第一篇：微生物的代謝教學(xué)反思

《微生物的代謝》教學(xué)反思

金 柘

在微生物代謝這一內(nèi)容的教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)知識(shí)特點(diǎn)采用了提供問(wèn)題情境、探索目標(biāo)，由學(xué)生通過(guò)閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，自己確定知識(shí)清單，然后同學(xué)間進(jìn)行知識(shí)交流、相互補(bǔ)充，最后教師點(diǎn)撥歸納，通過(guò)這些嘗試以改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。

對(duì)于微生物代謝非常旺盛的原因要利用課本中的一些數(shù)據(jù)加以說(shuō)明。代謝產(chǎn)物分為初級(jí)代謝產(chǎn)物和次級(jí)代謝產(chǎn)物，代謝調(diào)節(jié)的方式分為酶合成的調(diào)節(jié)和酶活性的調(diào)節(jié)，微生物體內(nèi)的酶又可以分為組成酶和誘導(dǎo)酶，這些知識(shí)點(diǎn)讓學(xué)生通過(guò)自學(xué)進(jìn)行比較，脈絡(luò)清晰，學(xué)生對(duì)有關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度也比較理想。

而微生物代謝的調(diào)節(jié)是重點(diǎn)。教學(xué)中除多結(jié)合實(shí)例講解外，還要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這兩種調(diào)節(jié)方式進(jìn)行比較，如比較調(diào)節(jié)的對(duì)象、結(jié)果、特點(diǎn)、機(jī)制、意義等，有利于學(xué)生形成良好的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

覺(jué)得可以改進(jìn)的地方有，可以先講完微生物代謝的調(diào)節(jié)后再來(lái)講人工控制微生物的代謝，這樣，重點(diǎn)突出，幫助學(xué)生更好的理解課本內(nèi)容，還有一點(diǎn)，就是要注意知識(shí)點(diǎn)的拓展和加深，適時(shí)的幫助學(xué)生鞏固舊的知識(shí)。

第二篇：代謝組學(xué)在微生物領(lǐng)域的應(yīng)用

代謝組學(xué)及其在微生物領(lǐng)域的研究進(jìn)展

【摘要】代謝組學(xué)、基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)是系統(tǒng)生物學(xué)研究的重要組成部分。本文在文獻(xiàn)和作者本人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)代謝組學(xué)的產(chǎn)生和技術(shù)平臺(tái)及其在環(huán)境微生物領(lǐng)域的研究進(jìn)展進(jìn)行了評(píng)述。

【關(guān)鍵詞】代謝物 代謝組學(xué) 環(huán)境微生物 生物降解 評(píng)述

1引言

代謝組學(xué)(metabolomics)誕生至今不到10年，但發(fā)展非常迅速（圖1），現(xiàn)已成為系統(tǒng)生物學(xué)研究的一個(gè)重要組成部分［１］，在診斷及功能基因組研究中發(fā)揮出日益重要的作用[2]。隨著基因組學(xué)研究的深入，至2005年底，以metabolome, metabolomic, etabolomics, metabonome, metabonomic以及metabonomics為關(guān)鍵詞，或出現(xiàn)在文提或摘要內(nèi)，檢索Web of Science以及Pubmed。所得文獻(xiàn)經(jīng)整理刪除重復(fù)數(shù)據(jù)(to the end of 2005, by searching titles/abstracts/keywords of Web of Knowledge and Pubmed using ?etabolome? or ?metabolomic? or ?metabolomics? or ?metabonome? or ?metabonomic? or ?metabonomics? as the search term）。功能基因組開(kāi)始研究基因組、轉(zhuǎn)錄組以及蛋白組的數(shù)據(jù)與表型之間的關(guān)系；而細(xì)胞內(nèi)的全部代謝物最接近于表型，從而產(chǎn)生了研究全部代謝物的要求，代謝組(metabolome)的概念由此誕生 [3]。Fiehn等在2000年以擬南芥葉為模型的工作標(biāo)志著代謝組學(xué)成為功能基因組研究的一個(gè)重要組成部分[4]。

目前，代謝組學(xué)的研究可分為以下３個(gè)層次［１，５～７］：（１）目標(biāo)代謝物分析(metabolite target analysis)。利用特定方法研究難分析化合物(difficult analytes)，如植物激素等；（２）代謝譜分析(metabolite profiling)。對(duì)一系列預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)代謝物（如某特定代謝途徑中所有代謝物，或者一組由多條代謝途徑共享的代謝物）進(jìn)行定量研究；（３）代謝組學(xué)。定性和定量特定條件下生物樣品內(nèi)的全部代謝物。然而，由于代謝物組成復(fù)雜、含量不一，樣品制備過(guò)程的偏差，以及檢測(cè)設(shè)備的量程及通量等問(wèn)題，目前還難以分析全部的代謝物。因此，在現(xiàn)階段代謝組學(xué)更多地被視為“非目標(biāo)性”代謝物研究［７］。與代謝組學(xué)相關(guān)的概念還有代謝指紋分析(metabolic fingerprinting)，即對(duì)粗提代謝物進(jìn)行高通量的定性分析，通過(guò)譜型比較將樣品進(jìn)行快速分類(lèi)，或者尋找差異峰從而揭示生物對(duì)疾病或有毒物應(yīng)答的生物標(biāo)記物。另一個(gè)重要的概念是代謝產(chǎn)物組學(xué)(metabonomics)［８］，多指以核磁共振（NMR）手段研究與疾病相關(guān)的代謝物。Nicholson等認(rèn)為代謝產(chǎn)物組學(xué)是綜合地研究某一時(shí)間點(diǎn)對(duì)細(xì)胞內(nèi)全部代謝物的影響［８，９］。不過(guò)，上述有關(guān)代謝組學(xué)的各種概念仍在發(fā)展和完善中。代謝組學(xué)會(huì)也將代謝組學(xué)的定義視為學(xué)會(huì)亟待解決的重要問(wèn)題［９］。

代謝組學(xué)與其它組學(xué)的研究對(duì)象的最大區(qū)別是其研究代謝組的變化。代謝組的變化是生物對(duì)遺傳變異、疾病以及環(huán)境影響的最終應(yīng)答［６］。代謝組學(xué)受進(jìn)化的影響較小，在不同物種間其檢測(cè)方法比其它組學(xué)方法更為通用。以果糖二磷酸化酶檢測(cè)為例，基因組或蛋白組研究需要掌握不同物種內(nèi)該酶的編碼基因或蛋白序列，并根據(jù)該信息設(shè)計(jì)相應(yīng)芯片或質(zhì)譜檢測(cè)技術(shù)；代謝組則不管在何種生物內(nèi)，該酶的底物和產(chǎn)物（1,6二磷酸果糖和6磷酸果糖）

都是一致的，因而其檢測(cè)方法可適用于所有物種 ［７］。

與其它“組學(xué)”研究類(lèi)似，代謝組學(xué)的突破在于將傳統(tǒng)的代謝途徑擴(kuò)展為代謝網(wǎng)絡(luò)的研究。通過(guò)“非目標(biāo)性”地識(shí)別全部代謝物，定量它們?cè)谏矬w系內(nèi)的動(dòng)力學(xué)變化，從而揭示傳統(tǒng)方法無(wú)法觀測(cè)到的代謝網(wǎng)絡(luò)中不同途徑之間的關(guān)系［１］。因而，代謝組學(xué)成為系統(tǒng)生物學(xué)研究的重要組成部分［１０］。

２代謝組學(xué)的技術(shù)平臺(tái)及進(jìn)展

由于代謝物的多樣性，許多分析技術(shù)得到廣泛應(yīng)用[11]。圖2所示為各種代謝組學(xué)研究中常用的技術(shù)平臺(tái)［７］。根據(jù)樣品的屬性和研究目的來(lái)選擇并綜合利用多種技術(shù)平臺(tái)。例如研究植物與微生物常使用質(zhì)譜檢測(cè)代謝物，而在動(dòng)物樣品的研究中則更多地采用了核磁共振（NMR）技術(shù)［１２］。目前，應(yīng)用最廣泛、最有效的技術(shù)是氣相色譜質(zhì)譜（GCMS）和液相色譜質(zhì)譜（LCMS）［３］。這兩種技術(shù)可以檢測(cè)包括糖、糖醇、有機(jī)酸、氨基酸、脂肪酸以及大量次級(jí)代謝物在內(nèi)的數(shù)百種化合物。GCMS具有較高的分辨率和靈敏度。因此，與GCMS相關(guān)技術(shù)的發(fā)展很快，如采用GCGCMS技術(shù)增加單次分析可分離代謝物的種類(lèi)［１４］；利用GC與飛行時(shí)間質(zhì)譜（TOFMS）聯(lián)用可以進(jìn)行高通量分析：由于TOF檢測(cè)時(shí)間短，一個(gè)月可分析1000個(gè)以上樣品；而且，利用升級(jí)的解析方法可以從植物葉片提取物的GCTOF圖譜中一次解析出1000種以上化合物［１５］。但是GC分離樣品分子量范圍有限，不能分離大分子及難揮發(fā)物質(zhì)，同時(shí)熱不穩(wěn)定性物質(zhì)在GC條件下容易分解。盡管衍生化過(guò)程會(huì)降低樣品的通量，將樣品衍生化后再進(jìn)行GC分離，仍然是解決上述問(wèn)題的一條有效途徑。

LCMS具有強(qiáng)大的分離能力，廣泛應(yīng)用于難揮發(fā)性物質(zhì)的分析。目前，反相LC技術(shù)應(yīng)用較普遍，但常規(guī)LC在分離極性較強(qiáng)物質(zhì)時(shí)仍然具有重要作用。Tolstikov等［１３］開(kāi)發(fā)出一種親水作用色譜技術(shù)(hydrophilic interaction chromatography ,HILIC)，采用

(monolithic C18 silica)長(zhǎng)柱提高了分離效率，并且更易于與MS對(duì)接，檢測(cè)到許多極性物質(zhì)。此外，HPLCMS、毛細(xì)管HPLCMS、UPLCMS以及多維色譜等技術(shù)逐漸應(yīng)用到代謝物組學(xué)研究，明顯提高了分辨率、靈敏度和通量［１６］。毛細(xì)管電泳在代謝物分離方面是一個(gè)新的發(fā)展方向，其效率優(yōu)于LC和GC［７］。

檢測(cè)器是代謝物組分析關(guān)鍵因素之一。傅里葉變換離子回旋加速器質(zhì)譜(FTMS)技術(shù)在代謝物組領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。借助高分辨率質(zhì)譜(>106)，F(xiàn)TMS可以進(jìn)行精確的質(zhì)量分析，并根據(jù)同位素間分布直接得出經(jīng)驗(yàn)分子式［１８］。核磁共振NMR技術(shù)多用于代謝物指紋圖譜分析和尋找樣品間的顯著差異代謝物，更多地用于哺乳動(dòng)物樣品的檢測(cè)。NMR技術(shù)是代謝產(chǎn)物組(metabonomics)研究最有力的工具，具有較好的重復(fù)性[１９]。拉曼以及傅里葉紅外等振動(dòng)光譜的靈敏度雖然相對(duì)較低，但是，傅里葉紅外在生物樣品的高通量篩選分類(lèi)方面非常有效。Ellis等［２０］利用該方法研究了肉類(lèi)在變質(zhì)過(guò)程中的代謝譜，發(fā)現(xiàn)該過(guò)程的主要生化指標(biāo)為蛋白質(zhì)降解。一種新的發(fā)展趨勢(shì)是樣品不經(jīng)色譜分離直接進(jìn)樣，采用低分辨率電噴霧質(zhì)譜分析，根據(jù)獲得的指紋圖譜進(jìn)行高通量篩選［２１］。Allen等［２２］采用該方法成功地區(qū)分開(kāi)僅僅一個(gè)基因差異的釀酒酵母。

生物體內(nèi)的代謝物隨時(shí)間和空間的變化而不斷地發(fā)生變化，所以時(shí)間動(dòng)力學(xué)與空間分布的變化是代謝物組學(xué)研究的重要課題。雖然可以通過(guò)連續(xù)取樣的方法來(lái)研究時(shí)間動(dòng)力學(xué)，但是該方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力。利用NMR及FTIR等技術(shù)進(jìn)行非介入性研究是一個(gè)新的發(fā)展方向。此外，利用分子生物學(xué)手段的研究也有新的進(jìn)展。Fehr等利用GFP融合葡萄糖結(jié)合蛋白，通過(guò)熒光強(qiáng)度來(lái)監(jiān)測(cè)胞內(nèi)的葡萄糖濃度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在COS7細(xì)胞胞漿內(nèi)的葡萄糖濃度的變化范圍高達(dá)兩個(gè)數(shù)量級(jí)［２３］。

一個(gè)普通的細(xì)胞內(nèi)可能含有或產(chǎn)生的代謝物種類(lèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們最初的預(yù)想。Fiehn等［１２］從擬南芥葉片中鑒定出326種代謝物，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)深入分析，發(fā)現(xiàn)最初的圖譜能夠解析出1000種以上的代謝物。因此，隨著硬件平臺(tái)的發(fā)展，代謝組學(xué)研究將獲得海量的數(shù)據(jù)；而如何解析、儲(chǔ)存這些數(shù)據(jù)并從中提取有用的信息則非常重要。因此，代謝組學(xué)數(shù)據(jù)的處理已經(jīng)成為生物信息學(xué)的一個(gè)新的重要分支［２４］。

代謝組學(xué)原始數(shù)據(jù)的解析可分為如下３個(gè)基本步驟：（1）提取出色譜分離（如GCMS）后未能有效分開(kāi)的代謝物峰并得出其相應(yīng)濃度；（2）根據(jù)其保留時(shí)間及質(zhì)譜圖等信息鑒別有效峰所代表的化合物；（3）根據(jù)代謝數(shù)據(jù)建立代謝網(wǎng)絡(luò)模型［１２］。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出界面友好的公開(kāi)軟件，如Sumner等［２５］開(kāi)發(fā)的MSFACTS(metabolomics spectral formatting, alignment and conversion tools)，可以輸入如GCMS原始數(shù)據(jù)，輸出代謝物清單。Johnson等［２６］設(shè)計(jì)了一種新的算法，可進(jìn)行圖譜的快速比對(duì)。

根據(jù)圖譜鑒別結(jié)構(gòu)問(wèn)題相對(duì)進(jìn)展較慢。不能識(shí)別圖譜中的大多數(shù)代謝物峰成為代謝組學(xué)研究的瓶頸之一。在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中，多數(shù)數(shù)據(jù)都來(lái)源于有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，而天然代謝物的結(jié)構(gòu)信息相對(duì)較少。以植物為例，80%以上的代謝物在標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)中找不到對(duì)應(yīng)的化合物。解決該問(wèn)題應(yīng)該更多地依賴(lài)于一些新的算法進(jìn)行自動(dòng)推算，而不是尋找相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)參照物。目前，關(guān)于NMR的自動(dòng)化譜圖結(jié)構(gòu)推測(cè)有一定的進(jìn)展［２７］，而關(guān)于MS圖譜的分析相對(duì)落后。關(guān)于代謝數(shù)據(jù)的可視化及建模，不少文獻(xiàn)中都有介紹［５，８，２８］，在此不再贅述。與其它組學(xué)研究類(lèi)似，代謝組學(xué)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化及存儲(chǔ)也是一個(gè)重要的問(wèn)題。目前，一些相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)建立，例如擬南芥代謝組數(shù)據(jù)庫(kù)以及包含各種代謝途徑的KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)等等［２４，２９］。但是，類(lèi)似基因組研究中Genbank作用的代謝物數(shù)據(jù)庫(kù)尚未建立，未來(lái)的發(fā)展方向是建立綜合、關(guān)聯(lián)基因組、蛋白組及代謝組數(shù)據(jù)的大型數(shù)據(jù)庫(kù)［２４］。３代謝組學(xué)在微生物領(lǐng)域的研究進(jìn)展

目前，代謝組學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域大致可以分為以下６個(gè)方面：（1）植物功能基因組研究，主要以擬南芥為研究模型，也包括一些轉(zhuǎn)基因作物的研究［４，３０，３１］；（2）疾病診斷，根據(jù)代謝物指紋圖譜診斷腫瘤、糖尿病等疾?。郏?，３２］；（3）制藥業(yè)，主要通過(guò)高通量比對(duì)預(yù)測(cè)藥物的毒性和有效性，通過(guò)全面分析來(lái)發(fā)現(xiàn)新的生物指示劑［３３］；（4）微生物領(lǐng)域；（5）毒理學(xué)研究，包括利用代謝組學(xué)平臺(tái)研究環(huán)境毒理及藥物毒理［１９，３４］；（6）食品及營(yíng)養(yǎng)學(xué)，即研究食品中進(jìn)入體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)成分及其與體內(nèi)代謝物的相互作用［３５］。以下著重介紹在微生物領(lǐng)域的代謝組學(xué)研究及其最新進(jìn)展。

3.1微生物分類(lèi)，突變體篩選以及功能基因研究

經(jīng)典的微生物分類(lèi)方法多根據(jù)微生物形態(tài)學(xué)以及對(duì)不同底物的代謝情況進(jìn)行表型分類(lèi)。最近，隨著分子生物學(xué)的突飛猛進(jìn)，基因型分類(lèi)方法如16S rDNA測(cè)序，DNA雜交以及PCR

指紋圖譜等方法得到了廣泛應(yīng)用。然而，某些菌株按照基因型與表型兩類(lèi)方法分類(lèi)會(huì)得出不同的結(jié)果。因此，根據(jù)不同的分類(lèi)目的聯(lián)合應(yīng)用這兩類(lèi)方法已成為一種趨勢(shì)。BIOLOG等方法在表型分類(lèi)中應(yīng)用較為廣泛，但是，代謝譜分析方法(metabolic profiling)異軍突起，逐漸成為一種快速、高通量，全面的表型分類(lèi)方法。采用代謝組分類(lèi)時(shí)，可以通過(guò)檢測(cè)胞外代謝物來(lái)加以鑒別。常用的胞外代謝物檢測(cè)方法為樣品衍生化后進(jìn)行GCMS分析、薄層層析或HPLCMS分析，最后通過(guò)特征峰比對(duì)進(jìn)行分類(lèi)［３６，３７］。Bundy等［３８］采用NMR分析代謝譜成功地區(qū)分開(kāi)臨床病理來(lái)源以及實(shí)驗(yàn)室來(lái)源的不同桿菌(bacillus cereus)。除了表型分類(lèi)外，代謝組學(xué)數(shù)據(jù)可以應(yīng)用于突變體的篩選。在傳統(tǒng)研究中的沉默突變體（即未發(fā)生明顯的表型變化的突變體）內(nèi)，突變基因可能導(dǎo)致了某些代謝途徑發(fā)生變化，通過(guò)代謝快照(metabolic snapshot)可以發(fā)現(xiàn)該突變體并研究相應(yīng)基因的功能［３９］。Soga等用CEMS系統(tǒng)研究了枯草桿菌在芽孢發(fā)生過(guò)程中的代謝譜的變化過(guò)程，識(shí)別出胞1692種代謝物，并鑒別出其中的150種［１７］。

3.2發(fā)酵工藝的監(jiān)控和優(yōu)化

發(fā)酵工藝的監(jiān)控和優(yōu)化需要檢測(cè)大量的參數(shù)，利用代謝組學(xué)研究工具可以減少實(shí)驗(yàn)數(shù)量，提高檢測(cè)通量，并有助于揭示發(fā)酵過(guò)程的生化網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，從而有利于理性?xún)?yōu)化工藝過(guò)程 ［１０］。Buchholz等［４０］采用連續(xù)采樣的方法研究了大腸桿菌在發(fā)酵過(guò)程中的代謝網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力學(xué)變化。他們?cè)谄咸烟侨狈Φ呐囵B(yǎng)液培養(yǎng)的大腸桿菌中加入葡萄糖，并迅速混勻，按每秒4～5次的頻率連續(xù)取樣。利用酶學(xué)分析、HPLC/LCMS等手段監(jiān)測(cè)樣品中多達(dá)30種以上的代謝物、核苷以及輔酶，從而解析了葡萄糖以及甘油的代謝途徑和底物攝取體系。通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析建模，發(fā)現(xiàn)在接觸葡萄糖底物后的15～25 s范圍內(nèi),大腸桿菌體內(nèi)發(fā)生的葡萄糖代謝物變化與經(jīng)典生化途徑相符，但隨后的過(guò)程則與經(jīng)典途徑不符，推測(cè)可能存在新的未知調(diào)控步驟。Takors認(rèn)為，通過(guò)上述代謝動(dòng)力學(xué)研究，掌握代謝途徑及網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵參數(shù)，將直接有利于代謝工程的優(yōu)化，包括菌株的理性?xún)?yōu)化以及發(fā)酵參數(shù)的調(diào)控。Dalluge等利用LCMSMS方法監(jiān)控發(fā)酵過(guò)程中的氨基酸譜紋，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)發(fā)酵系統(tǒng)的高通量快速監(jiān)控；而接下來(lái)的研究將考慮縮小氨基酸監(jiān)測(cè)范圍，通過(guò)少數(shù)幾個(gè)關(guān)鍵氨基酸的監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)發(fā)酵系統(tǒng)狀況的監(jiān)控［４１］。

3.3環(huán)境微生物研究

微生物降解是環(huán)境中去除污染物的主要途徑。深入了解污染物在微生物內(nèi)的代謝途徑，將有助于人們優(yōu)化生物降解的條件，從而實(shí)現(xiàn)快速的生物修復(fù)。這些代謝中間體大都通過(guò)萃取、分析方法進(jìn)行逐個(gè)研究，并借助專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)擬合出代謝途徑，其動(dòng)力學(xué)過(guò)程亦很少觸及。代謝組學(xué)方法的采用有可能改變這一現(xiàn)狀。Boersma等［４２］采用代謝組學(xué)方法研究氟代酚的微生物降解途徑。氟代化合物具有特殊的19F核磁共振屬性，19F的核磁共振靈敏度與1H核相近；由于生物體內(nèi)無(wú)內(nèi)源性19F核磁信號(hào)，因而無(wú)本底干擾。所有19F核磁信號(hào)均可歸結(jié)于異生素及其代謝物。19F核的化學(xué)位移值寬，約為700ppm（1H為15ppm，13C為250ppm）。較寬的化學(xué)位移導(dǎo)致19F在不同取代物的峰圖不易產(chǎn)生重疊。因此，借助核磁共振技術(shù)可以更方便地研究含氟化合物的代謝中間體。Boersma等根據(jù)總代謝物的核磁共振圖譜，推測(cè)出紅球菌內(nèi)羥化酶在不同的取代位（1，2，3三種不同的取代數(shù)量）

羥基化氟代酚，然后再通過(guò)兒茶酚內(nèi)位雙加氧酶開(kāi)環(huán)形成氟代粘糠酸的代謝過(guò)程。此外，他們還首次檢測(cè)到開(kāi)環(huán)后的下游代謝物，即通過(guò)氯粘糠酸異構(gòu)酶生成氟代粘糠酸內(nèi)酯以及氟代馬來(lái)酸等中間代謝物。

根際(rhizosphere)空間在植物微生物相互作用中發(fā)揮著重要的作用。Narasimhan等

[43 ]利用根際代謝物組(rhizosphere metabolomics)方法，闡釋了植物分泌物對(duì)根際微生物降解多氯代酚(PCB)的作用機(jī)制。采用HPLCESI/MS法分離鑒定擬南芥根際代謝物，發(fā)現(xiàn)野生型擬南芥根際次級(jí)代謝物中84%以上均為phenylpropanoids。因此能利用

phenylpropanoids生長(zhǎng)的PCB降解假單孢菌能夠快速在根際區(qū)域增殖（比相應(yīng)營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變菌株高100倍以上），并且在兩周內(nèi)去除超過(guò)90%的PCB。然而，在采用擬南芥突變體（產(chǎn)生較少的phenylpropanoids）的對(duì)照組中，降解菌的數(shù)量較低，降解率也僅達(dá)50%。結(jié)果表明植物根際分泌的次級(jí)代謝物促進(jìn)降解菌的繁衍增殖，從而促進(jìn)了污染物的降解。本課題組在近期的工作中建立固相微萃取衍生化技術(shù)與GCMS聯(lián)用同時(shí)測(cè)定多種多環(huán)芳烴（PAHs）代謝產(chǎn)物的分析方法，開(kāi)展了細(xì)菌和微藻降解PAHs的降解機(jī)理和代謝物動(dòng)力學(xué)變化等研究[44～47]。從單一菌和混合菌液培養(yǎng)基中及細(xì)胞體內(nèi)，同時(shí)檢測(cè)到PAHs多種單氧化和雙氧化及其開(kāi)環(huán)代謝物產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)多種PAHs降解過(guò)程中存在復(fù)雜的代謝物動(dòng)力學(xué)過(guò)程；通過(guò)研究標(biāo)志性代高等物組成力學(xué)變化，揭示代謝物水平上的微生物共代謝PAHs的降解機(jī)制［４４～４６］。共代謝過(guò)程中的代謝物動(dòng)力學(xué)過(guò)程有非常獨(dú)特的特點(diǎn)，一方面它屬于胸內(nèi)生命合成過(guò)程，因?yàn)槲⑸锝到馍L(zhǎng)基質(zhì)ＰＡＨs時(shí)提供能源和碳源促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)；另一方面它又屬于胞外代謝處程,非生長(zhǎng)基質(zhì)PAHs對(duì)于微生物是一種環(huán)境脅迫，微生物分泌降解酶通過(guò)在胞外降解非生長(zhǎng)基質(zhì)PAHs以減弱其對(duì)自身的危害。因此,共代謝過(guò)程是胞內(nèi)外代謝相互作用的過(guò)程。

此外，微生物代謝組學(xué)還應(yīng)研究如何改進(jìn)樣品的制備方法。例如，在代謝組研究中，為了中止細(xì)胞代謝反應(yīng)采用冷淬火(cold quenching)方法，將細(xì)胞樣品迅速置于低溫（液氮或-70℃甲醇中），這會(huì)導(dǎo)致許多微生物發(fā)生冷休克(coldshock)，釋放出大量的胞內(nèi)物質(zhì)，引起代謝組學(xué)定量研究發(fā)生偏差[48, 49]。

4展望

代謝組學(xué)尚處在萌芽期, 它綜合了分析化學(xué)、基因組學(xué)以及信息科學(xué)的最新進(jìn)展，在功能基因組研究中居于核心地位[12]。未來(lái)主要發(fā)展方向包括發(fā)展更為靈敏的、廣譜的、通用的檢測(cè)方法，鑒定各種譜峰對(duì)映的化合物結(jié)構(gòu)，以及與其它虛擬模型的整合。這將更有助于全面闡釋各種細(xì)胞功能的分子基礎(chǔ)。

此外，代謝物組學(xué)方法應(yīng)用于環(huán)境微生物領(lǐng)域，將開(kāi)拓出新的研究方法和方向。微生物胞外污染物降解和胞內(nèi)代謝物利用構(gòu)成了微生物代謝污染物的復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)。研究細(xì)胞內(nèi)外整合的代謝網(wǎng)絡(luò)中代謝途徑的相互作用與影響將全面、深入地揭示微生物降解污染物的能力和途徑，從而有效地預(yù)測(cè)有毒代謝物在環(huán)境中的積累和去除。而代謝途徑的代謝物組分析對(duì)于闡釋代謝物動(dòng)力學(xué)過(guò)程以及微生物降解機(jī)理、分析和評(píng)價(jià)微生物在各種污染物的生物修復(fù)中的潛力都具有重要作用。

第三篇：微生物反思

微生物反思

教材中只簡(jiǎn)單地描述了細(xì)菌、真菌、病毒等微生物的名稱(chēng)和生活方式，若老師就照著教材講授，學(xué)生就很難認(rèn)識(shí)什么是微生物，更難理解微生物的類(lèi)型及其特點(diǎn)，因此，就要提前準(zhǔn)備，查找有關(guān)微生物的圖片和錄像，使學(xué)生從圖片和錄像中認(rèn)識(shí)到是什么微生物，這種微生物的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)是什么，使學(xué)生認(rèn)識(shí)深刻些。教材中第49頁(yè)還提到支原體和衣原體，而從現(xiàn)有資料中查不到相關(guān)信息，就必須請(qǐng)教醫(yī)生和從網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)內(nèi)容，然后才能向?qū)W生作出回答和解釋?zhuān)蝗痪涂偸遣恢馈?/p>

微生物的種類(lèi)繁多，學(xué)生又很容易搞混淆，因此，在教學(xué)中還應(yīng)設(shè)計(jì)一些訓(xùn)練題，編制一些學(xué)生中常見(jiàn)錯(cuò)誤的辨析題或選擇判斷題，使學(xué)生辨別準(zhǔn)確，分析出錯(cuò)的原因，更有利于學(xué)生準(zhǔn)確掌握知識(shí)點(diǎn)。

第四篇：《微生物的危害》教學(xué)反思

《微生物的危害》教學(xué)反思

在教學(xué)中，我首先在課前讓學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、書(shū)籍等查找一些有關(guān)微生物——病毒和細(xì)菌的知識(shí)，然后在科學(xué)課堂上，讓學(xué)生分組匯報(bào)自己所掌握的知識(shí)和信息。通過(guò)學(xué)生用自己的語(yǔ)言的描述，課堂氣氛比較活躍。我又讓小組間進(jìn)行互相學(xué)習(xí)，看誰(shuí)的信息量大，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。學(xué)生成為課堂的主角，教師做了配角。在學(xué)生的信息發(fā)布過(guò)程中，對(duì)有關(guān)病毒和細(xì)菌的特征、特點(diǎn)、引發(fā)的疾病、疾病的癥狀、傳播方式、怎樣預(yù)防等知識(shí)的理解和掌握，不知不覺(jué)地就完成了。

調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，變學(xué)生“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，向40分鐘要質(zhì)量，應(yīng)該是我以后的科學(xué)教學(xué)中應(yīng)該所注意和追求的！

第五篇：無(wú)處不在的微生物教學(xué)反思

這節(jié)課是科學(xué)教學(xué)類(lèi)知識(shí)點(diǎn)相對(duì)比較多的一課，在這次課中，我對(duì)這樣的課進(jìn)行了嘗試和挑戰(zhàn)，在整個(gè)課堂教學(xué)中，通過(guò)多種實(shí)物舉例說(shuō)明，讓孩子們對(duì)微生物進(jìn)一步了解。每個(gè)同學(xué)都投入到科學(xué)實(shí)驗(yàn)中來(lái)，培養(yǎng)出了學(xué)生對(duì)科學(xué)的熱愛(ài)之情，每一個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)生都能配合老師，可算得上是散而不亂，不拘泥于傳統(tǒng)課堂的優(yōu)質(zhì)課堂。雖然表面上看課堂效果不錯(cuò)，但我在教學(xué)上仍有不足之處：首先課堂過(guò)于活躍，影響到學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的接受和鞏固。在下一次課堂上如果能做到對(duì)課堂氛圍收放自如，課堂效果將會(huì)更好，而學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶和鞏固也更有效。學(xué)生也不會(huì)僅僅停留在學(xué)科課堂的表面而進(jìn)行深入思考，達(dá)到學(xué)生開(kāi)動(dòng)腦筋的目的。然后，就是自己對(duì)科學(xué)領(lǐng)域的擴(kuò)展還不夠，如果在每一次上課之前，多收集一些關(guān)于當(dāng)堂課的知識(shí)內(nèi)容。那么對(duì)學(xué)生的知識(shí)面有所幫助。