2 Biolog生态板研究环境微生物群落
2.1微生物代谢中的氧化一还原反应
新陈代谢简称代谢，是生物体表现其生命活动 的重要特征之一。代谢包括数以千计的不同酶的催 化反应，这些复杂的酶促进有机反应的实现，多是经 过反应部位的接近和取向的效应，形成过渡态而发 生的。氧化一还原反应是生物代谢过程中的一类重 要反应，其实质是电子的得失，电子从电子供体传递 给电子受体。当代谢物被氧化，两个电子通常同时 传递，并伴随着底物两个质子（H+)的释放。底物 的氧化作用亦称作脱氢反应，其形式上等同于两个 氢质子的释放⑴。列举一反应式说明其过程：
R + H+.
此反应中一个氢质子及一对电子从底物传递至
吡啶环，另一个氢成为溶液中的质子。
2.2四唑紫染料显色反应
四唑染色测定法于1942年由德国莱康（H. La-kon)教授发明，其原理是根据四唑盐类由原初氧化 态转变为还原态时呈现明显的颜色（粉红色，紫色， 红色，蓝紫色和蓝色）变化，来直接检测生化代谢活 性。
氯化3—(1—萘基）一2,5 —二苯基一2H—四 挫鎗（Tetrazolium violet,四挫紫）是一种常用的四 唑盐，在氧化一还原反应发生的基质脱氢（包括脱电 子）生化反应过程中，四唑紫能够优先得到电子显示 紫色，得电子越多，紫颜色越深。细菌代谢所需的能 量主要是从生物氧化作用获得，生物学底物在生物 体内氧化分解的过程，主要以脱氢和失电子的方式 进行。因此，应用四唑盐显色法可以用来评价细菌 的代谢活力。细菌利用碳源的能力越大，则紫色越 深。四唑紫显色反应过程如下：
2.3 Biolog生态板的应用原理
ECO板上有96个微孔，每32个孔为1个重 复，每板共计3个重复。32个微孔中除对照孔外各 个孔内都含有一种不同的有机碳源和相同含量的四 唑紫染料。将微孔内的有机碳源作为微生物的唯一 能量来源，微生物接种到微孔板上的孔中后，若能利
用碳源，即能够对其进行生物氧化，有电子转移，四 唑紫就能优先俘获电子而变成紫色。颜色的深浅反 映了微生物对相应碳源的利用能力。通过Biolog 系统的微平板读数器，测定ECO板在590nm波长 下的光密度值（OD值），完成数据的采集与存储。 运用主成分分析(PCA)或相似类型的多变量统计分 析方法展示不同微生物群落产生的代谢特征指纹 (Metabolic Profiles) „其理论依据是Biolog代谢类 型的变化与群落组成的变化相关⑴。
3 Biolog生态板碳源分类与性质
利用Biolog方法对不同研究对象进行测定时， 产生的数据量非常大，为了充分挖掘隐含在实验数 据中的信息，阐明不同微生物群落对不同碳源的利
用差异，首先需要弄清ECO板的碳源结构，对微平 板内31种有机碳源进行分类，为后续统计分析、解 释实验结果作参考。
结合有机化合物化学官能团、微生物生理代谢 途径和生态功能3个方面，将ECO板的31种碳源 底物分为6大类⑴：糖类及其衍生物，羧酸，氨基酸， 多聚物，酚酸类和胺类（表1)。
3.1糖类及其衍生物
从化学结构讲，糖类化合物是多羟基的醛或酮。 以多聚物形式存在的葡萄糖和其他糖类不仅是自然 界矿化过程的主要物质，而且它们也以单体的形式 存在，是大多数异养微生物重要的有机营养物。在 ECO板中，将12种有机碳源归属于糖类及其衍生 物中，并对其进行细化分类为7类。
表1 ECO板六类碳源
碳水化合物 氨堪酸 羧酸 多聚物 酚酸类 胺类
D—半乳糖酸—■/—内酯 D—木糖 L一天冬酰胺酸 Y—羟基丁酸 «—环式糊精 2—羟基笨甲酸 苯乙胺
P—甲基D—葡萄糖苷 D —甘露醇 L 一苯基丙氧酸 衣康酸 肝糖 4_羟基苯甲酸 腐胺
D—纤维二糖 N—乙酰基一【)一葡萄胺 L—精氨酸 酮酸 吐温40
—乳糖 D»L——磷酸片油 L_苏氨酸 D —苹果酸 吐温80
I 一赤藓糖醇 D_半乳糖醛酸 L_丝氨酸 丙酮酸甲脂
葡萄糖~1磷酸 D—葡萄胺酸 甘氨酰谷氨酸沈阳生态板
