微生物怎么學(xué) 微生物學(xué)怎么學(xué)啊

我叫好堅(jiān)強(qiáng)2022-08-06 18:08:211890

微生物學(xué)怎么學(xué)???如何學(xué)好微生物?微生物學(xué)有哪些知識(shí)。

本文導(dǎo)航

微生物學(xué)怎么學(xué)啊

生物:

對(duì)生物課的學(xué)習(xí)不能按照數(shù)理化的學(xué)習(xí)方法來學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)方法上應(yīng)該和地理有點(diǎn)類似。數(shù)理化一節(jié)課上講解的知識(shí)點(diǎn)不多,對(duì)一個(gè)重點(diǎn)知識(shí)會(huì)反復(fù)的在課堂上做題訓(xùn)練。而生物一節(jié)課上的知識(shí)點(diǎn)很多,可以不夸張的說,老師說得每一句話都有可能是一個(gè)考點(diǎn)。而且課時(shí)緊張,不能在課堂上鞏固練習(xí)。所以課后的練習(xí)一定要認(rèn)真做,有不懂的要馬上問。 生物的題目從一開始就比較具有綜合性,一個(gè)題目會(huì)涉及到許多知識(shí)點(diǎn)。這種知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系就是老師在課堂上強(qiáng)調(diào)的或者是補(bǔ)充的,很多學(xué)生不聽課,自己看書,結(jié)果書看了,題不會(huì)做。也有學(xué)生上課只聽課本上有的內(nèi)容,課本上沒的以為是不重要的,就沒聽。這些都應(yīng)該避免。

學(xué)習(xí)生物課的要求和方法:

1.學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)要重在理解,勤于思考。

2.要重視理解科學(xué)研究的過程和方法,認(rèn)真進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn) 。

3.要重視理論聯(lián)系實(shí)際 。

總之,是個(gè)積累的過程,你了解的越多,學(xué)習(xí)就越好,所以多記憶,選擇自己的學(xué)習(xí)方法。祝學(xué)習(xí)成功!

如何學(xué)好微生物

其實(shí)現(xiàn)實(shí)生活與微生物是一直息息相關(guān)的,所以:

首先推薦你去了解一下與微生物相關(guān)的產(chǎn)業(yè),也可以閱讀一些雜志,了解微生物學(xué)的重要性,也借此機(jī)會(huì)培養(yǎng)自己的興趣。

其次,課堂上的內(nèi)容也是非常重要的,它是一個(gè)十分有趣的過程,任何概念性的內(nèi)容都可以靠理解去記憶的。

最后,要懂得理論與實(shí)踐相結(jié)合。也就是說在條件允許的前提下可以學(xué)做一些這方面的實(shí)驗(yàn),包括如何從土壤中提取微生物,怎么樣倒平板等。

微生物學(xué)有哪些知識(shí)?

微生物學(xué)(microbiology)生物學(xué)的分支學(xué)科之一。它是在分子、細(xì)胞或群體水平上研究各類微小生物(細(xì)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(dòng)物以及單細(xì)胞藻類)的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生長繁殖、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進(jìn)化等生命活動(dòng)的基本規(guī)律,并將其應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生和生物工程等領(lǐng)域的科學(xué)。

學(xué)科影響

微生物學(xué)是高等院校生物類專業(yè)必開的一門重要基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課,也是現(xiàn)代高新生物技術(shù)的理論與技術(shù)基礎(chǔ)。 基因工程、細(xì)胞工程、酶工程及發(fā)酵工程就是在微生物學(xué)原理與技術(shù)基礎(chǔ)上形成和發(fā)展起來的;《微生物學(xué)》也是高 等農(nóng)林院校生物類專業(yè)發(fā)展及農(nóng)林業(yè)現(xiàn)代化的重要基石之一。隨著生物技術(shù)廣泛應(yīng)用,微生物學(xué)對(duì)現(xiàn)代與未來人類的 生產(chǎn)活動(dòng)及生活必將產(chǎn)生巨大影響。

2、吸收多、轉(zhuǎn)化快 1、體積小、比表面積大 大小以u(píng)m計(jì),但比表面積(表面積/體積)大,(插入表),必然有一個(gè)巨大的營養(yǎng)吸收,代謝廢物排泄和環(huán)境信息接受面。這一特點(diǎn)也是微生物與一切大型生物相區(qū)別的關(guān)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(zhuǎn)化快 這一特性為高速生長繁殖和產(chǎn)生大量代謝物提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。 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于體重的糧食;大腸桿菌每小時(shí)消耗2000倍于體重的糖;發(fā)酵乳糖的細(xì)菌在1小時(shí)內(nèi)就可以分解相當(dāng)于其自身重量1,000~10,000倍的乳糖,產(chǎn)生乳酸;1公斤酵母菌體,在一天內(nèi)可發(fā)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分鐘分裂一次,若不停分裂,48小時(shí)2.2×1043菌數(shù)增加,營養(yǎng)消耗,代謝積累,限制生長速度。這一特性可在短時(shí)間內(nèi)把大量基質(zhì)轉(zhuǎn)化為有用產(chǎn)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分鐘細(xì)胞就能分裂一次;在液體培養(yǎng)基中,細(xì)菌細(xì)胞的濃度一般為108~109個(gè)/ml;谷氨酸短桿菌:搖瓶種子→50噸發(fā)酵罐:52小時(shí)內(nèi)細(xì)胞數(shù)目可增加32億倍。利用微生物的這一特性就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)酵工業(yè)的短周期、高效率生產(chǎn)。例如生產(chǎn)鮮酵母時(shí),幾乎12小時(shí)就可以收獲一次,每年可以收獲數(shù)百次。 表 若干微生物的代時(shí)及每日增殖率 微生物名稱 代時(shí) 每日分裂次數(shù) 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(xì)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(shí) 3.4 25 10.6

念珠藻* 23小時(shí) 1.04 25 2.1

硅藻 17小時(shí) 1.4 20 2.64

草履蟲 10.4小時(shí) 2.3 26 4.92

*為念珠藍(lán)菌屬(Nostoc)的舊稱,與細(xì)菌同屬原核生物。 4、適應(yīng)強(qiáng)、易變異 極其靈活適應(yīng)性,對(duì)極端環(huán)境具有驚人的適應(yīng)力,遺傳物質(zhì)易變異。更重要的是在于微生物的生理代謝類型多、代謝產(chǎn)物種類多。 舉例:萬米深海、85公里高空、地層下128米和427米沉積巖中都發(fā)現(xiàn)有微生物存在。微生物的種數(shù),據(jù)1972年: 類型 低限 傾向種數(shù) 高限

病毒與立克次氏體 1217 1217 1217

支原體 42 42 42

細(xì)菌與放線菌 >1000 1500 1500

藍(lán)細(xì)菌 1227 1500 1500

藻類 15051 23100 23100

真菌 37175 47300 68939

原生動(dòng)物 24068 24068 30000

總數(shù) 79780 98727 127298

5、分布廣、種類多 分布區(qū)域廣,分布環(huán)境廣。生理代謝類型多,代謝產(chǎn)物種類多,種數(shù)多。更重要的是在于微生物的生理代謝 青霉素

類型多、代謝產(chǎn)物種類多。任何有其它生物生存的環(huán)境中,都能找到微生物,而在其它生物不可能生存的極端環(huán)境中也有微生物存在。 舉例:青霉素生產(chǎn)菌Penicilliumchrysogenum(產(chǎn)黃青霉)的產(chǎn)量1943年為每毫升發(fā)酵液中含20單位青霉素,40多年來,經(jīng)過世界各國微生物遺傳育種工作者的不懈努力使該菌產(chǎn)量變異逐漸積累,加上發(fā)酵條件的改進(jìn),目前世界上先進(jìn)國家的發(fā)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(shù)量性狀變異和育種使產(chǎn)量提高的幅度之大,是動(dòng)植物育種工作中絕對(duì)不可能達(dá)到的。正因?yàn)槿绱?,幾乎所有微生物發(fā)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(zhì)循環(huán)中作用 2、空氣與水凈化,污水處理 3、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn):菌體,代謝產(chǎn)物,代謝活動(dòng) 4、對(duì)生命科學(xué)的貢獻(xiàn)

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,每一分類單位之后可有亞門、亞綱、亞目、亞科... 以啤酒酵母為例,它在分類學(xué)上的地位是: 界(Kindom):真菌界 門(Phyllum):真菌門 綱(Class):子囊菌綱 目(Order):內(nèi)孢霉目 科(Family):內(nèi)孢霉科 屬(Genus):酵母屬 種(Species):啤酒酵母 種(species):是一個(gè)基本分類單位;是一大群表型特征高度相似、親緣關(guān)系極其接近,與同屬內(nèi)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(gè)獨(dú)立分離的單細(xì)胞繁殖而成的純種群體及其一切后代(起源于共同祖先并保持祖先特性的一組純種后代菌群)。因此,一種微生物的不同來源的純培養(yǎng)物均可稱為該菌種的一個(gè)菌株。菌株強(qiáng)調(diào)的是遺傳型純的譜系。 例如:大腸埃希氏桿菌的兩個(gè)菌株:EscherichiacoliB和EscherichiacoliK12 菌株的表示法:如果說種是分類學(xué)上的基本單位,那末菌株實(shí)際上是應(yīng)用的基本單位,因?yàn)橥痪N的不同菌株在產(chǎn)酶上種類或代謝物產(chǎn)量上會(huì)有很大的不同和差別! ②亞種(subspecies)或變種(variety):為種內(nèi)的再分類。 當(dāng)某一個(gè)種內(nèi)的不同菌株存在少數(shù)明顯而穩(wěn)定的變異特征或遺傳形狀,而又不足以區(qū)分成新種時(shí),可以將這些菌株細(xì)分成兩個(gè)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年后,不在使用變種一詞。通常把實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室變異后,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(xì)分。當(dāng)同種或同亞種內(nèi)不同菌株之間的性狀差異不足以分為新的亞種時(shí),可以細(xì)分為不同的型。 例如:按抗原特征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(xué)名兩種。如:紅色面包霉——粗糙脈孢霉;綠膿桿菌——銅綠假單胞菌。 學(xué)名—是微生物的科學(xué)名稱,它是按照有關(guān)微生物分類國際委員會(huì)擬定的法則命名的。學(xué)名由拉丁詞、或拉丁化的外來詞組成。學(xué)名的命名有雙名法和三名法兩種。 ①雙名法:學(xué)名=屬名+種名+(首次定名人)+現(xiàn)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(shù),首字母大寫,表示微生物的主要特征,由微生物構(gòu)造,形狀或由科學(xué)家命名。種名:拉丁文形容詞,字首小寫,為微生物次要特征, 如微生物色素、形狀、來源或科學(xué)家姓名等。 例:大腸埃希氏桿菌 Escherichiacoli(Migula)CastellanietChalmers1919 金黃色葡萄球菌 StaphylococcusaureusRosenbach1884 當(dāng)泛指某一屬微生物,而不特指該屬中某一種(或未定種名)時(shí),可在屬名后加sp.或ssp.(分別代表species縮寫的單數(shù)和復(fù)數(shù)形式)。 例如:Saccharomycessp.表示酵母菌屬中的一個(gè)種。 菌株名稱:在種名后面自行加上數(shù)字、地名或符號(hào)等 例如:BacillussubtilisAS1.389AS=AcademiaSinica BacillussubtilisBF7658BF=北紡 ClostridiumacetobutylicumATCC824丙酮丁醇梭菌

微生物的定義

現(xiàn)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,通常要用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡才能看清楚的生物,統(tǒng)稱為微生物。 (但有些微生物是可以看見的,像屬于真菌的蘑菇、靈芝等。)

特點(diǎn)

個(gè)體微小,一般<0.1mm。 構(gòu)造簡(jiǎn)單,有單細(xì)胞的,簡(jiǎn)單多細(xì)胞的,非細(xì)胞的。進(jìn)化地位低,大多依靠有機(jī)物維持生命。

分類

原核類: 三菌,三體。 三菌:細(xì)菌、藍(lán)細(xì)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(dòng)物,顯微藻類。 非細(xì)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(zhuǎn)化快 微生物

; 生長旺,繁殖快; 適應(yīng)強(qiáng),易變異; 分布廣,種類多。

編輯本段類群

種類 原核:細(xì)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(dòng)物。 非細(xì)胞類:病毒和亞病毒。 一般地,在中國大陸地區(qū)的教科書中,均將微生物劃分為以下8大類: 細(xì)菌、病毒、真菌、放線菌、立克次體、支原體、衣原體、螺旋體。

細(xì)菌

(1)定義:一類細(xì)胞細(xì)短,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,胞壁堅(jiān)韌,多以二分裂方式繁殖和水生性強(qiáng)的原核生物 (2)分布:溫暖,潮濕和富含有機(jī)質(zhì)的地方 (3)結(jié)構(gòu):主要是單細(xì)胞的原核生物,有球形,桿形,螺旋形 基本結(jié)構(gòu):細(xì)胞膜 細(xì)胞壁 細(xì)胞質(zhì) 核質(zhì) 特殊結(jié)構(gòu):莢膜、鞭毛、菌毛、芽胞 (4)繁殖: 主要以二分裂方式進(jìn)行繁殖的 (5)菌落: 單個(gè)細(xì)菌用肉眼是看不見的,當(dāng)單個(gè)或少數(shù)細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上大量繁殖時(shí),便會(huì)形成一個(gè)肉眼可見的,具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群落. 菌落是菌種鑒定的重要依據(jù).不同種類的細(xì)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(qiáng)的原核生物

(2)分布:含水量較低,有機(jī)物較豐富的,呈微堿性的土壤中 (3)形態(tài)構(gòu)造:主要由菌絲組成,包括基內(nèi)菌絲和氣生菌絲(部分氣生菌絲可以成熟分化為孢子絲,產(chǎn)生孢子) (4)繁殖:通過形成無性孢子的形式進(jìn)行無性繁殖 無性繁殖 有性繁殖 (5)菌落:在固體培養(yǎng)基上:干燥,不透明,表面呈致密的絲絨狀,彩色干粉

病毒

(1) 定義:一類由核酸和蛋白質(zhì)等少數(shù)幾種成分組成的“非細(xì)胞生物”,但是它的生存必須依賴于活細(xì)胞. (2)結(jié)構(gòu):[font class="Apple-style-span" style="font-family: -webkit-monospace; font-size: 13px; line-height: normal; white-space: pre-wrap; "]蛋白質(zhì)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(zhì)炎病毒 (4)增殖:病毒的生命活動(dòng)中一個(gè)顯著的特點(diǎn)為寄生性。病毒只能寄生在某種特定的活細(xì)胞內(nèi)才能生活。并利用會(huì)宿主細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境及原料快速復(fù)制增值。在非寄生狀態(tài)時(shí)呈結(jié)晶狀,不能進(jìn)行獨(dú)立的代謝活動(dòng)。以 噬菌體為例: 吸附→DNA注入→復(fù)制、合成→組裝→釋放 噬菌體侵染細(xì)菌過程示意圖

編輯本段微生物的特點(diǎn)

微生物的化學(xué)組成

C,H,O,N,P,S以及其他元素

微生物的營養(yǎng)物質(zhì)

1 水和無機(jī)鹽 2 碳源:凡能為微生物提供生長繁殖所需碳元素的營養(yǎng)物質(zhì) 來源 作用 3氮源:凡能為微生物提供所必需氮元素的營養(yǎng)物質(zhì) 來源 作用:主要用于合成蛋白質(zhì),核酸以及含氮的代謝產(chǎn)物 4 能源:能為微生物生命活動(dòng)提供最初能源來源的營養(yǎng)物質(zhì)或輻射能

根據(jù)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(jī)物

能引起人和動(dòng)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(xì)菌:皮膚病化膿,上呼吸道感染 ,泌尿道感染,食物中毒,敗血壓癥,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(dá)幾萬種,大多數(shù)對(duì)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(huán)境下能引起感染稱條件致病菌。 能引起食品變質(zhì),腐敗,正因?yàn)樗鼈兎纸庾匀唤绲奈矬w,才能完成大自然的物質(zhì)循環(huán)。

微生物的作用

編輯本段貢獻(xiàn)

現(xiàn)代生物學(xué)的若干基礎(chǔ)性的重大發(fā)現(xiàn)與理論,是在研究微生物的過程中或以微生物為實(shí)驗(yàn)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(jīng)典實(shí)驗(yàn):肺炎球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、噬菌體實(shí)驗(yàn)、植物病毒的重組實(shí)驗(yàn))。DNA的半保留復(fù)制方式(雙螺旋的每一條子鏈分別、都是復(fù)制模板)。遺傳密碼子的解讀(64個(gè)密碼子各對(duì)應(yīng)20種氨基酸及終止信號(hào)的哪一種)。基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)(operon, promoter, operator, repressor, activator的概念與調(diào)節(jié)方式)。信使RNA的翻譯調(diào)節(jié)(terminator)等等……。 現(xiàn)在,很多常用、通用的生物學(xué)研究技術(shù)依賴于微生物,比如:分子克隆重組蛋白在細(xì)菌或酵母中的表達(dá)。很多醫(yī)學(xué)技術(shù)也依賴于微生物,比如:以病毒為載體的基因治療。

編輯本段微生物在整個(gè)生命世界中的地位

當(dāng)人類在發(fā)現(xiàn)和研究微生物之前,把一切生物分成截然不同的兩大界-動(dòng)物界和植物界。隨著人們對(duì)微生物認(rèn)識(shí)的逐步深化,從兩界系統(tǒng)經(jīng)歷過三界系統(tǒng)、四界系統(tǒng)、五界系統(tǒng)甚至六界系統(tǒng),直到20世紀(jì)70年代后期,美國人Woese等發(fā)現(xiàn)了地球上的第三生命形式-古菌,才導(dǎo)致了生命三域?qū)W說的誕生。該學(xué)說認(rèn)為生命是由古菌域(Archaea)、細(xì)菌域(Bacteria)和真核生物域(Eucarya)所構(gòu)成。在圖示“生物的系統(tǒng)進(jìn)化樹”中,左側(cè)的黃色分枝是細(xì)菌域;中間的褐色和紫色分枝是古菌域;右側(cè)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(xì)菌域包括細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)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(dòng)物和植物。除動(dòng)物和植物以外,其它絕大多數(shù)生物都屬微生物范疇。由此可見,微生物在生物界級(jí)分類中占有特殊重要的地位。 生命進(jìn)化一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。Brown等依據(jù)平行同源基因構(gòu)建的“Cenancestor”生命進(jìn)化樹,認(rèn)為生命的共同祖先Cenancestor是一個(gè)原生物。原生物在進(jìn)化過程中產(chǎn)生兩個(gè)分支,一個(gè)是原核生物(細(xì)菌和古菌),一個(gè)是原真核生物,在之后的進(jìn)化過程中細(xì)菌和古菌首先向不同的方向進(jìn)化,然后原真核生物經(jīng)吞食一個(gè)古菌,并由古菌的DNA取代寄主的RNA基因組而產(chǎn)生真核生物。 從進(jìn)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(shí)許出現(xiàn)在地球上。

綜述

微生物對(duì)人類最重要的影響之一是導(dǎo)致傳染病的流行。在人類疾病中有50%是由病毒引起。世界衛(wèi)生組織公布資料顯示:傳染病的發(fā)病率和病死率在所有疾病中占據(jù)第一位。微生物導(dǎo)致人類疾病 微生物的歷史,也就是人類與之不斷斗爭(zhēng)的歷史。在疾病的預(yù)防和治療方面,人類取得了長足的進(jìn)展,但是新現(xiàn)和再現(xiàn)的微生物感染還是不斷發(fā)生,像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治療藥物。一些疾病的致病機(jī)制并不清楚。大量的廣譜抗生素的濫用造成了強(qiáng)大的選擇壓力,使許多菌株發(fā)生變異,導(dǎo)致耐藥性的產(chǎn)生,人類健康受到新的威脅。一些分節(jié)段的病毒之間可以通過重組或重配發(fā)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(dǎo)致感染的株型發(fā)生了變異,這種快速的變異給疫苗的設(shè)計(jì)和治療造成了很大的障礙。而耐藥性結(jié)核桿菌的出現(xiàn)使原本已近控制住的結(jié)核感染又在世界范圍內(nèi)猖獗起來。微生物千姿百態(tài),有些是腐敗性的,即引起食品氣味和組織結(jié)構(gòu)發(fā)生不良變化。當(dāng)然有些微生物是有益的,它們可用來生產(chǎn)如奶酪,面包,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(xì)菌,1000個(gè)疊加在一起只有句號(hào)那么大。想像一下一滴牛奶,每毫升腐敗的牛奶中約有5千萬個(gè)細(xì)菌,或者講每夸脫牛奶中細(xì)菌總數(shù)約為50億。也就是一滴牛奶中可有含有50億個(gè)細(xì)菌。微生物能夠致病,能夠造成食品、布匹、皮革等發(fā)霉腐爛,但微生物也有有益的一面。最早是弗萊明從青霉菌抑制其它細(xì)菌的生長中發(fā)現(xiàn)了青霉素,這對(duì)醫(yī)藥界來講是一個(gè)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)。后來大量的抗生素從放線菌等的代謝產(chǎn)物中篩選出來??股氐氖褂迷诘诙问澜绱髴?zhàn)中挽救了無數(shù)人的生命。 一些微生物被廣泛應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵,生產(chǎn)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,并且可再生資源的潛力極大,稱為環(huán)保微生物;還有一些能在極端環(huán)境中生存的微生物,例如:高溫、低溫、高鹽、高堿以及高輻射等普通生命體不能生存的環(huán)境,依然存在著一部分微生物等等??瓷先?,我們發(fā)現(xiàn)的微生物已經(jīng)很多,但實(shí)際上由于培養(yǎng)方式等技術(shù)手段的限制,人類現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的微生物還只占自然界中存在的微生物的很少一部分。 微生物因?yàn)槲⑸锖苄?,?gòu)造又簡(jiǎn)單,所以人們充分認(rèn)識(shí)它,并發(fā)展成為一門學(xué)科,與其他學(xué)科比起來,還是很晚的。盡管如此,人們已經(jīng)在廣泛的應(yīng)用微生物了。我國勞動(dòng)人民很早就認(rèn)識(shí)到微生物的存在和作用,也是最早應(yīng)用微生物的少數(shù)國家之一。據(jù)考古學(xué)推測(cè),我國在8000年前已經(jīng)出現(xiàn)了曲蘗釀酒了,4000多年前我國釀酒已十分普遍,而且當(dāng)時(shí)埃及人也已學(xué)會(huì)烤制面包和釀制果酒。 2500年前中國人民發(fā)明釀醬、醋,知道用曲治療消化道疾病。公元6世紀(jì)(北魏時(shí)期),我國賈思勰的巨著《齊民要術(shù)》詳細(xì)地記載了制曲、釀酒、制醬和釀醋等工藝。在農(nóng)業(yè)上,雖然還不知道根瘤菌的固氮作用,但已經(jīng)在利用豆科植物輪作提高土壤肥力。這些事實(shí)說明,盡管人們還不知道微生物的存在,但是已經(jīng)在同微生物打交道了,在應(yīng)用有益微生物的同時(shí),還對(duì)有害微生物進(jìn)行預(yù)防和治療。為防止食物變質(zhì),采用鹽漬、糖漬、干燥、酸化等方法。在我國隆慶年間就開始用人痘預(yù)防天花。人痘預(yù)防天花是我國對(duì)世界醫(yī)學(xué)上的一大貢獻(xiàn),這種方法先后傳到俄國、日本、朝鮮、土耳其及英國,1798年英國醫(yī)生琴納(Jenner)提出用牛痘預(yù)防天花。微生物學(xué)作為一門學(xué)科,是從有顯微鏡開始的,微生物學(xué)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期:形態(tài)學(xué)時(shí)期、生理學(xué)時(shí)期和現(xiàn)代微生物學(xué)的發(fā)展。 形態(tài)學(xué)時(shí)期 微生物微生物的形態(tài)觀察是從安東·列文虎克(Antony Van Leeuwenhock 1632-1732)發(fā)明的顯微鏡開始的,它是真正看見并描述微生物的第一人,他的顯微鏡在當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是最精巧、最優(yōu)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(xì)菌和原生動(dòng)物,而且還把觀察結(jié)果報(bào)告給英國皇家學(xué)會(huì),其中有詳細(xì)的描述,并配有準(zhǔn)確的插圖。1695年,安東·列文虎克把自己積累的大量結(jié)果匯集在《安東·列文虎克所發(fā)現(xiàn)的自然界秘密》一書里。他的發(fā)現(xiàn)和描述首次揭示了一個(gè)嶄新的生物世界——微生物世界。這在微生物學(xué)的發(fā)展史上具有劃時(shí)代的意義。

生理學(xué)時(shí)期

例如健康人腸道中即有大量細(xì)菌存在,稱正常菌群,其中包含的細(xì)菌種類高達(dá)上百種。在腸道環(huán)境中這些細(xì)菌相互依存,互惠共生。食物、有毒物質(zhì)甚至藥物的分解與吸收,菌群在這些過程中發(fā)揮的作用,以及細(xì)菌之間的相互作用機(jī)制還不明了。一旦菌群失調(diào),就會(huì)引起腹瀉。隨著醫(yī)學(xué)研究進(jìn)入分子水平,人們對(duì)基因、遺傳物質(zhì)等專業(yè)術(shù)語也日漸熟悉。人們認(rèn)識(shí)到,是遺傳信息決定了生物體具有的生命特征,包括外部形態(tài)以及從事的生命活動(dòng)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,將大大有助于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(guī)律、毒力和致病性,對(duì)于傳統(tǒng)微生物學(xué)來說是一場(chǎng)革命。 微生物以人類基因組計(jì)劃為代表的生物體基因組研究成為整個(gè)生命科學(xué)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(quán)威性雜志《科學(xué)》曾將微生物基因組研究評(píng)為世界重大科學(xué)進(jìn)展之一。通過基因組研究揭示微生物的遺傳機(jī)制,發(fā)現(xiàn)重要的功能基因并在此基礎(chǔ)上發(fā)展疫苗,開發(fā)新型抗病毒、抗細(xì)菌、真菌藥物,將對(duì)有效地控制新老傳染病的流行,促進(jìn)醫(yī)療健康事業(yè)的迅速發(fā)展和壯大! 從分子水平上對(duì)微生物進(jìn)行基因組研究為探索微生物個(gè)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(fā)微生物(特別是細(xì)菌)資源,1994年美國發(fā)起了微生物基因組研究計(jì)劃(MGP)。通過研究完整的基因組信息開發(fā)和利用微生物重要的功能基因,不僅能夠加深對(duì)微生物的致病機(jī)制、重要代謝和調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí),更能在此基礎(chǔ)上發(fā)展一系列與我們的生活密切相關(guān)的基因工程產(chǎn)品,包括:接種用的疫苗、治療用的新藥、診斷試劑和應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各種酶制劑等等。通過基因工程方法的改造,促進(jìn)新型菌株的構(gòu)建和傳統(tǒng)菌株的改造,全面促進(jìn)微生物工業(yè)時(shí)代的來臨。工業(yè)微生物涉及食品、制藥、冶金、采礦、石油、皮革、輕化工等多種行業(yè)。通過微生物發(fā)酵途徑生產(chǎn)抗生素、丁醇、維生素C以及一些風(fēng)味食品的制備等;某些特殊微生物酶參與皮革脫毛、冶金、采油采礦等生產(chǎn)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(chǎn)物可以作為天然的微生物殺蟲劑廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。通過對(duì)枯草芽孢桿菌的基因組研究,發(fā)現(xiàn)了一系列與抗生素及重要工業(yè)用酶的產(chǎn)生相關(guān)的基因。乳酸桿菌作為一種重要的微生態(tài)調(diào)節(jié)劑參與食品發(fā)酵過程。

編輯本段世界地位

當(dāng)人類在發(fā)現(xiàn)和研究微生物之前,把一切生物分成截然不同的兩大界-動(dòng)物界和植物界。隨著人們對(duì)微生物認(rèn)識(shí)的逐步深化,從兩界系統(tǒng)經(jīng)歷過三界系統(tǒng)、四界系統(tǒng)、五界系統(tǒng)甚至六界系統(tǒng),直到70年代后期,美國人Woese等發(fā)現(xiàn)了地球上的第三生命形式-古菌,才導(dǎo)致了生命三域?qū)W說的誕生。該學(xué)說認(rèn)為生命是由古菌域(Archaea)、細(xì)菌域(Bacteria)和真核生物域(Eucarya)所構(gòu)成。在圖示“生物的系統(tǒng)進(jìn)化樹”中,左側(cè)的黃色分枝是細(xì)菌域;中間的褐色和紫色分枝是古菌域;右側(cè)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(xì)菌域包括細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)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(dòng)物和植物。除動(dòng)物和植物以外,其它絕大多數(shù)生物都屬微生物范疇。由此可見,微生物在生物界級(jí)分類中占有特殊重要的地位。生命進(jìn)化一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。Brown等依據(jù)平行同源基因構(gòu)建的“Cenancestor”生命進(jìn)化樹,認(rèn)為生命的共同祖先Cenancestor是一個(gè)原生物。原生物在進(jìn)化過程中產(chǎn)生兩個(gè)分支,一個(gè)是原核生物(細(xì)菌和古菌),一個(gè)是原真核生物,在之后的進(jìn)化過程中細(xì)菌和古菌首先向不同的方向進(jìn)化,然后原真核生物經(jīng)吞食一個(gè)古菌,并由古菌的DNA取代寄主的RNA基因組而產(chǎn)生真核生物。從進(jìn)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(shí)許出現(xiàn)在地球上??!

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