【DEN研究中心】“稻草變糖”?解密微生物和酶的神奇力量

本期看點(diǎn):
微生物是活的單細(xì)胞生物,如真菌和細(xì)菌。
微生物是酶最有效的生產(chǎn)者。
對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō),有益微生物有助于消化,
有助于防止有害微生物的入侵。
微生物被用來(lái)為工業(yè)生產(chǎn)酶。
農(nóng)作物保護(hù)、可持續(xù)農(nóng)業(yè)、廢水處理和環(huán)保清潔解決方案,都是微生物的工作。
1.微生物被發(fā)現(xiàn),微生物學(xué)的誕生
大約32億年前,微生物就悄然出現(xiàn)在地球上了。
若是論資歷,在生命世界當(dāng)數(shù)微生物為最老。
但是在漫長(zhǎng)的進(jìn)化史長(zhǎng)河中,微生物因其身小體微,一直“藏在深閨人未識(shí)”。
直到300多年前,當(dāng)荷蘭科學(xué)家列文虎克制造出世界上第一臺(tái)顯微鏡時(shí),微生物才在生物界找到自己的一席之地。而它成為人類(lèi)的研究對(duì)象,則是19世紀(jì)60年代以后的事——著名生物學(xué)家巴斯德創(chuàng)立了微生物學(xué)。

2.“一體兩面”的微生物,善惡皆有
微生物是人類(lèi)的好朋友,它們幫助我們消解食物,調(diào)節(jié)各種生理功能。
人類(lèi)所需要的食物、用品、保健都商不開(kāi)微生物的支持和幫助。可是光這樣認(rèn)識(shí)還不全面。某些微生物又是人類(lèi)最兇惡的敵人。
14世紀(jì)中期流行在歐洲的黑死病,造成了四分之一人口的死亡,嚴(yán)重破壞了社會(huì)的結(jié)構(gòu),給人類(lèi)帶來(lái)災(zāi)難。微生物為善也好,為惡也好,都與它體內(nèi)的各種酶分不開(kāi)。

3.?微生物+酶共發(fā)力,“雜物”變成糖
草和小麥秸稈(干草)是牛的主要食物,但它們的蛋白質(zhì)含量并不高。不客氣地說(shuō),這些食物真的毫無(wú)營(yíng)養(yǎng)。因?yàn)橹参锕夂献饔檬占哪芰看蟛糠侄嫁D(zhuǎn)換成“糖”儲(chǔ)存在纖維素中。
纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分,是一種細(xì)長(zhǎng)的糖分子(大分子)。蘊(yùn)含能量的物質(zhì)想要為人體供能就需要進(jìn)入人體細(xì)胞中參與細(xì)胞代謝,然而“龐然大物”并無(wú)法從“細(xì)小”的細(xì)胞膜通道中進(jìn)入細(xì)胞,但有些微生物可以分泌纖維素酶將纖維素拆分成一份份小分子糖(葡萄糖)。
一個(gè)纖維素分子大約含幾百個(gè)到15000個(gè)葡萄糖分子。

牛不吃草,而是以細(xì)菌為食。
它的胃里生活著數(shù)萬(wàn)億微生物,它們不斷瘋狂地生長(zhǎng)、分裂、繁殖,最終死亡。這些細(xì)菌才是真的“吃草”為生,它們分解纖維素,并通過(guò)其中蘊(yùn)含的大量能量,以及牛體內(nèi)氮循環(huán)中的尿素、氨氣等物質(zhì)合成氨基酸,這些氨基酸反過(guò)來(lái)被牛吸收,組成牛奶與肌肉所需的蛋白,孕育出龐大的牛體。
這個(gè)過(guò)程和釀啤酒非常相似,都是通過(guò)將植物物質(zhì)置于黑暗、潮濕、厭氧(缺氧)的環(huán)境中,其最終目標(biāo)是培養(yǎng)微生物,獲取微生物蛋白以及微生物代謝產(chǎn)物。
