光合细菌在自然界的碳、氮、硫循环中发挥着重要作用。光合细菌广布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。 光合细菌的光合色素由细菌叶绿素（BChl）和类胡萝卜素组成。现已发现的细菌叶绿素有a、b、c、d、e5种，每种都有固定的光吸收波长。细菌叶绿素和类胡萝卜素的光吸收波长分别为715～1050nm和450～550nm。因而类胡萝卜素也是捕获光能的主要色素，它扩大了可供光合细菌利用的光谱范围。 光合细菌的光合作用与绿色植物和藻类的光合作用机制有所不同。主要表现在：光合细菌的光合作用过程基本上是一种厌氧过程；由于不存在光化学反应系统II，所以光合作用过程不以水作供氢体，不发生水的光解，也不释放分子氧；还原CO2的供氢体是硫化物、分子氢或有机物。 光合细菌不仅能进行光合作用，也能进行呼吸和发酵，能适应环境条件的变化而改变其获得能量的方式。 3．光合细菌的开发应用 光合细菌由于其生理类群的多样性，碳、氮代谢途径和光合作用机制的独特性而受到人们的关注。多年来，光合细菌被作为研究光合作用以及生物固氮作用机理的重要材料。近一二十年中，对光合细菌的应用研究也获得了很大的进展。研究表明，光合细菌在农业、环保、医药等方面均有较高的应用价值。下面着重就光合细菌目前的开发应用动态作一概述。 3．1 光合细菌在养殖业中的应用 3．l．l 光合细菌的营养价值 光合细菌营养丰富。细胞干物质中蛋白质含量高达60％以上，比目前生产的单细胞蛋白酵母的含量高。与牛奶、鸡蛋蛋白相比，其蛋白质氨基酸组成齐全，因而被认为是一种优质蛋白源。光合细菌还含有多种维生素，尤其是B族维生素极为丰富，VB12、叶酸、泛酸、生物素的含量远高于酵母。此外，还含有大量的类胡萝卜素、辅酶Q等生理活性物质。因此，光合细菌具有很高的营养价值，在水产和畜禽养殖上有着很高的应用价值。 3．1．2 光合细菌在水产、禽畜养殖中的应用 在水产养殖中，光合细菌可被用于鱼虾以及特种水产品如贝类、蟹、蛙类等的饵料或饲料添加剂。光合细菌在促进鱼虾等的生长，提高成活率，提高产量等方面，所有的报道均给出了肯定的结果，无论是成活率或是产量的提高均可达10％～40％以上。而且还具有防治鱼虾疾病，净化养殖池水质等方面的功能。 光合细菌具有上述作用的确切原因尚待进一步研究。但与以下几方面因素不无关系：（l）光合细菌的营养丰富，含有大量类胡萝卜素、辅酶Q、抗病毒物质和生长促进因子。（2）光合细菌在水产养殖水域的物质循环中起重要作用，能将被异养微生物分解活动形成的有机物如有机酸、氨基酸等作为基质加以利用，促进养殖池底有机物的循环，使水质得到净化，病原菌难以发展，改善养殖环境。许多试验表明，光合细菌能使水产养殖池水体中的氨、氮、硫化氢下降50％以上，溶氧提高14％～85％。（3）施用光合细菌的池塘，其放线菌／细菌的比例会明显增大，推测其原因认为是由于光合细菌促进了放线菌的生长，而放线菌抑制了病菌的活动，从而达到防病的目的。（4）光合细菌在水中繁殖时，能释放出一种具有抗病性的酵素──胰凝乳蛋白分解酶，该酶能防止疾病的发生。（5）由于光合细菌能分泌大量的叶酸，长期使用光合细菌也可避免鱼类贫血症的发生。 光合细菌的营养价值极高，消化率好，作为禽畜饲料的营养添加剂已有20余年的历史。有研究认为，饲料中光合细菌含量达10-4便可充分发挥效果。它在提高禽畜产品的产量、质量方面同样具明显作用。例如，使用光合细菌的家禽，成活率提高5％～7％，肉鸡增重15％～17％，料肉比降低33％左右，产蛋率提高12．7％且所产蛋的蛋黄颜色明显趋红、亮泽，卵黄中类胡萝卜素和维生素C含量提高20％左右。 光合细菌在养殖业中的使用方法有：直接作为饵料投喂，或作为添加剂拌于饲料中，或混于饮水中饲喂。 3．2 光合细菌在种植业中的应用 由于大量无机肥料与化学农药的使用，造成土壤残留农药的毒害，土壤盐化、板结严重，土壤肥力趋于衰竭。因此，有识之士都大力提倡使用有机肥料和“生物农药”。而光合细菌已被证明既是一种优质的有机肥料，又能增强植物的抗病能力。光合细菌可作为底肥、或以拌种和叶面喷施等方式应用。 光合细菌在种植业中的应用研究也有许多报道。河北晋州利用光合细菌进行试验取得的各种数据颇能说明问题：小麦平均亩产提高16％，玉米提高13％，棉花提高14％，甘蔗、大白菜提高40％，甜瓜增产15％～24％。 光合细菌能使农作物增产增质的原因，似可归纳为以下2个主要方面：（l）光合细菌能促进土壤物质转化，改善土壤结构，提高土壤肥力，促进作物生长。光合细菌大都具固氮能力，能提高土壤氮素水平，通过其代谢活动能有效地提高土壤中某些有机成分、硫化物、氨态氮，并促进有害污染物（如农药、化肥）的转化。同时能促进有益微生物的增殖，使共同参与土壤生态的物质循环。此外，光合细菌产生的丰富的生理活性物质如脯氨酸、尿嘧啶、胞嘧啶、维生素、辅酶Q、类胡萝卜素等都能被植物直接吸收，有助于改善作物营养，激活植物细胞的活性，促进根系发育，提高光合作用和生殖生长能力。（2）光合细菌能增强作物抗病防病能力。光合细菌含有抗细菌、抗病毒的物质，这些物质能钝化病原体的致病力以及抑制病原体生长。同时光合细菌的活动能促进放线菌等有益微生物增殖，抑制丝状真菌等有害菌群生长，从而有效地抑制某些植病的发生与蔓延。由于光合细菌具有抗病防病作用，有人还试验将其作为瓜果等保鲜剂。 3．3 光合细菌在有机废水处理中的应用 20世纪70年代日本小林正泰等提出了用光合细菌处理有机废水的工艺，并成功地对粪尿和食品、淀粉、皮革、豆制品加工的废水进行处理。南朝鲜已建成了日处理600t的酒精废水处理场。近年来，澳大利亚、美国等也相继进行了这方面的开发研究。国内这几年在光合细菌处理废水研究方面也取得了一些成绩。对高浓度合成脂肪酸废水、肉类废水、豆制品、洗毛、牛粪尿废水以及柠檬酸废水的处理均取得了良好效果。例如，有试验表明，用光合细菌对CODcr为52800mg／L的豆制品废水进行12h处理，去除率达92.7％；CODcr为3 864 mg／L的淀粉废水进行72h处理，去除率达99.5％；处理柠檬酸二次有机废水，CODcr、BOD5总去除率分别达到97％和99％。 高浓度有机废水在自然净化过程中会出现以下微生物群落的生长演势：有机营养型微生物群落的生长繁殖→光合细菌的生长繁殖→藻类的生长繁殖。为使高浓度有机废水尽快达到净化，可用人工模拟方法，加入光合细菌。综合各方面来看，光合细菌处理法应是目前环保治理的一个最经济、最有效的手段。其优点在于：（1）有机物负荷高，可以处理高浓度有机废水。（2）设备规模小，动力消耗低，投资费用少。（3）易管理，受季节影响小，在10～40 ℃温度范围内均可处理。（4）产生的菌体可综合利用，在养殖业与种植业中作为饲料或肥料。 3．4 光合细菌在食品、化妆品、医药保健业中的应用 光合细菌富含类胡萝卜素，为重要的微生物来源的天然红色素。迄今已发现光合细菌的类胡萝卜素有80多种，该色素无毒，色彩鲜艳、亮泽，并具防水性，因而很适用于食品、化妆品等工业中作为着色剂，在医学业中也具广泛应用前景。利用光合细菌发酵生产类胡萝卜素的研究已普遍引起重视。日本学者用球形红杆菌（Rhodobacter spHaeroides）发酵生产高浓度红色素作为食品添加剂，色素含量为干菌体的6％，新鲜菌体的1．5％左右。国内也有用球形红杆菌发酵生产类胡萝卜素，每升发酵液可提取色素312mg左右的报道。 光合细菌微生态制剂的异军突起更引人注意。经动物试验表明，光合细菌保健食品具有延缓衰老、抑制肿瘤、免疫调节、调节血脂的显著功效。这与其细胞内富含类胡萝卜素是分不开的。类胡萝卜素的抗氧化能力、抗感染作用以及抗癌变作用已有许多研究报道和专门评述。光合细菌细胞中富含的B族维生素及活性物质，也成为提取天然药物的良好素材之一。据报道，我国已成功研制出了光合细菌抗癌药。 3．5 光合细菌在开发新能源中的应用 氢作为一种理想而无污染的未来能源日益受到人们的关注。生物制氢是开发新能源的一个方向，欧美、日本等均在研究和开发生物制氢技术。我国近几年也有这方面的报道。 光合细菌的许多种类在代谢过程中都能释放氢气。目前研究较多的是深红红螺菌（Rho-dospirillum rubrum），其产氢量高达65ml／h．L（培养液），比蓝细菌产氢量高1倍多。利用该菌固定化细胞产氢量高达20ml／g．h，气体组成中H2占70％～75％。可见光合细菌具有产氢速率高、产生的氢气纯度高等特点。 对光合细菌的研究在逐渐深入，其应用领域在逐渐拓宽。目前的研究表明，光合细菌的应用效果显著、确切，某些方面的应用研究已具有一定的推广价值。例如作为饲料添加剂在养殖业中的应用，作为“微生物净化剂”在废水治理中的应用等。但在许多方面的应用研究，还只能说处在初级阶段，还有大量的、深入的研究工作要做。但是，目前的研究已显示出光合细菌作为重要的微生物资源，其开发应用的前景是广阔的，必将具有不可替代的应用市场，在人类活动中必将发挥越来越大的作用。 古细菌、真细菌和真核生物 迄今为止科学家发现的最早的古生物化石是32亿年前的细菌化石。实际上，这些最早的原核细胞生物，即原始的细菌类在地层中留下许多的活动痕迹。在非洲、澳大利亚和加拿大等地都发现了一些称为叠层石的岩石层，其中含有远古的原核细胞生物活动的痕迹。从这些岩层的地质年龄推算，最早的原核细胞生物在35亿年前就已经出现，其后种类越来越多。 在最早的原核细胞生物分化过程中，最重要的是古细菌与真细菌的分化。 在现代生物中，由于细菌类都是最简单的无核单细胞生物，因此人们一般都认为它们是低级、原始的生物。其实，它们都是已经进化了几十亿年的现代生物了。对不同种类现代细菌的分子进化研究发现，在一类能够利用二氧化碳和氢气产生甲烷的厌氧细菌以及生长在极浓的盐水中的盐细菌、可以在自然的煤堆里生长的嗜热细菌、在硫磺温泉中或是海底火山区生长的嗜硫细菌等类群中，核糖体RNA（rRNA）的分子序列与一般细菌的rRNA分子序列十分不同，其相差程度比一般细菌rRNA分子序列与真核生物（细胞中含有细胞核的生物）的rRNA分子序列的差异还要大。据此，科学家认为这些“不一般”的细菌应该代表一个即不同于一般细菌也不同于真核生物的生物类群，因此把它们称为古细菌（或古核生物），而把一般的细菌称为真细菌（或原核生物）。 由于现代的古细菌的生活环境相对来说比较接近原始地球的环境，因此可以认为它们是地球上最原始的生物的比较直接的后代；换言之，地球上最初的原核细胞生物可能是古核生物而不是原核生物。 进一步研究发现，古细菌的其它一系列分子生物学特性都与真核生物有不少相似之处；而真细菌却在很多其它的分子生物学和细胞生物学性状上与古细菌相差甚远，它们拥有不少进化或是特化的性状。因此，真核生物的祖先应该是远古的古核生物而不是原始的原核生物。 至于真核生物或是真核细胞的起源，则是由于某种原核生物在某种古核生物细胞内形成了内共生关系的结果。 由于迄今所知最古老的真核生物化石已有近21亿年的历史，许多科学家推测，最早的真核生物可能早在30亿年前就出现了。真核细胞的直接祖先很可能是一种巨大的具有吞噬能力的古核生物，它们靠吞噬糖类并将其分解来获得其生命活动所需的能量。当时的生态系统中存在着另一种需氧的真细菌，它们能够更好地利用糖类，将其分解得更加彻底以产生更多的能量。在生命演化过程中，这种古核生物将这种原核生物作为食物吞噬进体内，但是却没有将其消化分解掉，而是与之建立起了一种互惠的共生关系：古核细胞为细胞内的真细菌提供保护和较好的生存环境，并供给真细菌未完全分解的糖类，而真细菌由于可以轻易地得到这些营养物质，从而产生更多的能量，并可以供给宿主利用；因此，这种细胞内共生关系对双方都有益处，因此双方在进化中就建立起了一种逐步固定的关系。在古核细胞内共生的真细菌由于所处的环境与其独立生存时不同，因此很多原来的结构和功能变得不再必要而逐渐退化消失殆尽；结果，细胞内共生的真细菌越来越特化，最终演化为古核细胞内专门进行能量代谢的细胞器官——线粒体。同时，一方面原来的古核细胞的能量代谢越来越依赖于内共生的真细菌的存在，另一方面为了避免自身的一些细胞内结构、尤其是遗传物质被侵入的真细菌“吃掉”，它们也产生了一系列应激性的变化。首先是细胞膜大量内陷形成了原始的内质网膜系统，限制了线粒体前身真细菌的活动；而后，原始的内质网膜系统中的一部分进一步转化，将细胞的遗传物质包在一起形成了细胞核，这一部分内质网就转化成了核膜。从此，一种更加进步的生命型式诞生了，这就是真核细胞，也就是最初的真核原生生物。 细胞核的产生使真核细胞的细胞核和细胞质相对分离，遗传信息的转录与翻译分别在核内和细胞质中进行，因此提供了一种有利于基因组向更加复杂化和多功能化发展的环境。 就在原始的真核细胞通过线粒体内共生的方式从古核生物中起源的同时，一部分这样的古核生物在吞噬线粒体前身真细菌的同时，还吞噬了某种原始的蓝细菌。这些蓝细菌也通过类似的内共生过程成为这些古核生物细胞内的一种细胞器，行使光和自养功能。这样，吞噬了原始蓝细菌的古核生物最终进化成最初的真核原生植物，而内共生的蓝细菌则演变成叶绿体。 从生态学的角度来看，线粒体和叶绿体的内共生过程实际上都是某种真细菌在进化过程中将原来在生态系统中占据的生态龛固定在了另外一些古核生物细胞内部，将这种古核生物本身当作了一个专享的固定的生态龛，从而产生了一种结构更加复杂的新系统，并且附加了新性质——原来的古核生物和真细菌功能互补，不可分割，共同进化，最后成为一个统一的新型生命类群。本馆馆主龙子因此将真核细胞的起源的这种内共生模式用生态学的观点定义为“固龛整合效应”。   窗体顶端 窗体底端 | 产生磁小体的趋磁细菌的研究与开发 项目简介：趋磁细菌（Magnetotactic bacterium）是一类在外磁场的作用下能作定向运动并在体内形成纳米磁性颗粒——磁小体(Magnetosome)的细菌，其主要分布于土壤、湖泊和海洋等水底污泥中。趋磁细菌细胞内磁小体的主要成分为Fe3O4和Fe3S4。从医学角度，应用趋磁细菌为生物模式，研究磁场对生物作用的机理，以此研究磁场对人体的作用。磁小体来自活体细胞，不会产生任何毒性，因此可用作酶、药物、抗体和基因等的载体；而物理界看重的则是趋磁细菌体内形成的大小均匀一致、颗粒在25nm-120nm之间的磁小体，在细胞内简单地合成，大小正好处在稳定的单磁畴晶体范围内。 该项目自1993年开始在中科院特别支持费和国家自然科学基金的支持下，在世界上首次从黄土剖面土壤中分离到了一株趋磁细菌，最近又从矿山土壤等样品中分离出了易培养，且磁小体产生量大的趋磁细菌，并对其培养条件、磁小体的提纯、磁小体形态和组成成分等进行了研究。 应用领域和市场预测：磁小体因其颗粒小而均匀，具有较大的表面积体积比，且磁小体外有生物膜包被，颗粒间不聚集，也没有细胞毒性，因而将在许多领域有潜在的不可估量的应用价值。日本学者Mrtsunaga早在1991年就预计趋磁细菌的磁小体在未来的10年中将是高新技术应用中的一种新的生物资源。目前已知趋磁细菌在高新技术中的用途主要有： 1.在信息存储中的应用：磁小体具有超微性（纳米级）、均匀性和无毒性，可生产品位高的磁性生物材料，国外已开始了高清晰、高保真的大容量超高密度磁记录材料的开发。 2.在传感技术中的应用：日本研究人员已成功地将磁小体用于新型生物传感器的研究开发中。将抗体固定在磁小体微粒上，可定性或定量地检测多种蛋白抗原。 3.在医疗卫生上的应用：作为酶、药物或核酸（DNA、RNA）的载体：把药物或抗体等固定在磁小体上，在外磁场的作用下，变成“运载火箭”直接轰击靶区-病灶，从而提高对癌细胞等的杀伤力。 4.制备磁化细胞：日本学者Matsunaga等成功地将羊红细胞与趋磁细菌的细胞利用原生质体融合技术，获得具有磁敏感性的融合子-磁性红细胞，在磁场的作用下，磁性红细胞仍保持原来形态。 趋磁细菌还可望用于废水处理、发酵工业、人体内废物“透析”，加工含铁食品和饮料等领域，因此具有巨大的不可估量的应用价值和市场开发前景。 成果所处阶段：该项目现处于在研阶段。 项目实施：基于国内外趋磁细菌的研究现状及本工作基础和趋磁细菌广阔的应用前景，拟从以下方面对趋磁细菌进行研究与开发。 1. 趋磁细菌的大量培养和磁小体的提纯； 2. 趋磁细菌的遗传特点与磁小体形成的分子机制研究； 3. 磁小体合成基因的克隆与转化，以利于工厂化生产。 合作方式：合作开发。   白色念珠菌的抗药性机制 美国明尼苏达州的研究者，发现了白色念珠菌（Candida albicans），如何以复制一段染色体为策略，抵抗抗真菌药物（antifungal drugs），而造成美国每年将近两万五千名美国人遭受真菌感染、一万人死亡。这项发现于近日发表在Science期刊中。       白色念珠菌广存皮肤和消化道中，通常是无害的。偶而引起一些鹅口疮（Thrush）等念珠菌感染疾病（candiasis）。但在接受化疗、移植器官等免疫力较低，或感染AIDS的免疫系统被破坏的情况下，却能感染并造成组织破坏，死亡率高达30-50％。       研究者发现，白色念珠菌能够通过复制五号染色体的一端，再将之取代五号染色体的另一端，就能抵抗抗真菌药物。研究者也指出，这种两端一样的染色体称为“类染色体（isochromosome）”，在一些癌症中亦有观察到类染色体的形成，可能与抗癌药物失效有关。       现今医院中，白色念珠菌感染的比例逐年增加；加上抗药性演化，越来越少资源能够拿来对抗微生物。研究者指出能够毒害真菌的药物通常也会毒害人类，目前的抗真菌药物在于压制真菌，人类自身的免疫力才是最佳良药。 窗体顶端 窗体顶端 窗体顶端