⑴ 有什麼對人類有益的微生物
微生物
微生物(microorganism)是包括細菌、病毒、真菌以及一些小型的原生動物等在內的一大類生物群體,它個體微小,卻與人類生活密切相關。微生物在自然界中可謂「無處不在,無處不有」,涵蓋了有益有害的眾多種類,廣泛涉及健康、醫葯、工農業、環保等諸多領域。
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。
有些人誤將真菌當作細菌,是一種比較普遍的誤解。尤其以80年代以前未受過系統生物學教育者。
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。
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.
⑵ 新一代更具降解污染能力的微生物菌有哪些
德豐的硝化細菌,反硝化細菌,復合菌種。
⑶ 有利的微生物是什麼
(1)對人體健康有益的微生物也叫益生菌,包括酸奶中的乳酸鏈球菌、乳酸桿菌、雙歧桿菌等,還有幫助消化的酵母菌.(2)工業和醫葯領域,一些微生物可以為人類生產很多產品,比如生產醫葯,釀酒,生產食品添加劑:檸檬酸、味精、乳酸等.(3)環境保護領域,微生物可以降解或轉化污染物.(4)農業領域,微生物肥料和微生物農葯是發展綠色農業必不可少的農資,益生菌也可以添加到飼料里,用於畜禽養殖.(5)微生物在生物能源領域中也有很大的用處,如:生產燃料乙醇、沼氣、氫氣等.
⑷ 你知道哪種微生物可以進行有機物的降解
應該是「絕大多數微生物都可以進行有機物的降解」。
微生物大多為單細胞生物,是通過細胞膜的滲透性從外界吸收水和營養物質,並排出代謝廢物的。
細胞膜的通透能力有限,只能允許小分子物質透過,自然界中的蛋白質、澱粉等物質都屬於大分子有機物,不能直接通過細胞膜到達細胞內部,必須先經過降解,分解為小分子物質才行。
所以,除具有吞噬作用的微生物外,幾乎所有微生物都可以進行有機物的降解。這些微生物能產生可以降解大分子有機物的酶,並把這些酶分泌到細胞外面,用來降解大分子有機物質,再吸收降解後產生的小分子有機物。
⑸ 跪求:在污水處理中,微生物的種類和作用.務必詳細阿!
污水具備微生物生長繁殖的條件,因而微生物能從污水中獲取養分,同時降解和利用有害物質,從而使污水得到凈化。因此微生物可在污水凈化和治理中得到廣泛應用,造福人類。 微生物能降解和轉化污染物主要是因為微生物具有以下幾個特點:個體微小,比表面積大,代謝速率快;種類繁多,分布廣泛,代謝類型多樣;具有多種降解酶;繁殖快,易變異,適應性強;共代謝作用等。 利用微生物處理污水實際就是通過微生物的新陳代謝活動,將污水中的有機物分解,從而達到凈化污水的目的.微生物能從污水中攝取糖,蛋白質,脂肪,澱粉及其它低分子化合物。微生物新陳代謝類型有需氧型和厭氧型兩種,因此,凈化方法分為好氧凈化和厭氧凈化.
1、好氧凈化 氧存在條件下,許多好氧微生物通過分解代謝、合成代謝和物質礦物化,在把有機物氧化分解成CO2和H2O等過程中,獲尋C源、N源、P源、S和能量。污水的微生物好氧凈化就是模擬上述原理,把微生物置於一定的構築物內通氣培養,高效率凈化污水的方法。 2、厭氧凈化 微生物在嚴格厭氧條件下,有機物發酵或消化過程中,大部分有機物被解生成H2、CO2、H2S和CH4等氣體。污水的生物厭氧凈化就是根據污水經厭氧發酵後既到凈化,又獲得了生物能源CH4的原理。微物細胞能量轉移的電子受體,由好氧條件下分子氧改變為厭氧條件下的有機物。在厭氧件下,不溶於水而難分解的大分子有機污物,被微生物的胞外酶降解為可溶性物質,再由產甲烷厭氧細菌和產氫細菌降解成低分子有酸類和醇類、並放出H2和CO2;有機酸類和類經產甲烷菌降解成H2、CO2和CH4。甲烷菌還可利用H2還原CO2,形成CH4。
微生物凈化過程: Ⅰ.有機污染物的濃度由高變低 Ⅱ.異養細菌迅速氧化分解有機污染物而大量繁殖,然後是以細菌為食料的原生動物出現數量高峰,再後是由於有機物礦化,利於藻類的生長,而出現藻類的生長高峰。 Ⅲ.溶解氧濃度隨著有機物被微生物氧化分解而大量消耗,很快降到最低點,隨後,由於有機物的無機化和藻類的光合作用及其他好氧微生物數量的下降,溶解氧又恢復到原來水平。 這樣,在離開污染源相當的距離之後,水中的微生物數量,有機物,無機物的含量,也都下降到最低點。於是,水體恢復到原來的狀態。 微生物處理優點:微生物具有來源廣,易培養,繁殖快,對環境適應性強,易變異的特徵在生產上較容易的採集菌種進行培養繁殖,並在特定條件下進行馴化,使之適應不同的水質條件,從而通過微生物的新陳代謝使有機物無機化。加之微生物的生存條件溫和,新陳代謝時不需要高溫高壓,它是不需要投加催化劑的.生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運行費用相對較低,所要投入的人力,物力比其他方法要少的多。在污水生物處理的人工生態系統中,物質的遷移轉化效率之高是任何天然的或農業生態系統所不能比擬的。 三.污水中微生物種類變化與凈化的關系 污水性質和污染程度不同,微生物種類和數量就會有很大差別。在處理系統中,好氧微生物的優勢種群組成和數量也相應的發生變化。例如,當含纖維素較多的廢水進入反應系統,則纖維素分解菌就會大量繁殖,當蛋白質大量進入該系統,就會使微生物群落中的氨化菌種群占優勢。 原生動物中有的種類及數量對水質因素(如氧溶量、pH值等)的變化較敏感,故可以作為鑒定污水污染程度的指示生物。如草履蟲、小口鍾蟲、腎狀豆形蟲、板殼蟲等大量出現於受重污染和有機物很多的水中。在中度污染和有機污物較多的水中,原生動物種類及數量最多。水清澈有機污物又很少的則種類也少。污水中原生動物的種類和數量與凈化處理的效果有著密切關系,因此原生動物可以作為凈化情況的指示生物,可由它們對凈化處理效果作出預報。一般說來,游動鞭毛蟲類或自由生活的纖毛蟲類占較大優勢時,往往說明凈化效果較差,或廢水處於培育活性污泥初期。當發現有固著纖毛蟲類時,活性污泥已經形成。輪蟲有自凈作用。如活性污泥中有大量輪蟲和多種纖毛蟲出現,說明有機污物含量很少,凈化度較高,污水處理效果好。水蚯蚓對污水也有自凈作用,其種類與數量隨污染的減輕而減少。在凈化效果較好的污水中,還會出現線蟲、顫蚯蚓等後生動物。
⑹ 微生物對有機污染物有哪些降解作用
微生物對有機污染物降解的作用如下:
耗氧污染物包括糖類、蛋白質、脂肪及其他有機物質(或其降解產物)。在細菌的作用下,耗氧有機物可以在細胞外分解成較簡單的化合物。耗氧有機物質通過生物氧化以及其他的生物轉化,變成更小、更簡單的分子的過程稱為耗氧有機物質的生物降解。如果有機物質最終被降解成為二氧化碳、水等無機物質,就稱有機物質被完全降解,否則稱之為不徹底降解。
原核微生物和真核微生物對多環芳烴的微生物降解都需要氧氣的參與,產生氧化酶,加氧酶把氧原子加到C-C鍵上形成C-O鍵,再經過加氫、脫水等作用而使C-C鍵斷裂,苯環數減少。多環芳烴苯環的降解取決於微生物產生加氧酶的能力,且由於酶對於多環芳烴的專一性,環境中的多環芳烴的多樣性,多環芳烴的降解需要多種微生物的參與。
降解農葯的微生物有細菌、真菌、放線菌、藻類等。細菌由於其生化上的多種適用能力以及容易誘發突變菌株從而佔了主要的位置。
脂肪和油類是由脂肪酸和甘油合成的醋,由C、H、O三種元素組成。脂肪多來自動物,常溫下皇固態;而油多來自植物,常溫下呈液態。脂肪和油類比糖類難降解,其降解途徑如下。
①脂肪和油類水解成脂肪酸和甘油 脂肪和油類首先在細胞外經水解酶催化水解成脂肪酸和甘油:
②甘油和脂肪酸轉化 甘油的降解與單糖降解類似,在有氧或無氧氧化條件下,均能被一系列的酶促反應轉變成丙酮酸。丙酮酸經乙醯輔酶A的酶促反應,在有氧的條件終生成二氧化碳和水,而在無氧的條件下則轉變為簡單的有機酸、醇和二氧化碳等。
蛋白質的微生物降解 蛋白質的主要組成元素是C、H、O和N,有些還含有S、P等元素。
石油的微生物降解 石油的微生物降解在消除烴環境污染方面,尤其是從水體和土壤中消除石油污染物方面具有重要的作用。
⑺ 都有哪些環境污染可以利用微生物法進行降解
對水污染的處理應用微生物的研究比較多,運用微生物進行脫氮除磷等工藝已成熟,應用活性污泥法處理生活廢水等技術有N多相關研究。對固、氣的研究沒涉及過具體的,就不亂說了。
有機物的降解過程理論上是可應用生物法降解的,但是微生物的生長環境有一定要求,極端的生境(例如低溫、過酸環境)不利於微生物生長,更談不上在實際中生物法的應用,退一萬步講,微生物能適應所處環境,環境治理後微生物的回收如何保證?並且某些有毒物質只能通過某種微生物的代謝轉化為低毒性或無毒的物質(很理想化),而在利用活性污泥法進行水處理時發現一個問題就是,你能保證出水的質量了,但是原來的有機物質和有毒物質真的理想化都被微生物代謝掉了?變成夢想的二氧化碳和水了嗎?答案是沒有!很大一部分進入了活性污泥中,使得污泥質量越來越大,水處理效果越來越差……問題不斷出現……需要不斷探索……
在環境修復中,生物法的應用還有很長的路要走,不是簡單幾個實驗或理論就能解決的,所以你所提的問題真的是個好籠統的問題啊!選擇一個你感興趣的課題做下去吧~說不定你能發現某種菌,能夠治理某種特定的環境污染也是說不定的呢!一切皆有可能啊~~~這絕對是可能有創新點的事件,需要發掘而不是正確答案!
⑻ 對環保有益的微生物菌類有哪些,比如能溶解污水、垃圾,治理污染空氣等的菌類有哪些
細菌、真菌、放線菌,還有一些藻類、原生動物和一些後生動物。例如鍾蟲、輪蟲和變形蟲等。
⑼ 微生物在治理環境污染方面有哪些應用
一、微生物在治理環境污染方面的應用:
1、運用環境微生物手段既可以修復受污染天然水體生態,如湖泊、河道和港灣,還可以修復污染土壤生態,尤其是殘留農葯污辱的農田土壤和油田開采過程中被原油污染的土壤。
給水體投加除碳(有機碳)、除氮菌株,正成為一項消除水體富營養化的可行技術措施。
給土壤添加除油(礦物油)菌株,已成為一項成熟的修復油污土壤的技術措施。
2、污染物降解菌可用於處理污水及固體廢棄物。
對於生活垃圾、禽畜糞便、農業廢棄物等非有毒有害固體廢棄物來說,投降解菌者,污染物去除率高、發酵溫度高、發酵周期短。
對於有毒有害工業固體廢棄物來說,投加有專性降解功能的菌株,更是不可缺少的技術措施。
3、微生物還用於污染物的互不性檢測方面:如發光細菌法,已被定為國家標准(GB)方法和世界標准(ISO)方法。
二、幾項已經開發多年,接近產業化的微生物技術:
1、微生物脫硫技術:
近年來研究人員把煤的物理選煤技術之一的浮選法和微生物處理相結合,即把煤粉碎成微粒與水混合,並將微生物加入溶液中,讓微生物附著在黃鐵礦表面,使其表面變成親水性,能溶於水。在浮選中其難以附著在氣泡上,下沉至底部,從而把煤和黃鐵礦分開。由於它僅處理黃鐵礦的表面,因此脫硫時間只需數分鍾即可,從而大幅度縮短了處理時間,可脫除無機硫約70%。
2、微生物制漿和微生物漂白技術:
造紙工業中的制漿和漂白工序是污染物產生的主要工序。與化學法相比,雖然機械法制漿可以大大提高紙漿得率,從而節省大量林木資源。但是,磨木漿的能量消耗很大,而且成品紙的強度等質量性能不如硫酸鹽漿,因而限制了這項技術的發展。微生物技術可以幫助解決這些問題,其中最具吸引力和挑戰性的是微生物制漿與微生物漂白。利用微生物與微生物酶類進行微生物制漿與微生物漂白具有很大的優勢和潛力,因為微生物極易生長繁殖,酶催化反應具有高度專一性,反應條件溫和,並且高效無污染。
3、污染土壤的微生物修復:
自本世紀70年代以來,發達國家就十分重視微生物技術在環境領域的應用,並開展了大規模的科研活動。已開發了一系列的微生物技術及其產品,並在世界上廣泛應用於污水處理、大氣凈化及污染環境介質治理等諸多方面。當前,環境微生物技術在國際上已進入蓬勃發展的軌道。隨著全球范圍內對環境保護的高度重視和越來越嚴厲的環境法,市場對環境微生物技術的需求越來越廣泛。
我國的微生物技術處於剛剛起步階段。該技術的進一步開發需要得到社會、同行及主管部門的廣泛支持,大力開展以污染控制技術為主體的微生物技術的研究,將大力推進微生物技術在環境保護中的應用,並發展帶動整個環保科技的發展,解決我國目前和未來面臨的嚴峻的環境保護問題,並為環保市場提供高品質的環境保護高技術。應該充分認識到環境保護和社會、經濟發展的重大意義。
⑽ 那些微生物有力
這有利的微生物,因為不知道具體是對什麼有利,先簡單分為5種來談談:①對人體健康有益的微生物也叫益生菌,包括酸奶中的乳酸鏈球菌、乳酸桿菌、雙歧桿菌等,還有幫助消化的酵母菌.②工業和醫葯領域,一些微生物可以為人類生產很多產品,比如生產醫葯,釀酒,生產食品添加劑:檸檬酸、味精、乳酸等.③環境保護領域,微生物可以降解或轉化污染物.④農業領域,微生物肥料和微生物農葯是發展綠色農業必不可少的農資,益生菌也可以添加到飼料里,用於畜禽養殖.⑤微生物在生物能源領域中也有很大的用處,如:生產燃料乙醇、沼氣、氫氣等.