浅谈微生物与人类的关系摘要:我们应该时刻意识到,在我们的周围和机体内都有其他生命体与我们共存。虽然人类与微生物的斗争会无止境地持续下去,但只要我们充分认识到我们所处的环境,认识到生态平衡对人类的好处,不要为了发展而牺牲环境,而坚持可持续发展战略,那么,人类就能够在这微生物的世界里更好地生存下去。关键字:微生物、人类,祸、福在说明微生物与人类之前,我们首先明确一下什么是微生物。不了解何为微生物又从何谈微生物与我们人类的关系呢?微生物主要是由一群肉眼看不见的单细胞生物所构成的,其种类之繁多,数目之庞大,超乎我们的相像。目前,微生物大致分类为细菌、真菌(包含酵母菌和微菌)、藻类和俗称为寄生虫的原虫和蠕虫。病毒是一种只能在活的生物细胞中复制的简单有机体,严格说来并不能视为一种生物,不过,也被归属于微生物。我们生活中的世界,其实是到处布满微生物的世界,从远古时期起人类就和微生物在地球上共处,人类在适应了微生物的同时,又不断遭遇微生物所引起的各种疫病,因此人类与微生物之间就了战争。1929年,英国细菌学家弗莱明,在研究培养葡萄球菌时,偶然发现了青霉素,这是人类历史上第一个抗菌素类药物的诞生。青霉素能抑制病菌细胞壁的形成,使菌体的新陈代谢失调,达到抑菌和杀菌的效用。之后又出现了很多抗菌素类药物,如头孢霉素、链霉素、氯霉素、四环素、卡那霉素、庆大霉素、红霉素等。一时间,人们就觉得在人类与微生物的斗争中,人类已经领先了,因为如结核菌、细菌性肺炎、败血症、梅毒、淋病和其他细菌性传染病慢慢被征服了。但是,正是由于这些抗菌素类药物有抑菌和杀菌的效用,人们大多数认为,不管患了什么病,总是认为多吃点抗菌素药物好,这就导致了以下问题:在多数情况下,抗菌素的作用只是抑制或削弱病原菌的活动,人最终还得靠机体本身来彻底战胜病原菌。长期使用某种抗菌素,不但起不到应有的作用,相反,还会使病原菌产生"抗药性"变异品种,从而使抗菌素失去它特有的效用。细菌的确很聪明的,一个细菌可在24小时内留下约l60多万个后代,然后成群地更有效地带着抗药性来危害人类。因此,人类和细菌这场无宵烟的战争又开始了,一场领先者不断变化的比赛就这样持续下去。正因为细菌有这种抗药性,科学家们正在研究各种策略。例如,使抗药性的细菌产生带有影响其生存能力的基因,使它更难忍受温度和酸度,使有抗药性的细菌在与同类细菌的竞争中,总处于劣势,这样就可以有效地抑制抗药性细菌的蔓延。即使这样,与微生物的斗争中,人类并不能说完全领先,因为到目前为止,有些疾病依然严重威胁着人类,如艾滋病,还有一些一度被控制的传染病又开始死灰复燃。为了防除这些疾病,全世界虽然已经花费了成千上万的美圆,但这些疾病的罪魁祸首却仍然没有被征服,甚至艾滋病还在每年呈指数增长。这不能不引起人们的高度重视。鼠疫,艾滋病(AIDS),癌症,肺结核、虐疾、霍乱“卷土重来”,埃博拉病毒,疯牛病,还有近一段时间又出现了引起人们恐慌的新疾病SARS,禽流感等都是由一些极少部分的微生物所致,那鼠疫来说吧,1347年的一场由鼠疫杆菌(Yersiniapestis)引起的瘟疫几乎摧毁了整个欧洲,有1/3的人(约2500万人)死于这场灾难,在此后的80年间,这种疾病一再肆虐,实际上消灭了大约75%的欧洲人口,一些历史学家认为这场灾难甚至改变了欧洲文化。我国在解放前也曾多次流行鼠疫,死亡率极高。而且还证实,这些病毒还在变异,这就更加增加了对这些疾病研究的困难。而这些疾病的出现,又是跟人们的行为有关,由于发展的需要,人们对环境进行破坏,造成生态的不平衡,生态环境越来越严重,造成病毒能够接触到人们的机会大大增加,而且加快了它们变异的能力。这些无不是人类自身所种的恶果。但这些祸只是由一极少部分的微生物所致,只有这一少数微生物也是人类的敌人。但并不是说一切的微生物对人类都有危害的,如果是这样,人类或许早就灭亡了,因为上面已经讲了,人类是生活在微生物的世界。那现在就谈谈微生物对人类有好处的一面。微生物无处不在,我们无时不生活在“微生物的海洋”中。细菌数亿/g土壤,土壤中的细菌总重量估计为:10034×1012吨;每张纸币带细菌:900万个人体体表及体内存在大量的微生物:皮肤表面:平均10万个细菌/平方厘米口腔:细菌种类超过500种肠道:微生物总量达100万亿粪便干重的1/3是细菌,每克粪便的细菌总数为:1000亿个;每个喷嚏的飞沫含4500-150000个细菌。时时刻刻与微生物“共舞”是祸?是福?微生物既是人类的敌人,更是人类的朋友!微生物在许多重要产品中所起的不可替代的作用,例如:面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫苗、维生素、酶等重要产品的生产.体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证;帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障是人类生存环境中必不可少的成员,有了它们才使得地球上的物质进行循环.因为这样,现在有不少的国家正投资把优先发展微生物经济作为发展生物产业的“火车头”,这可是内有乾坤的。发展微生物经济可以充分发挥比较优势,投入少、产出多、见效快、应用广,可以把其他生物产业带动起来,催生大批高新产业,形成巨大的技术经济优势,占领世界生物领域的制高点。具体地用微生物经济带动生物产业,也需要贯彻“有所为、有所不为”的方针,集中力量攻破难关,并与国内外大市场密切结合,利用强大的需求拉动产业的兴起和扩张,使得自主创新与加快转化形成互动机制。1、大力推广已经成熟的微生物技术,尽快形成单独产业,如抗生素、各种人畜疫苗、生物药品、生物农药、生物肥料等应当大力扶持,以优化质量为主线,提高核心竞争力,迅速占领市场、引导市场。2、组织技术集成,使用微生物技术成为重要环节,同发展循环经济的大趋势结合起来。循环经济的一个重要支柱,就是微生物技术。如果在循环经济中的微生物技术有重大突破,那就会带出一批新型绿色产业。较低层次的有把作物秸秆制成沼气、残渣再制成肥料;污物、污水处理中制取再生用水和其他有用物质,更能保护环境。其高端层次,则可获得新的资源和产品,进一步开拓防治微生物污染的领域。3、开展技术创新,利用微生物研究和开发新的生物技术,取得技术突破,获得自主知识产权,打破国外对某些关键性产业的垄断。特别是同中医中药结合,对预防医治人类的疑难病症如癌症、艾滋病、恶性传染病有所突破,就会形成产业。生物能源也应当作为一个重点,集中力量加以攻关。4、在支持性软硬环境方面,应考虑多培养一些应用微生物技术人才,充实微生物研究机构,广泛开展多种形式的产学研结合,国家、社会和企业给予的投入,鼓励发展应用微生物的研发企业。微生物对人类的好处,除了制造食物和生产有用的物质外,环境中的微生物,其实是地球上所有生物所构成的食物链中极重要的一环。若不是微生物所扮演的分解者,忠心地把死亡的生物体不断分解成活生物体成长所需的营养物质,地球上的生物很快就会面临食物短缺而停止繁衍。此外,人类所制造的垃圾和各类毒性物质对环境造成的污染,如果不是靠著微生物的分解,对人类的危害将不只是现今的千百倍而已。人类既然生活在微生物的世界里,那么一些和我们紧密生活在一起的微生物通常对人体无害,甚至可以帮助我们消化食物和产生人体所需的物质,如维生素等。更重要的是,当有致病性微生物入侵的时候,人体往往还得靠这些共生菌一起将它们驱逐出去。只是当人体的免疫力因先天或后天的种种因素而变差时,有些共生菌就会立刻翻脸,露出狰狞的面目,进一步侵入宿主体内的组织和器官,造成致命的感染。因此,保持身体健康有一部分也意味着维持人体和共生菌之间的微妙平衡,而达到一种互利的关系。我们应该时刻意识到,在我们的周围和机体内都有其他生命体与我们共存。虽然人类与微生物的斗争会无止境地持续下去,但只要我们充分认识到我们所处的环境,认识到生态平衡对人类的好处,不要为了发展而牺牲环境,而坚持可持续发展战略,那么,人类就能够在这微生物的世界里更好地生存下去
摘要 世界的每一个角落都存在着精致的微生物,它们转化物质,传递能量,努力创造它们生命所需的环境;我们的生产和生活始终与它们密切相关,它们在我们的生活中起着重要而复杂的作用。我们应该正确认识它们。它们既是人类的朋友,也是人类的敌人。我们应该正确处理与微生物的关系,合理利用微生物,提高人类生活质量,与微生物长期和谐相处。关键词 微生物; 人类; 有利有害引言 微生物(microorganism简称microbe)是一大类生物,包括细菌、病毒、真菌和一些小型原生动物。它们是小个体,但它们与人类生活密切相关。微生物在自然界无处不在,它们可以在我们的外部环境和身体中找到。它们不仅分布广泛,而且种类和数量也超出了我们的想象。我们总是不可避免地与微生物打交道。 微生物对人类有一个有害的一面,可以腐蚀工业设备,腐蚀和恶化食品和原材料,甚至通过食品作为媒介引起人类中毒、疾病、癌症和死亡;它们对人类也是有益的,在食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革、轻化工业等行业中可以发挥不可替代的重要作用。所以,人类的生活无法不与微生物世界产生交集,微生物是人类永远“相爱相杀”的老伙伴。一、微生物与食品的关系 微生物产品在人类日常生活中随处可见。葡萄酒、酸奶、酱油、醋和味精等食物,以及抗生素、激素、疫苗和其他药物都是通过微生物发酵制成的。 目前,酒精发酵主要用于将葡萄糖等单糖转化为食用酒精,食用酒精是酒精食品中的主要物质。酵母菌是兼性厌氧微生物。有氧时呼吸氧气,直接消耗葡萄糖,产生更多能量,新陈代谢旺盛,便于大规模繁殖,提高生产效率。在缺氧和适当温度的条件下,酵母菌会无氧呼吸,将葡萄糖、果糖和甘露糖等单糖吸入细胞,并在内部酶的作用下将单糖分解成乙醇和二氧化碳,这就是所谓的发酵。 一些细菌的代谢产物可以改善酒、米酒和葡萄酒的风味。在发酵过程中,适当引入细菌也可以克服白酒后味不足的缺点。酿酒工业中常用的细菌包括乳酸菌、醋酸菌、丁酸菌等。 糖化菌是一种能将淀粉质原料转化为葡萄糖的细菌,广泛应用于酿酒行业。糖化酶产生的淀粉糖化酶和蛋白水解酶能促进消化,使乳酸菌和双歧杆菌增殖和活化。其糖化力强,繁殖速度快,热稳定性好,耐酸耐醇,不产生或产生较少的果胶酶,可减少甲醇产量。曲霉属、根霉属、内孢霉属、红曲霉属和毛霉属是葡萄酒工业中常用的菌种。 泡菜是国人的发明,也是一种受欢迎的民间食物。它是一种发酵加工的腌制品。泡菜制作简单,成本低廉,味道鲜美,有利于保存,深受大众欢迎。在泡菜的制作过程中,许多种细菌都参与了发酵,但乳酸菌起着主要作用。乳酸菌是异养厌氧菌,在厌氧条件下将葡萄糖分解成乳酸和少量乙醇,这些物质相互作用形成许多芳香物质,使泡菜具有独特的风味;同时,乳酸菌能有效保存泡菜中的维生素。因此,泡菜是一种风味独特、营养丰富的食品。常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌,其中乳酸杆菌常用于制作酸奶。 像这样的食品有很多,比如醋、腐乳、酱油,都是应用微生物发酵的原理,所以这里就不详细描述了。值得一提的是,随着现代科学技术的飞速发展,微生物香料、营养品和香水已经逐渐从梦想变成现实,并进入普通人的生活,给制造业带来了巨大的创新。 然而,微生物也对人类有不利影响。例如,微生物可以导致传染病的发生和流行,导致食物、衣服、皮革等的发霉和腐烂。这些都是不良保护措施造成的负面影响。二、微生物与人类健康 人类肠道中有许多有益微生物,包括细菌、病毒、真核生物等。它们能与肠道内的其他微生物和免疫系统相互作用,合成多种维生素和氨基酸,如核黄素和维生素K等,满足人类需求,与人体形成复杂的共生系统,对人类健康有重要影响。微生物病原菌给人类带来的灾难 微生物病原体能给人、动物和植物带来疾病,给人类健康和生命带来严重威胁。在14世纪中叶,由耶尔森菌引起的鼠疫导致了欧洲三分之一的死亡。解放前,中国也经历过类似的灾难。即使现在,人类社会仍然受到由微生物病原体引起的疾病和灾难的威胁。艾滋病、结核病、疟疾和霍乱正在卷土重来并大规模传播,新出现的疾病如疯牛病、军团病、埃博拉病毒病、大肠杆菌0157、霍乱0139新致病株、非典病毒、西尼罗病毒、禽流感病毒和猪流感病毒等正在给人类带来新的疾病和灾难。微生物与人类的关系 在日常生活和生产中,微生物也存在于食品、药品、化妆品、其他产品和物品、饮用水和污水、环境空气和内外生物中。这些微生物对我们的身体有利也有弊,对我们的生产、生活和健康都有重要影响。与人类健康相关的微生物包括自然界中存在的所有微生物,宇宙中已知甚至未知的微生物都可能对人类产生影响;包括病原微生物和非病原微生物,对人体有害和有益的微生物。病原微生物能引起人类患各种疾病,影响人们的健康、生活和生活质量,甚至致命,这反映了微生物的有害影响。另一方面,微生物有益于人体和生产生活。作为微生物的宿主,人类是最大的微生态空间,也是它们繁衍的最佳领地之一。 人一出生,身体表面就有微生物,而且与外界在同一个体腔内,这将伴随着人类生命的终结。人体肠道内的细菌依靠消化道提供生存环境,而宿主可以从胃肠道的正常菌群中获得营养,如维生素B(B1、B2、B6和B12)、泛酸、烟酸和维生素K等。碳水化合物[微生物具有几乎与宿主一样多的碳水化合物酶,其中一些(如纤维素分解酶)在宿主(反刍动物)中是缺乏的,并依赖细菌酶将多糖降解成营养物],蛋白质(细菌)细菌参与宿主的代谢和吸收(细菌的B-葡萄糖醛酸酶和硫酸化酶在许多化合物的肠肝循环中起重要作用;肠道细菌参与大多数肠肝循环,如胆红素、胆汁、雌激素和胆固醇;微生物生长和繁殖过程中合成的营养物质最终会被宿主消化、吸收和利用);参与宿主免疫(正常微生物群落对人和动物有不可或缺的免疫刺激作用);发挥生物拮抗作用(反对外籍菌群的定居)。从以上事实可以看出,在宿主环境中,正常微生物和外来微生物必须争夺生存空间和食物,并从环境中捕食。它们生活在宿主体内并与宿主合作,这主要是一种互利共生的关系。可以说,没有微生物,人和动物就无法生存,反之亦然。微生物在医药卫生中的应用与人类健康 众所周知的自然法则是适者生存,不适者淘汰。自人类历史以来,我们的祖先在抗击创伤、疾病和瘟疫以促进健康方面积累了丰富的经验,并创立和发展了预防保健医学和临床医学。医学是诊断、治疗、预防和控制疾病以及保持健康的技术和科学。目前,许多微生物被用于生产各种药物,例如抗生素、维生素、氨基酸、酶制剂、酶抑制剂、细菌制剂和微生物表面活性剂,它们是在微生物生命活动过程中产生的或由微生物自身制造的合成代谢物。虽然生物毒素对人类健康有害,但我们也用它们作为治疗人类疾病的药物。例如,肉毒杆菌产生的肉毒杆菌神经毒素是第一种用于治疗人类斜视、斜颈、面肌痉挛和其他肌肉疾病的微生物毒素药物;河豚毒素和芋螺毒素等海洋生物毒素也显示出良好的应用前景。微生物毒素是一把“双刃剑”,它不仅是人类的敌人,也是人类的朋友。三、微生物与农业生态环境二十一世纪农业生态环境面临的问题 21世纪是生态文明的世纪。人们把对人与自然和谐的追求推到了社会发展主题的位置。它标志着人类即将进入一个全新的文明时代,即生态文明建设的时代。在现代农业发展过程中,遇到了一系列问题。一是化肥使用逐年增加,化肥利用率和化肥增产效益下降;第二,农药的使用逐年增加,造成环境污染,威胁农产品安全;第三,土壤肥力下降,土壤退化加剧;第四,土壤生态环境恶化,土壤生态功能下降。解决农业生态环境问题的措施有效微生物技术 有效微生物技术的开发和应用对中国设施农业的可持续发展尤为重要。它在提高和保持土壤肥力、转化营养元素、提高肥料利用率、促进作物生长、拮抗土传病害、净化环境和平衡生态系统等方面发挥着重要作用。我们应该充分利用微生物肥料的上述功能,为设施农业生产和农业可持续发展服务。发展设施农业是集约利用资源、增加农民收入、提高农业竞争力的战略举措。近年来,随着我国设施农业的蓬勃发展,设施栽培不仅取得了经济效益和社会效益,而且改变了土壤的生态环境。目前,微生物技术在设施农业和新型肥料开发中发挥着越来越重要的作用,已逐渐成为我国国家生态示范区、绿色有机农产品基地等的主力军。在设施农业生产中发挥了越来越明显的经济、社会和生态效益。. 2微生物肥料 微生物肥料是一种用于农业生产的肥料,它通过微生物的生命活动促进作物获得特定的肥料效应。使用微生物肥料可以减少化肥用量,提高化肥利用率。微生物肥料的使用还可以充分利用可再生资源,提高土壤肥力,帮助作物吸收养分,增强植物抗病抗旱能力,刺激和控制生长,减少或减少病虫害,对作物品质有良好的影响。根据微生物肥料的作用和机理以及其产品中特定的微生物种类,可以划分不同的类型,但生物肥料的功效主要与营养元素的来源和有效性有关,或者与作物对养分的吸收、水分和抗病性有关。3. 2. 3土壤微生物 土壤中微生物丰富,它们随着环境的不同和时间的延长而变化。新菌株的筛选将大大提高微生物在农业中的应用效率。通过现代分子生物学技术,分离和克隆筛选获得的新菌株的功能基因片段,人工构建和塑造新的生物活性菌株将成为一个重要的研究方向,利用微生物控制污染和改善环境将是主题。然而,随着土壤的破坏,微生物的栖息地逐渐被破坏,因此保护土壤微生物资源尤为重要。从农药到饲料,从肥料到食品,土壤微生物都有广阔的应用前景。. 4微生物循环农业 以微生物为核心的循环农业是指从农作物秸秆、动植物加工下脚料、人畜粪便、城乡有机垃圾等农产品中分解、消化、吸收和合成新的营养物质,并将其投入农业生产的循环过程。发展以微生物为核心的循环农业,不仅可以促进传统的植物生产和动物生产的“二维农业”向植物生产、动物生产和微生物生产的“三维农业”转变,而且可以提高农业质量和效率,减少资源浪费,维护生态平衡,增加社会就业,提高劳动者素质,具有深远的经济、生态和社会意义。 微生物工程措施能有效改善土壤环境和质量,减少对生态环境的污染,提高作物产量和质量。使人们能够生活在一个相对健康、无污染的环境中,食用绿色、无污染的健康食品,这对人类健康至关重要。四、微生物与工业生产 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。 工业微生物涉及许多行业,如食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革和轻化工业。通过微生物发酵生产抗生素、丁醇和维生素C,并制备一些风味食品;一些特殊的微生物酶涉及皮革脱毛、冶金、采油和采矿,甚至直接用作洗衣粉等添加剂。此外,一些微生物代谢物可作为天然微生物农药广泛应用于农业生产。通过对枯草芽孢杆菌基因组的研究,发现了一系列与抗生素生产和重要工业用酶相关的基因。乳酸菌作为一种重要的微生态调节剂,参与食品发酵过程。对乳酸菌的基因组研究将有助于寻找关键功能基因,进而转化该菌株,使其更适合工业化生产过程。我国两步发酵生产维生素C的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究,将在基因组测序的前提下发现与维生素C生产相关的重要代谢功能基因,通过基因工程改造实现新工程菌株的构建,简化生产步骤,降低生产成本,进而实现经济效益的大幅提高。通过对工业微生物的基因组研究,不断发现新的特殊酶基因和与代谢产物生产相关的重要代谢过程和功能基因,应用于传统工业和过程的生产和转化,促进现代生物技术的快速发展。五、微生物与环境 微生物是自然界中最重要的分解者,在维持物质循环和高度生态平衡、分解生物残体方面发挥着极其重要的作用。一些自养微生物,如蓝细菌和一些浮游微生物,是食物链的起点;一些微生物可以分解有毒物质,这对污水处理和自然自净有重要意义。到目前为止,只有微生物才能分解石油等碳氢化合物,在处理石油污染方面发挥着重要作用。在一些没有阳光的地方,自养微生物是整个生态链的基础。例如,海底热液孔隙生态中的硫细菌。 病原微生物可以控制宿主的数量,甚至影响宿主的进化方向,对整个生态平衡起着重要作用。 一些动物和植物有共生微生物,如果它们缺乏这些微生物,它们的生长将受到不同程度的影响,如豆科植物、根瘤菌和地衣中的真菌。六、结语与微生物学展望 总而言之,微生物对人类社会的发展和人类健康产生了深远的影响。面向21世纪,展望微生物的未来,我们可以看到,微生物基因组和后基因组的研究将全面展开,微生物多样性的研究将进一步发展,微生物和环境治理的重要性将更加受到重视,微生物致病性和宿主免疫机制的研究将继续得到重视和加强。了解微生物之间、微生物与其他生物之间以及微生物与环境之间的相互关系,可以更有效地控制污染,更深入地了解微生物与高等动物之间的共生关系,改善植物。可以预见,在21世纪,微生物学仍将是一门领先的学科,并将为人类健康和社会经济发展做出更大的贡献。参考文献: [1]刘香兰.浅谈微生物与人类的关系.[J].中国果菜,2008 [2]杨俊华.微生物与人类关系的重要性.[R].2015-03-15 [3]刘海涛.酿酒过程中的微生物种类及其作用.[J].2019-10-27 [4]黎燕玲.酿酒机器:你知道酿酒酵母菌是什么吗?[J].2018-06-04 [5]黄广范.制作泡菜过程中的生物学相关知识.[R].2020-03-09 [6]张朝武.传染性非典型肺炎-从SARS谈微生物与人类健康.[J].现代预防医学.2003 [7]王景林.微生物毒害与人类健康. 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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。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。想像一下一滴牛奶,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。也就是一滴牛奶中可有含有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。 微生物间的相互作用机制也相当奥秘。例如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。 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,对其进行的基因组学研究将有利于找到关键的功能基因,然后对菌株加以改造,使其更适于工业化的生产过程。国内维生素C两步发酵法生产过程中的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究,将在基因组测序完成的前提下找到与维生素C生产相关的重要代谢功能基因,经基因工程改造,实现新的工程菌株的构建,简化生产步骤,降低生产成本,继而实现经济效益的大幅度提升。对工业微生物开展的基因组研究,不断发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成相关的功能基因,并将其应用于生产以及传统工业、工艺的改造,同时推动现代生物技术的迅速发展。 农业微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策 据资料统计,全球每年因病害导致的农作物减产可高达20%,其中植物的细菌性病害最为严重。除了培植在遗传上对病害有抗性的品种以及加强园艺管理外,似乎没有更好的病害防治策略。因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究,认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。 经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物,例如:胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也刚刚测定完成。借鉴已经较为成熟的从人类病原微生物的基因组学信息筛选治疗性药物的方案,可以尝试性地应用到植物病原体上。特别像柑橘的致病菌这种需要昆虫媒介才能完成生活周期的种类,除了杀虫剂能阻断其生活周期以外,只能通过遗传学研究找到毒力相关因子,寻找抗性靶位以发展更有效的控制对策。固氮菌全部遗传信息的解析对于开发利用其固氮关键基因提高农作物的产量和质量也具有重要的意义。 环境保护微生物基因组研究找到关键基因降解不同污染物 在全面推进经济发展的同时,滥用资源、破坏环境的现象也日益严重。面对全球环境的一再恶化,提倡环保成为全世界人民的共同呼声。而生物除污在环境污染治理中潜力巨大,微生物参与治理则是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有机物;还能处理工业废水中的磷酸盐、含硫废气以及土壤的改良等。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,有选择性的加以利用,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。美国基因组研究所结合生物芯片方法对微生物进行了特殊条件下的表达谱的研究,以期找到其降解有机物的关键基因,为开发及利用确定目标。 极端环境微生物基因组研究深入认识生命本质应用潜力极大 在极端环境下能够生长的微生物称为极端微生物,又称嗜极菌。嗜极菌对极端环境具有很强的适应性,极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性,加深对生命本质的认识。 有一种嗜极菌,它能够暴露于数千倍强度的辐射下仍能存活,而人类一个剂量强度就会死亡。该细菌的染色体在接受几百万拉德a射线后粉碎为数百个片段,但能在一天内将其恢复。研究其DNA修复机制对于发展在辐射污染区进行环境的生物治理非常有意义。开发利用嗜极菌的极限特性可以突破当前生物技术领域中的一些局限,建立新的技术手段,使环境、能源、农业、健康、轻化工等领域的生物技术能力发生革命。来自极端微生物的极端酶,可在极端环境下行使功能,将极大地拓展酶的应用空间,是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础,例如PCR技术中的TagDNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酶等都具有代表意义。极端微生物的研究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径,其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大。 【【【希望对你有帮助哈】】】
我整天都被人们造成的污染包围着,变得失魂落魄。下面是我整理的环境污染素材作文,欢迎阅读!
现在我们的地球妈妈在遭受着各种各样的伤害,比如说小河的河水正在浑浊,大地上发生了沙尘暴,地球妈妈发烧等等。
地球妈妈发烧:地球妈妈发烧会引起世界各地区降水与干湿状况的变化,进而导致世界各国经济结构的变化。中纬度地区将会因气候变暖使蒸发强烈而变得干旱,现在农业发达的地区将退化成草原;高纬度地区则会因变暖而增加降水,温带作物将可以在此安家。
大地上发生了沙尘暴:沙尘暴,又称黑风暴,是发生在沙漠地区的一种自然现象。沙漠地区的大量流沙,是沙尘暴的沙源,春季的大风是沙尘暴的凭借力量。
近百年来,由于人类过度垦荒,过度放牧,乱砍滥伐,使地表植被遭到严重破坏,大片土地成为裸地,随着荒漠化的不断加快,沙尘暴的范围也逐渐扩大了,沙尘暴的程度也逐渐加重了。2000年春季,首都北京连续八次遭到沙尘暴的袭击。据科学家计算,在一块草原上,刮走18厘米厚的表土,大约需要2000多年的时间;如把草原开垦成农田,则只需49年;若是裸地,则只需18年。从沙尘暴的起因与发展来看,人为破坏环境,破坏地表植被是沙尘暴最重要的起因。只有保护好植被,防止土地沙漠化,才能真正减少沙尘暴危害。
河水正在浑浊:水俣镇由于工业发展排放工业废水,有一批莫名其妙的病人,病人开始时口齿不清,表情呆滞,后来发展为全身麻木,精神失常,最后狂叫而死。多年之后,科学家们才找到这种怪病的起因:汞中毒。原来在水俣镇有一家合醋酸的工厂,在生产过程中用汞做催化剂,然后把大量的'含汞废水排进了水俣湾。汞的毒性很大,在水中微生物作用下,转化成毒性更大的甲基汞,在鱼、贝等体内富集,人吃了这些被甲基汞污染的生物才得了可怕的水俣病。甲基汞会聚集在人脑中,损害脑神经系统,因此猫与人都疯了。
随着人们生活水平的提高,人们越来越不重视保护环境,随地扔垃圾,随地吐痰。在人们的眼里就只有钱、钱、钱。我虽然是个小学生,但也懂得保护环境,从我做起。
每当我看到地上的垃圾,我就会感慨万千,保护环境,从我做起。就拿我家附近的一条小河来说吧,以前,河里的水十分清澈,像一块明亮的大镜子,可以清清楚楚地看到河底的许多石头;可以看到小鱼在河里自由自在在游来游去。经常有许多小朋友在河里嬉戏、玩水;大人们在河里洗菜,洗衣服。渐渐的,人们于是把垃圾扔到河里,污水排放到河里,使河水变得又臭又脏,再也不能清澈见底,变成了浑浊不清的垃圾箱。严重污染环境,严重危害了人们的身体健康。对,只有树立保护环境的观念,才有美好的明天。
星期天,我找来我的好朋友小好,每人拿一个塑料袋,把河边的垃圾一一捡光了,我们手里都是满满的一塑料袋,真是“满载而归”啊!即使我们把河边的垃圾捡光了,但是河里的垃圾是阻止不了,捞掉了还会有,怎么办好呢?最关键的还是唤起人们的环保意识,我们找来一块木板在板上大大地写上:请保护环境,从我做起。我们把它放在河边最显眼的地方,任务完成,我们高兴地回家了。
为了保护我们自己的家园,为了保护我们自己的生命,为了我们自己的将来,为了我们美好的环境,让蓝天更蓝,让清水更清,让地球妈妈更可爱,更生机勃勃,让我们张开小手,献一份爱,出一份力,共创绿色的环境。
人类一直以为地球上的水和空气是无穷无尽的,所以不担心把千万吨废气送到天空去,又把数以亿吨计的垃圾倒进江河湖海……
人类没有注重对青山、绿水、蓝天、大海的保护,私采矿,滥伐树、乱排污水乱放污气、过度放牧、过度开荒、过度开发自然资源、破坏自然界的生态平衡等等。
正所谓:你中有我、我中有你。
近年来,由于人口急剧增长,工业迅猛发展,土壤表面堆放和倾倒,有害废水不断向土壤中渗透,大气中的有害气体及飘尘也不断随雨水降落在土壤中,导致了土壤污染。人类食用后,会影响健康。
多数大城市里的空气含有许多取暖、运输和工厂生产带来的污染物。这些污染物威胁着数千万市民的健康,导致许多人失去了生命,这叫做空气污染。
现在城市巨大,这些大城市的无序扩大也损害到了自然区。因此,无限制的城市化应当被看作是文明的新弊端。
最近几十年,在1980-1990年,世界上有1。5亿公顷森林消失了。按照目前这种森林面积减少的速度,40年以后,就再也见不到一棵树了。
水是不能制造的,一定要珍惜水资源。水饥、水荒、水枯、水污的缠扰,作为“水”的关键点。
臭氧层臭氧层被破坏后,其吸收紫外线的能力大大降低,使得人类接受过量紫外线辐射的机会大大增加了。在北极地区,因为太阳的辐射,冰块全部破损,北极熊无家可归。
所以自然保护很重要。
细菌不全是对人有害的人们往往谈细菌、病毒而色变,因为它们会侵害人的肌体,让人生病,甚至死亡。其实,细菌也分有益菌和有害菌,就像人体消化道内,就存在不少帮助分解、消化食物的有益菌群,比如双岐杆菌、乳酸杆菌等。北医三院的儿科专家王新利在接受记者采访时就表示,人体内各细菌群落都有一个平衡状态,如果这个平衡被打破,孩子就容易出现腹泻等症状。比如有时孩子患呼吸道疾病,给他吃很多的抗生素,结果连体内一些有益菌也被杀灭了,而那些有害的菌群却因为没有天敌而迅速繁殖,或者出现变异,使药物越来越失去效力,细菌的耐药物性也越来越强。适当接触细菌有利增强免疫力事实上,人们不可能总是生活在一个完全没有细菌的环境中,与其总是避免打照面,不如让自己的免疫力得到加强,不怕细菌的侵扰。约翰·理查就认为,我们在肮脏的环境中成长,因此我们需要一个能够抵抗“脏”东西的组织结构。抵抗方式之一是避免与携带病原体和传染疾病的东西接触,恶心呕吐的感觉会让人们本能地远离那些让人感觉不快的东西。第二种抵抗方式就是人的免疫系统发挥作用,打击那些引起感染和过敏反应的有害病原体。据王新利介绍,皮肤首先是我们的第一道防线,在没受伤时免疫力较强,皮肤黏膜、口腔黏膜等是一道天然的屏障。当细菌经过破损的皮肤或通过了黏膜屏障进入体内后,还有淋巴细胞会起作用,它一旦断定某病毒或细菌不是体内原有的,而是外来的,就会把这些入侵者杀死。不过,当第一次入侵体内的细菌或病毒没有被淋巴细胞识别时,它就会越过淋巴细胞侵害各个器官,人得病后症状就比较重,这就是为什么好多传染病刚一来时首批感染的病人病情比较重,随着病的蔓延,人们普遍有了一些免疫力,虽不足以把这个病毒或细菌杀死,但感染症状就相对比较轻了。302医院中西医结合科的肝病专家刘士敬在接受记者采访时指出,如果一辈子不接触细菌,就没有任何抗病能力,人需要接触自然,自然界也有很多有利因素,比如氧气,绿色植物,碳水化合物等,是有一些细菌和病毒混在灰尘中间、土壤里或物体表面,但不能因为怕这些东西而不去接触。人的抗病能力就像防卫能力一样是逐渐养成的,不是一朝一夕的,我们主动形成抗病能力的方式,就是打疫苗,被动方式就是去接触这些细菌和病毒,逐渐地认识它,自身就会形成对它的识别和抗病能力了。
细菌是较强的传染性,对社会危害极大,对人没有好处,细菌对人的坏处有:
1、致病性:
细菌能以它表面的特殊成分和结构附着于寄主体表或各器官的上皮粘膜,如大肠杆菌的某些菌株借其表面抗原吸附于肠上皮化脓性链球菌借其表面特异性M蛋白吸附于咽部粘膜等。
2、在体内繁殖:
细菌在体内繁殖,要求适合它生长的营养条件和抵抗寄主的能力,如变形杆菌,由于具有尿素酶,能利用尿素生长,并产生氨损伤组织,所以比其他细菌引起更为严重的肾盂肾炎。
3、扩散:
某些细菌能产生可溶性物质,分解结缔组织基质中的透明质酸,造成皮下扩散,如化脓性链球菌。另外有些细菌如布氏杆菌、在淋巴结内不被清除,反而能生长繁殖,在机体抵抗力差时,局部感染的细菌可侵入血循环造成菌血症。
扩展资料:
细菌和人体主要为寄生关系,由于大多数细菌有自己的代谢系统,细菌入侵人体后是可以寄生在人体正常细胞之间的。细菌夺取了机体所必须的营养物质。
细菌的生长产生各种各样的代谢产物打乱了机体的生理平衡;甚至细菌的体积也成为致病的因素,干扰和破坏细胞的功能,因此,在一些疾病中,仅细菌的增殖就造成致命的后果。
病毒入侵人体可能是来源于一次打喷嚏,或者一次身体接触。病毒需要寄生在活的宿主细胞之内,依赖于宿主细胞提供病毒复制过程中所需要的原料体系、能量和场所。
当一个病毒准备感染宿主细胞时,其需要以下六个步骤完成其增殖活动,分别是吸附、侵入、脱壳、生物合成、组装和释放。
参考资料来源:百度百科—细菌
参考资料来源:人民网—专家详说细菌和病毒
好处:
1、细菌通常与酵母菌及其他种类的真菌一起用于酦酵食物,例如在醋的传统制造过程中,就是利用空气中的醋酸菌(Acetobacter)使酒转变成醋。其他利用细菌制造的食品还有奶酪、泡菜、酱油、醋、酒、优格等。细菌也能够分泌多种抗生素,例如链霉素即是由链霉菌所分泌的。
2、细菌能降解多种有机化合物的能力也常被用来清除污染,称做生物复育。举例来说,科学家利用嗜甲烷菌来分解美国佐治亚州的三氯乙烯和四氯乙烯污染。
3、细菌也对人类活动有很大的影响。例如奶酪及优格的制作、部分抗生素的制造、废水的处理等,都与细菌有关。在生物科技领域中,细菌也有着广泛的运用。
坏处:
一些细菌成为病原体,导致了多种疾病。在植物中,细菌导致叶斑病、火疫病和萎蔫。感染方式包括接触、空气传播、食物、水和带菌微生物。病原体可以用抗菌素处理,抗菌素分为杀菌型和抑菌型。
扩展资料
益生菌与我们人类的健康长寿息息相关,数千年来人们一直食用的美味食物,如酸奶、泡菜、酸菜、豆豉、纳豆、红茶菌等都是益生菌食品,这些食品中有益的的微生物,如酵母、双歧杆菌、乳酸杆菌、放线菌、枯草杆菌等给我们带来美味和健康。
肠道菌群是人类最庞大的菌库,也是最大的微生态系统,栖息着大约1000多种,100万亿个细菌,是人体细胞总数的10倍,其中包括了细菌、真菌、古菌以及原生动植物(甚至病毒)等种类众多的微生物。
肠道菌群与人体有着密不可分,是共生互利关系的统一体,又被称为人的“第二基因组”。肠道内细菌总重量可达公斤,人体每天排出粪便重量的50%以上由细菌及其“尸体”构成。
参考资料来源:百度百科-细菌
参考资料来源:人民网-益生菌的作用到底有多大?
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。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。想像一下一滴牛奶,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。也就是一滴牛奶中可有含有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。 微生物间的相互作用机制也相当奥秘。例如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。 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,对其进行的基因组学研究将有利于找到关键的功能基因,然后对菌株加以改造,使其更适于工业化的生产过程。国内维生素C两步发酵法生产过程中的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究,将在基因组测序完成的前提下找到与维生素C生产相关的重要代谢功能基因,经基因工程改造,实现新的工程菌株的构建,简化生产步骤,降低生产成本,继而实现经济效益的大幅度提升。对工业微生物开展的基因组研究,不断发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成相关的功能基因,并将其应用于生产以及传统工业、工艺的改造,同时推动现代生物技术的迅速发展。 农业微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策 据资料统计,全球每年因病害导致的农作物减产可高达20%,其中植物的细菌性病害最为严重。除了培植在遗传上对病害有抗性的品种以及加强园艺管理外,似乎没有更好的病害防治策略。因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究,认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。 经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物,例如:胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也刚刚测定完成。借鉴已经较为成熟的从人类病原微生物的基因组学信息筛选治疗性药物的方案,可以尝试性地应用到植物病原体上。特别像柑橘的致病菌这种需要昆虫媒介才能完成生活周期的种类,除了杀虫剂能阻断其生活周期以外,只能通过遗传学研究找到毒力相关因子,寻找抗性靶位以发展更有效的控制对策。固氮菌全部遗传信息的解析对于开发利用其固氮关键基因提高农作物的产量和质量也具有重要的意义。 环境保护微生物基因组研究找到关键基因降解不同污染物 在全面推进经济发展的同时,滥用资源、破坏环境的现象也日益严重。面对全球环境的一再恶化,提倡环保成为全世界人民的共同呼声。而生物除污在环境污染治理中潜力巨大,微生物参与治理则是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有机物;还能处理工业废水中的磷酸盐、含硫废气以及土壤的改良等。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,有选择性的加以利用,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。美国基因组研究所结合生物芯片方法对微生物进行了特殊条件下的表达谱的研究,以期找到其降解有机物的关键基因,为开发及利用确定目标。 极端环境微生物基因组研究深入认识生命本质应用潜力极大 在极端环境下能够生长的微生物称为极端微生物,又称嗜极菌。嗜极菌对极端环境具有很强的适应性,极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性,加深对生命本质的认识。 有一种嗜极菌,它能够暴露于数千倍强度的辐射下仍能存活,而人类一个剂量强度就会死亡。该细菌的染色体在接受几百万拉德a射线后粉碎为数百个片段,但能在一天内将其恢复。研究其DNA修复机制对于发展在辐射污染区进行环境的生物治理非常有意义。开发利用嗜极菌的极限特性可以突破当前生物技术领域中的一些局限,建立新的技术手段,使环境、能源、农业、健康、轻化工等领域的生物技术能力发生革命。来自极端微生物的极端酶,可在极端环境下行使功能,将极大地拓展酶的应用空间,是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础,例如PCR技术中的TagDNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酶等都具有代表意义。极端微生物的研究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径,其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大。 【【【希望对你有帮助哈】】】
微生物论文>>巧塔桥助达标19世纪德国教育学家第斯多惠认为:“一个坏教师奉送真理,一个好教师则教人发现真理。”这是很有道理的,因为学习是复杂的思维活动,是在教师引导下不断提出问题、分析问题和解决问题的过程。因此,在教学过程中,教师应根据学生实际,积极创造条件,巧妙搭桥,帮助学生达标。巧设疑,搭好兴趣—思维之桥课堂提问是教学活动中的重要形式,是师生感情交流的纽带,是课堂教学中信息反馈的主要途径。同时,也能诱发学生学习兴趣,启迪其思维,有助于达到教学目标。好的提问是启发学生思维的“激活酶”,强化记忆的“催化剂”。在讲授某一内容伊始,可先用适当有趣的事物来设置疑问,以诱发学生急于解疑的思维活动,引起他们强烈的学习欲望。例如,在讲授线形动物门——蛔虫时,学生对蛔虫比较熟悉,可是教师提出:蛔虫体积这样大,怎么能在人体内寄生呢?人体小肠分泌的消化液为什么不能将其消化吸收呢?这些问题对学生来说是陌生的。抓住学生熟悉但又不完全了解的事物,提出问题,设置悬念,可收到良好的教学效果。课堂问题设计成功与否,关键在于了解学生,掌握教学内容、目标,从而设计出不同的提问形式。所设计的问题要严谨,有针对性、灵活性,能引起学生的注意和思考,激发其兴趣,启发其思维,才能真正帮他们高效达标
什么是微生物?微生物是泛指肉眼看不到或看不清楚的微小生物。它们体积微小,结构简单。它与人类关系密切,它既能造福于人类,也能给人类带来毁灭性的灾难。微生物学在解决当代重大社会问题中起着重要作用。例如微生物采油技术中,它发挥令人难以想象的巨大作用。它可降低原油的黏度,增加原油的流动性,从而大大提高了原油的采收率。此种技术成本低,设备简单,不伤害地层,不污染环境,而且效益显著。1995~2000 年,斯诺克尔石油技术公司实施该技术且获得很好的效益[1]。而日本则把光合菌、乳酸菌、酵母菌、发酵丝状菌、放线菌等功能各异的80 多种微生物组成的一种活菌制剂。这些微生物组合在一个统一体中,互相促进,共同构成一个复杂而稳定的具有多元功能的微生态系统,可抑制有害微生物,尤其是病原菌和腐败细菌的活动,促进植物生长。该技术在自然农法中广泛应用。随着国民经济的发展,微生物的应用也越来越广泛。在生物制药、能源、环保、食品、工业等方面,微生物都扮演着重要的角色。然而,微生物在给人类提供诸多好处的同时,也带来了许多不可忽视的负面影响。我们用的化妆品含有多种营养成分,为微生物的生长提供了适宜的环境,在生产、储藏和使用过程中极易受到微生物的污染。化妆品中常见细菌主要以芽胞杆菌属、假单胞菌属、葡萄球菌属为主,这几个属的细菌在自然界分布广泛,对环境抵抗力较强,污染机会较多[2]。真菌主要有木霉属、曲霉属、根霉属、脉孢菌属、短梗霉属、假丝酵母属和红酵母属等,这些菌也是自然环境中常见的霉菌和酵母[3]。受到微生物污染的化妆品不但产品腐败变质,更重要的是致病微生物污染会对人体健康产生危害。别外饮水机污染也已成为不可忽视的卫生问题,有的饮水水质量已经远远达不到合格饮用水的卫生质量,所谓的纯净水、矿泉水等已不能直接饮用,主要是被大肠杆菌等微生物污染。这种状况很可能加重夏秋季肠道病的流行。研究人员还指出,室内空气也存在着微生物污染,它可引起人体出现眼刺激感、哮喘、过敏性皮炎、过敏性肺炎和传染性疾病,重者甚至因感染而死亡。室内建筑材料和家用电器是室内空气的主要污染源,它不仅能释放出对人体有害的化学物质,同时也为微生物的孳生提供了有利的条件。由此可见,微生物与人类的关系非常密切,它不仅造福与人类,也会伤害人类。因此我们应该正确地认识微生物,并利用它保护环境、造福人类,这是我们的期望也是我们每个人义不容辞的责任。
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1、我国的现代化建设将面临的世界经济环境主要是经济全球化和区域经济一体化;2、经济全球化对世界经济的发展有着积极的意义,它促进了世界各国和地区之间经济融合,资源在全球范围内优化配置,产业结构的调整和升级等,促进了国际贸易的发展,劳动生产率水平的提高和生产的发展,从整体上促进了世界经济的增长;3、经济全球化还带来一系列其他的后果,它在带给民族国家全球化机遇的同时,又消蚀着民族国家的主权,尤其是发展中国家的经济主权;4、通过提高自主创新能力与加强质量、品牌和标准建设,争创国际竞争新优势;5、加快服务业特别是现代服务业发展。
环保是现代生活中人类面临的最大问题.要解决这一问题必须从基础做起. 首先,要大量宣传,提高人们的觉悟与认识,加强环保意识. 其次,要进行废物回收利用,减少对森林树木的砍伐.还要加强对白色污染的处理,少使用塑料制品. 最后,要对清洁方面作改进.使市容更整洁. 为了地球的明天,我们必须从现在开始努力,要好好地保护环境.于此我们提出如下建议: 实行垃圾分类袋装化.这样不仅能减少环卫工人的工作量,还能更好地起到废物利用,减少污染,节约资源. 买菜时,少用塑料袋,尽量用竹篮子. 用笔尽量用可换芯的,减少圆珠笔外壳的浪费与垃圾量. 外出吃饭尽量不用一次性饭盒. 播种绿色就是播种希望 垃圾过剩与环境问题 垃圾的回收及资源化综合利用 垃圾的回收及资源化综合利用(下)海浴室中的科学 从喝纯水想起 时下,饮用水正成为一种潮流.尽管媒介不只一次地介绍过饮用水的种种弊端,但"饮用水"族仍然日益扩大. 饮用水不单单指纯水,还包括矿泉水,蒸馏水甚至太空水等等. 而我们喝着长大的自来水则成了相对的"非饮用水". 我们并不排除目前饮用水风靡,炒作起了一定的作用, 但它反映了当前水体污染的严重已经到了难以下口的程度. 有报道说:"据报道979年对全国798座城镇的调查, 全国日污水排放量为国为民258万吨, 其中工业废水占用819,生活污水占据199. 1989年对全国代表大会854个城镇进行调查,每天的排放量达亿吨.其中工业废水达成协议亿吨. 这些废水绝大部分未经处理就直接排放, 污染了江河湖海. 此外, 更有一个不争的事实摆在每个上海人面前.上海的母亲河黄埔江,50年代中期(1958年)之前是一条水质清澈,鱼虾成群的河道,1962年水质开始受到污染, 1963年开始出现为期22天的黑臭期,1988年上升到场29天,占全年约2/3, 水质不合格江段占,占全长的. 水污染的危害是不是不言而喻的.水体污染,水质恶化对人体健康和人类生活,生产都带来了严重的危害. 给你点资料,希望对你有帮助! 水是人类赖以生存的重要物质,洁净的人能给人们带来葱茏花木,鸟语花香,恬静舒适,美丽如画的优美环境,给人们带来宁静,愉悦和和平.但是今天污染了的水给人们带来的是痛苦,恐怖和灾难.为了使生活更美好,让秀丽的山水永驻人间,让清水长流不断,人们已越来越清晰地认识到防止水污染的重要性. 播种绿色就是播种希望 垃圾过剩与环境问题 从喝纯水想起 垃圾的回收及资源化综合利用垃圾的回收及资源化综合利用浴室中的科学 文秘杂烩网
装饰, 装饰,装修引起的室内环境污染与防治 ——室内有害气体的污染和防治 ——室内有害气体的污染和防治摘要: 摘要:室内装饰,装修中产生的有害气体污染,已严重威胁到人类的生命健康.实时,准确的检测, 对污染源进行有效的控制和处理,已迫在眉睫.在此,较详细的叙述了装饰,装修导致室内有害气体 污染的来源和危害,并提出了一些建议和防治对策. 关键字: 关键字:室内装饰装修材料;有害气体污染;污染防治 一,概述据统计现代人有 80%以上时间在室内度过[1],全世界每年有 280 万人直接或间接死于装修污染, 全球约 4%的疾病与室内环境相关[2],装修污染已经被列为公众危害最大的五种环境问题之一.随着 人们生活水平的提高,居室装修已成为消费热点.但是,市场装饰,装修材料质量良莠不齐,某些装 饰修材料有害物质含量严重超标,给室内空气带来了污染,由此所诱发的各种疾病,严重影响了人民 群众的身心健康[3]. 很多室内空气污染物都是刺激性气体,比如说二氧化硫,甲醛等,这些物质会刺激眼鼻,咽喉以 及皮肤,引起流泪,咳嗽,喷嚏等症状.更严重一些,在污染的空气中长期生活,还会引起呼吸功能 下降,呼吸道症状加重,有的还会导致慢性支气管炎,支气管哮喘,肺气肿等疾病,肺癌,鼻咽癌患 病率也会有所增加.认清室内污染物的来源和危害,有助于我们合理的选用绿色建材,同时对现有的 室内污染物进行治理. 二,室内有害气体的来源和危害 室内有害气体的来源和危害 有害气体目前我国室内环境的主要污染源来自建筑,装饰和家具.随着人们生活水平的提高,越来越的人 开始注意家庭装潢,而家装材料中的有毒物质是引起室内污染的重要原因.室内装修的五大主要污染 源分别是甲醛,苯物,氨气,氡,总挥发性有机化合物( TVOC)[4]. 下面主要介绍五大主要污染源的来源及其危害: ,甲醛 (一) 甲醛 , 甲醛(HCHO)是一种有机化合物,具有强烈的刺激性气味,易溶于水,醇,醚,其 40%的水溶 液称为"福尔马林" ,被确认为有效的杀菌和消毒物质,作为有用的化学物质很早就被人们所应用, 目前医学上仍用福尔马林做防腐剂.甲醛具有较强粘合性,有防虫,防腐,加强板材硬度的功能.室 内空气中的甲醛主要来源室内装修的胶合板,细木工板,纤维板和刨花板等板材以及用人造板制作的 木制家具.其他装饰材料,如化纤地毯,油漆,墙纸,塑料泡沫,涂料及一些有机材料也含有一定量 的甲醛.但是人们若是经常接触这种挥发性有机物,则会对人体健康造成危害.甲醛主要会对呼吸系 统造成伤害,已被世界卫生组织确定为可疑致癌或物质. ,苯和苯系 (二) 苯和苯系物 ,苯和苯系物 苯是一种无色透明,具有特殊芳香气味的液体,密度比水小,不溶于水,常作有机溶剂,苯系物 包括苯,甲苯和二甲苯等.苯存在于油漆,胶,涂料及腻子中.苯和苯系物也已经被世界卫生组织确 定为致癌物质.人在短时间内吸入高浓度的甲苯,二甲苯,会出现中枢神经系统麻醉的症状,轻者头 晕,恶心,胸闷,乏力,严重的会出现昏迷,以致呼吸衰竭而死亡.苯主要对皮肤,眼睛和上呼吸道 有刺激作用.长期接触苯系混合物的人 ,再生障碍性贫血发病率较高,并能引起白血病.孕妇吸入 大量甲苯有可能造成胎儿畸形,中枢神经系统功能障碍及生长发育迟缓等缺陷[5]. (三) 氨 , 氨为无色,具有强烈刺激,挥发性的碱性气体,比空气轻,溶解度高.主要来源于施工中使用的 混凝土添加剂如防冻剂,膨胀剂和早强剂;建筑装修材料中的胶黏剂,涂料添加剂和增白剂.氨的溶 解度较大,易溶于上呼吸道的水分中,因而吸入后仅很小的一部分能够到达肺组织.可造成眼睛,呼 吸道和皮肤的刺激,伤害神经系统,生殖系统,呼吸系统,长期接触严重者可以导致肺癌. ,氡 (四) 氡 , 无色无味放射性气味,能溶于水和一些有机溶剂,是石头和土壤中的铀在衰变过程中的产物.主 要来源以天然石材为主的无机材料(花岗石,大理石,石膏,水泥,砂等)和矿渣及工业废渣综合利用 后的产品.氡能够进入人的呼吸系统造成辐射损伤,诱发肺癌;还会影响人的神经系统,使人精神不 振,昏昏欲睡.接触高浓度的氡气及其衰变产品,可以增加诱发肺癌的机会,大剂量的辐射作用下, 可能引起皮肤癌和白血病[6]. ,TVOC (五) , 总挥发性有机化合物( TVOC )是由一种或多种碳原子组成,容易在室温和正常大气压下蒸发的化 合物的总称,他们是存在于室内环境中的无色气体,由建筑材料,清洗剂,化妆品,蜡制品,地毯, 家具,激光打印机,影印机,粘合剂以及室内的油漆中散发出来,对中枢神经系统,肝脏,肾脏及血 液有毒害影响.短期的接触可使眼睛不适:灼热,干燥,异物感,水肿;喉咙不适:喉干;呼吸问题: 呼吸短促,哮喘,头痛,贫血,头昏,疲乏,易怒等. 三,家庭装饰装修有害气体的防治 家庭装饰装修有害气体的防治家庭装饰装修要做到绿色环保,并不是绝对的没有污染,而是把污染降到最低.任何装修都会造 成污染,但是只要污染的程度不超出国家规定的标准范围,就不会对人体造成危害. 首先,家庭装修设计要简洁,实用,应尽可能的少使用人造板材;在设计时还要考虑室内空气流 通的问题,如果居室设计封闭,通风不畅,就不利于有害物质的排除.选材时也要严格选用安全环保 型材料,一定要注意看是否有环保产品的绿色标志,尽量选刺激性气味小的材料.施工时也要注意要 尽量选用无毒,少毒,无污染,少污染的施工工艺,应选择正规的装饰公司施工,确保施工过程中绿 色安全. 其次, 如果在装修后发现了空气污染, 也要及时的采取治理措施. 常见的治理方法有物理吸附法, 化学吸附法和光触媒法等方法. 物理吸附法就是利用活性炭, 多孔铝硅酸盐, 氧化铝等无机物的多空, 微孔吸附效应,对有害气体进行吸附,具有一定的效果.但物理吸附法往往只对特定的物质有效,且 受环境影响较大.化学吸附法是采用特定的化学反应将有害气体转为其他物质.我国市场上出售的主 要有甲醛捕捉剂,氨除味剂,苯消除剂等分别对甲醛,氨,苯等能起到一定的净化清楚作用.但需要 注意的是这些化学物质虽能起到一定的作用,但也可能会产生二次污染,或出现清除不彻底,有害气 体再次反弹的情况.以纳米级二氧化钛为中心的光触媒,在光的照射下,会产生类似光合作用的光催 化反应,产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧,可氧化分解各种有机化合物,把有机污染物分 解成无污染的水和二氧化碳,是一种良好的清除装修污染的方法,且不存在二次污染的问题.同时, 光触媒还有杀菌,除臭,防霉,自洁,净化空气等功效,能够综合提高室内空气质量. 四,结束语 室内装饰装修在给人们带来美的享受的同时,也会带来一定的污染.室内环境中有害气体的污染 与每个人息息相关,认清污染物的来源和危害,有助于我们更好的防治污染,在享受美的同时,对自 己的身体健康进行保护
生物体与外界环境之间的物质和能量交换以及生物体内物质和能量的转变过程叫做新陈代谢。新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称。这是所有生命的基本特征。它包括物质代谢和能量代谢两个方面。物质代谢:是指生物体与外界环境之间物质的交换和生物体内物质的转变过程。可细分为:从外界摄取营养物质并转变为自身物质。(同化作用)自身的部分物质被氧化分解并排出代谢废物。(异化作用)能量代谢:是指生物体与外界环境之间能量的交换和生物体内能量的转变过程。可细分为:储存能量(同化作用)释放能量(异化作用)在新陈代谢过程中,既有同化作用,又有异化作用。同化作用:又叫做合成代谢)是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质,并且储存能量的变化过程。异化作用:(又叫做分解代谢)是指生物体能够把自身的一部分组成物质加以分解,释放出其中的能量,并且把分解的终产物排出体外的变化过程。
相互依赖的关系,细菌离不开人类,那它就失去了存活的依赖,人类对于很多细菌来说是唯一宿主,就是它只能在人体内寄生,不能在其他动物体内繁殖。虽然很多细菌是引起人类疾病的罪魁祸首,但是别忘了人体内生长着很多正常菌群,特别是在肠道内,这些细菌帮助你消化食物,而且人体内的正常菌群在病原菌侵入机体时一定程度上会帮助机体抵御外来的入侵,因为这些入侵的病原菌对它们来说也是竞争对手,不能容忍跟他们分抢资源。另外外环境细菌对人类也很重要,土壤里的细菌帮人类分解很多垃圾,动物或植物死了以后也会被细菌分解掉,回归大自然。另外,很多人类的食物也是归功于细菌,如酿酒,发酵的过程就是通过细菌来完成,很多人爱吃的酸奶,是有乳酸杆菌来酿制,嘿嘿有好的也有坏的乳酸菌,在做酸奶或是泡菜的过程中起作用的醋酸杆菌,做醋用的谷氨酸棒状杆菌,生产味精就靠它让人患结核病的是结核杆菌如果没有那些腐生细菌的分解作用,那我们地球上的残枝落叶、动物尸体就要堆成山了引起人患流感的就是流感病毒肝炎的病原体就是病毒狂犬病是由狂犬病毒引起的
微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体,它个体微小,却与人类生活密切相关。微生物在自然界中可谓“无处不在,无处不有”,涵盖了有益有害的众多种类,广泛涉及健康、医药、工农业、环保等诸多领域。 一般地,在中国大陆地区的教科书中,均将微生物划分为以下8大类:细菌、病毒、真菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体。 有些人误将真菌当作细菌,是一种比较普遍的误解。尤其以80年代以前未受过系统生物学教育者。 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。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。 微生物间的相互作用机制也相当奥秘。例如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。 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,对其进行的基因组学研究将有利于找到关键的功能基因,然后对菌株加以改造,使其更适于工业化的生产过程。国内维生素C两步发酵法生产过程中的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究,将在基因组测序完成的前提下找到与维生素C生产相关的重要代谢功能基因,经基因工程改造,实现新的工程菌株的构建,简化生产步骤,降低生产成本,继而实现经济效益的大幅度提升。对工业微生物开展的基因组研究,不断发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成相关的功能基因,并将其应用于生产以及传统工业、工艺的改造,同时推动现代生物技术的迅速发展。 农业微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策 据资料统计,全球每年因病害导致的农作物减产可高达20%,其中植物的细菌性病害最为严重。除了培植在遗传上对病害有抗性的品种以及加强园艺管理外,似乎没有更好的病害防治策略。因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究,认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。 经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物,例如:胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也刚刚测定完成。借鉴已经较为成熟的从人类病原微生物的基因组学信息筛选治疗性药物的方案,可以尝试性地应用到植物病原体上。特别像柑橘的致病菌这种需要昆虫媒介才能完成生活周期的种类,除了杀虫剂能阻断其生活周期以外,只能通过遗传学研究找到毒力相关因子,寻找抗性靶位以发展更有效的控制对策。固氮菌全部遗传信息的解析对于开发利用其固氮关键基因提高农作物的产量和质量也具有重要的意义。 环境保护微生物基因组研究找到关键基因降解不同污染物 在全面推进经济发展的同时,滥用资源、破坏环境的现象也日益严重。面对全球环境的一再恶化,提倡环保成为全世界人民的共同呼声。而生物除污在环境污染治理中潜力巨大,微生物参与治理则是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有机物;还能处理工业废水中的磷酸盐、含硫废气以及土壤的改良等。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,有选择性的加以利用,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。美国基因组研究所结合生物芯片方法对微生物进行了特殊条件下的表达谱的研究,以期找到其降解有机物的关键基因,为开发及利用确定目标。 极端环境微生物基因组研究深入认识生命本质应用潜力极大 在极端环境下能够生长的微生物称为极端微生物,又称嗜极菌。嗜极菌对极端环境具有很强的适应性,极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性,加深对生命本质的认识。 有一种嗜极菌,它能够暴露于数千倍强度的辐射下仍能存活,而人类一个剂量强度就会死亡。该细菌的染色体在接受几百万拉德a射线后粉碎为数百个片段,但能在一天内将其恢复。研究其DNA修复机制对于发展在辐射污染区进行环境的生物治理非常有意义。开发利用嗜极菌的极限特性可以突破当前生物技术领域中的一些局限,建立新的技术手段,使环境、能源、农业、健康、轻化工等领域的生物技术能力发生革命。来自极端微生物的极端酶,可在极端环境下行使功能,将极大地拓展酶的应用空间,是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础,例如PCR技术中的TagDNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酶等都具有代表意义。极端微生物的研究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径,其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大
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