2 海洋细菌
深入研究海洋生物的天然药物潜力
深入研究海洋生物的天然药物潜力海洋是地球上覆盖面积最广的生态系统之一，拥有丰富多样的生物资源。
近年来，人们对海洋生物的研究日益深入，发现其中蕴藏着大量的天然药物潜力。
本文将深入探讨这些海洋生物所包含的天然药物以及其在医药领域的应用前景。
一、海洋生物中的天然药物1. 海洋藻类海洋藻类是海洋生物界中最为丰富的类群之一，它们具有独特的生理活性成分，包括多糖、多肽和次生代谢产物等。
其中，褐藻类、红藻类和绿藻类等常见的海藻在天然药物研究中有着广泛应用。
比如，海带中含有丰富的褐藻酸和海藻酸，具有降血脂、抗肿瘤和免疫调节等功效。
此外，红藻类中的天然黄酮类化合物也具有良好的抗氧化和抗肿瘤活性，如藻胆蛋白。
2. 海洋细菌海洋细菌是一类独特的、广泛存在于海洋环境中的微生物。
通过对海洋细菌的研究，人们发现其产生了许多具有抗菌、抗肿瘤和抗病毒等活性的物质。
其中，一种名为抗氧化蓝酶的海洋细菌蓝藻菌已成功应用于创伤、炎症和肿瘤治疗领域。
3. 海洋动物海洋动物中也存在着许多具有药物潜力的天然产物。
比如，海平面下深不可测的珊瑚中产生的小分子物质具有很高的抗菌活性，被广泛应用于感染性疾病的治疗。
此外，海蛇毒素、海葵毒素等也是研究领域的热点，它们被认为具有抗癌和镇痛等功效。
二、海洋生物天然药物的应用前景1. 抗肿瘤药物海洋生物中的天然产物在抗肿瘤研究中展示出了良好的前景。
一些海洋藻类和细菌所产生的活性物质已经被广泛研究，例如青藻酸和樟脑类化合物等。
这些物质通过调节肿瘤细胞的增殖和凋亡，具有抑制肿瘤生长的作用。
2. 抗菌药物由海洋细菌产生的抗菌物质已经成为抗感染领域的重要研究方向。
这些物质具有广谱的抗菌活性，且对多种抗菌药物产生了耐药的细菌表现出了抗菌活性。
例如，蓝藻菌产生的抗氧化蓝酶已经应用于治疗创伤感染和炎症等疾病。
3. 免疫调节剂海洋藻类中的多糖和多肽等物质具有良好的免疫调节作用。
它们可以增强人体的免疫力，提高机体对疾病的抵抗力。
海洋微生物
海洋微生物以海洋水体为正常栖居环境的一切微生物。
但由于学科传统及研究方法的不同,本文不介绍单细胞藻类,而只讨论细菌、真菌及噬菌体等狭义微生物学的对象。
海洋细菌是海洋生态系统中的重要环节。
作为分解者它促进了物质循环；在海洋沉积成岩及海底成油成气过程中，都起了重要作用。
还有一小部分化能自养菌则是深海生物群落中的生产者。
海洋细菌可以污损水工构筑物，在特定条件下其代谢产物如氨及硫化氢也可毒化养殖环境，从而造成养殖业的经济损失。
但海洋微生物的颉颃作用可以消灭陆源致病菌，它的巨大分解潜能几乎可以净化各种类型的污染，它还可能提供新抗生素以及其他生物资源，因而随着研究技术的进展，海洋微生物日益受到重视。
编辑本段【特性】与陆地相比，海洋环境以高盐、高压、低温和稀营养为特征。
海洋微生物长期适应复杂的海洋环境而生存，因而有其独具的特性。
嗜盐性海洋微生物最普遍的特点。
真正的海洋微生物的生长必需海水。
海水中富含各种无机盐类和微量元素。
钠为海洋微生物生长与代谢所必需此外,钾、镁、钙、磷、硫或其他微量元素也是某些海洋微生物生长所必需的。
嗜冷性大约90％海洋环境的温度都在5℃以下,绝大多数海洋微生物的生长要求较低的温度，一般温度超过37℃就停止生长或死亡。
那些能在0℃生长或其最适生长温度低于20℃的微生物称为嗜冷微生物。
嗜冷菌主要分布于极地、深海或高纬度的海域中。
其细胞膜构造具有适应低温的特点。
那种严格依赖低温才能生存的嗜冷菌对热反应极为敏感，即使中温就足以阻碍其生长与代谢。
嗜压性海洋中静水压力因水深而异，水深每增加10米,静水压力递增1个标准大气压。
海洋最深处的静水压力可超过1000大气压。
深海水域是一个广阔的生态系统,约56％以上的海洋环境处在100～1100大气压的压力之中，嗜压性是深海微生物独有的特性。
来源于浅海的微生物一般只能忍耐较低的压力，而深海的嗜压细菌则具有在高压环境下生长的能力，能在高压环境中保持其酶系统的稳定性。
第二章 海洋微生物
2、光合细菌
（1）不产氧的光合细菌 紫硫细菌、紫色非硫细菌、玫瑰杆菌、赤杆菌、绿硫 杆菌， 色素：菌绿素、类胡萝卜素 （2）产氧的光合细菌---蓝细菌 鱼腥藻、微囊藻、螺旋藻、 束毛蓝细菌（具有固氮能力）、 原绿球蓝细菌 为海洋食物链提供15-40%的碳源 聚球蓝细菌
4. 化能自养菌
（1） 硝化细菌：亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、硝化杆 菌属、硝化球菌属、氨氧化菌、亚硝酸还原菌。 （2）硫氧化性化能自养菌：硫杆菌属、贝氏硫菌属、发硫 菌属、珍珠硫菌属等
我国对海洋古菌的研究
极端嗜盐古菌和嗜热细菌的分子遗传学及 生物工程的研究
（3）氢氧化性细菌： 变形杆菌、产碱杆菌等 可异养生长，也可自养生长 （4）好氧性嗜甲烷菌 甲基营养菌、甲基单胞菌、 甲基杆菌等
最大的原核生物之一（100-300um)
4、弧菌：研究最多的海洋细菌 2005年，《伯杰氏系统细菌学手册》第 二版，63种。 • 病原性海洋弧菌：
感染人类：霍乱弧菌、副溶 血弧菌、创伤弧菌 感染海洋动物：溶藻胶弧菌、 鳗弧菌、溶珊弧菌、哈维 氏弧菌、牙鲆肠弧菌、霍 乱弧菌、副溶血弧菌、病 海鱼弧菌、杀鲑弧菌、杀 扇贝弧菌、徐氏弧菌、帕 希尼氏弧菌等等。
热球菌属、火球菌属、 （最适80度以上，最高106度）
（3）嗜热的硫酸盐还原菌 和铁氧化菌
古球状菌属: 83度,硫酸盐还原为H2S 铁球状菌属: 进行铁氧化和硝酸盐还原
（4）极端嗜盐菌
生活于盐湖、死海、盐场 盐红菌属、盐杆菌属、 盐球菌属、盐几何菌属 等20个属
• Aharon Oren 是以色列耶路撒冷大学教授， 是国际著名的海洋生物和嗜盐微生物研究 专家 。是FEMS Microbiology Letters 的主 编和ISJEM的编委。
海洋细菌
研究简史
研究简史
19世纪中期，有人就分离出第一个海洋细菌，1865年又分离出海洋奇异贝氏硫细菌。深海细菌的研究也于 1884年开始。但在相当长的时间内，一直停留在描述、分类的水平上。1946年，美国C.E.佐贝尔以海洋细菌为主 要内容的《海洋微生物学》一书的问世，促使海洋微生物的研究进入以生理、生态为基础的阶段。
进入80年代后，中国对虾养殖业迅速发展。
谢谢观看
1959年以后，苏联学者A.E.克里斯连续出版了研究深海微生物的著作，提出微生物海洋学的研究设想。 1961年国际海洋微生物学讨论会的召开，标志着以海洋细菌为主要内容的海洋微生物学已成为独立的学科。60年 代以来，代表性的专著有美国学者E.J.F.伍德1965年出版的《海洋微生物生态学》，J.M.西伯斯1979年出版的 《海洋微生物》等。
海洋细菌有自养和异养、光能和化能、好氧和厌氧、寄生和腐生以及浮游和附着等不同类型。海水中以革兰 氏阴性杆菌占优势，常见的有假单胞菌属、弧菌属、无色杆菌属、黄杆菌属、螺菌属、微球菌属、八叠球菌属、 芽孢杆菌属、棒杆菌属、枝动菌属、诺卡氏菌属和链霉菌属等10多个属；洋底沉积物中以革兰氏阳性细菌居多； 大陆架沉积物中以芽孢杆菌属最常见。
嗜冷性
绝大多数海洋细菌都具有在低温下生长的特性。在海洋中,90%以上水体的温度是在5℃以下。海洋中的高温 细菌，只在海底热泉的特异环境中发现过。某些中温细菌，虽然其最适生长温度为20℃左右，但它也能在0℃下 缓慢生长，这些细菌称为耐低温细菌。那些在0℃或0℃以下生长良好的细菌，称为嗜冷细菌。嗜冷细菌对热反应 极为敏感，20～25℃的中温已足以阻碍其生长与代谢,它们的细胞膜构造具有适应低温的特点，主要分布于极地、 深海和高纬度的海洋中。
研究状况
海洋微生物
环境保护与治理
海洋微生物在降解污染物、净 化海水等方面具有巨大潜力， 可用于环境保护和治理。
拓展生物技术应用
海洋微生物基因资源丰富，可 用于基因工程、细胞工程等生 物技术领域，推动生物技术的
发展和应用。
02 海洋微生物的多 样性
海洋细菌
革兰氏阴性菌
如弧菌属（Vibrio）和假单胞菌属（ Pseudomonas），广泛分布于海水 和沉积物中，参与有机物的分解和循 环。
开发高效、环保的洗涤剂。
海洋微生物在环保领域的应用
生物修复
利用海洋微生物对污染物的降解作用，进行环境生物修复，如石 油污染、重金属污染等治理。
废水处理
海洋微生物可用于废水处理系统中的生物降解过程，提高废水处理 效率并降低处理成本。
温室气体减排
通过培养能够吸收和转化温室气体的海洋微生物，减少大气中温室 气体的含量，从而减缓全球气候变暖的趋势。
、异养作用等。
生态作用重要
海洋微生物在海洋生态系统的 物质循环和能量流动中发挥着
重要作用。
海洋微生物的研究意义
揭示生命起源与演化
海洋微生物是研究生命起源与 演化的重要材料，有助于揭示
生命的本质和演化规律。
开发新资源
海洋微生物能够产生多种生物 活性物质，是新药开发、工业 酶制剂和新型生物材料的重要 来源。
05 海洋微生物与环 境的关系
海洋微生物对环境的适应与响应
温度适应
海洋微生物通过调节细胞膜成分、产生热休克蛋 白等方式，适应不同温度环境。
盐度适应
通过调节细胞内外渗透压平衡，以及合成特定的 有机物来应对高盐环境。
酸碱度适应
通过调节细胞质pH值、产生酸碱平衡蛋白等方式 ，适应不同酸碱度环境。
海洋微生物多样性及其功能性研究
海洋微生物多样性及其功能性研究海洋微生物是指在海洋中生活的一种微小的生物群体，包括细菌、真菌、病毒和单细胞生物。
这些微生物是海洋生态系统的基础，它们既是食物链的起点，同时也完成着其他生物无法完成的功能。
对海洋微生物的多样性及其功能性研究，可以深刻理解海洋生态系统的基本规律，解决环境污染和全球气候变化等问题。
一、海洋微生物多样性海洋微生物多样性是海洋生态系统重要的组成部分。
它在实现海洋生物多样性的同时，还发挥着重要的生态功能。
近年来，利用现代分子技术，科学家们对海洋微生物多样性的研究取得了重大突破。
（一）细菌的多样性细菌是海洋微生物中数量最多的一类，它们具有很强的适应性和免疫性，在海洋环境中扮演着不可替代的角色。
根据研究结果，海洋表层水域中，每毫升水中的细菌数目可达到10^6~10^7，而在深层海水中也可达到10^3~10^4，表明海洋中细菌群落的数量极为丰富。
细菌可以利用各种有机物和无机物作为营养源，因此它们的多样性很高，涵盖了多样的菌株和多个菌属。
通过对海洋微生物的生物分类学研究，发现大部分海洋细菌属于七个主要的菌门，包括变形菌门（Proteobacteria）、厚壳菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Actinobacteria）、Spirochaetes门、Planctomycetes门、Bacteroidetes门和绿弯菌门（Verrucomicrobia）。
（二）真菌的多样性真菌是一类海洋微生物，既缺乏光合作用，又不属于动物类，是一类重要的营养分解群落。
真菌的多样性研究主要基于其基因组学特征，利用分子生物学技术可以对海洋真菌的多样性及其进化关系进行研究。
事实上，海洋真菌的多样性比大多数科学家预期的要高得多，甚至可能存在着许多未知的物种。
目前已知的海洋真菌主要分为三类：酵母菌、接合菌和拟青霉菌。
其分布范围遍及世界各大洋，其中一些物种在丰富的有机质资源环境下能够生长繁殖迅速，导致海洋生态系统中物质能量的重新分配和循环。
海洋微生物举例
海洋微生物举例海洋微生物是海洋生态系统中极为重要的一部分，它们在海洋食物链中扮演着至关重要的角色。
下面将列举一些常见的海洋微生物，并介绍它们的特点和功能。
1. 海洋浮游植物：海洋浮游植物是海洋中最基本的生物群落之一，主要由藻类组成，包括硅藻、钙藻、硅藻等。
它们通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，并为海洋生物提供营养物质。
2. 海洋浮游动物：海洋浮游动物包括浮游生物和浮游动物，如浮游植物、浮游动物等。
它们是海洋食物链的重要组成部分，也是海洋生态系统中的重要环节。
3. 海洋细菌：海洋细菌是海洋微生物中数量最多、种类最丰富的一类生物。
它们在海洋中起着重要的生态作用，如分解有机物质、循环营养物质等。
4. 海洋真核微生物：海洋真核微生物是一类单细胞生物，包括原生动物、原生植物等。
它们在海洋中广泛分布，对海洋生态系统的稳定性起着至关重要的作用。
5. 海洋叶绿体：海洋叶绿体是一类叶绿体，存在于海洋浮游植物中，是光合作用的关键器官。
它们通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，维持海洋生物的生存。
6. 海洋蓝细菌：海洋蓝细菌是一类生活在海洋中的细菌，它们具有较强的适应能力，能在极端环境下生存。
海洋蓝细菌在海洋中扮演着重要的生态角色。
7. 海洋原核微生物：海洋原核微生物是一类原核生物，包括古细菌和细菌。
它们在海洋中广泛分布，参与了海洋生态系统的各种生物循环过程。
8. 海洋浮游细菌：海洋浮游细菌是一类生活在海洋中的细菌，体积微小，数量庞大。
它们在海洋中起着重要的生态作用，如分解有机物质、循环营养物质等。
9. 海洋浮游病毒：海洋浮游病毒是一类寄生在海洋微生物体内的病毒，对海洋微生物的生长和繁殖具有一定影响。
它们也参与了海洋生态系统的各种生物循环过程。
10. 海洋浮游原生动物：海洋浮游原生动物是一类单细胞生物，主要以浮游细菌和藻类为食，是海洋食物链中的重要环节。
它们在海洋中起着重要的控制和调节作用。
总的来说，海洋微生物在海洋生态系统中具有不可替代的作用，它们参与了海洋生态系统的各种生物循环过程，维持着海洋生物的生存和繁衍。
海洋细菌代谢产物的分离纯化与鉴定
海洋细菌代谢产物的分离纯化与鉴定海洋是一个生物多样性极高的生态系统，其中微生物数量巨大，而海洋微生物的代谢产物则是各种生物活性物质和化学品的重要来源。
其中，海洋细菌是抗生素和化合物的主要生产者。
因此，分离纯化和鉴定海洋细菌代谢产物是研究海洋微生物学和发现新药物的重要途径。
分离纯化海洋细菌分离纯化海洋细菌是鉴定其代谢产物的重要步骤。
为了确定海洋细菌的生态基础，首先需要进行采样。
海洋样品可以从许多地方采集，例如海洋底部、沿海潮汐区、沿海海洋、开阔的海洋水域等。
分离出的微生物可以通过灭菌肉汤养殖以增强生长条件，其排泄代谢产物会被累积和释放。
分离纯化海洋细菌的方法有多种，例如通过筛选、稀释、差异培养和质量分析等方法。
所有这些方法的目的是将海洋微生物从混合群体中分离出来，进一步纯化其代谢产物。
鉴定海洋细菌代谢产物鉴定海洋细菌代谢产物是海洋微生物学的重要难题之一。
这需要大量的实验，以确定侵入生物、细胞生长、当地（限制性）生态条件和代谢物的量和结构。
海洋细菌代谢产物包括抗生素、生物硅石、环境尤为适合的化合物等。
这些化合物的特性会随着海洋环境和海洋生物的质量量和变化而发生变化。
因此，只有通过多个实验技术来鉴定海洋微生物学和代谢物学的目的。
其中，从海洋细菌过滤液、生长底物和培养物中分离代谢物是鉴定海洋细菌代谢物的重要途径之一。
利用多种技术进行筛选、分离、纯化和鉴定海洋细菌代谢物是发现新药物和化学品的主要途径之一。
海洋细菌代谢物是一些重要的生物活性物质，例如抗生素、生长因子和抗肿瘤化合物等。
随着科学技术的不断发展，人们将有更多的机会去发现这些化合物，并将它们加以应用，使其为人类健康和经济带来更多的福利。
海洋创伤弧菌生存条件
海洋创伤弧菌生存条件海洋创伤弧菌是一种常见的海洋细菌，它存在于海洋中的各种环境中，包括海水、海底沉积物、海洋动物和植物等。
这种细菌具有一定的致病性，会引起人类和动物的创伤性感染。
因此，了解海洋创伤弧菌的生存条件对于预防和控制其感染具有重要的意义。
一、温度海洋创伤弧菌是一种嗜温菌，其最适生长温度为28~30℃，在该温度下，它的生长速度最快，代谢活动最旺盛。
当温度高于30℃时，细菌的生长速度会变慢，当温度低于20℃时，细菌的生长速度会受到限制，甚至无法生长。
因此，在海洋创伤弧菌的生长环境中，温度是一个非常重要的因素。
二、盐度海洋创伤弧菌是一种嗜盐菌，其最适生长盐度为2%~3%，在该盐度下，细菌的生长速度最快。
当盐度低于1%时，细菌的生长速度会受到限制，当盐度高于5%时，细菌的生长速度也会受到限制。
因此，在海洋创伤弧菌的生长环境中，盐度也是一个非常重要的因素。
三、氧气海洋创伤弧菌是一种嗜氧菌，需要充足的氧气来进行代谢活动。
在缺氧的环境中，细菌的生长速度会受到限制，甚至无法生长。
因此，在海洋创伤弧菌的生长环境中，氧气也是一个非常重要的因素。
四、pH值海洋创伤弧菌的最适生长pH值为7.5~8.5，当pH值低于7.0或高于9.0时，细菌的生长速度会受到限制。
因此，在海洋创伤弧菌的生长环境中，pH值也是一个非常重要的因素。
五、营养物质海洋创伤弧菌需要多种营养物质来进行代谢活动和生长，包括碳源、氮源、磷源、微量元素等。
其中，碳源是细菌生长的主要能量来源，氮源和磷源是细菌合成蛋白质、核酸等生命物质的重要原料，微量元素则是细菌代谢活动的必需因素。
因此，在海洋创伤弧菌的生长环境中，营养物质也是一个非常重要的因素。
综上所述，海洋创伤弧菌的生存条件包括温度、盐度、氧气、pH值和营养物质等多个方面。
了解这些生存条件有助于我们更好地预防和控制海洋创伤弧菌的感染。
在日常生活中，我们应该注意保持环境的清洁卫生，避免接触可能污染的海产品或海水，同时也要注意个人卫生，避免创伤感染。
海洋天然产物在抗炎药物中的应用
海洋天然产物在抗炎药物中的应用在传统医学中，海洋天然产物一直被认为是一种宝贵的资源，具有丰富的药用价值。
随着科学技术的发展和深海探索的不断深入，越来越多的海洋天然产物被发现并应用于药物研究领域。
本文将探讨海洋天然产物在抗炎药物中的应用。
一、海洋天然产物的研究背景和意义随着现代生活方式的变化，炎症性疾病的发病率呈现上升趋势。
传统的抗炎药物在效果和副作用方面存在局限性，因此寻找新的抗炎药物成为迫切需求。
海洋天然产物作为一种新兴的资源，在抗炎治疗领域具有广阔的应用前景。
二、海洋天然产物的种类和特点1. 海洋藻类海洋中存在着各种藻类，包括绿藻、红藻、棕藻等。
这些藻类富含多种生物活性物质，如多糖、多肽和次生代谢产物，具有显著的抗炎作用。
2. 海洋细菌海洋细菌是一种独特的生物资源，产生了许多具有抗菌和抗炎活性的化合物。
这些化合物具有结构独特、毒副作用小等特点，成为研发抗炎药物的重要来源。
3. 海洋动物海洋中的一些腔肠动物、海绵、海葵等也是抗炎药物研究的热门对象。
这些海洋动物提取的活性成分具有较强的抗炎作用，并且在抗炎药物的研发中显示出潜在的应用价值。
三、海洋天然产物在抗炎药物中的应用案例1. 海洋藻类多糖海洋藻类多糖是一种具有广泛生物活性的化合物，已经在抗炎药物研究中得到广泛应用。
例如，海藻酸钠是从红藻中提取的多糖，具有良好的抗炎作用，被用于治疗类风湿性关节炎等疾病。
2. 海洋细菌产物许多海洋细菌产生的次生代谢产物具有抗炎活性。
研究发现，某种海洋细菌提取物可以抑制炎症介质的释放，有效降低炎症反应。
这种细菌产物有望成为新型的抗炎药物。
3. 海洋动物提取物海洋动物中的一些活性成分也显示出潜在的抗炎效果。
例如，海绵中提取的一种天然多肽能够抑制炎症反应，可能成为治疗炎症性肠病等疾病的新药物。
四、海洋天然产物的发展前景和挑战海洋天然产物在抗炎药物中的应用前景广阔，但也面临一些挑战。
首先，海洋资源的获取和提取过程相对困难，需要投入大量的研究人力和物力。
第三章 海洋细菌
3. 适压性 水深每增加10m ,静水压力增加 静水压力增加1Kg/cm2,一 水深每增加 静水压力增加 一 般深海的水深超过大洋平均深度， 般深海的水深超过大洋平均深度，深海海 底要承受约380～ 的压力。 底要承受约380～1100 Kg/cm2的压力。 深海嗜压细菌具有适应高压并继续生长代 谢的能力，能在高压环境中保持酶系统的 谢的能力， 稳定性。 稳定性。
丝状蓝细菌
3. 光合作用装置 细胞质内的片层状类囊体，光合色素为叶绿素 细胞质内的片层状类囊体，光合色素为叶绿素 α和藻胆蛋白（phycobili protein）。 和藻胆蛋白（ ） 藻胆蛋白（ 藻胆蛋白（PBP）是所有蓝细菌的重要光能捕 ） 获色素，也只有PBP吸收的光波长对光合作用 获色素，也只有 吸收的光波长对光合作用 产氧有效。 产氧有效。
② 竞争 某些海洋动物能进行渗透营养与细菌竞争 溶解有机物； 溶解有机物；海洋细菌通过释放拮抗物质与 海洋动物进行空间竞争。 海洋动物进行空间竞争。 此外， 此外，海洋动物消化道中细菌能够释放胞 外酶分解动物吞噬，难以消化的有机物如： 外酶分解动物吞噬，难以消化的有机物如： 几丁质等。 几丁质等。
七、海洋放线菌
以形成丰富次级代谢产物著称的放线菌（ 以形成丰富次级代谢产物著称的放线菌（也有称为高 G+C含量的革兰阳性细菌），也存在于海洋环境， G+C含量的革兰阳性细菌），也存在于海洋环境，并 含量的革兰阳性细菌），也存在于海洋环境 具有一定的分布特点和分布规律： 具有一定的分布特点和分布规律： 近海、 ① 近海、沿岸的浅海海域中发现的放线菌主要是链霉 ）、小单抱菌 菌（Streptomyces）、小单抱菌 Micromonospora）、 ）、小单抱菌( ）、 诺卡菌（ ）、红球菌 ）、分支 诺卡菌（Nocardia）、红球菌（Rhodococcus）、分支 ）、红球菌（ ）、 杆菌( 杆菌 Mycobacterium）； ）；
海洋微生物
第一章绪论一、海洋微生物的定义海洋微生物（marine microbe）以海洋水体为正常栖居环境的一切微生物。
自八十年代起海洋生物技术蓬勃发展，“向海洋要药物”是新世纪海洋生物技术提出的口号。
海洋微生物的研究起步较晚，但在最近几年也受到了普遍重视。
二、海洋环境的特征(1) 海洋占地球表面积的71% —资源丰富；(2) 海洋平均深度：4000m ——高压，低温(3) 主要离子：Na+，Cl-，Ca2+，K+，SO42- ——高盐(4) 营养匮乏（N，P，Fe）——稀营养1 . 远海环境（1）栖居着浮游（自由泳动）微生物（2）地球上最大的环境（3）一般有大空间规模的环境变化（温度、光度等）2 . 深海环境（1）沉积物表面（2）提供了附加的表面积（3）提供小生境的多样性，使得有小空间规模的环境变化3 . 海洋雪(marine snow)（1）海洋雪定义：生存或死亡的有机体被黏多糖（微生物和浮游植物分泌的胞外产物）粘在一起形成的大的聚集体。
（2）海洋雪的形成①黏多糖形成纤丝②纤丝凝结形成透明结构③透明结构不断碰撞形成更大的颗粒，即海洋雪。
（3）海洋雪的特点①海洋雪的产量随光合作用强度和洋流季节性地波动，春天更大一些。
② 80%的初级生产者分泌黏多糖③海洋雪的沉降速率是16-25m/d，沉降过程中颗粒不断增加。
④提供养料给深海生物。
三、海洋生物的特征（1）多样性（2）复杂性（3）特殊性四、陆栖微生物的研究拥有辉煌的历史微生物活性代谢物是药物的丰富源泉：自19世纪60年代首先从微生物中发现了青霉素以来，人们陆续从陆栖微生物中寻找到抗生素类药物、化疗药阿霉素、免疫抑制药环孢霉素A等120多种重要的临床使用药物。
五、陆栖微生物研究陷入了困境（1）陆栖微生物中发现新代谢产物的速率明显降低，重复发现率极高。
（2）传染性病菌对传统抗生素的抗药性正在迅速发展。
目前，约12种重要的病菌已有抗药性，寻找活性物质新源成为当务之急。
海洋微生物
•
海水中的细菌以革兰氏阴性杆菌占优势， 常见的有假单胞菌属等10余个属。相反， 海底沉积土中则以革兰氏阳性细菌偏多。 芽胞杆菌属是大陆架沉积土中最常见的属。
•
海洋真菌多集中分布于近岸海域的各 种基底上，按其栖住对象可分为寄生于动 植物、附着生长于藻类和栖住于木质或其 他海洋基底上等类群。某些真菌是热带红 树林上的特殊菌群。某些藻类与菌类之间 存在着密切的营养供需关系，称为藻菌半 共生关系。
• 分布 • 海洋细菌分布广、数量多，的规律是：近海区的 细菌密度较大洋大，内湾与河口内密度尤大；表层水和 水底泥界面处细菌密度较深层水大，一般底泥中较海水 中大；不同类型的底质间细菌密度差异悬殊，一般泥土 中高于沙土。大洋海水中细菌密度较小，每毫升海水中 有时分离不出1个细菌菌落,因此必须采用薄膜过滤法:将 一定体积的海水样品用孔径0.2微米的薄膜过滤，使样 品中的细菌聚集在薄膜上，再采用直接显微计数法或培 养法计数。大洋海水中细菌密度一般为每40毫升几个至 几十个。在海洋调查时常发现某一水层中细菌数量剧增， 这种微区分布现象主要决定于海水中有机物质的分布状 况。一般在赤潮之后往往伴随着细菌数量增长的高峰。 有人试图利用微生物分布状况来指示不同水团或温跃层 界面处有机物质积聚的特点，进而分析水团来源或转移 的规律。
制作人：康哲雨等
• 以海洋水体为正常栖居环境的一切微生物。但由于学科
传统及研究方法的不同，本文不介绍单细胞藻类，而只 讨论细菌、真菌及噬菌体等狭义微生物学的对象。海洋 细菌是海洋生态系统中的重要环节。
海洋微生物的定义与分类
• 海洋中个体微小，构造简单的低等生物的
总称。包括细菌、放线菌、霉菌、酵母、 病毒、衣原体、支原体、噬菌体和微型藻 及微型原生动物等。
海洋细菌Sphingomonas_sp._Q2产琼胶酶发酵条件优化、酶学性质及降解产物研究
钱洗谦，乔乐克，张洪锋，等. 海洋细菌Sphingomonas sp. Q2产琼胶酶发酵条件优化、酶学性质及降解产物研究[J]. 食品工业科技，2023，44（18）：139−146. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022090058QIAN Xiqian, QIAO Leke, ZHANG Hongfeng, et al. Optimization of Fermentation Conditions, Enzymatic Properties and Degradation Products of Agarase Produced by Marine Bacterium Sphingomonas sp. Q2[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(18):139−146. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022090058· 生物工程 ·海洋细菌Sphingomonas sp. Q2产琼胶酶发酵条件优化、酶学性质及降解产物研究钱洗谦1，乔乐克2，张洪锋3，江晓路4，王 鹏1，张京良2,4, *（1.中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛 266003；2.青岛海洋生物医药研究院，山东青岛 266100；3.青岛海莱美生物科技有限公司，山东青岛 266400；4.中国海洋大学医药学院，山东青岛 266003）摘 要：本研究旨在对从江蓠中筛选获得的Sphingomonas sp. Q2菌株产琼胶酶能力条件进行优化并对其酶学性质及降解产物进行研究。
通过响应面法对发酵条件进行优化，采用硫酸铵沉淀、离子交换层析和凝胶层析等方法对发酵所得酶液进行纯化并对纯化后的酶液进行酶学性质研究。
海洋细菌
编辑词条海洋细菌目录概述研究简史种类组成生态分布生态特性生态作用研究意义marine bacteria编辑本段概述生活在海洋中的、不含叶绿素和藻蓝素的原核单细胞生物。
它们是海洋微生物中分布最广、数量最大的一类生物，个体直径常在1微米以下，呈球状、杆状、螺旋状和分枝丝状的微生物。
无真核、细胞壁坚韧。
能游动的种以鞭毛运动。
严格地说，海洋细菌是指那些只能在海洋中生长与繁殖的细菌。
19世纪中期首次分离出一个海洋细菌，1865年分离出其中的奇异贝氏硫细菌。
从1884年起，又研究深海细菌。
早期只注重分类，1946年后进入以研究其生理和生态为基础的阶段。
海洋细菌有自养和异养、光能和化能、好氧和厌氧、寄生和腐生以及浮游和附着等不同类型。
海水中以革兰氏阴性杆菌占优势，常见的有假单胞菌属、弧菌属、无色杆菌属、黄杆菌属、螺菌属、微球菌属、八叠球菌属、芽孢杆菌属、棒杆菌属、枝动菌属、诺卡氏菌属和链霉菌属等10多个属；洋底沉积物中以革兰氏阳性细菌居多；大陆架沉积物中以芽孢杆菌属最常见。
编辑本段研究简史19世纪中期，有人就分离出第一个海洋细菌，1865年又分离出海洋奇异贝氏硫细菌。
深海细菌的研究也于1884年开始。
但在相当长的时间内，一直停留在描述、分类的水平上。
1946年，美国C.E.佐贝尔以海洋细菌为主要内容的《海洋微生物学》一书的问世，促使海洋微生物的研究进入以生理、生态为基础的阶段。
1959年以后，苏联学者A.E.克里斯连续出版了研究深海微生物的著作，提出微生物海洋学的研究设想。
1961年国际海洋微生物学讨论会的召开，标志着以海洋细菌为主要内容的海洋微生物学已成为独立的学科。
60年代以来，代表性的专著有美国学者E.J.F.伍德1965年出版的《海洋微生物生态学》，J.M.西伯斯1979年出版的《海洋微生物》等。
编辑本段种类组成海洋中有自养和异养、光能和化能、好氧和厌氧、寄生和腐生以及浮游和附着等类型的细菌。
几乎所有已知生理类群的细菌，都可在海洋环境中找到。
海洋微生物的多样性及其生态功能
海洋微生物的多样性及其生态功能海洋微生物是指生活在海洋中最小的生物体，包括细菌、病毒、浮游生物和微型动物等等。
它们占据着海洋内部的生态系统，并对整个地球环境和气候具有重要的影响。
本文将从海洋微生物的多样性和其生态功能两个方面展开讲述。
一、海洋微生物的多样性海洋是地球上最广阔最丰富的生态系统之一，其物种多样性也是世界范围内最高的。
而其中的微生物更是数量庞大、种类繁多，占据着海洋生物总量的绝大部分。
1. 海洋细菌的多样性细菌是海洋生态系统中的重要组成部分，它们具有广泛的生态功能，如光合作用、维持海洋生态平衡等。
不仅如此，海洋细菌在制药、污水处理等工业领域也有着重要的应用价值。
多样性的细菌就像海洋中的各种鱼类一样，它们适应着各自的生境环境和生态地位，为海洋生态系统既生产力们发挥着至关重要的作用。
2. 海洋病毒的多样性海洋病毒是海洋中最基本的生物，它们的多样性极高，而且病毒感染率在海洋中也是相当的高。
事实上，海洋病毒占据了海洋生物质量的70%以上，每个海洋细胞都可能受到它们的感染，更重要的是，它们也是海洋碳循环中非常重要的一个环节。
3. 海洋浮游生物的多样性浮游生物是海洋生态系统中最为活跃和最为典型的动植物，而且种类非常之多。
其中，藻类、浮游动物等是海洋食物链中的最底层，它们对海洋生态系统健康发展至关重要。
浮游生物在海洋生态系统中发挥着重要的生态功能，每一部分都对海洋生态系统具有极大的影响。
二、海洋微生物的生态功能海洋微生物的生态功能是多样性的体现。
微生物在生物碳循环、能量流和营养转移上具有非常重要的功能。
1. 海洋微生物的生态功能之生物碳循环海洋生态系统中的有机物碳最终都会通过各种途径变成二氧化碳或甲烷，而这些气体会通过海洋，进入大气层，进而影响全球的气候。
海洋微生物可以利用这些有机物碳来生长和繁殖，进而吸收大气中的二氧化碳和甲烷。
这些微生物能够将有机物碳转换为无机碳，从而对海洋生态系统的生态环境进行调节。
海洋细菌感染
海洋细菌感染：深海的神秘杀手海洋是地球上最神秘、最漂亮的地方之一。
深不可测的海底世界与多彩的珊瑚礁，引人入胜。
然而，这片广袤的海洋中藏着一些没有被我们完全发现的恶劣因素，比如。
海洋中有数百万种微生物，其中大多数是无害的甚至对于人类有益。
但是，有些海洋细菌却因为不同的原因成为了人类的杀手。
非常严重，因为他们有着比其他类型的细菌更多的生存策略，如高度的适应性，繁殖能力强等。
来源海洋细菌是一种从水中、泥沙或其他海洋环境中收集的微生物。
它们生存在深海里，由于人口的不断增长和全球气候变化，开始变得越来越常见。
此外，游泳、潜水和浸泡也可能导致。
症状通常表现为肌肉疼痛、发热、呕吐和下痢等症状，但有些情况也会发展成为严重的休克、多器官功能衰竭以及死亡。
如果你在海边旅游、游泳或进行其他水上活动时，感到身体异常或发现有任何症状出现，请立即去医院。
导致的疾病许多海洋细菌会导致人体感染性疾病，如水痘、脑膜炎、钩端螺旋体病、食物中毒等。
其中最常见的疾病是（即侵入性），这种疾病可以通过生吃海鲜、渔猎和游泳等方式感染到人体。
如何预防虽然可以是致命的，但是我们可以采取一些措施来预防，如：1.避免进食生鱼片或其他生海鲜；2.在游泳前浸泡在消毒剂水中，或穿透风干的衣服；3.不要游泳时带伤或严重瘙痒；4.避免与海洋底部泥沙的接触，或者将泥沙淋掉；5.潜水前进行适当的培训并购买标准的潜水装备；6.慎重选择海洋生态旅游。
总结是一种非常严重的疾病，它可以导致失明、听力损失、脑损伤、全身衰竭甚至死亡。
我们需要采取一些预防措施来降低感染的风险。
记住，海洋是我们美丽而神秘的地球的一部分，不要让毁了你的旅行梦。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.3 嗜压性
水深每增加10米 其静水压力约增加 水深每增加 米，其静水压力约增加1kg/cm2。深海海底要承 受约380-1100 kg/cm2的压力。压力增加导致一系列物理化学 的压力。 受约 的复杂变化，包括pH值 水的结构和气体溶解度的变化， 的复杂变化，包括 值、水的结构和气体溶解度的变化，防碍 了浅海和陆源细菌在深海中的生长。 了浅海和陆源细菌在深海中的生长。 嗜压细菌：具有适应高压并生长代谢的能力，高压下可保持酶 嗜压细菌：具有适应高压并生长代谢的能力， 系稳定，正常压力下失活。核糖体具有独特性， 系稳定，正常压力下失活。核糖体具有独特性，脂肪酸对于生 长是必要的。细胞的形态在高压下可发生变化。 长是必要的。细胞的形态在高压下可发生变化。 耐压细菌，可在常压和高压（ 均能生长的细菌。 耐压细菌，可在常压和高压（600 kg/cm2 ）均能生长的细菌。
至少在开始分离或初期培养时要求生长于海水培养基中； 至少在开始分离或初期培养时要求生长于海水培养基中； 生长环境中需要氯或溴或其中之一元素存在； 生长环境中需要氯或溴或其中之一元素存在； 需要生活于镁含量较高的环境中。 需要生活于镁含量较高的环境中。
2 种类组成
最常见的海洋细菌有假单胞菌属、弧菌属、无色杆菌属、 最常见的海洋细菌有假单胞菌属、弧菌属、无色杆菌属、 黄杆菌属、螺菌属、微球菌属、八叠球菌属、芽孢杆菌属、 黄杆菌属、螺菌属、微球菌属、八叠球菌属、芽孢杆菌属、 不动杆菌属和发光杆菌属。 不动杆菌属和发光杆菌属。 海洋细菌生长慢。对糖的分解能力弱， 海洋细菌生长慢。对糖的分解能力弱，对蛋白质的分解能 力强；产生色素的较多。 力强；产生色素的较多。 一般来说，在海水中革蓝氏阴性杆菌占优势。 一般来说，在海水中革蓝氏阴性杆菌占优势。在远洋沉积 物中革蓝氏阳性球菌占优势。芽孢杆菌在海水中少见，但 物中革蓝氏阳性球菌占优势。芽孢杆菌在海水中少见， 在大陆架沉积物中常见。球菌在海水中少见， 在大陆架沉积物中常见。球菌在海水中少见，能游动的杆 菌和弧菌在海洋细菌中占优势。 菌和弧菌在海洋细菌中占优势。
5 海洋细菌的采集和分离
5.1 采样器： 采样器：
击开氏采水器：适用于 米以内的海区。 击开氏采水器：适用于500米以内的海区。 米以内的海区 Niskin采水器： 采水器： 采水器 无专用的采泥器：大洋型采泥器、小型底栖柱状采泥器和 无专用的采泥器：大洋型采泥器、 地质取样管。 地质取样管。可用无菌解剖刀采集其中的目的成分
3 海洋细菌的特性
3.1 嗜盐性 海洋细菌最普遍的特性；能耐受高渗透压。一般可以在2.0 2.0海洋细菌最普遍的特性；能耐受高渗透压。一般可以在2.04.0%的盐分浓度中生存 最适盐浓度为3.3 3.5%。 的盐分浓度中生存， 3.34.0%的盐分浓度中生存，最适盐浓度为3.3-3.5%。钠离子是海 洋细菌生长所必须的，镁具有维持细胞膜的功能的作用。 洋细菌生长所必须的，镁具有维持细胞膜的功能的作用。 3.2 嗜冷性 绝大多数海洋细菌具有在低温下生长的特性。中温细菌， 绝大多数海洋细菌具有在低温下生长的特性。中温细菌，虽然 其最适生长温度在20度左右，但可在0 度下缓慢生长， 20度左右 其最适生长温度在20度左右，但可在0-5度下缓慢生长，称耐 是指那些在0 冷细菌。嗜冷细菌是指那些在 度附近能够生长， 冷细菌。嗜冷细菌是指那些在0度附近能够生长，最适生长温 度不超过15 15度 最高生长温度不超过20度的细菌。 20度的细菌 度不超过15度，最高生长温度不超过20度的细菌。主要分布在 极地、深海和高纬度的海洋中。 极地、深海和高纬度的海洋中。 海洋细菌对温度的耐受程度， 海洋细菌对温度的耐受程度，同其所处环境的盐度可能存在着 一定的关系。 一定的关系。
近岸海水中存在着众多暂时生长在海洋环境中的陆生细菌。 近岸海水中存在着众多暂时生长在海洋环境中的陆生细菌。 陆生细菌 海洋细菌特指那些只能在海洋中生长与繁殖的细菌。一般来说， 海洋细菌特指那些只能在海洋中生长与繁殖的细菌。一般来说， 具有以下三个基本特征。 具有以下三个基本特征。
（2） 海洋微生物的主要特征 ）Βιβλιοθήκη 5.4 细菌分类和鉴定依据
（1）细胞形态和习性水平 ） 细胞形态特征的观察： 细胞形态特征的观察：个体和群体形态 菌体的大小、形态、排列、鞭毛状态、革兰氏染色反应， 菌体的大小、形态、排列、鞭毛状态、革兰氏染色反应，芽 孢和荚膜等。菌落的大小、形态、 孢和荚膜等。菌落的大小、形态、颜色和在半固体和液体培 养基上的生长情况。 养基上的生长情况。 生理生化特征：生长所需要的培养基要求。 生理生化特征：生长所需要的培养基要求。 生态学需求：氧气、温度、酸碱度， 生态学需求：氧气、温度、酸碱度，致病性等 血清学反应：抗原-抗体反应 血清学反应：抗原 抗体反应 噬菌反应：噬菌体对细菌的分型 噬菌反应：
嗜压菌和耐压菌均为低温环境的细菌， 嗜压菌和耐压菌均为低温环境的细菌，耐压程度与其所处的温 均为低温环境的细菌 度有一定的关系。 度有一定的关系。现在分离到的海洋嗜压细菌都是革兰氏阴性 假单胞菌。 假单胞菌。 嗜热嗜压细菌：栖息在自深海海底喷出的、 嗜热嗜压细菌：栖息在自深海海底喷出的、处于还原状态的热 水中。大多为古细菌，最高生长温度在110度，80度以下不能 水中。大多为古细菌，最高生长温度在 度 度以下不能 生长。 生长。
佐贝尔(ZoBell)2216E培养基：好氧异养细菌 培养基： 佐贝尔 培养基 组分（ ， ）：蛋白胨 组分（%，W/ V）：蛋白胨 ，酵母膏 ，磷酸铁 ）：蛋白胨0.5，酵母膏0.1，磷酸铁0.01，琼 ， 毫升， 脂1.5，陈海水 ，陈海水100毫升，pH7.6-7.8。最常用 毫升 。 Simidu培养基；好氧异养细菌 培养基； 培养基 硫酸盐还原菌培养基 光合细菌培养基好氧异养细菌 发光细菌培养基 海洋弧菌选择性培养基 微藻培养基
5.2 水样处理
加入少量的表面活性剂（吐温 ， ），降低介 加入少量的表面活性剂（吐温80，5*10-6 W/ V），降低介 ）， 系列稀释。 质表面张力，分散聚集的菌团分散。然后进行系列稀释 质表面张力，分散聚集的菌团分散。然后进行系列稀释。
5.3 培养基（参考文献：海洋生物技术原理和应用） 培养基（参考文献：海洋生物技术原理和应用）
5.5 细菌鉴定的其它问题
平板分离获得单菌落 划线纯化和镜检 鉴定系统：以伯杰氏系统细菌学手册为主。 鉴定系统：以伯杰氏系统细菌学手册为主。 60年代英国的 年代英国的Shewan介绍的系统广泛应用， 介绍的系统广泛应用， 年代英国的 介绍的系统广泛应用 80年代初美国的 年代初美国的Oliver设计了海洋细菌鉴定到属的新方 年代初美国的 设计了海洋细菌鉴定到属的新方 案。 细菌快速鉴定系统： 系统， 系统， 细菌快速鉴定系统：API系统，Enterobube系统，micro 系统 系统 ID and Biologxitong 等，但不太适合海洋细菌。如 但不太适合海洋细菌。 API20E系统受盐度影响较大。 系统受盐度影响较大。 系统受盐度影响较大
（2）细胞组分水平 ） 细胞组成成分， 的组分， 细胞组成成分，CW的组分，脂类、醌类、光合色素和氨基 的组分 脂类、醌类、 酸库，通常用红外、气相色谱和质谱分析。 酸库，通常用红外、气相色谱和质谱分析。 （3）蛋白质水平 ） 氨基酸序列分析，蛋白质凝胶电泳和血清学反应等。 氨基酸序列分析，蛋白质凝胶电泳和血清学反应等。 （4）基因水平 ） 核酸分子杂交， 含量测定， 寡核苷酸分析， 核酸分子杂交，G+C含量测定，16S rRNA寡核苷酸分析， 含量测定 寡核苷酸分析 DNA或RNA的序列测定。 的序列测定。 或 的序列测定
3.5趋化性和附着生长 趋化性和附着生长
大多具有运动能力，可沿某种化合物的浓度梯度而移动， 大多具有运动能力，可沿某种化合物的浓度梯度而移动， 海洋中各种固体表面和不同性质的界面上却积聚着相对丰 富的物质， 富的物质，可为海洋细菌的生长繁殖提供较为优越的微环 境。
3.6发光性 发光性
少数海洋细菌具有发光的特性，主要是发光杆菌属和射光 少数海洋细菌具有发光的特性， 杆菌属。发光细菌只有在条件适宜时才发光。在含2-3% 杆菌属。发光细菌只有在条件适宜时才发光。在含 的氯化钠的培养基上才有可能发光。 的氯化钠的培养基上才有可能发光。
6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 菌株编号
透明圈大小 透明圈大小(cm)
6.1最佳发酵条件 最佳发酵条件 温度为25℃、 培养基起始pH7.5、 250ml三角瓶中培养基装液量为60ml、 接种量为8%。 培养时间为36h
6.2 酶的分离纯化步骤 酶的分离纯化步骤:
3.4 低营养性
在分离浮游性海洋细菌时忌用营养丰富的培养基。 在分离浮游性海洋细菌时忌用营养丰富的培养基。细菌多呈球 可通过0.45微米的滤膜，但在培养基上不能生长。 微米的滤膜， 形，可通过 微米的滤膜 但在培养基上不能生长。 贫营养细菌:也称寡营养菌 可在可溶性有机碳1-15mg/L的条 也称寡营养菌， 贫营养细菌 也称寡营养菌，可在可溶性有机碳 的条 件下生长的细菌。 件下生长的细菌。
6 研究例子 ：琼胶降解菌的筛选 研究例子1：
采样环境 培养基： 培养基：海水合成培养基 采样----分散 分散-------稀释 稀释------涂布 涂布------培养 观察----培养---观察 采样----分散-------稀释------涂布------培养---观察-----筛选 筛选-------复筛 复筛-------确定目的菌株 筛选 复筛 确定目的菌株 细菌产酶能力测定 细菌鉴定 产酶条件优化 酶组分的提取 酶学性质的测定
粗酶液制备 8000r/min 盐析80% 盐析 饱和硫酸 铵
透析
浓缩 PEG600
凝胶照 相分析
SDSPAGE
检测活性成分 大量收集
凝胶 层析
SDS-PAGE电泳
图4-3 琼胶酶电泳图
7 研究实例 生物检测 研究实例2