1第一節(jié)微生物的生物氧化第二節(jié)發(fā)光微生物與其應(yīng)用

第五章微生物的能量代謝2第二節(jié)發(fā)光微生物及其應(yīng)用4海洋中的其他發(fā)光微生物3發(fā)光細菌的應(yīng)用2.發(fā)光細菌的發(fā)光機理1.發(fā)光細菌的分類及分布31、發(fā)光細菌的分類及分布51.1發(fā)光細菌的分類

目前，全世界已命名的發(fā)光細菌有以下幾種：①屬于異短桿菌屬（Xenorhabdus）的有發(fā)光異短桿菌（Xenorhabdusluminescens）；②屬于發(fā)光桿菌屬（Photobacterium）的有明亮發(fā)光桿菌（Photosbacteriumphosphoreum）和鰒發(fā)光桿菌（P.leiognathi）；③屬于希瓦氏菌屬（Shewanella）的有羽田希瓦氏菌（Shewanellahanedai）；6④屬于弧菌屬（Vibrio）的有哈維氏弧菌（Vibrioharveyi）、美麗弧菌生物型Ⅰ（V.splendidusbiotypeⅠ）、費氏弧菌（V.fischeri）、火神弧菌（V.logei）和東方弧菌（V.orientalis）?；魜y弧菌(V.cholerae)和地中?；【?V.mediterranei)中的某些菌株有發(fā)光現(xiàn)象。另外，我國學(xué)者分離得到一株淡水發(fā)光細菌青?；【╒.qinghaiensis），目前還沒有進入伯杰氏手冊。1.1發(fā)光細菌的分類7

在以上發(fā)光細菌中，發(fā)光異短桿菌（Xenorhabdusluminescens）、霍亂弧菌(V.cholerae)和青?；【╒.qinghaiensis）屬于淡水發(fā)光菌，其余都是海洋細菌。發(fā)光細菌主要分布在海洋環(huán)境中。海洋發(fā)光菌不是致病菌，目前并未有任何發(fā)光菌導(dǎo)致食物中毒的報導(dǎo)。

1.1發(fā)光細菌的分類8共生于海洋動物發(fā)光器內(nèi)的發(fā)光細菌10

一般認為發(fā)光動物的生物熒光有四個功能：（3）對比補光掩藏行蹤：于海洋中，許多掠食者常自下方向上搜尋獵物的陰影而加以捕食，因此許多魚類在其腹面共生著一些發(fā)光菌，于白天時藉其發(fā)光而造成對比補光以減少陰影的效果，因此掠食者不易發(fā)現(xiàn)其行蹤。（4）傳遞信息及求偶宿主可利用滲透壓及供應(yīng)的氧氣濃度來控制發(fā)光菌的發(fā)光亮度，也可用發(fā)光器特殊構(gòu)造的開啟或遮掩來釋放熒光，以達到其誘捕或傳達訊息的目的。1.2發(fā)光細菌的分布與生活方式121.3發(fā)光細菌的生物發(fā)光光譜哈維氏弧菌（Vibrioharveyi）DH132的發(fā)光光譜為單一的波峰，峰型偏向短波方向，無精細結(jié)構(gòu)，半高寬為60nm，最大發(fā)射波長在469nm。142、發(fā)光細菌的發(fā)光機理

發(fā)光機理的研究表明：不同種類的發(fā)光細菌的發(fā)光機理是相同的，是由特異性的熒光酶（LE）、還原性的黃素（FMNH2）、八碳以上長鏈脂肪醛（RCHO）、氧分子（O2）所參與的復(fù)雜反應(yīng)，大致歷程如下：FMNH2+LE→FMNH2?LE+O2→LE?FMNH2?O2+RCHO→LE?FMNH2?O2?RCHO→LE+FMN+H2O+RCOOH+光15概括的說就是，細菌生物發(fā)光反應(yīng)是由分子氧作用，胞內(nèi)熒光酶催化，將還原態(tài)的黃素單核苷酸（FMNH2）及長鏈脂肪醛氧化為FMN及長鏈脂肪酸，同時釋放出最大發(fā)光強度在波長為450-490nm處的藍綠光。其中三步反應(yīng)產(chǎn)生三種中間產(chǎn)物，壽命極短，很難分離出來。

2、發(fā)光細菌的發(fā)光機理

FMNH2+LE→FMNH2?LE+O2→LE?FMNH2?O2+RCHO→LE?FMNH2?O2?RCHO→LE+FMN+H2O+RCOOH+光16

熒光素酶是生物體內(nèi)催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類酶的總稱，細菌熒光素酶是含α、β兩個多肽亞基的單加氧酶，只有兩個亞基共存時才有活性。從不同海洋細菌中提取到的細菌熒光素酶其分子量差別較小。2、發(fā)光細菌的發(fā)光機理

173、發(fā)光細菌的應(yīng)用

3.1發(fā)光細菌在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

環(huán)境中的污染物種類和數(shù)量日益增多，傳統(tǒng)的分析鑒定手段難以達到實時、迅速、在線分析的要求。發(fā)展新的快速、準確評價各類污染物的毒性的有效方法顯得非常迫切、必要。183.1發(fā)光細菌在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用舉例：發(fā)光細菌用于氯霉素的檢測細菌DH132的液體培養(yǎng)物能夠發(fā)出黑暗處肉眼可見的光，通過微弱光分析儀可以對其發(fā)光強度進行定量分析。

203.1發(fā)光細菌在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用舉例：發(fā)光細菌用于氯霉素的檢測氯霉素藥物濃度與細菌DH132發(fā)光強度之間響應(yīng)關(guān)系的測定21

在氯霉素濃度0-60ng/ml之間對DH132發(fā)光強度的抑制率23

在氯霉素濃度140-200ng/ml之間對DH132發(fā)光強度的抑制率25在氯霉素濃度200-1000ng/ml之間對DH132發(fā)光強度的抑制率263.1發(fā)光細菌在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用利用發(fā)光細菌可以與現(xiàn)代光電檢測手段匹配的特點，國外已經(jīng)開發(fā)出適用于現(xiàn)場檢測用的微生物傳感器。27恒溫裝置反應(yīng)池發(fā)光換能器預(yù)處理放大器模數(shù)轉(zhuǎn)換器

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)海水樣品輸出顯示基于發(fā)光菌的光纖傳感技術(shù)監(jiān)測海水有機磷農(nóng)藥

283.2發(fā)光基因的應(yīng)用3.2.1發(fā)光基因的組成

以哈維氏弧菌（Vibrioharveyi）為例，其luxA基因中含有1065bp，編碼的α亞基是355個氨基酸的多肽，分子量為40kD；luxB基因中含有972bp，編碼的β亞基是有324個氨基酸的多肽，分子量為36kD。由α、β兩亞基組成的熒光酶的分子量為76kD。

303.2發(fā)光基因的應(yīng)用3.2.2lux基因作為標記基因和報告基因

發(fā)光細菌所含的發(fā)光基因（luxgene）表達的直接結(jié)果是產(chǎn)生生物發(fā)光，非常直觀而且易于檢測，因而被廣泛應(yīng)用于基因操作，作為標記基因（marker）和報告基因（reporter）來研究基因的轉(zhuǎn)導(dǎo)、表達和調(diào)控。

若將發(fā)光基因系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)基因放在一個被試的啟動子的下游，一并插入載體DNA中進行轉(zhuǎn)化實驗，可通過宿主細胞是否發(fā)光確定轉(zhuǎn)化是否成功；通過宿主細胞的發(fā)光強度的高低來確定發(fā)光基因的轉(zhuǎn)錄表達水平和結(jié)構(gòu)基因上游的啟動子的活性大小313.2發(fā)光基因的應(yīng)用3.2.3基因工程發(fā)光細菌及其應(yīng)用

基因工程發(fā)光細菌是指通過基因工程技術(shù)將lux系統(tǒng)導(dǎo)入其他非發(fā)光宿主細胞后，形成一類能夠發(fā)光的細菌。Lux基因作為報告基因，用其構(gòu)建基因工程微生物，通過對光線的檢測可以對微生物在環(huán)境中的生長、分布、活性等進行實時在線監(jiān)測。柏建玲等利用發(fā)光酶基因標記技術(shù)跟蹤棉花根圈中的綠針假單胞菌。

324海洋中的其他發(fā)光微生物

在大多數(shù)情況下受激發(fā)光的主要生物是腰鞭