① 實驗用的大鼠和小鼠有什麼區別品系及應用,盡量詳細一些,謝謝!
實驗用的大鼠和小鼠有的區別:屬性不同、生活習性不同、常用品系不同、應用領域不同
一、屬性不同
小鼠在生物分類學上屬脊椎動物門、哺乳動物綱、嚙齒目、鼠科、鼷鼠屬、小家鼠種。
大鼠在生物分類學上屬脊椎動物門、哺乳動物綱、嚙齒目、鼠科、家鼠屬、褐家鼠種。
二、生活習性不同
小鼠生活習性:小鼠性情溫順,易於捕捉,膽小怕驚,對外來刺激敏感,成熟早,繁殖力強,壽命1~3年。新生仔鼠周身無毛,通體肉紅,兩眼不睜,兩耳粘貼在皮膚上。
一周開始爬行,12天睜眼,雌鼠35~50日齡性成熟,配種一般適宜在65~90日齡,妊娠期19~21天,每胎產仔8~12隻。可根據陰道栓的有無來判斷小鼠是否發生了交配。
大鼠生活習性:大鼠喜啃咬,白天常擠在一起休息,夜間活動,晚上活動量大,喜肉食。對光照、噪音敏感。 大鼠2月齡性成熟,性周期4-5天,妊娠期為19-21天,哺乳期為21天,每台產仔平均8支。
三、常用品系不同
小鼠常用品系:
(1)近交系:
BALB/c小鼠形成了許多亞系,如BALB/cAnN, BALB/cJ,BALB/cCd。BALB/c小鼠基因型為Aabbcc。C57BL小鼠基因型為aaBBCC。毛色為黑色。C57BL小鼠對Graffi 白血病因子較敏感。對麻疹病毒敏感。
亞系C57BL/He和C57BL/An,與其他的C57BL和C58不同,它們有元素Ce的高效肝分解酶。C57BL小鼠適於穴居,非地面生活的小鼠,對逃避侵襲的反應性不敏感。於無特殊病原體(SPF)環境中,在用代乳鼠喂養條件下的平均壽命,雌鼠為580天,雄鼠為645天。
C3H/He小鼠是Strong於1920年用Bagg白化雌鼠與DBA雄鼠雜交後經連續全同胞近交而育成。C、CBA、CH1和C121等品系亦出於本雜交組合。
(2)封閉群,又稱遠交群:
KM小鼠一直是我國生產量、使用量最大的遠交群小鼠,被廣泛應用葯理學、毒理學等領域的研究,以及葯品、生物製品的生產與檢定。1ICR小鼠Hauschka用Swiss小鼠群以多產為目標,進行選育,以後美國癌症研究所(Institute of Cancer Researcch)分送各國飼養實驗,各國稱為ICR.
NIH小鼠是由美國國立衛生研究院(NIH)培育而成。被毛白色。該小鼠的特點是繁殖力強,產仔成活率高,雄性好鬥。CFW小鼠最早也是1973年由日本國立腫瘤研究所引入我國的。被毛白色LACA小鼠最早也是1973年由英國實驗動物中心引入我國的。
NIH小鼠是美國國立衛生研究院(NIH)培育而成的。被毛白色。該小鼠的特點是繁殖力強,產仔成活率高,雄性好鬥。
(3)突變系(mutant strain)
nude小鼠是1962年,英國在非近交系小鼠中偶然發現個別無毛小鼠。該小鼠先天性無胸腺,其T淋巴細胞功能缺陷,是由於一個隱性突變基因所致。皮膚色素BALBc-nu為淺紅色白眼;C3H-nu為灰白色黑眼;C57BL-nu 黑灰色至黑色,運動功能正常。
裸小鼠胸腺僅有殘跡或異常上皮,這種上皮不能使T細胞正常分化,缺乏成熟T細胞的輔助、抑制和殺傷功能。因而細胞免疫力低下,失去正常T細胞功能。
但其B淋巴細胞功能基本正常。成年裸小鼠(6-8周齡)較普通鼠有較高水平的NK細胞活性,而有術(3-4周齡)的NK細胞活性低下,裸小鼠粒細胞比普通小鼠低。羅小鼠的發現為腫瘤學等方面的研究提供了難得的模型材料,目前,該小鼠已成醫學研究領域中不可缺少的實驗動物之一。
Scid小鼠:即重度聯合免疫缺陷小鼠。1983年美國,Bomsa 在近交系C.B-17小鼠中發現該小鼠.Scid小鼠是位於第16對染色體的稱之為Scid的單個隱性突變基因所導致。Scid 小鼠外觀與普通小鼠差別不大,又毛,被毛白色,體重發育正常。
但胸腺、脾、淋巴結的重量不及正常的30%,組織學上表現為淋巴細胞顯著缺陷。胸腺多位脂肪組織包圍,沒有皮質結構,僅殘存髓質,主要有類上皮細胞合成纖維細胞構成,邊緣偶見灶狀淋巴細胞群。脾白髓不明顯,紅髓正常,脾小體無淋巴細胞聚集,主要有網狀細胞構成。
淋巴結無明顯皮質區,麩皮質區缺失,有網狀細胞占據。小腸粘膜下和支氣管淋巴集結較少見,結構內無淋巴聚集。特別值得注意的是,少數Scid小鼠,在青年期可出現一定程度的免疫功能恢復,此即為Scid小鼠的滲漏現象。其滲漏現象不遺傳,但與小鼠的年齡、品系、飼養環境有關。
Scid 小鼠極易斯與感染,在高度潔凈的SPF環境下可存活一年以上。兩性均可生育,窩產仔數為3-5隻。Scid小鼠是繼裸鼠出現之後,人類發現的有一種十分有價值的免疫缺陷動物。在腫瘤學免疫學等研究中,Scid小鼠的使用已越來越廣泛。
2、大鼠常用品系
SD大鼠:生長快,繁育性能好,大多用於安全性試驗及營養與生長發育有關的研究。 該品系對性激素敏感,對呼吸道疾病有較強的抵抗力。廣泛用於葯理、毒理、葯效及GLP實驗。
繁殖性能:產仔率:92~95% ;平均窩產仔數:9.96~12.07隻 ;胎間隔:28~52天;離乳存活率:95~98%。
Wistar大鼠 :Wistar大鼠由美國費城Wistar研究所育成。常用的既有近交系,也有遠交群。其被毛呈白色,特徵為頭部較寬、耳朵較長、尾的長度小於身長。Wistar大鼠性情溫順,性周期穩定,早熟多產,平均每窩產自10隻左右,生長發育快,乳腺癌發病率很低,對傳染病抵抗力強。
Fisher 344大鼠:簡稱F344大鼠,1920年由哥倫比亞大學腫瘤研究所Curtis育成。我國從美國國立衛生院引進。書近交系大鼠,其被毛呈白色。
平均壽命2-3年,旋轉運動性低,血清胰島素含量低。原發和繼發性脾紅細胞免疫反應性低。乳腺癌、腦垂體腺瘤、甲狀腺瘤、睾丸間質細胞瘤發病率高。廣泛用於毒理學、腫瘤學、生理學等領域。
SHR大鼠:又稱自發性高血壓大鼠,1963年 由日本精都大學醫學部Okamoto從Wistar大鼠種選育而成。屬突變系大鼠,其被毛呈白色。SHR大鼠自發性高血壓發病率高,且無明顯原發性腎臟或腎上腺損傷,心血管發病率高。但其生育能力,存貨壽命無明顯下降。
ACL大鼠:ACL大鼠由哥倫比亞大學腫瘤研究所Curtis和Dunning培育。屬近交系大鼠。其被毛呈黑色,腹和腳呈白色。平均壽命2-3年,易發生先天性畸形,腫瘤發病率高。其仔鼠矮小,繁殖力差,胚胎死亡率高。
三、應用領域不同
1、小鼠應用領域:
(1)食品、化妝品、葯物化工產品等的安全新實驗,急性、亞急性、慢性、毒性試驗,還可做致畸、致癌致突變試驗,半數致死量測定等。
(2)生物效應測定和葯物效價比較 廣泛用於血清、疫苗等生物製品的鑒定,進行生物效應實驗和各種葯物效價測定。
(3)葯物的篩選 篩選試驗多半從小鼠做起,篩選各種葯物對疾病有無防止作用,通過篩選獲得每個葯物的療效效果後,再用其他動物進一步肯定。
(4)微生物寄生蟲病學研究 小鼠對多種病原體有敏感性,尤其是在病毒學研究中應用更大。適合於研究血吸蟲、瘧疾、錐蟲、流行感冒腦炎、狂犬病、脊髓灰質炎、淋巴脈絡從腦膜炎、支原體、巴氏桿菌和沙門氏菌等。
(5)放射學研究 小鼠對放射線的反應與人的反應有可比性,可用來研究照射劑量、輻射效應等。
(6)腫瘤白血病研究 小鼠腫瘤發病率高,近交系組織相容性好,腫瘤移植較易生長,因此應用廣泛。可用小鼠自發性腫瘤篩選抗腫瘤葯物。可誘發各種腫瘤,做成腫瘤模型,進行腫瘤病因學發病學研究。近交系小鼠有些屬於高癌系,有些屬於低癌系,對研究腫瘤發生,比較方便而有利。
(7)計劃生育研究 小鼠有規律的發情周期、排卵,妊陳有明顯指標,易於檢測,價格便宜,常用來做抗生育、抗著床、抗早孕、抗排卵實驗,很適宜進行避孕葯研究。
(8)鎮咳葯研究 小鼠又咳嗽反應,可利用這一特點研究鎮咳葯物,成為必選實驗動物。
(9)遺傳性疾病研究 小鼠有多種品系,有些有自發性遺傳病,如小鼠黑色素病白化病、家族性肥胖、遺傳性貧血等。與人發病相似,可被用作人類遺傳性疾病的動物模型。
(10)免疫學研究 各種免疫缺陷小鼠,如純系紐西蘭黑色小鼠(NZB)有自身免疫性溶血性貧血,AKR/N品系小鼠又補體C5缺損,CBA/N小鼠無B細胞的免疫缺陷等,都是研究免疫機理和免疫缺陷病的良好實驗動物。
(11)老年學研究 小鼠壽命短,傳代時間短,使他們在老年學研究中極為有用。很多抗衰老葯物的研究可在小鼠上進行。
2、大鼠應用領域:
(1)生理學研究 大鼠在生理學研究中以多用途行為特徵。大鼠垂體—腎上腺系統發達,垂體摘除比較容易。可用來進行腎上腺、垂體和卵巢等內分泌研究。利用大鼠對新環境易適應,有探索性,易訓練,對懲罰和暗示敏感的特性進行行為學研究和高級神經活動的研究。
大鼠無膽囊,但膽總管較大,可用膽總管插管,收集膽汁,研究消化功能。
(2)營養學研究 大鼠是第一種用於營養學研究的實驗動物,為人類營養研究做出了突出貢獻,維生素D就是用大鼠研究而發現的。由於大鼠雜食,解剖、生理與人相似,生長代謝快,對大鼠的營養研究廣泛而細致,資料極為豐富,常用於維生素、蛋白質缺乏,氨基酸和鈣磷代謝的研究。
(3)代謝性疾病研究 可應用大鼠研究動脈粥樣硬化,澱粉樣變性、酒精中毒,十二指腸潰瘍,營養不良等代謝病。
(4) 葯物學研究 大鼠血壓和血管阻力對葯物反應敏感,適合研究心血管葯物的葯理。研究毒扁豆鹼的升壓作用。此外,大鼠足趾浮腫法是最常用的篩選方法,大鼠踝關節對炎症反應敏感,用於關節炎葯物研究。大鼠還是進行葯物評價的主要實驗動物。
(5) 腫瘤研究 很多腫瘤可以移植到大鼠上進行研究,大鼠易患肝癌,可人工復制大鼠肝癌、食管癌動物模型。可皮下接種淋巴肉瘤。
(6) 遺傳學研究 大鼠的毛色變型很多,可用來研究毛色記憶遺傳,驗證孟德爾遺傳定律。由遺傳疾病的大鼠,具有與人相似的表現。
腦積水、聽覺障礙、耳聾、白內障、垂體矮小症、無牙、無膽汁、丘腦下部尿崩症、肥胖與高血壓等都是遺傳疾病的良好動物模型,還可製成相似於人的實驗誘發性遺傳缺陷疾病動物模型。
(7)傳染病研究 用於研究副傷寒、流感、厭氧菌、假結核、霉型體、巴氏桿菌、葡萄球菌、念珠狀鏈桿菌、黃麴黴菌和煙麴黴菌等微生物及其引起的傳染病。
(8)某些疾病研究 如支氣管肺炎、多發性關節炎、化膿性淋巴腺炎、中耳疾病和內耳炎。大鼠肝切除60%至70%,仍有再生能力,可用於肝外科實驗。
(9)牙科學研究 用變異鏈球菌接種大鼠口腔,然後喂給含蔗糖食物,大鼠牙齒上的確琅質蛀損在宏觀和微觀上同人的蛀齒相似,可用來研究齲齒。
(10)大鼠還可用於計劃生育的畸胎學、避孕葯研究和放射學研究。
② 微生物是什麼
微生物的定義
現代定義:微生物是一切肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。 形體微小,結構簡單,通常要用光學顯微鏡和電子顯微鏡才能看清楚的生物,統稱為微生物。 (但有些微生物是可以看見的,像屬於真菌的蘑菇、靈芝等。)
特點
個體微小,一般<0.1mm。 構造簡單,有單細胞的,簡單多細胞的,非細胞的。進化地位低,大多依靠有機物維持生命。
分類
原核類: 三菌,三體。 三菌:細菌、藍細菌、放線菌 三體:支原體、衣原體、立克次氏體 真核類: 真菌,原生動物,顯微藻類。 非細胞類: 病毒,亞病毒 ( 類病毒,擬病毒,朊病毒)。
五大共性:
體積小,面積大; 吸收多,轉化快 微生物
; 生長旺,繁殖快; 適應強,易變異; 分布廣,種類多。
編輯本段類群
種類 原核:細菌、放線菌、螺旋體、支原體、立克次氏體、衣原體。 真核:真菌
、藻類、原生動物。 非細胞類:病毒和亞病毒。 一般地,在中國大陸地區的教科書中,均將微生物劃分為以下8大類: 細菌、病毒、真菌、放線菌、立克次體、支原體、衣原體、螺旋體。
微生物的化學組成
C,H,O,N,P,S以及其他元素
微生物的營養物質
1 水和無機鹽 2 碳源:凡能為微生物提供生長繁殖所需碳元素的營養物質 來源 作用 3氮源:凡能為微生物提供所必需氮元素的營養物質 來源 作用:主要用於合成蛋白質,核酸以及含氮的代謝產物 4 能源:能為微生物生命活動提供最初能源來源的營養物質或輻射能
根據碳源和能源分類
5生長因子:微生物生長不可缺少的微量有機物
能引起人和動物致病的微生物叫病源微生物,有八大類: 1.真菌:引起皮膚病。深部組織上感染。 2放線菌:皮膚,傷口感染。 3螺旋體:皮膚病,血液感染 如梅毒,鉤端螺旋體病。 4細菌:皮膚病化膿,上呼吸道感染 ,泌尿道感染,食物中毒,敗血壓症,急性傳染病等。 5立克次氏體:斑疹傷寒等。 6衣原體:沙眼,泌尿生殖道感染。 7病毒:肝炎,乙型腦炎,麻疹,艾滋病等。 8支原體:肺炎,尿路感染。 生物界的微生物達幾萬種,大多數對人類有益,只有一少部份能致病。有些微生物通常不致病,在特定環境下能引起感染稱條件致病菌。 能引起食品變質,腐敗,正因為它們分解自然界的物體,才能完成大自然的物質循環。
微生物的作用
微生物對人類最重要的影響之一是導致傳染病的流行。在人類疾病中有50%是由病毒引起。世界衛生組織公布資料顯示:傳染病的發病率和病死率在所有疾病中占據第一位。微生物導致人類疾病的歷史,也就是人類與之不斷斗爭的歷史。在疾病的預防和治療方面,人類取得了長足的進展,但是新現和再現的微生物感染還是不斷發生,像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治療葯物。一些疾病的致病機制並不清楚。大量的廣譜抗生素的濫用造成了強大的選擇壓力,使許多菌株發生變異,導致耐葯性的產生,人類健康受到新的威脅。一些分節段的病毒之間可以通過重組或重配發生變異,最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都與前次導致感染的株型發生了變異,這種快速的變異給疫苗的設計和治療造成了很大的障礙。而耐葯性結核桿菌的出現使原本已近控制住的結核感染又在世界范圍內猖獗起來。 微生物千姿百態,有些是腐敗性的,即引起食品氣味和組織結構發生不良變化。當然有些微生物是有益的,它們可用來生產如乳酪,麵包,泡菜,啤酒和葡萄酒。微生物非常小,必須通過顯微鏡放大約1000 倍才能看到。比如中等大小的細菌,1000個疊加在一起只有句號那麼大。想像一下一滴牛奶,每毫升腐敗的牛奶中約有5千萬個細菌,或者講每誇脫牛奶中細菌總數約為50億。也就是一滴牛奶中可能含有50 億個細菌。 微生物能夠致病,能夠造成食品、布匹、皮革等發霉腐爛,但微生物也有有益的一面。最早是弗萊明從青黴菌抑制其它細菌的生長中發現了青黴素,這對醫葯界來講是一個劃時代的發現。後來大量的抗生素從放線菌等的代謝產物中篩選出來。抗生素的使用在第二次世界大戰中挽救了無數人的生命。一些微生物被廣泛應用於工業發酵,生產乙醇、食品及各種酶制劑等;一部分微生物能夠降解塑料、處理廢水廢氣等等,並且可再生資源的潛力極大,稱為環保微生物;還有一些能在極端環境中生存的微生物,例如:高溫、低溫、高鹽、高鹼以及高輻射等普通生命體不能生存的環境,依然存在著一部分微生物等等。看上去,我們發現的微生物已經很多,但實際上由於培養方式等技術手段的限制,人類現今發現的微生物還只佔自然界中存在的微生物的很少一部分。 微生物間的相互作用機制也相當奧秘。例如健康人腸道中即有大量細菌存在,稱正常菌群,其中包含的細菌種類高達上百種。在腸道環境中這些細菌相互依存,互惠共生。食物、有毒物質甚至葯物的分解與吸收,菌群在這些過程中發揮的作用,以及細菌之間的相互作用機制還不明了。一旦菌群失調,就會引起腹瀉。 隨著醫學研究進入分子水平,人們對基因、遺傳物質等專業術語也日漸熟悉。人們認識到,是遺傳信息決定了生物體具有的生命特徵,包括外部形態以及從事的生命活動等等,而生物體的基因組正是這些遺傳信息的攜帶者。因此闡明生物體基因組攜帶的遺傳信息,將大大有助於揭示生命的起源和奧秘。在分子水平上研究微生物病原體的變異規律、毒力和致病性,對於傳統微生物學來說是一場革命。 以人類基因組計劃為代表的生物體基因組研究成為整個生命科學研究的前沿,而微生物基因組研究又是其中的重要分支。世界權威性雜志《科學》曾將微生物基因組研究評為世界重大科學進展之一。通過基因組研究揭示微生物的遺傳機制,發現重要的功能基因並在此基礎上發展疫苗,開發新型抗病毒、抗細菌、真菌葯物,將對有效地控制新老傳染病的流行,促進醫療健康事業的迅速發展和壯大!
③ 微生物可以分為哪幾類
微生物可分為8大類,即細菌、病毒、真菌、放線菌、立克次體、支原體、衣原體和螺旋體。它們的共性是體積小,分布廣;吸收多,轉化快:生長旺,繁殖快;適應強,易變異。
④ 遺傳學實驗用的動物,植物,微生物有哪些並寫出拉丁文名
模式動植物
大腸桿菌(Escherichia coli),
秀麗線蟲(Caenorhabditis elegans)
果蠅(Drosophila melanogaster),
擬南芥(Arabidopsis thaliana)
常見的模式生物有:
[海膽]seaurchin
是最早被使用的模式生物,主要用於早期發育生物學(受精,早期胚胎發育).
1891年,HansDriesh在顯微鏡下把剛剛完成第一次卵裂的海膽胚胎一分為二,發現分開後的兩個細胞各自形成了一個完整幼蟲,證明了胚胎具有調整發育的能力.為現代發育生物學奠定了第一塊觀念里程碑.
[黑腹果蠅]fruitfly,Drosophilamelanogaster
主要用於遺傳和發育研究
其特點為:繁殖迅速,染色體巨大,易於進行基因定位.
由14個體節構成的軀幹完全對稱,一套基因控制了這些體節從上到下的發生過程,這套基因普遍存在於從昆蟲到人的基因組中,是決定機體左右對稱布局形成的最基本因素.
[秀麗隱桿線蟲]nematode,Caenorhaditiselegans
特點:1)通身透明,長不過1mm
2)身體中所有細胞能被逐個盤點並各歸其類
幼蟲:556個體細胞,2個原始生殖細胞
成蟲:雌雄同體成蟲:959個體細胞,2000個生殖細胞
雄性成蟲(偶見):1031個體細胞,1000個生殖細胞
3)生命周期短,從生到死僅為三天半,使得不間斷地觀察並追蹤每個細胞的演變成為可能
4)把線蟲浸泡到含有核酸的溶液中可實現基因導入
[酵母]
特點:1)是單細胞生物,可在基本培養基上生長,可通過改變物理或化學環境完全控制其生長
2)在單倍體和二倍體的狀態下均可生長,並可在實驗條件下控制單倍體和二倍體之間的相互轉換,這對其基因功能的研究十分有利
3)有將近31%編碼蛋白質的基因或ORF與哺乳動物編碼蛋白質的基因有高度的同源性
[斑馬魚]zebrafish和[非洲爪蟾]southAfricanclawedtoad
是目前最常用的兩種模式低等脊椎動物
斑馬魚特點:1)產卵多,繁殖迅速
2)胚胎通體透明,是進行胚胎發育機理和基因組研究的好材料
非洲爪蟾特點:1)卵母細胞體積大,數量多,易於顯微操作,還可製成具有生物活性的無細胞體系,易於生化分析,在卵母細胞減數分裂機理研究中有重要作用
[小鼠]mouse
17世紀開始用於解剖學和動物實驗,經長期人工飼養選擇培育,已育成千餘個獨立的遠交群和近交系,是生物醫學研究中廣泛使用的模式生物,是當今世界上研究最詳盡的哺乳類實驗動物.1999年,美英幾家大型科研機構成立了老鼠基因組測序的合作團體,2002年8月公布了老鼠基因組物理圖譜的框架,完整的老鼠基因組圖譜預計於2005年完成.
⑤ 微生物實驗用的的,叫什麼
顯微鏡。用這個來觀察。
⑥ 什麼是微生物
現代定義:微生物是一切肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。 形體微小,結構簡單,通常要用光學顯微鏡和電子顯微鏡才能看清楚的生物,統稱為微生物。 (但有些微生物是可以看見的,像屬於真菌的蘑菇、靈芝等。)
特點
個體微小,一般<0.1mm。 構造簡單,有單細胞的,簡單多細胞的,非細胞的。進化地位低,大多依靠有機物維持生命。
分類
原核類: 三菌,三體。 三菌:細菌、藍細菌、放線菌 三體:支原體、衣原體、立克次氏體 真核類: 真菌,原生動物,顯微藻類。 非細胞類: 病毒,亞病毒 ( 類病毒,擬病毒,朊病毒)。
五大共性:
體積小,面積大; 吸收多,轉化快 微生物
; 生長旺,繁殖快; 適應強,易變異; 分布廣,種類多。
編輯本段類群
種類 原核:細菌、放線菌、螺旋體、支原體、立克次氏體、衣原體。 真核:真菌
、藻類、原生動物。 非細胞類:病毒和亞病毒。 一般地,在中國大陸地區的教科書中,均將微生物劃分為以下8大類: 細菌、病毒、真菌、放線菌、立克次體、支原體、衣原體、螺旋體。
細菌
(1)定義:一類細胞細短,結構簡單,胞壁堅韌,多以二分裂方式繁殖和水生性強的原核生物 (2)分布:溫暖,潮濕和富含有機質的地方 (3)結構:主要是單細胞的原核生物,有球形,桿形,螺旋形 基本結構:細胞膜 細胞壁 細胞質 核質 特殊結構:莢膜、鞭毛、菌毛、芽胞 (4)繁殖: 主要以二分裂方式進行繁殖的 (5)菌落: 單個細菌用肉眼是看不見的,當單個或少數細菌在固體培養基上大量繁殖時,便會形成一個肉眼可見的,具有一定形態結構的子細胞群落. 菌落是菌種鑒定的重要依據.不同種類的細菌菌落的大小,形狀光澤度顏色硬度透明度都不同.
放線菌
(1)定義:一類主要成菌絲狀生長和以孢子繁殖的陸生性較強的原核生物
(2)分布:含水量較低,有機物較豐富的,呈微鹼性的土壤中 (3)形態構造:主要由菌絲組成,包括基內菌絲和氣生菌絲(部分氣生菌絲可以成熟分化為孢子絲,產生孢子) (4)繁殖:通過形成無性孢子的形式進行無性繁殖 無性繁殖 有性繁殖 (5)菌落:在固體培養基上:乾燥,不透明,表面呈緻密的絲絨狀,彩色乾粉
病毒
(1) 定義:一類由核酸和蛋白質等少數幾種成分組成的「非細胞生物」,但是它的生存必須依賴於活細胞. (2)結構:[font class="Apple-style-span" style="font-family: -webkit-monospace; font-size: 13px; line-height: normal; white-space: pre-wrap; "]蛋白質衣殼以及核酸(核酸為DNA或RNA)[/font] (3)大小:一般直徑在100nm左右,最大的病毒直徑為200nm的牛痘病毒,最小的病毒直徑為28nm的脊髓灰質炎病毒 (4)增殖:病毒的生命活動中一個顯著的特點為寄生性。病毒只能寄生在某種特定的活細胞內才能生活。並利用會宿主細胞內的環境及原料快速復制增值。在非寄生狀態時呈結晶狀,不能進行獨立的代謝活動。以 噬菌體為例: 吸附→DNA注入→復制、合成→組裝→釋放 噬菌體侵染細菌過程示意圖
編輯本段微生物的特點
微生物的化學組成
C,H,O,N,P,S以及其他元素
微生物的營養物質
1 水和無機鹽 2 碳源:凡能為微生物提供生長繁殖所需碳元素的營養物質 來源 作用 3氮源:凡能為微生物提供所必需氮元素的營養物質 來源 作用:主要用於合成蛋白質,核酸以及含氮的代謝產物 4 能源:能為微生物生命活動提供最初能源來源的營養物質或輻射能
根據碳源和能源分類
5生長因子:微生物生長不可缺少的微量有機物
能引起人和動物致病的微生物叫病源微生物,有八大類: 1.真菌:引起皮膚病。深部組織上感染。 2放線菌:皮膚,傷口感染。 3螺旋體:皮膚病,血液感染 如梅毒,鉤端螺旋體病。 4細菌:皮膚病化膿,上呼吸道感染 ,泌尿道感染,食物中毒,敗血壓症,急性傳染病等。 5立克次氏體:斑疹傷寒等。 6衣原體:沙眼,泌尿生殖道感染。 7病毒:肝炎,乙型腦炎,麻疹,艾滋病等。 8支原體:肺炎,尿路感染。 生物界的微生物達幾萬種,大多數對人類有益,只有一少部份能致病。有些微生物通常不致病,在特定環境下能引起感染稱條件致病菌。 能引起食品變質,腐敗,正因為它們分解自然界的物體,才能完成大自然的物質循環。
微生物的作用
微生物對人類最重要的影響之一是導致傳染病的流行。在人類疾病中有50%是由病毒引起。世界衛生組織公布資料顯示:傳染病的發病率和病死率在所有疾病中占據第一位。微生物導致人類疾病的歷史,也就是人類與之不斷斗爭的歷史。在疾病的預防和治療方面,人類取得了長足的進展,但是新現和再現的微生物感染還是不斷發生,像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治療葯物。一些疾病的致病機制並不清楚。大量的廣譜抗生素的濫用造成了強大的選擇壓力,使許多菌株發生變異,導致耐葯性的產生,人類健康受到新的威脅。一些分節段的病毒之間可以通過重組或重配發生變異,最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都與前次導致感染的株型發生了變異,這種快速的變異給疫苗的設計和治療造成了很大的障礙。而耐葯性結核桿菌的出現使原本已近控制住的結核感染又在世界范圍內猖獗起來。 微生物千姿百態,有些是腐敗性的,即引起食品氣味和組織結構發生不良變化。當然有些微生物是有益的,它們可用來生產如乳酪,麵包,泡菜,啤酒和葡萄酒。微生物非常小,必須通過顯微鏡放大約1000 倍才能看到。比如中等大小的細菌,1000個疊加在一起只有句號那麼大。想像一下一滴牛奶,每毫升腐敗的牛奶中約有5千萬個細菌,或者講每誇脫牛奶中細菌總數約為50億。也就是一滴牛奶中可能含有50 億個細菌。 微生物能夠致病,能夠造成食品、布匹、皮革等發霉腐爛,但微生物也有有益的一面。最早是弗萊明從青黴菌抑制其它細菌的生長中發現了青黴素,這對醫葯界來講是一個劃時代的發現。後來大量的抗生素從放線菌等的代謝產物中篩選出來。抗生素的使用在第二次世界大戰中挽救了無數人的生命。一些微生物被廣泛應用於工業發酵,生產乙醇、食品及各種酶制劑等;一部分微生物能夠降解塑料、處理廢水廢氣等等,並且可再生資源的潛力極大,稱為環保微生物;還有一些能在極端環境中生存的微生物,例如:高溫、低溫、高鹽、高鹼以及高輻射等普通生命體不能生存的環境,依然存在著一部分微生物等等。看上去,我們發現的微生物已經很多,但實際上由於培養方式等技術手段的限制,人類現今發現的微生物還只佔自然界中存在的微生物的很少一部分。 微生物間的相互作用機制也相當奧秘。例如健康人腸道中即有大量細菌存在,稱正常菌群,其中包含的細菌種類高達上百種。在腸道環境中這些細菌相互依存,互惠共生。食物、有毒物質甚至葯物的分解與吸收,菌群在這些過程中發揮的作用,以及細菌之間的相互作用機制還不明了。一旦菌群失調,就會引起腹瀉。 隨著醫學研究進入分子水平,人們對基因、遺傳物質等專業術語也日漸熟悉。人們認識到,是遺傳信息決定了生物體具有的生命特徵,包括外部形態以及從事的生命活動等等,而生物體的基因組正是這些遺傳信息的攜帶者。因此闡明生物體基因組攜帶的遺傳信息,將大大有助於揭示生命的起源和奧秘。在分子水平上研究微生物病原體的變異規律、毒力和致病性,對於傳統微生物學來說是一場革命。 以人類基因組計劃為代表的生物體基因組研究成為整個生命科學研究的前沿,而微生物基因組研究又是其中的重要分支。世界權威性雜志《科學》曾將微生物基因組研究評為世界重大科學進展之一。通過基因組研究揭示微生物的遺傳機制,發現重要的功能基因並在此基礎上發展疫苗,開發新型抗病毒、抗細菌、真菌葯物,將對有效地控制新老傳染病的流行,促進醫療健康事業的迅速發展和壯大! 從分子水平上對微生物進行基因組研究為探索微生物個體以及群體間作用的奧秘提供了新的線索和思路。為了充分開發微生物(特別是細菌)資源,1994年美國發起了微生物基因組研究計劃(MGP)。通過研究完整的基因組信息開發和利用微生物重要的功能基因,不僅能夠加深對微生物的致病機制、重要代謝和調控機制的認識,更能在此基礎上發展一系列與我們的生活密切相關的基因工程產品,包括:接種用的疫苗、治療用的新葯、診斷試劑和應用於工農業生產的各種酶制劑等等。通過基因工程方法的改造,促進新型菌株的構建和傳統菌株的改造,全面促進微生物工業時代的來臨。 工業微生物涉及食品、制葯、冶金、采礦、石油、皮革、輕化工等多種行業。通過微生物發酵途徑生產抗生素、丁醇、維生素C以及一些風味食品的制備等;某些特殊微生物酶參與皮革脫毛、冶金、採油采礦等生產過程,甚至直接作為洗衣粉等的添加劑;另外還有一些微生物的代謝產物可以作為天然的微生物殺蟲劑廣泛應用於農業生產。通過對枯草芽孢桿菌的基因組研究,發現了一系列與抗生素及重要工業用酶的產生相關的基因。乳酸桿菌作為一種重要的微生態調節劑參與食品發酵過程,對其進行的基因組學研究將有利於找到關鍵的功能基因,然後對菌株加以改造,使其更適於工業化的生產過程。國內維生素C兩步發酵法生產過程中的關鍵菌株氧化葡萄糖酸桿菌的基因組研究,將在基因組測序完成的前提下找到與維生素C生產相關的重要代謝功能基因,經基因工程改造,實現新的工程菌株的構建,簡化生產步驟,降低生產成本,繼而實現經濟效益的大幅度提升。對工業微生物開展的基因組研究,不斷發現新的特殊酶基因及重要代謝過程和代謝產物生成相關的功能基因,並將其應用於生產以及傳統工業、工藝的改造,同時推動現代生物技術的迅速發展。 據資料統計,全球每年因病害導致的農作物減產可高達20%,其中植物的細菌性病害最為嚴重。除了培植在遺傳上對病害有抗性的品種以及加強園藝管理外,似乎沒有更好的病害防治策略。因此積極開展某些植物致病微生物的基因組研究,認清其致病機制並由此發展控制病害的新對策顯得十分緊迫。 經濟作物柑橘的致病菌是國際上第一個發表了全序列的植物致病微生物。還有一些在分類學、生理學和經濟價值上非常重要的農業微生物,例如:胡蘿卜歐文氏菌、植物致病性假單胞菌以及中國正在開展的黃單胞菌的研究等正在進行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也剛剛測定完成。借鑒已經較為成熟的從人類病原微生物的基因組學信息篩選治療性葯物的方案,可以嘗試性地應用到植物病原體上。特別像柑橘的致病菌這種需要昆蟲媒介才能完成生活周期的種類,除了殺蟲劑能阻斷其生活周期以外,只能通過遺傳學研究找到毒力相關因子,尋找抗性靶位以發展更有效的控制對策。固氮菌全部遺傳信息的解析對於開發利用其固氮關鍵基因提高農作物的產量和質量也具有重要的意義。 在全面推進經濟發展的同時,濫用資源、破壞環境的現象也日益嚴重。面對全球環境的一再惡化,提倡環保成為全世界人民的共同呼聲。而生物除污在環境污染治理中潛力巨大,微生物參與治理則是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有機物;還能處理工業廢水中的磷酸鹽、含硫廢氣以及土壤的改良等。微生物能夠分解纖維素等物質,並促進資源的再生利用。對這些微生物開展的基因組研究,在深入了解特殊代謝過程的遺傳背景的前提下,有選擇性的加以利用,例如找到不同污染物降解的關鍵基因,將其在某一菌株中組合,構建高效能的基因工程菌株,一菌多用,可同時降解不同的環境污染物質,極大發揮其改善環境、排除污染的潛力。美國基因組研究所結合生物晶元方法對微生物進行了特殊條件下的表達譜的研究,以期找到其降解有機物的關鍵基因,為開發及利用確定目標。 在極端環境下能夠生長的微生物稱為極端微生物,又稱嗜極菌。嗜極菌對極端環境具有很強的適應性,極端微生物基因組的研究有助於從分子水平研究極限條件下微生物的適應性,加深對生命本質的認識。 有一種嗜極菌,它能夠暴露於數千倍強度的輻射下仍能存活,而人類一個劑量強度就會死亡。該細菌的染色體在接受幾百萬拉德a射線後粉碎為數百個片段,但能在一天內將其恢復。研究其DNA修復機制對於發展在輻射污染區進行環境的生物治理非常有意義。開發利用嗜極菌的極限特性可以突破當前生物技術領域中的一些局限,建立新的技術手段,使環境、能源、農業、健康、輕化工等領域的生物技術能力發生革命。來自極端微生物的極端酶,可在極端環境下行使功能,將極大地拓展酶的應用空間,是建立高效率、低成本生物技術加工過程的基礎,例如PCR技術中的TagDNA聚合酶、洗滌劑中的鹼性酶等都具有代表意義。極端微生物的研究與應用將是取得現代生物技術優勢的重要途徑,其在新酶、新葯開發及環境整治方面應用潛力極大。
編輯本段貢獻
現代生物學的若干基礎性的重大發現與理論,是在研究微生物的過程中或以微生物為實驗材料與工具取得的。這些理論包括:證明DNA(脫氧核糖核酸)是遺傳信息的載體(三大經典實驗:肺炎球菌的轉化實驗、噬菌體實驗、植物病毒的重組實驗)。DNA的半保留復制方式(雙螺旋的每一條子鏈分別、都是復制模板)。遺傳密碼子的解讀(64個密碼子各對應20種氨基酸及終止信號的哪一種)。基因的轉錄調節(operon, promoter, operator, repressor, activator的概念與調節方式)。信使RNA的翻譯調節(terminator)等等……。 現在,很多常用、通用的生物學研究技術依賴於微生物,比如:分子克隆重組蛋白在細菌或酵母中的表達。很多醫學技術也依賴於微生物,比如:以病毒為載體的基因治療。
編輯本段基因因素
農業微生物基因組研究認清致病機制發展控制病害的新對策。據資料統計,全球每年因病害導致的農作物減產可高達20%,其中植物的細菌性病害最為嚴重。除了培植在遺傳上對病害有抗性的品種以及加強園藝管理外,似乎沒有更好的病害防治策略。因此積極開展某些植物致病微生物的基因組研究,認清其致病機制並由此發展控制病害的新對策顯得十分緊迫。經濟作物柑橘的致病菌是國際上第一個發表了全序列的植物致病微生物。還有一些在分類學、生理學和經濟價值上非常重要的農業微生物,例如:胡蘿卜歐文氏菌、植物致病性假單胞菌以及我國正在開展的黃單胞菌的研究等正在進行之中。 日前植物固氮根瘤菌的全序列也剛剛測定完成。借鑒已經較為成熟的從人類病原微生物的基因組學信息篩選治療性葯物的方案,可以嘗試性地應用到植物病原體上。特別像柑橘的致病菌這種需要昆蟲媒介才能完成生活周期的種類,除了殺蟲劑能阻斷其生活周期以外,只能通過遺傳學研究找到毒力相關因子,尋找抗性靶位以發展更有效的控制對策。固氮菌全部遺傳信息的解析對於開發利用其固氮關鍵基因提高農作物的產量和質量也具有重要的意義。 環境保護微生物基因組研究找到關鍵基因降解不同污染物。在全面推進經濟發展的同時,濫用資源、破壞環境的現象也日益嚴重。面對全球環境的一再惡化,提倡環保成為全世界人民的共同呼聲。而生物除污在環境污染治理中潛力巨大,微生物參與治理則是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有機物;還能處理工業廢水中的磷酸鹽、含硫廢氣以及土壤的改良等。 微生物能夠分解纖維素等物質,並促進資源的再生利用。對這些微生物開展的基因組研究,在深入了解特殊代謝過程的遺傳背景的前提下,有選擇性的加以利用,例如找到不同污染物降解的關鍵基因,將其在某一菌株中組合,構建高效能的基因工程菌株,一菌多用,可同時降解不同的環境污染物質,極大發揮其改善環境、排除污染的潛力。美國基因組研究所結合生物晶元方法對微生物進行了特殊條件下的表達譜的研究,以期找到其降解有機物的關鍵基因,為開發及利用確定目標。極端環境微生物基因組研究深入認識生命本質應用潛力極大。在極端環境下能夠生長的微生物稱為極端微生物,又稱嗜極菌。嗜極菌對極端環境具有很強的適應性,極端微生物基因組的研究有助於從分子水平研究極限條件下微生物的適應性,加深對生命本質的認識。有一種嗜極菌,它能夠暴露於數千倍強度的輻射下仍能存活,而人類一個劑量強度就會死亡。該細菌的染色體在接受幾百萬拉德a射線後粉碎為數百個片段,但能在一天內將其恢復。研究其DNA修復機制對於發展在輻射污染區進行環境的生物治理非常有意義。開發利用嗜極菌的極限特性可以突破當前生物技術領域中的一些局限,建立新的技術手段,使環境、能源、農業、健康、輕化工等領域的生物技術能力發生革命。來自極端微生物的極端酶,可在極端環境下行使功能,將極大地拓展酶的應用空間,是建立高效率、低成本生物技術加工過程的基礎,例如PCR技術中的TagDNA聚合酶、洗滌劑中的鹼性酶等都具有代表意義。極端微生物的研究與應用將是取得現代生物技術優勢的重要途徑,其在新酶、新葯開發及環境整治方面應用潛力極大。
編輯本段微生物在整個生命世界中的地位
當人類在發現和研究微生物之前,把一切生物分成截然不同的兩大界-動物界和植物界。隨著人們對微生物認識的逐步深化,從兩界系統經歷過三界系統、四界系統、五界系統甚至六界系統,直到20世紀70年代後期,美國人Woese等發現了地球上的第三生命形式-古菌,才導致了生命三域學說的誕生。該學說認為生命是由古菌域(Archaea)、細菌域(Bacteria)和真核生物域(Eucarya)所構成。在圖示「生物的系統進化樹」中,左側的黃色分枝是細菌域;中間的褐色和紫色分枝是古菌域;右側的綠色分枝是真核生物域。 古菌域包括嗜泉古菌界(Crenarchaeota)、廣域古菌界(Euryarchaeota)和初生古菌界(Korarchaeota);細菌域包括細菌、放線菌、藍細菌和各種除古菌以外的其它原核生物;真核生物域包括真菌、原生生物、動物和植物。除動物和植物以外,其它絕大多數生物都屬微生物范疇。由此可見,微生物在生物界級分類中佔有特殊重要的地位。 生命進化一直是人們關注的熱點。Brown等依據平行同源基因構建的「Cenancestor」生命進化樹,認為生命的共同祖先Cenancestor是一個原生物。原生物在進化過程中產生兩個分支,一個是原核生物(細菌和古菌),一個是原真核生物,在之後的進化過程中細菌和古菌首先向不同的方向進化,然後原真核生物經吞食一個古菌,並由古菌的DNA取代寄主的RNA基因組而產生真核生物。 從進化的角度,微生物是一切生物的老前輩。如果把地球的年齡比喻為一年的話,則微生物約在3月20日誕生,而人類約在12月31日下午7時許出現在地球上。
編輯本段生物形成
目前,有關生命起源最為堅實的證據還是來自於地球,科學家們一直在尋找地球上最古老的生命化石。從已得到的非常稀少的化石推算,地球生命出現在35億年前,之後地球在漫長的歲月中經歷了劇烈的火山活動和地質變遷,徹底地改變了模樣,尋找古老生命化石並非易事。值得慶幸的是,在非洲、澳大利亞和格陵蘭島等地還是發現了35億年形成的火山熔岩和沉積燧石,最早的生命被凝固在這些岩石內。 盡管人們對生命起源有不同的看法,但有一點是一致的,那就是最早生命的誕生必須有水。正因如此,人們發現木星的一顆衛星表面覆蓋大量冰時,自然會聯想起是否存在有生命的可能。就地球而言,最早的生命肯定起源自海洋。科學家認為海水能溶解許多物質,這些物質的分子在水中不停地碰撞和結合,極有可能產生一些大而復雜的生命誕生所必需的大分子物質。由於合成這樣的大分子物質需要巨大的能量,而這種能量很可能來自海底的火山活動,為此,科學家將探索的目光瞄向海底的火山。 1977年,海洋生物學家在海底火山口附近發現了生物,盡管火山口附近的水溫高達350℃,生命卻依然生機勃勃。在火山附近的熱水中生活著巨蛤、貽貝、有孔線蟲和其他一些說不出名的生物,它們不需要陽光,僅僅依靠海水中的硫化物作為能量。 令人稱奇的是,海底的活火山口會不斷向外噴射出黑色的液體,就像股股的黑色煙霧裊裊上升,科學家將這一景觀稱之為「黑色煙霧」。 「黑色煙霧」的形成似乎非常簡單,活火山通過地殼的裂縫不時向外噴射熔岩,熔岩遇到低溫的海水立即冷卻下來,使得噴射口處熔岩凝固成像「煙囪」一樣。火山噴發時,海水不斷地通過縫隙流入「煙囪」,由於「煙囪」內溫度極高,海水會在極短的時間內急劇升高到1000℃左右。在極度的高壓下,海水無法變為氣體,這樣,極度高溫的海水就會與周圍的岩石發生作用,使岩石內含有的硫化鐵、硫化鋅和硫酸鈣等礦物質溶解在水中。然後含有大量礦物質的海水隨著熔岩一起從「煙囪」口噴射出來,遇到冰冷的海水時,這些硫化物又形成黑色的沉澱物,隨著水流上升,就形成所謂的「黑色煙霧」。 「黑色煙霧」大小不一,多數高度為10米,最高的「黑煙」可高達13米,「黑煙」直徑也從30厘米到1米不等。 認為生命起源於海洋的科學家相信,「黑色煙霧」是產生生命的搖籃,海水中所含有硫和其他礦物質在高溫、高壓下合成有機化合物,當黑色的海水逐漸上升時,這些有機物分子開始冷卻,水中含鐵顆粒和其他礦物質與有機物分子相互作用,吸附在有機物的表面,然後再經過一系列復雜的化學反應,使水中的有機物質形成氨基酸或更大的有機分子,這些分子再通過鏈接成為蛋白質樣顆粒。這些蛋白質樣顆粒非常之小,呈球形,冷卻後就成了細胞最基本的結構。 值得注意的是,在實驗室模仿海底火山口高溫高壓情況已合成了相應的一些大分子物質,支持了這一學說。科學家還認為黑色的海水除了為生命的起源提供了必需的物質外,還可以遮擋來自太空的有害射線的輻射,這一點在生命誕生時確是至關重要的。 為了證明這一學說,2000年,海洋生物學家喬治和安娜乘坐深海潛水器對海底「黑色煙霧」進行了探險。他們操縱潛水器上的機械臂對「黑色煙霧」化學成分和溫度,以及是否存在微生物進行探測。果然,在「煙囪」出口處的海水中發現了微生物,他們認為這種生活在極端高溫下的微生物是最早微生物的後代,是地球上所有生物的祖宗。由於微生物生存的海水中硫化氫和硫化鐵含量很高,推測這兩種化學物質反應後能產生氫氣是微生物生長所需的能量。當然也有人不同意他們的這一看法的,認為只有當微生物學家對微生物的DNA進行分析鑒定後才能定論。
編輯本段研究和發展
綜述
⑦ 為什麼稱為「生物圈二號」其實驗目的是什麼實驗是怎樣進行的
生物圈二號是教訓 媒體列舉四大愚蠢事件
人類文明盡管只有五千年的歷史,卻已完整地覆蓋了龐大的地球,今
天,在地球的每一個角落都能找到工農業合作留下的痕跡。應該說,
這些智慧成果大多數改善了社會福利,使人作為物種變得空前強大、
幸福,但是,其中有些「成果」實際屬於對自然環境的自作聰明之舉。
《青年參考》發表中國國務院發展研究中心蘇揚的文章:人類搬磚砸腳
的幾件事。文章認為,進入工業社會以來,由於人類自作聰明地改造自
然,終於短時間即釀成了大規模的自然災害。文章列舉了以下四件「搬
磚砸腳」的事。
文章指出:人類應保持對自然的敬畏,不滿300萬歲的人類想對45億高齡
的地球指手劃腳當家作主,為時尚早。人類要避免對自然環境的種種自
作聰明,否則,人們很可能不會再有下一個五千年文明。
農業的自作聰明:黑白雙風暴
從農業文明開始,人類就大力拓荒墾植以增加糧食產出。但回顧歷史,
一個現象顯而易見:文明越發達,衰亡越徹底。從伊拉克的兩河流域到
黃河流域,在人類大規模無節制的開發下,生態環境遭到毀滅性的破壞
,文明被迫淪落他鄉。進入工業社會以來,由於人類改造自然的手段「高
明」了,終於短時間即釀成了大規模的自然災害。
這種災害中影響最大的是在美國和蘇聯兩個大國發生的「黑白雙風暴」。
19世紀,美國鼓勵向半乾旱的西部大草原移民開荒,認為這是既發展西部
又解決飯碗的聰明之舉。1860—1890年,90萬平方公里處女地被開墾。孰
料過度墾牧造成大面積沙化,20世紀30年代,沙塵暴漸成氣候,1932年爆
發14次,1933年達38次,1934年春季終於發展成災害性的沙塵暴,掃盪了
中西部大平原,使全國小麥減產1/3。1935年,震驚世界的黑風暴降臨了
,裹挾著大量新耕地表層黑土的西風「長成」了東西長2400公里、南北寬
1440公里、高約3公里的「黑龍」,3天中橫掃了美國2/3的地區,把3億噸
肥沃表土送進了大西洋。黑風暴所經之處,農田水井道路被毀,小溪河流
乾涸,16萬農民逃離西部地區。當年美國農業損失慘重,糧食減產一半以
上。事後美國不得不專門制定「農業復興計劃」,推行免耕法,建立了國
民資源保衛隊,實施世界四大造林工程之一——「羅斯福生態工程」,沿
西經100度線種植了一條寬100英里、縱貫美國的防護林帶,恢復了這一地
區的自然環境,才避免了黑風暴的繼續肆虐。
可是,前蘇聯並沒有接受美國的教訓,從1954年開始,為「讓荒地服務於
社會主義」,在哈薩克、烏拉爾等地的半乾旱草原,10年之內開墾了約60
萬平方公里土地,一度使前蘇聯糧食年產量增加了2/3。但植被和表土結
構被破壞的結果是1960年3月和4月兩次出現的大面積黑風暴,僅哈薩克新墾
區農田就被毀了20萬平方公里,新墾區農耕系統幾乎癱瘓,連鄰國羅馬尼
亞、匈牙利和南斯拉夫也都塵霧迷漫。比黑風暴波及更廣、持續更長且已
覆水難收的,是同時發生並綿延至今的白風暴。前蘇聯在土庫曼卡拉
庫姆沙漠中修建卡拉庫姆運河,每年可從亞洲第三大湖、鹹海的主要水源
——阿姆河調水灌溉10萬平方公里的農田和草場。這種「創造性地再造自
然」帶來了一系列生態環境問題:阿姆河河水被截走使得阿姆河下游的咸
海水位急劇下降,30年間湖岸線後退了10至20公里,鹹海湖底鹽鹼裸露,
周圍地區沙化嚴重,「白風暴」(含鹽塵的風暴)接踵而至,不僅使鹹海附
近的環境荒漠化,白風暴還永久性地毀滅了60%的新墾區,使其成為生命的
禁區,導致了不可逆轉的生態災難。
像「黑白雙風暴」這樣環境報復人類的事件說明,自然只有請出災害作為代
言人,人們才會相信自然的威嚴。
大型工程的自作聰明:給人添堵
人類文明的進步更多還是體現在大型工程上,因此在工程上的自作聰明影
響就更大。如同有人搬起石頭搞建設,這塊石頭放不好就會砸在自己腳上
,當代最有爭議的水壩工程——埃及的阿斯旺大壩建設就是一例。
阿斯旺大壩是一座橫跨尼羅河的高壩,1970年建成,耗資約15億美元。水
壩體積相當於最大的胡夫大金字塔的17倍,是世界上七大水壩之一。按照
初衷,高壩截河後形成的水庫可用於防洪、灌溉、發電、航運和養魚,是
一項綜合利用的工程。但竣工30多年來,阿斯旺大壩的作用和影響卻引起
了世界各國專家的激烈爭議。一方面,它在蓄洪、灌溉、發電、航運和養
殖等方面產生了較大的效益;但另一方面,阿斯旺大壩在生態環境方面的
影響更加深遠。歷史上,尼羅河水每年泛濫帶出的淤泥為沿岸土地提供了
豐富的天然肥料。阿斯旺大壩建成後,這些肥沃的淤泥被擋在庫內,還造
成河口漁場退化,漁業捕獲量大幅下降。
30多年過去,大壩的正向效益不斷減少,而當時決策時認為可能克服的弊
端卻漸成災害。造成這種狀況一個主要原因是,有人急功近利,想借巨型
工程替自己樹碑立傳;有人趨炎附勢,明知違反科學規律也不敢直言,以
致外行的自作聰明引來自然環境的報復,垮不掉的大壩成為埃及人心中永
遠的「堵」。我國目前正在實施南水北調、西氣東輸和青藏鐵路、三峽工
程等對區域性生態環境有重大影響的建設工程,因此無論在規劃還是施工
時都應該慎之又慎。
生態建設的自作聰明:坍塌的「綠色長城」
即便是為了生態恢復而實施的生態建設工程,如果不遵循自然規律,也會
好心無好報。這在世界四大造林工程中體現尤為明顯。
前蘇聯歐洲部分的草原地帶由於過度開墾和亂砍濫伐導致自然災害頻發,
當年斯大林提出了規模超過美國的「斯大林改造大自然計劃」,倡導在草
原區植樹,同時繼續發展灌溉農業。1949—1953年,該工程營建防護林近
3萬平方公里,但到60年代末,保存下來的防護林面積只有2%。
阿爾及利亞的「綠色壩項目」也是世界級造林工程。為防止撒哈拉沙漠的不
斷北侵,北非的阿爾及利亞從1975年起沿撒哈拉沙漠北緣大規模種植松樹。該工程延伸到鄰國摩洛哥和突尼西亞,綿延1500公里。理論上講,該工程能使阿爾及利亞林地面積每年擴展10%。但由於沒有弄清當地的水資源狀況和環境承載力,盲目用集約化的方式和外來物種搞高強度的生態建設,結果使生態建設變成生態災難,沙漠依然在向北擴展,現在該國每年損失的林地超過造林面積。
中國在這方面也有深刻教訓。「三北防護林」曾被譽為中國的「綠色長城
」。20餘年的時間里,中國用了上百億資金來「築城」,盡管局部收效不
小,但首都北京每年仍要「迎接」沙塵暴。而且,綿延上千里的防護林,現
在已經是坍塌的「綠色長城」。這是因為當初造林時不講科學,以致北方
都是「楊家將」——到處種楊樹,不僅許多地方的楊樹長成半死不活的「小
老頭」,而且由於普遍種純林,在發生蟲害時,一倒一大片,僅小小天牛就
將寧夏20年的建設成果——幾十億株楊樹毀於一旦。
世界四大造林工程都在退化草原地區展開,為什麼只有羅斯福工程取得了
成功?究其根源,恰恰是因為美國的治沙之道不只是種樹。在開展羅斯福工
程的同時,美國成立了土壤保持局,鼓勵各州採取土壤保持措施,農田免耕
、休耕和糧草輪作等措施得到廣泛推廣。與此同時,數百萬公頃易受旱災的
農田退耕還草,改為牧場。另一個易被忽略的重要因素,就是在黑風暴肆虐
的幾年中,新墾地上的幾十萬居民舉家遷往西海岸,上千萬公頃的農田得到
了自然退耕還草的機會。而在蘇聯、北非和中國的三北地區,人們把美國的
經驗片面理解為營造農田防護林網。伴隨造林工程的不是退耕還草,反而是
耕種面積的進一步擴展和生產用水進一步搶奪生態用水,結果就是生態環境
局部變好整體惡化。
一敗塗地的「生物圈二號」實驗
世界級造林工程的紛紛失敗可見主動的生態建設往往很難,這是由於自然
的復雜造成的,有一個教訓可為鑒證,這就是生物圈二號實驗。1991年,美
國科學家進行了一個耗資巨大規模空前的「生物圈二號」實驗。「生物圈二
號」是一個巨大的封閉的生態系統,位於美國亞利桑拿州,大約有兩個足球場
大小。從外觀看,它很像科幻片里建在月球上的空間站。依照設計,這個封閉
生態系統盡可能模擬自然的生態體系,有土壤、水、空氣與動植物,甚至還有
森林、湖泊河流和海洋。1991年,8個人被送進「生物圈二號」,本來預期他
們與世隔絕兩年,可以靠吃自己生產的糧食,呼吸植物釋放的氧氣,飲用生
態系統自然凈化的水生存。但18個月之後,「生物圈二號」系統嚴重失去平
衡:氧氣濃度從21%降至14%,不足以維持研究者的生命,輸入氧氣加以補救
也無濟於事;原有的25種小動物,19種滅絕;為植物傳播花粉的昆蟲全部死
亡,植物也無法繁殖。事後的研究發現:細菌在分解土壤中大量有機質的過
程中,耗費了大量的氧氣;而細菌所釋放出的二氧化碳經過化學作用,被「
生物圈二號」的混凝土牆所吸收,又打破了循環。一敗塗地的「生物圈二
」計劃證明:天亦有道,面對大自然,才疏學淺的人類往往自作聰明
生物圈2號的第2百萬名及第2百萬零1名參觀者
1996年1月1日,哥倫比亞大學接管了「生物圈2號」。9月,由數名科學家
組成的委員會對實驗進行了總結,他們認為,在現有技術條件下,人類還
無法模擬出一個類似地球一樣的、可供人類生存的生態環境。同時,哥倫
比亞大學加強了對實驗的研究力度。實驗的內容有所擴大,從2000年開始
,利用數碼相機技術分分秒秒地記錄葉片的生長情況,以得到圖片合成影
像以便確定植物和生長過程。實驗還增加了學生實驗內容。實驗還要進行
10年,以便有充足時間觀察「生物圈二號」內的野生動植物的生長規律。
目前,「生物圈二號」已經成為亞利桑那州沙漠中的一道風景線,每年到
此旅遊的人數超過18萬人。遊客交上13美元,就可以到「生物圈二號」外
的各種設施上走一遭。如果再添上10美元,還可以進入「生物圈二號」呢
生物圈2號風雨十年
著名的美國「生物圈2號」實驗是用來檢驗人類能否在火星上生存的
。從實驗伊始到現在,已持續10年時間,中間經歷了多次失敗。這
從側面反映出,地球仍是已知的唯一適合人類居住的星球,保護環
境是何等重要。
如果對此次實驗的歷程進行反省,就會發現以下幾個問題:
圓屋居 大不易…….10年以前,在美國亞利桑那州的索諾蘭沙漠博
物館建成了一座圓頂的透明建築,4對男女科研人員來到裡面准備
呆上兩年時間。在這里,他們只能從外界得到陽光,其餘的一切都
要靠自己的努力――這與火星上的環境相一致。
在他們進入圓頂屋以前的4年中,有關人員已在圓頂屋內布置好了
雨
林、沙漠、草原、海洋、農田,另一個微型的世界造就成了。哥倫
比亞大學的許多科學家在這一地區為這個實驗項目提供著技術支持
。
科研人員剛剛進入到圓頂屋時很興奮,他們自稱是「生物駕駛員」
。但很快他們就發現情況不妙。從1991年9月開始,圓頂屋內的「
生態環境」開始惡化,氧氣含量下降如此之快以至於科研人員的健
康受到嚴重挑戰,他們不得不要求打開「屋頂」以便從「地球」獲
得氧氣補給。
為期兩年的實驗在經歷了一連串的技術故障、「生物駕駛員」之
間的激烈爭吵之後終告失敗。許多人將失敗原因歸咎於「生物駕
駛員」以及本次實驗的贊助商億萬富翁埃德沃德·巴斯缺乏基本的科技知識。
物種平衡的重要性……….圓頂屋內本來是有適宜數量的螞蟻和蜜
蜂的。但一段時間以後,螞蟻數目瘋長,成了一害。而蜜蜂卻全部
死亡,「生物駕駛員」只好人工對植物花卉授粉。這使人認識到
,生物多樣性和物種平衡對地球是多麼重要。
再來一次………此次失敗的實驗項目在社會上引起了廣泛的爭論
,從事此項實驗的科研機構的威信大受影響。1994年3月,7名「生
物駕駛員」再次進入圓頂屋進行第二次實驗,這種努力在1年半之後
再次以失敗告終。圓頂屋還有用嗎?公眾再一次表示了疑慮。
實驗要發展,必須搞「三產」?…….1996年,實驗項目換了新負
責人―――查勒斯·巴里·奧斯蒙德,同時,哥倫比亞大學加強了
對試驗的研究力度。實驗的內容有所擴大,從2000個開始,利用數
碼相機技術分分秒秒地記錄葉片的生長情況,以得到圖片合成影像
以便確定植物和生長過程。實驗還增加了學生實驗內容。實驗還要
進行10年(巴斯曾要求進行100年)以便有充足時間觀察圓頂屋內的
野生動植物的生長規律。
目前,圓頂屋已經成為亞利桑那州沙漠中的一道風景線,每年到此
旅遊的人數超過18萬人。遊客交上13美元,就可以到圓頂屋外的各
種設施上走一遭。如果再添上10美元,還可以進入圓頂屋呢
美國生物圈2號及其研究
郭雙生/孫金鏢
圖1〓生物圈2號的外觀圖
表1〓〖WB〗圈內各個組成部分及結構參數一覽表
區域 面積 體積 土壤 水分� 大氣�
集約農業區 2000 38000 2720 60 35220
居住區 1000 11000 2 1 10997
熱帶雨林 2000 35000 6000 100 28900
熱帶草原/海洋/沼澤
2500� 49000 4000� 3400 41600
沙漠 1400 22000 4000 400 17600
「西肺」 1800 15000 0 0 15000
「南肺」 1800 15750 0 750 15000
注:上述兩「肺」的體積僅為其完全膨脹的50%
美國建於亞利桑那州圖森市以北沙漠中的生物圈2號是一座微型人工 生態循
環系統,因把地球本身稱作生物圈1號而得此名。它由美國前橄欖球運動員 約
翰·艾倫發起,並與幾家財團聯手出資,委託空間生物圈風險投資公司承建,歷
時8年,耗資1 �5億美元。
1991年9月26日4男4女共8名科研人員首次進駐生物圈2號,1993年6月26日走出
,停留共計21個月,在各自的研究領域內均積累了豐富的科學數據和實踐經驗
。來自英國、墨 西哥、尼泊爾、南斯拉夫和美國等5國的4男3女共7位實驗人
員在對首批結果進行評 估並改進技術後,於1994年3月6日二次進駐,工作10個
月後於1995年1月走出。他們在這期間 對大氣、水和廢物循環利用及食物生產
進行了廣泛而系統的科學研究。 生物圈2號是世界上最大的閉式人工生態系統
。它使人類首次能夠在整體水平上研 究生態學,從而開辟了了解目前地球生物
圈全球范圍生態變化過程的新途徑。更為重要的是, 它將作為首例永久性生物
再生式生保系統的地面模擬裝置而有可能應用於人類未來的地外星 球定居和
宇宙載人探險。
一、概況
�佔地1�28公頃的生物圈2號的地上部分為塗有粉劑的立體鋼架構型,配有雙
層玻璃 窗板;地面部分為焊接不銹鋼板,並用鋼墊密封。總體積約為180000m
⑧ 生物分離所用的什麼稱為什麼
原料稱為生物材料。生物分離是指從發酵液或酶反應液或動植物細胞培養液中分離、純化生物產品的過程,是生物技術轉化為生產力所不可缺少的重要環節,其技術進步程度對於保持和提高各國在生物技術領域內的經濟競爭力是至關重要的,所用的原料稱為生物材料。生物材料是指來源於生物中天然的或利用現代生物工程技術以生物為載體合成的,從氨基酸、多肽等低分子化合產到病毒、微生物活體制劑等具有復雜結構和成分的一類物質。
⑨ 真菌屬於什麼微生物細菌屬於什麼微生物
真菌屬於真核微生物。細菌屬於原核微生物。
在細胞中,有成形的細胞核(細胞核具有核膜),能進行有絲分裂,細胞質中存在線粒體或同時存在葉綠體等多種細胞器的生物就是真核生物。微生物界的真菌、黏菌,植物界中的顯微藻類和動物界中的原生、後生動物等都是屬於真核生物類的微生物,故稱為真核微生物。
原核生物是指一類細胞核無核膜包裹,只存在稱作核區的裸露DNA的原始單細胞生物。它包括細菌、放線菌、立克次氏體、衣原體、支原體、藍細菌和古細菌等。原核生物都是微生物,其細胞大小比真核微生物小很多。
⑩ 微生物有哪些特點
微生物學(microbiology)生物學的分支學科之一。它是在分子、細胞或群體水平上研究各類微小生物(細菌、放線菌、真菌、病毒、立克次氏體、支原體、衣原體、螺旋體原生動物以及單細胞藻類)的形態結構、生長繁殖、生理代謝、遺傳變異、生態分布和分類進化等生命活動的基本規律,並將其應用於工業發酵、醫學衛生和生物工程等領域的科學。
學科影響
微生物學是高等院校生物類專業必開的一門重要基礎課或專業基礎課,也是現代高新生物技術的理論與技術基礎。 基因工程、細胞工程、酶工程及發酵工程就是在微生物學原理與技術基礎上形成和發展起來的;《微生物學》也是高 等農林院校生物類專業發展及農林業現代化的重要基石之一。隨著生物技術廣泛應用,微生物學對現代與未來人類的 生產活動及生活必將產生巨大影響。
2、吸收多、轉化快 1、體積小、比表面積大 大小以um計,但比表面積(表面積/體積)大,(插入表),必然有一個巨大的營養吸收,代謝廢物排泄和環境信息接受面。這一特點也是微生物與一切大型生物相區別的關鍵所在。 舉例:乳酸桿菌:120,000;雞蛋:1.5;人(200磅):0.3 2、吸收多、轉化快 這一特性為高速生長繁殖和產生大量代謝物提供了充分的物質基礎。 舉例:3克地鼠每天消耗與體重等重的糧食;1克閃綠蜂鳥每天消耗兩倍於體重的糧食;大腸桿菌每小時消耗2000倍於體重的糖;發酵乳糖的細菌在1小時內就可以分解相當於其自身重量1,000~10,000倍的乳糖,產生乳酸;1公斤酵母菌體,在一天內可發酵幾千公斤的糖,生成酒精; 3、生長旺、繁殖快 極高生長繁殖速度,如E.coli20-30分鍾分裂一次,若不停分裂,48小時2.2×1043菌數增加,營養消耗,代謝積累,限制生長速度。這一特性可在短時間內把大量基質轉化為有用產品,縮短科研周期。也有不利一面,如疾病、糧食霉變。 舉例:Escherichiacoli(大腸桿菌)在最適的生長條件下,每12.5~20分鍾細胞就能分裂一次;在液體培養基中,細菌細胞的濃度一般為108~109個/ml;谷氨酸短桿菌:搖瓶種子→50噸發酵罐:52小時內細胞數目可增加32億倍。利用微生物的這一特性就可以實現發酵工業的短周期、高效率生產。例如生產鮮酵母時,幾乎12小時就可以收獲一次,每年可以收獲數百次。 表 若干微生物的代時及每日增殖率 微生物名稱 代時 每日分裂次數 溫度 每日增殖率
乳酸菌 38分 38 25 2.7×1011
大腸桿菌 18分 80 37 1.2×1024
根瘤菌 110分 13 25 8.2×103
枯草桿菌 31分 46 30 7.0×1013
光合細菌 144分 10 30 1.0×103
釀酒酵母 120分 12 30 4.1×103
小球藻 7小時 3.4 25 10.6
念珠藻* 23小時 1.04 25 2.1
硅藻 17小時 1.4 20 2.64
草履蟲 10.4小時 2.3 26 4.92
*為念珠藍菌屬(Nostoc)的舊稱,與細菌同屬原核生物。 4、適應強、易變異 極其靈活適應性,對極端環境具有驚人的適應力,遺傳物質易變異。更重要的是在於微生物的生理代謝類型多、代謝產物種類多。 舉例:萬米深海、85公里高空、地層下128米和427米沉積岩中都發現有微生物存在。微生物的種數,據1972年: 類型 低限 傾向種數 高限
病毒與立克次氏體 1217 1217 1217
支原體 42 42 42
細菌與放線菌 >1000 1500 1500
藍細菌 1227 1500 1500
藻類 15051 23100 23100
真菌 37175 47300 68939
原生動物 24068 24068 30000
總數 79780 98727 127298
5、分布廣、種類多 分布區域廣,分布環境廣。生理代謝類型多,代謝產物種類多,種數多。更重要的是在於微生物的生理代謝 青黴素
類型多、代謝產物種類多。任何有其它生物生存的環境中,都能找到微生物,而在其它生物不可能生存的極端環境中也有微生物存在。 舉例:青黴素生產菌Penicilliumchrysogenum(產黃青黴)的產量1943年為每毫升發酵液中含20單位青黴素,40多年來,經過世界各國微生物遺傳育種工作者的不懈努力使該菌產量變異逐漸積累,加上發酵條件的改進,目前世界上先進國家的發酵水平每毫升已超過5萬單位,甚至接近10萬單位。微生物的數量性狀變異和育種使產量提高的幅度之大,是動植物育種工作中絕對不可能達到的。正因為如此,幾乎所有微生物發酵工廠都十分重視菌種選育工作。 微生物作用: 1、在自然界物質循環中作用 2、空氣與水凈化,污水處理 3、工農業生產:菌體,代謝產物,代謝活動 4、對生命科學的貢獻
編輯本段分類與命名
微生物的分類單位:界、門、綱、目、科、屬、種 種是最基本的分類單位,每一分類單位之後可有亞門、亞綱、亞目、亞科... 以啤酒酵母為例,它在分類學上的地位是: 界(Kindom):真菌界 門(Phyllum):真菌門 綱(Class):子囊菌綱 目(Order):內孢霉目 科(Family):內孢霉科 屬(Genus):酵母屬 種(Species):啤酒酵母 種(species):是一個基本分類單位;是一大群表型特徵高度相似、親緣關系極其接近,與同屬內其他種有明顯差別的菌株的總稱。 ①菌株(strain)表示任何由一個獨立分離的單細胞繁殖而成的純種群體及其一切後代(起源於共同祖先並保持祖先特性的一組純種後代菌群)。因此,一種微生物的不同來源的純培養物均可稱為該菌種的一個菌株。菌株強調的是遺傳型純的譜系。 例如:大腸埃希氏桿菌的兩個菌株:EscherichiacoliB和EscherichiacoliK12 菌株的表示法:如果說種是分類學上的基本單位,那末菌株實際上是應用的基本單位,因為同一菌種的不同菌株在產酶上種類或代謝物產量上會有很大的不同和差別! ②亞種(subspecies)或變種(variety):為種內的再分類。 當某一個種內的不同菌株存在少數明顯而穩定的變異特徵或遺傳形狀,而又不足以區分成新種時,可以將這些菌株細分成兩個或更多的小的分類單元——亞種。 變種是亞種的同義詞,因「變種」一詞易引起詞義上的混淆,從1976年後,不在使用變種一詞。通常把實驗室中所獲得的變異型菌株,稱之為亞種。 例如:E.colik12(野生型)是不需要特殊aa的,而實驗室變異後,可從k12獲得某aa的缺陷型,此即稱為E.colik12的亞種。 ③型(form):常指亞種以下的細分。當同種或同亞種內不同菌株之間的性狀差異不足以分為新的亞種時,可以細分為不同的型。 例如:按抗原特徵的差異分為不同的血清型 微生物的命名:微生物的名字有俗名和學名兩種。如:紅色麵包霉——粗糙脈孢霉;綠膿桿菌——銅綠假單胞菌。 學名—是微生物的科學名稱,它是按照有關微生物分類國際委員會擬定的法則命名的。學名由拉丁詞、或拉丁化的外來片語成。學名的命名有雙名法和三名法兩種。 ①雙名法:學名=屬名+種名+(首次定名人)+現定名人+定名年份 屬名:拉丁文的名詞或用作名詞的形容詞,單數,首字母大寫,表示微生物的主要特徵,由微生物構造,形狀或由科學家命名。種名:拉丁文形容詞,字首小寫,為微生物次要特徵, 如微生物色素、形狀、來源或科學家姓名等。 例:大腸埃希氏桿菌 Escherichiacoli(Migula)CastellanietChalmers1919 金黃色葡萄球菌 當泛指某一屬微生物,而不特指該屬中某一種(或未定種名)時,可在屬名後加sp.或ssp.(分別代表species縮寫的單數和復數形式)。 例如:Saccharomycessp.表示酵母菌屬中的一個種。 菌株名稱:在種名後面自行加上數字、地名或符號等 例如:BacillussubtilisAS1.389AS=AcademiaSinica BacillussubtilisBF7658BF=北紡 丙酮丁醇梭菌
微生物的定義
現代定義:微生物是一切肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。 形體微小,結構簡單,通常要用光學顯微鏡和電子顯微鏡才能看清楚的生物,統稱為微生物。 (但有些微生物是可以看見的,像屬於真菌的蘑菇、靈芝等。)
特點
個體微小,一般<0.1mm。 構造簡單,有單細胞的,簡單多細胞的,非細胞的。進化地位低,大多依靠有機物維持生命。
分類
原核類: 三菌,三體。 三菌:細菌、藍細菌、放線菌 三體:支原體、衣原體、立克次氏體 真核類: 真菌,原生動物,顯微藻類。 非細胞類: 病毒,亞病毒 ( 類病毒,擬病毒,朊病毒)。
五大共性:
體積小,面積大; 吸收多,轉化快 微生物
; 生長旺,繁殖快; 適應強,易變異; 分布廣,種類多。
編輯本段類群
種類 原核:細菌、放線菌、螺旋體、支原體、立克次氏體、衣原體。 真核:真菌
、藻類、原生動物。 非細胞類:病毒和亞病毒。 一般地,在中國大陸地區的教科書中,均將微生物劃分為以下8大類: 細菌、病毒、真菌、放線菌、立克次體、支原體、衣原體、螺旋體。
細菌
(1)定義:一類細胞細短,結構簡單,胞壁堅韌,多以二分裂方式繁殖和水生性強的原核生物 (2)分布:溫暖,潮濕和富含有機質的地方 (3)結構:主要是單細胞的原核生物,有球形,桿形,螺旋形 基本結構:細胞膜 細胞壁 細胞質 核質 特殊結構:莢膜、鞭毛、菌毛、芽胞 (4)繁殖: 主要以二分裂方式進行繁殖的 (5)菌落: 單個細菌用肉眼是看不見的,當單個或少數細菌在固體培養基上大量繁殖時,便會形成一個肉眼可見的,具有一定形態結構的子細胞群落. 菌落是菌種鑒定的重要依據.不同種類的細菌菌落的大小,形狀光澤度顏色硬度透明度都不同.
放線菌
(1)定義:一類主要成菌絲狀生長和以孢子繁殖的陸生性較強的原核生物
(2)分布:含水量較低,有機物較豐富的,呈微鹼性的土壤中 (3)形態構造:主要由菌絲組成,包括基內菌絲和氣生菌絲(部分氣生菌絲可以成熟分化為孢子絲,產生孢子) (4)繁殖:通過形成無性孢子的形式進行無性繁殖 無性繁殖 有性繁殖 (5)菌落:在固體培養基上:乾燥,不透明,表面呈緻密的絲絨狀,彩色乾粉
病毒
(1) 定義:一類由核酸和蛋白質等少數幾種成分組成的「非細胞生物」,但是它的生存必須依賴於活細胞. (2)結構:[font class="Apple-style-span" style="font-family: -webkit-monospace; font-size: 13px; line-height: normal; white-space: pre-wrap; "]蛋白質衣殼以及核酸(核酸為DNA或RNA)[/font] (3)大小:一般直徑在100nm左右,最大的病毒直徑為200nm的牛痘病毒,最小的病毒直徑為28nm的脊髓灰質炎病毒 (4)增殖:病毒的生命活動中一個顯著的特點為寄生性。病毒只能寄生在某種特定的活細胞內才能生活。並利用會宿主細胞內的環境及原料快速復制增值。在非寄生狀態時呈結晶狀,不能進行獨立的代謝活動。以 噬菌體為例: 吸附→DNA注入→復制、合成→組裝→釋放 噬菌體侵染細菌過程示意圖
編輯本段微生物的特點
微生物的化學組成
C,H,O,N,P,S以及其他元素
微生物的營養物質
1 水和無機鹽 2 碳源:凡能為微生物提供生長繁殖所需碳元素的營養物質 來源 作用 3氮源:凡能為微生物提供所必需氮元素的營養物質 來源 作用:主要用於合成蛋白質,核酸以及含氮的代謝產物 4 能源:能為微生物生命活動提供最初能源來源的營養物質或輻射能
根據碳源和能源分類
5生長因子:微生物生長不可缺少的微量有機物
能引起人和動物致病的微生物叫病源微生物,有八大類: 1.真菌:引起皮膚病。深部組織上感染。 2放線菌:皮膚,傷口感染。 3螺旋體:皮膚病,血液感染 如梅毒,鉤端螺旋體病。 4細菌:皮膚病化膿,上呼吸道感染 ,泌尿道感染,食物中毒,敗血壓症,急性傳染病等。 5立克次氏體:斑疹傷寒等。 6衣原體:沙眼,泌尿生殖道感染。 7病毒:肝炎,乙型腦炎,麻疹,艾滋病等。 8支原體:肺炎,尿路感染。 生物界的微生物達幾萬種,大多數對人類有益,只有一少部份能致病。有些微生物通常不致病,在特定環境下能引起感染稱條件致病菌。 能引起食品變質,腐敗,正因為它們分解自然界的物體,才能完成大自然的物質循環。
微生物的作用
編輯本段貢獻
現代生物學的若干基礎性的重大發現與理論,是在研究微生物的過程中或以微生物為實驗材料與工具取得的。這些理論包括:證明DNA(脫氧核糖核酸)是遺傳信息的載體(三大經典實驗:肺炎球菌的轉化實驗、噬菌體實驗、植物病毒的重組實驗)。DNA的半保留復制方式(雙螺旋的每一條子鏈分別、都是復制模板)。遺傳密碼子的解讀(64個密碼子各對應20種氨基酸及終止信號的哪一種)。基因的轉錄調節(operon, promoter, operator, repressor, activator的概念與調節方式)。信使RNA的翻譯調節(terminator)等等……。 現在,很多常用、通用的生物學研究技術依賴於微生物,比如:分子克隆重組蛋白在細菌或酵母中的表達。很多醫學技術也依賴於微生物,比如:以病毒為載體的基因治療。
編輯本段微生物在整個生命世界中的地位
當人類在發現和研究微生物之前,把一切生物分成截然不同的兩大界-動物界和植物界。隨著人們對微生物認識的逐步深化,從兩界系統經歷過三界系統、四界系統、五界系統甚至六界系統,直到20世紀70年代後期,美國人Woese等發現了地球上的第三生命形式-古菌,才導致了生命三域學說的誕生。該學說認為生命是由古菌域(Archaea)、細菌域(Bacteria)和真核生物域(Eucarya)所構成。在圖示「生物的系統進化樹」中,左側的黃色分枝是細菌域;中間的褐色和紫色分枝是古菌域;右側的綠色分枝是真核生物域。 古菌域包括嗜泉古菌界(Crenarchaeota)、廣域古菌界(Euryarchaeota)和初生古菌界(Korarchaeota);細菌域包括細菌、放線菌、藍細菌和各種除古菌以外的其它原核生物;真核生物域包括真菌、原生生物、動物和植物。除動物和植物以外,其它絕大多數生物都屬微生物范疇。由此可見,微生物在生物界級分類中佔有特殊重要的地位。 生命進化一直是人們關注的熱點。Brown等依據平行同源基因構建的「Cenancestor」生命進化樹,認為生命的共同祖先Cenancestor是一個原生物。原生物在進化過程中產生兩個分支,一個是原核生物(細菌和古菌),一個是原真核生物,在之後的進化過程中細菌和古菌首先向不同的方向進化,然後原真核生物經吞食一個古菌,並由古菌的DNA取代寄主的RNA基因組而產生真核生物。 從進化的角度,微生物是一切生物的老前輩。如果把地球的年齡比喻為一年的話,則微生物約在3月20日誕生,而人類約在12月31日下午7時許出現在地球上。
綜述
微生物對人類最重要的影響之一是導致傳染病的流行。在人類疾病中有50%是由病毒引起。世界衛生組織公布資料顯示:傳染病的發病率和病死率在所有疾病中占據第一位。微生物導致人類疾病 微生物的歷史,也就是人類與之不斷斗爭的歷史。在疾病的預防和治療方面,人類取得了長足的進展,但是新現和再現的微生物感染還是不斷發生,像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治療葯物。一些疾病的致病機制並不清楚。大量的廣譜抗生素的濫用造成了強大的選擇壓力,使許多菌株發生變異,導致耐葯性的產生,人類健康受到新的威脅。一些分節段的病毒之間可以通過重組或重配發生變異,最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都與前次導致感染的株型發生了變異,這種快速的變異給疫苗的設計和治療造成了很大的障礙。而耐葯性結核桿菌的出現使原本已近控制住的結核感染又在世界范圍內猖獗起來。微生物千姿百態,有些是腐敗性的,即引起食品氣味和組織結構發生不良變化。當然有些微生物是有益的,它們可用來生產如乳酪,麵包,泡菜,啤酒和葡萄酒。 微生物非常小,必須通過顯微鏡放大約1000倍才能看到。比如中等大小的細菌,1000個疊加在一起只有句號那麼大。想像一下一滴牛奶,每毫升腐敗的牛奶中約有5千萬個細菌,或者講每誇脫牛奶中細菌總數約為50億。也就是一滴牛奶中可有含有50億個細菌。微生物能夠致病,能夠造成食品、布匹、皮革等發霉腐爛,但微生物也有有益的一面。最早是弗萊明從青黴菌抑制其它細菌的生長中發現了青黴素,這對醫葯界來講是一個劃時代的發現。後來大量的抗生素從放線菌等的代謝產物中篩選出來。抗生素的使用在第二次世界大戰中挽救了無數人的生命。 一些微生物被廣泛應用於工業發酵,生產乙醇、食品及各種酶制劑等;一部分微生物能夠降解塑料、處理廢水廢氣等等,並且可再生資源的潛力極大,稱為環保微生物;還有一些能在極端環境中生存的微生物,例如:高溫、低溫、高鹽、高鹼以及高輻射等普通生命體不能生存的環境,依然存在著一部分微生物等等。看上去,我們發現的微生物已經很多,但實際上由於培養方式等技術手段的限制,人類現今發現的微生物還只佔自然界中存在的微生物的很少一部分。 微生物因為微生物很小,構造又簡單,所以人們充分認識它,並發展成為一門學科,與其他學科比起來,還是很晚的。盡管如此,人們已經在廣泛的應用微生物了。我國勞動人民很早就認識到微生物的存在和作用,也是最早應用微生物的少數國家之一。據考古學推測,我國在8000年前已經出現了曲櫱釀酒了,4000多年前我國釀酒已十分普遍,而且當時埃及人也已學會烤制麵包和釀制果酒。 2500年前中國人民發明釀醬、醋,知道用曲治療消化道疾病。公元6世紀(北魏時期),我國賈思勰的巨著《齊民要術》詳細地記載了制曲、釀酒、制醬和釀醋等工藝。在農業上,雖然還不知道根瘤菌的固氮作用,但已經在利用豆科植物輪作提高土壤肥力。這些事實說明,盡管人們還不知道微生物的存在,但是已經在同微生物打交道了,在應用有益微生物的同時,還對有害微生物進行預防和治療。為防止食物變質,採用鹽漬、糖漬、乾燥、酸化等方法。在我國隆慶年間就開始用人痘預防天花。人痘預防天花是我國對世界醫學上的一大貢獻,這種方法先後傳到俄國、日本、朝鮮、土耳其及英國,1798年英國醫生琴納(Jenner)提出用牛痘預防天花。微生物學作為一門學科,是從有顯微鏡開始的,微生物學發展經歷了三個時期:形態學時期、生理學時期和現代微生物學的發展。 形態學時期 微生物微生物的形態觀察是從安東·列文虎克(Antony Van Leeuwenhock 1632-1732)發明的顯微鏡開始的,它是真正看見並描述微生物的第一人,他的顯微鏡在當時被認為是最精巧、最優良的單式顯微鏡,他利用能放大50~300倍的顯微鏡,清楚地看見了細菌和原生動物,而且還把觀察結果報告給英國皇家學會,其中有詳細的描述,並配有準確的插圖。1695年,安東·列文虎克把自己積累的大量結果匯集在《安東·列文虎克所發現的自然界秘密》一書里。他的發現和描述首次揭示了一個嶄新的生物世界——微生物世界。這在微生物學的發展史上具有劃時代的意義。
生理學時期
例如健康人腸道中即有大量細菌存在,稱正常菌群,其中包含的細菌種類高達上百種。在腸道環境中這些細菌相互依存,互惠共生。食物、有毒物質甚至葯物的分解與吸收,菌群在這些過程中發揮的作用,以及細菌之間的相互作用機制還不明了。一旦菌群失調,就會引起腹瀉。隨著醫學研究進入分子水平,人們對基因、遺傳物質等專業術語也日漸熟悉。人們認識到,是遺傳信息決定了生物體具有的生命特徵,包括外部形態以及從事的生命活動等等,而生物體的基因組正是這些遺傳信息的攜帶者。因此闡明生物體基因組攜帶的遺傳信息,將大大有助於揭示生命的起源和奧秘。 在分子水平上研究微生物病原體的變異規律、毒力和致病性,對於傳統微生物學來說是一場革命。 微生物以人類基因組計劃為代表的生物體基因組研究成為整個生命科學研究的前沿,而微生物基因組,研究又是其中的重要分支。世界權威性雜志《科學》曾將微生物基因組研究評為世界重大科學進展之一。通過基因組研究揭示微生物的遺傳機制,發現重要的功能基因並在此基礎上發展疫苗,開發新型抗病毒、抗細菌、真菌葯物,將對有效地控制新老傳染病的流行,促進醫療健康事業的迅速發展和壯大! 從分子水平上對微生物進行基因組研究為探索微生物個體以及群體間作用的奧秘提供了新的線索和思路。 為了充分開發微生物(特別是細菌)資源,1994年美國發起了微生物基因組研究計劃(MGP)。通過研究完整的基因組信息開發和利用微生物重要的功能基因,不僅能夠加深對微生物的致病機制、重要代謝和調控機制的認識,更能在此基礎上發展一系列與我們的生活密切相關的基因工程產品,包括:接種用的疫苗、治療用的新葯、診斷試劑和應用於工農業生產的各種酶制劑等等。通過基因工程方法的改造,促進新型菌株的構建和傳統菌株的改造,全面促進微生物工業時代的來臨。工業微生物涉及食品、制葯、冶金、采礦、石油、皮革、輕化工等多種行業。通過微生物發酵途徑生產抗生素、丁醇、維生素C以及一些風味食品的制備等;某些特殊微生物酶參與皮革脫毛、冶金、採油采礦等生產過程,甚至直接作為洗衣粉等的添加劑;另外還有一些微生物的代謝產物可以作為天然的微生物殺蟲劑廣泛應用於農業生產。通過對枯草芽孢桿菌的基因組研究,發現了一系列與抗生素及重要工業用酶的產生相關的基因。乳酸桿菌作為一種重要的微生態調節劑參與食品發酵過程。
編輯本段世界地位
當人類在發現和研究微生物之前,把一切生物分成截然不同的兩大界-動物界和植物界。隨著人們對微生物認識的逐步深化,從兩界系統經歷過三界系統、四界系統、五界系統甚至六界系統,直到70年代後期,美國人Woese等發現了地球上的第三生命形式-古菌,才導致了生命三域學說的誕生。該學說認為生命是由古菌域(Archaea)、細菌域(Bacteria)和真核生物域(Eucarya)所構成。在圖示「生物的系統進化樹」中,左側的黃色分枝是細菌域;中間的褐色和紫色分枝是古菌域;右側的綠色分枝是真核生物域。古菌域包括嗜泉古菌界(Crenarchaeota)、廣域古菌界(Euryarchaeota)和初生古菌界(Korarchaeota);細菌域包括細菌、放線菌、藍細菌和各種除古菌以外的其它原核生物;真核生物域包括真菌、原生生物、動物和植物。除動物和植物以外,其它絕大多數生物都屬微生物范疇。由此可見,微生物在生物界級分類中佔有特殊重要的地位。生命進化一直是人們關注的熱點。Brown等依據平行同源基因構建的「Cenancestor」生命進化樹,認為生命的共同祖先Cenancestor是一個原生物。原生物在進化過程中產生兩個分支,一個是原核生物(細菌和古菌),一個是原真核生物,在之後的進化過程中細菌和古菌首先向不同的方向進化,然後原真核生物經吞食一個古菌,並由古菌的DNA取代寄主的RNA基因組而產生真核生物。從進化的角度,微生物是一切生物的老前輩。如果把地球的年齡比喻為一年的話,則微生物約在3月20日誕生,而人類約在12月31日下午7時許出現在地球上!!
有利有害!!