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如何发挥微生物的作用

发布时间:2022-09-06 01:19:18

‘壹’ 微生物对人类的作用

微生物的作用:

1、微生物能够致病,能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂,但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素,这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在二战中挽救了无数人的生命。

2、微生物间的相互作用机制也相当奥妙。例如健康人肠道中即有大量细菌存在,称为正常菌群,其中包含的细菌种类高达上百种。在肠道环境中这些细菌相互依存,互惠共生。食物、有毒物质甚至药物的分解与吸收,菌群在这些过程中发挥的作用,以及细菌之间的相互作用机制还不明了。

3、微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50%是由病毒引起。微生物导致人类疾病的历史,也就是人类与之不断斗争的历史。在疾病的预防和治疗方面,人类取得了长足的进展,但是新现和再现的微生物感染还是不断发生。

(1)如何发挥微生物的作用扩展阅读:

微生物能够分解纤维素等物质,并促进资源的再生利用。对这些微生物开展的基因组研究,在深入了解特殊代谢过程的遗传背景的前提下,有选择性地加以利用。

例如找到不同污染物降解的关键基因,将其在某一菌株中组合,构建高效能的基因工程菌株,一菌多用,可同时降解不同的环境污染物质,极大发挥其改善环境、排除污染的潜力。

‘贰’ 如何在工农业,卫生与人类健康等方面利用微生物发挥对环境的保护作用,提高生活质量

我们的消化道里有大肠杆菌,有助于我们消化,有许多种微生物,其中一些对人体有害,比如破伤风,一种引起感冒的真菌,等等,还有一些和人体共生,比如,我刚才说了大肠杆菌,一些对人体有用,但我忘了是哪一种了!微生物包括各种真菌,球孢子菌,杆菌,细菌... 我们通常吃很多蘑菇都是真菌,球孢子菌在一般生活中不会接触,细菌在我们的环境中普遍存在,由于人类的免疫系统,所以他们不容易受到伤害。事实上,有很多次级代谢产物可供人类使用,例如青霉素、红霉素及其他产品都是他们的产品。我已经半年没看生物了,现在只记得这些,希望能帮到你,谢谢!

‘叁’ 人类在哪些方面利用了微生物的作用

微生物的分布很广泛,虽然它们对人类的生产生活有一定的积极作用,但它们也常常使工业器材受到腐蚀,使食品及原料腐败和变质,甚至以食物作媒介引起人体中毒、染病、致癌和死亡。 1 、微生物的作用 1.1 微生物在物质循环中的作用 在生物圈内的物质循环过程中,以异样型微生物为主的分解者,在有机物的矿质化过程中有着不可替代的作用,它于生产者一起共同推动着生物内的物质循环,使生态系统保持平衡。例如,在碳素循环中,地球上 90% 的 co 2 是由微生物的生命活动产生的;在氮素循环中,固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用都有微生物的活动;在磷和硫的循环中同样也需要各种微生物的活动。 1.2 微生物与污水处理 工业迅猛发展的同时也给人们带来了一定的环境污染。在众多的污水、废水处理方法中,生物学的处理方法因具有经济方便、效果好的突出优点而被广泛应用。在污水的生物学处理过程中,微生物起着特别重要的作用,它们能将水体中的含碳有机物分解成 CO 2 、 H 2 s 、 CH 4 等气体;将含氮有机物分解成氨、硝酸、亚硝酸和氮;能使汞、砷等对人类有毒的重金属盐在水体中进行转化,以便于回收或除去,使许多病原性寄生生物常因与环境不适而死去。 1.3 有益于人体健康 人体肠道中含有很多种微生物,其中主要有大肠杆菌、产气杆菌、变形菌、粪产碱菌、产气荚膜梭菌、乳酸杆菌和螺旋体等。人体为这些微生物提供了良好的栖息场所,而这些细菌生活在肠道中能合成核黄素、维生素 B12 维生素 K 等多种维生素以及氨基酸以供人体吸收利用。 2 、微生物的污染 2.1 工业产品中的微生物 各种工业器材,如金属、仪表、电讯器材、绝缘材料和纺织品等,它们或含有一些可被微生物利用的成分,或因种种原因沾染了或多或少的有机物质,因此,都会受到微生物的侵蚀,使之老化变质。 2.1.1 铝及其合金制品受到微生物的侵蚀。例如,曾发生过飞机的油槽因受到牙枝霉、铜绿色假单胞菌和弧菌等的腐蚀而漏油。飞机机翼的内铝壁也受到上述微生物的侵蚀。钢铁及其制品因长期与水或土壤接触,受到铁细菌、硫细菌、硫酸还原细菌等的作用而腐蚀。电子设备、集成电路、绝缘材料等均可受到霉菌的侵蚀,由于霉菌的菌丝能导电,因此常能引起有关设备的失灵。 2.1.2 羊毛、棉纱、尼龙、聚制脂及其制品,也常受到微生物的侵蚀。污染漾奶、毛的微生物主要有铜绿色假单胞杆菌、微球菌、枯草杆菌、曲霉、青霉等。污染棉织品的主要是纤维素分解菌群的微生物。污染尼龙的有球二孢和红曲霉等。微生物不仅能使纤维及其制品变质,而且与人体健康密切相关。例如,微球菌能使人的头部生白斑,铜绿假单胞菌与支气管炎、咽炎和耳、鼻、眼的炎症有关。 2.1.3 玻璃及其制品和显微镜、望远镜及照相机等器材的光学部分在温暖潮湿的条件下,都会由于曲霉、青霉等的生长繁殖而受腐蚀。 2.2 农业产品中的微生物 粮、油原料极其制品,含有丰富的养分,它们是微生物的天然营养基地,如果其他条件适宜,霉菌、细菌、酵母菌等微生物就会迅速地繁殖起来。 2.2.1 肉、蛋、奶、水果和蔬菜等食品的表面都生活着很多的微生物,如果保存不当,常引起食品的变质和腐败。 2.2.2 罐头是人们保存食品的方法之一,但肉类罐头中存在着枯草杆菌、梭菌等菌群。由于芽孢的抗热性很强,在罐头制作过程中虽然经过了高温处理,而在一些肉类罐头中仍能检测出嗜热脂肪芽孢杆菌、耐热厌气性的腐败梭菌等,它们是造成罐头腐败的主要原因。 3 、防止微生物污染的措施 3.1 防止贮粮霉变和真菌霉素污染的措施是:入仓前应降低粮食的含水量,除去破损、色变和霉变的籽粒;入仓后应创设干燥、低温和缺氧的环境,使霉菌失去生长繁殖的条件。 3.2 工业器材的防腐问题,日益受到人们的重视。目前分别采用对人和动物安全性高的高效杀菌剂,选用抗微生物腐蚀性的材料及含抗菌物质的材料做成涂膜,使器材和微生物隔离,以防止微生物的危害

‘肆’ 在人类可持续发展中,微生物可以发挥哪些主要作用

在人类可持续发展中,微生物可以发挥哪些主要作用
人类社会可持续发展面临着粮食危机、能源短缺、资源耗竭、生态恶化和人口剧增,而微生物可发挥作用.
1 微生物在提高土壤肥力、改进作物特性、促进粮食增产等等方面对粮食生产发挥大的作用;
2 微生物在未来能源的生产有巨大的潜力,如将纤维素转化成乙醇,生物质通过甲烷菌的厌氧发酵产甲烷,提高石油的采收率等;
3 微生物能把纤维素等生物物质转化为化工、轻工、纺织和制药等各种工业原料,对资源的开发利用起作用;
4 微生物可在坏境保护和污染坏境的生物修复发挥重大的作用,如降解塑料等制品减少白色污染,通过微生物的降解、氧化等生化活性来净化生活污水、有毒工业废水和生活有机垃圾;
5 微生物与人口的数量和质量有密切关系.由微生物细胞或其成分、其代谢产物等制成的生物制品,在防治人类和动物的传染病有巨大的作用.

‘伍’ 人类是怎样利用微生物的,举三例

利用微生物进行石油的裂解、生物制药(抗体、胰岛素、各种脂类药物)、氨基酸的发酵生产、酿酒工艺等。这些都是对微生物的利用。

‘陆’ 微生物在农业中有哪些作用

生物技术涉及自然科学许多学科,但是,到目前为止,它几乎都离不开结构最简单,繁殖最迅速,功能最多样的微生物。有的是用微生物个体的全部或一部分做材料;有的是直接应用天然微生物的某种功能;有的是通过遗传工程的手段建造出人工的微生物;还有的是采用了长期积累的应用微生物的技术和经验。由此可见。微生物与人类关系多么密切。

发展农业,增加食物,是人类长期面临的重要问题。人口的迅速增长和地区发展的不平衡,使人类一刻也不能忘记饥饿的威胁。粮食问题,一方面提高产量和质量,一方面是对农产品的深加工。这两方面,微生物都可以发挥巨大的作用。我们知道,只有肥田沃土才能长出好庄稼,但是,目前全世界没有被开垦的可耕地已经不多了,于是,人们把改造盐碱地和干旱地作为扩大耕地的重要途径。通过基因工程,我们有可能把某些耐盐碱或抗干旱细菌的基因转移到农作物中,使这些农作物能够在盐碱地或缺水的地区生长,并能优质高产。庄稼一枝花,全靠肥当家。虽然,为制造化学肥料,我们每年耗费巨大的资金、人力和能源,但还是供不应求。因此,数十年前人们就开始人工培养固氮菌或根瘤菌作为细菌肥料,可是这些细菌的培养并不容易,大量生产有困难。于是有人把固氮菌的固氮基因转移到容易培养而又生长极快的大肠杆菌中,使大肠杆菌也能固氮,这样给土壤提供氮肥就比较容易了。另外,磷细菌、钾细菌也已经在田间使用。防治农作物的病虫害,也是农业增产的重要措施。前面介绍的苏芸金杆菌,是人工生产的生物农药,它能杀死多种危害农作物和森林的害虫,我国的科学家已经把苏芸金杆菌中掌管杀虫功能的基因转移到水稻等农作物中,使庄稼自身具备了抵抗这些害虫危害的性能。尽管推广这些新品种的农作物还可能遇到各种困难,但这确实是一条解决粮食危机的诱人途径。在不久的将来,我们能够培育出既不用施肥,又耐干旱和盐碱,也能抗虫害的农作物。那么,首先要感谢微生物的贡献。许多微生物学家当前还在研究帮助农作物抵抗霜冻的细菌。

‘柒’ 微生物的用途有哪些

微生物的用途有哪些
现代定义:微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物 形体微小,结构简单,通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物,统称为微生物。
微生物的作用:在生物圈内的物质循环过程中,以异样型微生物为主的分解者,在有机物的矿质化过程中有着不可替代的作用,它于生产者一起共同推动着生物内的物质循环,使生态系统保持平衡.例如,在碳素循环中,地球上 90% 的 co 2 是由微生物的生命活动产生的;在氮素循环中,固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用都有微生物的活动;在磷和硫的循环中同样也需要各种微生物的活动.

‘捌’ 在现实生活中如何合理利用微生物的特点

土壤由矿物质、有机质和微生物三大部分组成。其中,土壤中有益微生物直接参与土壤肥力的形成,土壤中微生物活性的大小对农作物的根际营养非常重要。但纯自然状态下有益微生物数量并不够,作用力也有限。因此,施用微生物菌肥,采用“人为方式”向土壤中增加有益微生物数量来增强土壤中微生物的数量和整体活性,从而明显提高土壤的肥力,成为越来越多人的选择。值得提醒的是,在使用微生物菌肥的过程中注意一些方法的运用,获得肥效会更好!
1、巧妙搭配有机肥与化肥等肥料,提高化肥利用率。有机肥常常存在发酵不完全、二次发酵,造成烧苗等问题。如果将迦百农微生物菌肥与有机肥混合沤制(严格控制高温),能起到显着增肥增效作用。配合使用复合肥、叶面肥、二氧化碳气肥,这样能更有效控制硝酸盐、亚硝酸盐含量,提高食品安全性。
如今,随着化肥的大量使用,化肥利用率不断降低已是众所周知,急需攻克的一个难题。采用迦百农微生物菌肥与化肥配合施用,既能保证增产,又减少了化肥使用量,降低成本,同时还能改善土壤及作物品质,减少污染。
2、配合使用科学农业管理技术,肥效更持久。改善土壤环境条件对微生物的活动和繁殖有着重要的作用,因此,施用迦百农微生物菌肥时,土壤最好采取深耕翻措施,搞好中耕,作好排涝防旱工作。还要抓好秸秆还田,增施有机肥等措施,始终保持耕作层的碳源充足和疏松、湿润环境,从而发挥微生物肥增产增效的作用。
3、妥善贮存。微生物菌肥属于活性肥,要格外注意保存,避免阳光直晒,防止紫外线杀死肥料中的微生物。微生物菌肥的最佳贮藏条件是,放于阴凉、通风、干燥处,严禁阳光直射,温度于小于40度,相对温度小于80%。
微生物在农业上的作用已逐渐被人们认可。现国际上已有70多个国家生产、应用和推广微生物肥料。

‘玖’ 微生物肥料在土壤中究竟如何发挥作用

土壤中微生物的种类较多,有细菌、真菌、放线菌、藻类和原生动物等;数量也很大,1克土壤中就有几亿到几百亿个。大部分土壤微生物对作物生长发育是有益的,它们对土壤的形成发育、物质循环和肥力演变等均有重大影响。正是有了土壤微生物的默默耕耘,大地才会有春华秋实的生生不息。
随着化肥的大量施用,土壤生态被破坏,土壤结构改变,土壤层内有益微生物含量大大降低,从而,微生物菌肥发展起来了,微生物菌肥的作用主要包括以下几个方面。
一、改土保肥
1、微生物肥料中有益微生物能产生糖类物质,占土壤有机质的0.1%,与植物粘液、矿物胚体和有机胶体结合在一起,可以改善土壤团粒结构,增强土壤的物理性能和减少土壤颗粒的损失,在一定条件下,还能参与腐殖质形成。
2、复合微生物肥料有解磷解钾固氮的作用,一方面胶质芽孢杆菌菌群、巨大芽孢杆菌菌群等能将不可吸收的大分子分解成可被利用的物质,另一方面固氮菌能固定空气中的氮元素供作物生长时吸收利用,从而大大提高肥料的利用效率。
3、通过微生物对土壤中重金属离子的吸附、吸收、络合、沉淀及成矿等作用降低重金属活性,例如代谢分泌的磷酸根、腐植酸、富里酸等能沉淀土壤中的重金属离子,而且微生物还可以通过改变土壤理化性质、影响植物根系吸收等过程,使土壤中重金属的迁移性下降,降低了重金属的生物有效性。微生物修复具有环境风险小、成本低、效率高等优点。
二、促发复壮根系
根系和根际微生物相互作用。许多有益微生物与根系形成互补共生关系,菌根真菌在土壤中为植物根系组建一张庞大的互联网络,让根系与土壤紧密相连,帮助植物更迅速吸收养分和水分,促进植物生长的同时,微生物产生的赤霉素、生长素等活性物质促进根系发育,促发新根,使老根再生。
三、以菌治菌
1、有益菌与有害菌形成拮抗、竞争作用。有益菌通过在植物根际大量生长繁殖成为作物根际的优势菌,与有害菌争夺营养物质。在空间上限制有害菌的繁殖机会,对有害菌起到挤压、抑制作用。
2、有益菌能够与农作物建立协作共生的关系。有益菌产生的次级代谢产物如几丁质酶等,会溶解土传病害外壳,杀死病原传播载体,增强作物抵抗病虫害的能力。
元和绿宝生物菌肥能通过自身所含有的微生物分泌生理活性物质,能起到固氮、解磷、解钾、分解土壤中的其它微量养分,提高化肥和有机肥的利用率,改善土壤的理化性状,使土壤能供给作物各种养分,促进作物生长,提高作物产量和产品品质,同时还能分解土壤中的有害化学物质和杀死有害菌群,减少化肥、农药的残留量及有害病菌。

‘拾’ 微生物有什么作用

微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有49.877%是由病毒引起。世界卫生组织公布资料显示:传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。微生物导致人类疾病微生物的历史,也就是人类与之不断斗争的历史。在疾病的预防和治疗方面,人类取得了长足的进展,但是新现和再现的微生物感染还是不断发生,像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。一些疾病的致病机制并不清楚。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力,使许多菌株发生变异,导致耐药性的产生,人类健康受到新的威胁。一些分节段的病毒之间可以通过重组或重配发生变异,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与前次导致感染的株型发生了变异,这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。而耐药性结核杆菌的出现使原本已近控制住的结核感染又在世界范围内猖獗起来。微生物千姿百态,有些是腐败性的,即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的,它们可用来生产如奶酪,面包,泡菜,啤酒和葡萄酒。 微生物非常小,必须通过显微镜放大约1000倍才能看到。比如中等大小的细菌,1000个叠加在一起只有句号那么大。想象一下一滴牛奶,每毫升腐败的牛奶中约有5千万个细菌,或者讲每夸脱牛奶中细菌总数约为50亿。也就是一升牛奶中可有含有50亿个细菌。微生物能够致病,能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂,但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素,这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。
一些微生物被广泛应用于工业发酵,生产乙醇、食品及各种酶制剂等;一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等,并且可再生资源的潜力极大,称为环保微生物;还有一些能在极端环境中生存的微生物,例如:高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境,依然存在着一部分微生物等等。看上去,我们发现的微生物已经很多,但实际上由于培养方式等技术手段的限制,人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。微生物因为微生物很小,构造又简单,所以人们充分认识它,并发展成为一门学科,与其他学科比起来,还是很晚的。尽管如此,人们已经在广泛的应用微生物了。我国劳动人民很早就认识到微生物的存在和作用,也是最早应用微生物的少数国家之一。据考古学推测,我国在8000年前已经出现了曲蘖酿酒了,4000多年前我国酿酒已十分普遍,而且当时埃及人也已学会烤制面包和酿制果酒。 2500年前中国人民发明酿酱、醋,知道用曲治疗消化道疾病。公元6世纪(北魏时期),我国贾思勰的巨着《齐民要术》详细地记载了制曲、酿酒、制酱和酿醋等工艺。在农业上,虽然还不知道根瘤菌的固氮作用,但已经在利用豆科植物轮作提高土壤肥力。这些事实说明,尽管人们还不知道微生物的存在,但是已经在同微生物打交道了,在应用有益微生物的同时,还对有害微生物进行预防和治疗。为防止食物变质,采用盐渍、糖渍、干燥、酸化等方法。在我国隆庆年间就开始用人痘预防天花。人痘预防天花是我国对世界医学上的一大贡献,这种方法先后传到俄国、日本、朝鲜、土耳其及英国,1798年英国医生琴纳(Jenner)提出用牛痘预防天花。微生物学作为一门学科,是从有显微镜开始的,微生物学发展经历了三个时期:形态学时期、生理学时期和现代微生物学的发展。形态学时期微生物的形态观察是从安东·列文虎克(Antony Van Leeuwenhock 1632-1732)发明的显微镜开始的,它是真正看见并描述微生物的第一人,他的显微镜在当时被认为是最精巧、最优良的单式显微镜,他利用能放大50~300倍的显微镜,清楚地看见了细菌和原生动物,而且还把观察结果报告给英国皇家学会,其中有详细的描述,并配有准确的插图。1695年,安东·列文虎克把自己积累的大量结果汇集在《安东·列文虎克所发现的自然界秘密》一书里。他的发现和描述首次揭示了一个崭新的生物世界——微生物世界。这在微生物学的发展史上具有划时代的意义。
继列文虎克发现微生物世界以后的200年间,微生物学的研究基本上停留在形态描述和分门别类阶段。直到19世纪中期,以法国的巴斯德(Louis Pasteur,1822-1895)和德国的柯赫(Robert Koch,1843-1910)为代表的科学家才将微生物的研究从形态描述推进到生理学研究阶段,揭露了微生物是造成腐败发酵和人畜疾病的原因,并建立了分离、培养、接种和灭菌等一系列独特的微生物技术。从而奠定了微生物学的基础,同时开辟了医学和工业微生物等分支学科。巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人。
微生物巴斯德原是化学家,曾在化学上做出过重要的贡献,后来转向微生物学研究领域,为微生物学的建立和发展做出了卓越的贡献。主要集中在下列三个方面:① 彻底否定
了“自然发生”学说。“自生说”是一个古老学说,认为一切生物是自然发生的。到了17世纪,虽然由于研究植物和动物的生长发育和生活循环,是“自生说”逐渐消弱,但是由于技术问题,如何证实微生物不是自然发生的仍是一个难题,这不仅是“自生说”的一个顽固阵地,同时也是人们正确认识微生物生命活动的一大屏障。巴斯德在前人工作的基础上,进行了许多试验,其中着名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实,空气内确实含有微生物,他们引起有机质的腐败。巴斯德自制了一个具有细长而弯曲的颈的玻瓶,其中盛有有机物水浸液,经加热灭菌后,瓶内可一直保持无菌状态,有机物不发生腐败,一旦将瓶颈打断,瓶内浸液中才有了微生物,有机质发生腐败。巴斯德的试验彻底否定了“自生说”,并从此建立了病原学说,推动了微生物学的发展。 ② 免疫学——预防接种。Jenner虽然早在1798年发明了种痘法可预防天花,但却不了解这个免疫过程的基本机制,因此,这个发现没能获得继续发展。1877年,巴斯德研究了鸡霍乱,发现将病原菌减毒可诱发免疫性,以预防鸡霍乱病。其后它又研究了牛、羊炭疽病和狂犬病,并首次制成狂犬疫苗,证实其免疫学说,为人类防病、治病做出了重大贡献。 ③ 证实发酵是由微生物引起的。究竟发酵是一个由微生物引起的生物过程还是一个纯粹的化学反应过程,曾是化学家和微生物学家激烈争论的问题。巴斯德在否定“自生说”的基础上,认为一切发酵作用都可能与微生物的生长繁殖有关。经不断地努力,巴斯德终于分离到了许多引起发酵的微生物,并证实酒精发酵是由酵母菌引起的。还研究了氧气对酵母菌的发育和酒精发酵的影响。此外,巴斯德还发现乳酸发酵、醋酸发酵和丁酸发酵都是不同细菌所引起的。为进一步研究微生物的生理生化奠定了基础。 ④ 其它贡献。一直沿用至今天的巴斯德消毒法(60~65℃作短时间加热处理,杀死有害微生物的一种消毒法)和家蚕软化病问题的解决也是巴斯德的重要贡献,它不仅在实践上解决了当时法国酒变质和家蚕软化病的实际问题,而且也推动了微生物病原学说的发展,并深刻影响医学的发展。
柯赫是着名的细菌学家,由于他曾经是一名医生,因此对病原细菌的研究做出了突出的贡献:①具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌;②发现了肺结核病的病原菌,这是当时死亡率极高的传染性疾病,因此柯赫获得了诺贝尔奖;③提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——柯赫原则:首先在患病肌体里存在着一种特定的病原菌,并可以从该肌体里分离得到纯培养;然后用得到的纯培养接种敏感动物,表现出特有的性状;最后从被感染的敏感动物中又一次获得与原病原菌相同的纯培养。由于柯赫在病原菌研究方面的开创性工作,自19世纪70年代至20世纪20年代成了发现病原菌的黄金时代,所发现的各种病原微生物不下百余种,其中还包括植物病原菌。柯赫除了在病原菌方面的伟大成就外,在微生物基本操作技术方面的贡献更是为微生物学的发展奠定了技术基础,这些技术包括:①用固体培养基分离纯化微生物的技术,这是进行微生物学研究的基本前提,这项技术一直沿用至今;②配制培养基,也是当今微生物研究的基本技术之一。这两项技术不仅是具有微生物研究特色的重要技术,而且也为当今动植物细胞的培养做出了十分重要的贡献。巴斯德和柯赫的杰出工作,使微生物学作为一门独立的学科开始形成,并出现以他们为代表而建立的各分支学科,例如细菌学(巴斯德、柯赫等)、消毒外科技术(J. Lister),免疫学(巴斯德、Metchnikoff、Behring、Ehrlich等)、土壤微生物学(Beijernck Winogradsky 等)、病毒学(Ivanowsky、Beijerinck等)、植物病理学和真菌学(Bary、Berkeley等)、酿造学(Hensen、Jorgensen 等)以及化学治疗法(Ehrlish 等)。微生物学的研究内容日趋丰富,使微生物学发展更加迅速。
微生物20世纪上半叶微生物学事业欣欣向荣,微生物学沿着两个方向发展,即应用微生物学和基础微生物学。在应用方面,对人类疾病和躯体防御机能的研究,促进了医学微生物学和免疫学的发展。青霉素的发现(Fleming,1929)和瓦克斯曼(Waksman)对土壤中放线菌的研究成果导致了抗生素科学的出现,这是工业微生物学的一个重要领域。 环境微生物学在土壤微生物学研究的基础上发展起来。微生物在农业中的应用使农业微生物学和兽医微生物学等也成为重要的应用学科。应用成果不断涌现,促进了基础研究的深入,于是细菌和其它微生物的分类系统在20世纪中叶出现了,对细胞化学结构和酶及其功能的研究发展了微生物生理学和生物化学,微生物遗传和变异的研究导致了微生物遗传学的诞生。微生物生态学在20世纪60年代也形成了一个独立学科。20世纪80年代以来,在分子水平上对微生物研究迅速发展,分子微生物学应运而生。在短短的时间内取得了一系列进展,并出现了一些新的概念,较突出的有,生物多样性、进化、三原界学说;细菌染色体结构和全基因组测序;细菌基因表达的整体调控和对环境变化的适应机制;细菌的发育及其分子机理;细菌细胞之间和细菌同动植物之间的信号传递;分子技术在微生物原位研究中的应用。经历约150年成长起来的微生物学,在21世纪将为统一生物学的重要内容而继续向前发展,其中两个活跃的前沿领域将是分子微生物遗传学和分子微生物生态学。 微生物产业在21世纪将呈现全新的局面。微生物从发现到现在短短的300年间,特别是20世纪中叶,已在人类的生活和生产实践中得到广泛的应用,并形成了继动、植物两大生物产业后的第三大产业。这是以微生物的代谢产物和菌体本身为生产对象的生物产业,所用的微生物主要是从自然界筛选或选育的自然菌种。21世纪,微生物产业除了更广泛的利用和挖掘不同生境(包括极端环境)的自然资源微生物外,基因工程菌将形成一批强大的工业生产菌,生产外源基因表达的产物,特别是药物的生产将出现前所未有的新局面,结合基因组学在药物设计上的新策略将出现以核酸(DNA或RNA)为靶标的新药物(如反义寡核苷酸、肽核酸、DNA疫苗等)的大量生产,人类将完全征服癌症、艾滋病以及其他疾病。此外,微生物工业将生产各种各样的新产品,例如降解性塑料、DNA芯片、生物能源等,在21世纪将出现一批崭新的微生物工业,为全世界的经济和社会发展做出更大贡献。
中国是具有5000年文明史的古国,中国劳动人民对微生物的认识和利用是最早的几个国家之一。特别是在制酒、酱油、醋等微生物产品以及用种痘、麦曲等进行防病治疗等方面具有卓越的贡献。但微生物作为一门科学进行研究,中国起步较晚。中国学者开始从事微生物学研究在20世纪之初,那时一批到西方留学的中国科学家开始较系统的介绍微生物知识,从事微生物学研究。1910-1921年微生物间伍连德用近代微生物学知识对鼠疫和霍乱病原的探索和防治,在中国最早建立起卫生防疫机构,培养了第一支预防鼠疫的专业队伍,在当时这项工作居于国际先进地位。20世纪20-30年代,中国学者开始对医学微生物学有了较多的试验研究,其中汤飞凡等在医学细菌学、病毒学和免疫学等方面的某些领域做出过较高水平的成绩,例如沙眼病原体的分离和确认是具有国际领先水平的开创性工作。 20世纪30年代开始在高校设立酿造科目和农产品制造系,以酿造为主要课程,创建了一批与应用微生物学有关的研究机构,魏岩寿等在工业微生物方面做出了开拓性工作。戴芳澜和俞大绂等是中国真菌学和植物病理学的奠基人;陈华癸和张宪武等对根瘤菌固氮作用的研究开创了中国农业微生物学;高尚荫创建了中国病毒学的基础理论研究和第一个微生物学专业。但总的来说,在新中国成立之前,我国微生物学的力量较弱且分散,未形成中国自己的队伍和研究体系,也没有中国自己的现代微生物工业。微生物新中国成立以后,微生物学在中国有了划时代的发展,一批主要进行微生物学研究的单位建立起来了,一些重点大学创设了微生物学专业,培养了一大批微生物学人才。
现代化的发酵工业、抗生素工业、生物农药和菌肥工作已经形成一定的规模,特别是改革开放以来,中国微生物学无论在应用和基础理论研究方面都取得了重要的成果,例如中国抗生素的总产量已跃居世界首位,中国的两步法生产维生素C的技术居世界先进水平。近年来,中国学者瞄准世界微生物学科发展前沿,进行微生物基因组学的研究,现已完成痘苗病毒天坛株的全基因组测序,最近又对中国的辛德毕斯毒株(变异株)进行了全基因组测序。1999年又启动了从中国云南省腾冲地区热海沸泉中分离得到的泉生热袍菌全基因组测序,目前取得可喜进展。中国微生物学进入了一个全面发展的新时期。但从总体来说,中国的微生物学发展水平除个别领域或研究课题达到国际先进水平,为国外同行承认外,绝大多数领域与国外先进水平相比,尚有相当大的差距。因此如何发挥中国传统应用微生物技术的优势,紧跟国际发展前沿,赶超世界先进水平,还需作出艰苦的努力。
健康人肠道中即有大量细菌存在,称正常菌群,其中包含的细菌种类高达上百种。在肠道环境中这些细菌相互依存,互惠共生。食物、有毒物质甚至药物的分解与吸收,菌群在这些过程中发挥的作用,以及细菌之间的相互作用机制还不明了。一旦菌群失调,就会引起腹泻。随着医学研究进入分子水平,人们对基因、遗传物质等专业术语也日渐熟悉。人们认识到,是遗传信息决定了生物体具有的生命特征,包括外部形态以及从事的生命活动等等,而生物体的基因组正是这些遗传信息的携带者。因此阐明生物体基因组携带的遗传信息,将大大有助于揭示生命的起源和奥秘。
在分子水平上研究微生物病原体的变异规律、毒力和致病性,对于传统微生物学来说是一场革命。微生物以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个生命科学研究的前沿,而微生物基因组,研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志《科学》曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制,发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗,开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物,将对有效地控制新老传染病的流行,促进医疗健康事业的迅速发展和壮大! 从分子水平上对微生物进行基因组研究为探索微生物个体以及群体间作用的奥秘提供了新的线索和思路。 为了充分开发微生物(特别是细菌)资源,1994年美国发起了微生物基因组研究计划(MGP)。通过研究完整的基因组信息开发和利用微生物重要的功能基因,不仅能够加深对微生物的致病机制、重要代谢和调控机制的认识,更能在此基础上发展一系列与我们的生活密切相关的基因工程产品,包括:接种用的疫苗、治疗用的新药、诊断试剂和应用于工农业生产的各种酶制剂等等。通过基因工程方法的改造,促进新型菌株的构建和传统菌株的改造,全面促进微生物工业时代的来临。工业微生物涉及食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革、轻化工等多种行业。通过微生物发酵途径生产抗生素、丁醇、维生素C以及一些风味食品的制备等;某些特殊微生物酶参与皮革脱毛、冶金、采油采矿等生产过程,甚至直接作为洗衣粉等的添加剂;另外还有一些微生物的代谢产物可以作为天然的微生物杀虫剂广泛应用于农业生产。通过对枯草芽孢杆菌的基因组研究,发现了一系列与抗生素及重要工业用酶的产生相关的基因。乳酸杆菌作为一种重要的微生态调节剂参与食品发酵过程。

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