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第4章海洋微藻的活性物质微藻：指那些在显微镜下才可清晰辨别其形态的微小藻类的总称。海洋微藻介绍:蓝藻门——原核藻类、颤藻属、硅藻门、甲藻门、绿藻门、金藻门、黄藻门微藻的生物活性物质：1、利用微藻开发生产生物活性物质具有很多独特的优点：1）微藻种类繁多，有可能提供很多新的独特的生物活性物质；2）许多微藻可以进行人工养殖，且生长速度快，繁殖周期短，能够较好地保证资源供应；3）微藻可塑性强，容易通过改变环境条件等因素来提高其体内生物活性物质的含量，因此开发利用海洋微藻是人类向海洋索取新资源的一条有效途径。2、微藻开发生产生物活性物质：(1)色素(2)不饱和脂肪酸(3)蛋白质(4)多糖类和甾醇类(5)生物抗生素(6)毒素利用藻类生产PUFAS具有以下优点：1）藻类细胞PUFAS含量较高，其相对含量远远高于鱼体内PUFAS的含量；2）从藻细胞提取的PUFAS没有鱼腥味，可用做食品添加剂，而且不含胆固醇，避免了食用鱼油时摄入大量胆固醇的缺点，可作为药用；3）某些藻类所含的PUFAS种类比较单纯，相对容易进行单一成分提纯；4）藻类的繁殖周期比鱼类要短得多且受环境的影响较小，藻类可以用各种反应器进行培养，可以对营养成分和环境因素作出精确的控制，还可实现纯种培养；5）可对藻类基因改造，使之高效合成单一PUFAS成分等。4.2海洋微藻的活性多糖螺旋藻具有β一型糖苷键。1、螺旋藻多糖：能够提高动物体非特异性的细胞免疫功能并促进机体特异性的体液免疫。对肿瘤细胞有一定的抑制和杀伤作用。抗缺氧、抗疲劳、抗辐射，并可以治疗溃疡、糖尿病、肝炎及视觉障碍等多种疾病。2、绿藻多糖：绿藻多糖有抗炎、抗凝血、抑制肿瘤细胞生长以及调节免疫功能。3、杜氏藻多糖：杜氏藻多糖复合物具有较强的生物活性，能够增强抗原性和机体免疫功能，增强机体巨噬细胞的吞噬功能，杜氏藻水提物中的硫酸多糖在体内对败血症病毒和非洲猪热病毒的复制有抑制作用。4、硫酸多糖：硫酸多糖存在于微藻细胞中的主要作用是保护藻细胞能在极端环境条件中生长繁殖，如干旱、强光照和沙石环境。4.3海洋微藻的活性脂类1、薇藻制油的优势：1、产油率高2对环境有益3不占用耕地2、不饱和脂肪酸作用：ω-3PUFA与降低血脂及降低心脏疾病的发病率有着紧密的联系，还可改善烧伤症状、减轻脓毒症病情，并具有抗衰老、改善老年人记忆以及在器官移植方面的作用等，EPA和DHA可改善大脑记忆功能、维持正常视力、降血脂、抗血液凝集、抗炎、抗癌及免疫调节。3、螺旋藻的粗蛋白占藻体干重的60%以上，具有降低血浆胆固醇、抗癌、增强机体免疫力、抗衰老等功能。具有预防心脑血管疾病，滋养肝脏、保护胃肠道、预防糖尿病、防癌抗癌，增强免疫力、抗菌、抗疲劳及衰老的作用。4、螺旋藻营养价值：降低胆固醇和血脂、抗癌、减肥、养胃护胃、治疗贫血及微量元素缺乏、护肝、增进免疫、调整代谢机能。5、螺旋藻作用：藻蓝蛋白，提高淋巴细胞活性，增强人体免疫力；维生素及矿物质含量丰富，易吸收，改善厌食症；铁含量丰富，防治贫血；含大量的γ-亚麻酸，健脑益智、清除血脂、调节血压、降低胆固醇；螺旋藻多糖具抗辐射损伤和改善放、化疗引起的副作用；叶绿素含量丰富，促进消化、中和血液中毒素、消除内脏炎症；脂肪含量只有5%，不含胆固醇。6、螺旋藻药理作用：抗辐射损伤作用、抗菌作用、抗癌作用、光敏作用、对免疫系统的作用、降低胆固醇、提高铁的生物有效性和调理贫血症、帮助建造健康的乳酸杆菌群、对胃的保护作用、减轻汞及药物对肾的毒性。7、杜氏藻的生长特性：盐生杜氏藻可在高pH的碱性条件下生长；嗜酸杜氏藻可耐受pH1.0的酸性环境；适宜生长的pH因种而异，一般在9左右，也是积累胡萝卜素的最佳值。类胡萝卜素的积累：高盐胁迫诱导合成类胡萝卜素。营养缺乏，对合成类胡萝卜素有促进作用，积累ß-胡萝卜素的杜氏藻有很强的抗强光伤害能力。8、胡萝卜素的临床生物学功效：对多种移植肿瘤也有抑制作用；放疗和化疗过程中，可降低毒害作用，增强治疗效果；预防肿瘤发生和辅助治疗的作用，与其抗氧化性质密切相关，其分子中含有多个共轭双键，为一种良好的抗氧化剂。提高机体解毒功能，抑制致癌物质的活性；对自由基有很强的瘁灭作用，减少过氧化物对组织的损伤。4.6海洋微藻的其他活性物质：一、抗生素,包括具有抗细菌、真菌的物质(有机酸、脂肪酸、溴酚、丹宁、类萜、多糖及醇类等)二、毒素如肽类、生物碱、脂多糖等,可使人产生麻痹性、痢疾性、肉毒性或溶血性等类型的中毒现象。第五章海洋微生物活性物质海洋微生物的特性:海洋环境以高盐、高压、低温、稀营养为特征。长期适应复杂的海洋环境而生存，有其独具的特性：嗜盐性、嗜冷性、嗜压性(嗜压性-是深海微生物独有的特性)、低营养性、趋化性与附着生长、多形性(这种特性是微生物长期适应复杂海洋环境的产物)、发光性能在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。多数海洋微生物的生长要求较低的温度，超过37℃就停止生长或死亡。深海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。海洋细菌在形成菌落过程中，自身代谢产物积聚过甚而中毒致死。这种现象说明常规的平板法并不是一种最理想的分离海洋微生物方法。多数海洋细菌都具运动能力。某些细菌还具有沿着某种化合物浓度梯度移动的能力，称为趋化性。某些专门附着于海洋植物体表而生长的细菌称为植物附生细菌。发光细菌通常从海水或鱼产品上分离到；海洋微生物类群:1海洋病毒:海洋环境中土著性、超显微的、仅含有一种类型核酸、专性活细胞内寄生的非细胞形态一类微生物。2海洋细菌:生活在海洋中的、不含叶绿素和藻蓝素的原核单细胞生物；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。3海洋放细菌:根据菌丝形态和功能可分为营养菌丝、气生丝和孢子丝三种。根据细胞形态差异。4海洋蓝细菌:蓝细菌可分为单细胞和丝状体两大类。蓝细菌是海洋生态系统和海洋初级生产力的重要组成部分。5海洋真菌：生活在海洋中的能形成孢子且有真核结构的微生物。海洋微生物与生物活性物质1、海洋生物活性物质初始来源大部分来自低等海洋生物及其共生微生物；能产生多种活性物质，包括淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等，所产生的这些酶具有独特的性能。即在低温和高碱性的环境里，酶的活性特强；2、许多海洋毒素如河豚毒素（TTX）、海葵毒素（Ap-A、Ap-B）、石房蛤毒素、西加毒素等的真正来源都是海洋微生物。3、活性药物5.1海洋蓝细菌的生物活性物质一、抗癌化合物：1、Cryptophycins(缩酚肽类)2ApratoxinA环缩肽类毒素二、抗病毒化合物：从蓝细菌中获得的三类抗病毒化合物：1、多糖2、糖结合蛋白3、环肽三、抗菌活性物质四、抗原虫活性物质五、蛋白酶抑制剂5.2海洋细菌的生物活性物质海洋中常发现的细菌主要属于以下系统类群:变形细菌群;革兰氏阳性细菌群(包括高G+C和低G+C);噬纤维菌群-黄杆菌群;浮霉状菌/衣原体群及其它尚未被培养的系统类群等。一、大环内酯类化合物二、肽类化合物三、生物碱类化合物四、含卤化合物五、其他类化合物如：抗真菌的抗生素5.3海洋放线菌的生物活性物质近海沿岸的浅海海域发现的放线菌主要是链霉菌,小单胞菌,诺卡菌,红球菌,分支杆菌等;远海,深海中的放线菌主要是高温放线菌,游动放线菌,戈登菌等。海栖的鼓浪屿亚种则能产生抗菌谱广、抗菌活力强和毒性低的新抗生素8510鉴定过一株绿色小四孢菌，是前所末见过的新种，命名为绿色小四孢菌厦门新种。从所做的极有限的海洋菌株的分离、纯化和鉴定中，屡次获得新种或新的亚种，说明海洋的确是微生物新种属的“聚宝盆”。从福建泉州湾海泥中分离到一株嗜碱的海洋链霉菌2B，有强的耐盐能力，特别能在pH10的培养基里生长并产生抗菌物质。所产生的抗菌物质包括2个部分：一部分是脂溶性的抗革蓝阳性细菌的物质；一部分是水溶性的广谱的抗生素。后者经分离、纯化和鉴定，是一种新型的氨基糖苷类抗生素，称为丁醚苷菌素。对许多能产生钝化酶的细菌，具有强的抑制作用。一、内酯类化合物二、吡喃酮类化合物三、醌类化合物四、生物碱类化合物五、肽类化合物六、酰胺类化合物七、糖苷类化合物八、其他化合物如：五元环多醚5.4海洋真菌的生物活性物质活性化合物类型包括生物碱、多肽、聚酮、萜类、甾醇类等多种结构类型及其卤代衍生物，主要以含氮类化合物和聚酮类化合物为主。5.5海洋微生物的酶类来自弧菌的酶有琼脂糖酶、谷氨酞胺酶、几丁质酶、蛋白酶、甘露聚糖酶等。据极端微生物的分类,相应地将极端酶大致分为嗜热酶、嗜冷酶、嗜压酶、嗜酸酶、嗜碱酶、嗜盐酶,耐有机溶剂酶等。一、多糖酶：1、淀粉酶：根据pH稳定性不同，淀粉酶可以分为酸性、中性和碱性。根据耐热性可以将其分为高温、中温和低温淀粉酶3类。2、琼脂酶：根据作用方式不同，琼脂酶可分为α-琼脂酶和β-琼脂酶两类。目前所发现的琼脂酶大多为β-琼脂酶，α-琼脂酶很少，而且主要来自海洋细菌。3、卡拉胶酶4、褐藻酸裂解酶：按照降解底物的不同，褐藻胶裂解酶可分为3大类:古罗糖醛酸裂解酶、甘露糖醛酸裂解酶和两者都可裂解的双功能酶。海洋细菌褐藻酸裂解酶的最适pH在7.5～8.5之间，最适温度为25～50℃。二、脂类水解酶脂类水解酶指能够催化酯类化合物的水解和合成的一类酶，根据催化底物链的长短可以分为酯酶和脂肪酶。三、蛋白酶四、海洋微生物极端酶：1、嗜热酶：深海极端嗜热菌产生的蛋白酶的最适催化温度为116℃,123℃下仍有活性,是目前已知最耐热的蛋白酶。2、嗜冷酶嗜冷微生物中产生的很多酶在低温下才显出高效的催化效率,此类酶称为嗜冷酶。3、嗜压酶4、嗜碱酶从福建沿海海泥和日本海洋科学技术中心提供的深海海泥中分离到一批嗜冷和嗜碱的微生物生长需要极碱性的环境(pH10或以上)需要低的温度(0℃则生长，20℃就生存不下去)。能产生多种活性物质，包括淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等，所产生的这些酶具有独特的性能。即在低温和高碱性的环境里，酶的活性特强第六章海洋生物资源开发一、海洋生物资源开发的概述海洋生物资源又指海洋水产资源，指海洋中蕴藏的经济动物和植物的群体数量，是有生命、能自行增殖和不断更新的海洋资源。海洋生物资源也称渔业资源。1、海洋生物：包括海洋动物、海洋植物和海洋微生物。多生活在高盐度、高渗透压、低（无）光照、高水压、高温（火山口附近）和高金属（局部）等被视为生命极限的环境中。2、药用海洋生物资源：在中国的《黄帝内经》、《神农本草》、《本草纲目》中都有海洋药用生物的记载。海洋生物中有许多种类含有毒素,临床上可作为肌肉松弛剂、镇静剂和局部麻醉剂。从海产粘盲鳗中提取盲鳗素,是一种强效心脏兴奋剂和升血压剂。鳖鱼肝可提取肝油,肝油内含有大量鳖肝烯,可作为皮肤润滑剂、脂肪性药物的携带剂。鲨鱼的软骨中有一种抑制因子，它能阻止肿瘤周围毛细血管生成，从而达到抑制肿瘤生长的作用。二、海洋生物开发保护传统渔场开拓捕捞空间海水养殖增殖与海洋牧场海洋药物和营养保健食品的开发（一）保护传统渔场，开拓捕捞空间问题：传统渔场在海洋中主要分布在哪里呢？海洋渔业主要集中在大陆架海域为什么海洋渔业资源主要集中在沿海大陆架海域呢？（1）大陆架海水浅，阳光集中，生物的光合作用强，有利于海洋生物的生长和繁殖（2）沿岸陆地径流带来丰富的营养盐类，浮游生物繁盛，饵料充足（3）海水上泛强烈——冬季底部海水上泛或寒暖流交汇致海水搅动上泛世界渔场的分布中国和日本成为渔获量最多的国家传统的四大经济鱼类（大黄鱼、小黄鱼、带鱼、墨鱼）存在的问题；1、捕捞量超出了资源的承载能力2、渔业资源的数量和质量出现了衰退采取措施：1、加强资源保护，限制渔船数量及捕捞量2、采取休渔、禁渔等措施人类怎样开拓捕捞空间的？大陆架浅海----深海盆浅层------深层传统鱼类-------其他海洋生物（二）海水养殖增殖与海洋牧场海水养殖的含义：在滩涂开挖池塘或在浅海海域设置网箱等，通过人工孵化、饲养及人工管理的方法，养殖鱼、虾、贝、藻类。海水增殖的含义：人工孵化育苗后，在人工控制的温室等环