什么是微生物微生物的作用
什么是微生物微生物的作用
微生物的個(gè)體微小、種類繁多、與人類關(guān)系密切。那么你對(duì)微生物了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是微生物的內(nèi)容，希望大家喜歡!
微生物的定義
個(gè)體難以用肉眼觀察的一切微小生物之統(tǒng)稱。微生物包括細(xì)菌、病毒、真菌、和少數(shù)藻類等。(但有些微生物是肉眼可以看見的，像屬于真菌的蘑菇、靈芝等。)病毒是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。根據(jù)存在的不同環(huán)境分為空間微生物、海洋微生物等，按照細(xì)胞機(jī)構(gòu)分類分為原核微生物和真核微生物。
微生物的主要特征
體小面大
一個(gè)體積恒定的物體，被切割的越小，其相對(duì)表面積越大。微生物體積很小，如一個(gè)典型的球菌，其體積約1mm³，可是其表面積卻很大。這個(gè)特征也是賦予微生物其他如代謝快等特性的基礎(chǔ)。
吸多轉(zhuǎn)快
微生物通常具有極其高效的生物化學(xué)轉(zhuǎn)化能力。據(jù)研究，乳糖菌在1個(gè)小時(shí)之內(nèi)能夠分解其自身重量1000-10000倍的乳糖，產(chǎn)朊假絲酵母菌的蛋白合成能力是大豆蛋白合成能力的100倍。
生長(zhǎng)繁殖快
相比于大型動(dòng)物，微生物具有極高的生長(zhǎng)繁殖速度。大腸桿菌能夠在12.5-20分鐘內(nèi)繁殖1次。不妨計(jì)算一下，1個(gè)大腸桿菌假設(shè)20分鐘分裂1次，1小時(shí)3次，1晝夜24小時(shí)分裂24×3=72次，大概可產(chǎn)生4722366500萬億個(gè)(2的72次方)，這是非常巨大的數(shù)字。但事實(shí)上，由于各種條件的限制，如營(yíng)養(yǎng)缺失、競(jìng)爭(zhēng)加劇、生存環(huán)境惡化等原因，微生物無法完全達(dá)到這種指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。 已知大多數(shù)微生物生長(zhǎng)的最佳pH范圍為7.0 (6.6~7.5)附近，部分則低于4.0。
微生物的這一特性使其在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用，如發(fā)酵、單細(xì)胞蛋白等。微生物是人類不可或缺的好朋友。
微生物的作用
生活生產(chǎn)
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。微生物導(dǎo)致人類疾病的歷史，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(zhǎng)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。
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(zhǎng)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。抗生素的使用在第二次世界大戰(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?？瓷先ィ覀儼l(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。
微生物間的相互作用機(jī)制也相當(dāng)奧秘。例如健康人腸道中即有大量細(xì)菌存在，稱為正常菌群，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。
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，對(duì)其進(jìn)行的基因組學(xué)研究將有利于找到關(guān)鍵的功能基因，然后對(duì)菌株加以改造，使其更適于工業(yè)化的生產(chǎn)過程。國(guó)內(nèi)維生素C兩步發(fā)酵法生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵菌株氧化葡萄糖酸桿菌的基因組研究，將在基因組測(cè)序完成的前提下找到與維生素C生產(chǎn)相關(guān)的重要代謝功能基因，經(jīng)基因工程改造，實(shí)現(xiàn)新的工程菌株的構(gòu)建，簡(jiǎn)化生產(chǎn)步驟，降低生產(chǎn)成本，繼而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的大幅度提升。對(duì)工業(yè)微生物開展的基因組研究，不斷發(fā)現(xiàn)新的特殊酶基因及重要代謝過程和代謝產(chǎn)物生成相關(guān)的功能基因，并將其應(yīng)用于生產(chǎn)以及傳統(tǒng)工業(yè)、工藝的改造，同時(shí)推動(dòng)現(xiàn)代生物技術(shù)的迅速發(fā)展。
經(jīng)濟(jì)作物柑橘的致病菌是國(guó)際上第一個(gè)發(fā)表了全序列的植物致病微生物。還有一些在分類學(xué)、生理學(xué)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值上非常重要的農(nóng)業(yè)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(guó)正在開展的黃單胞菌的研究等正在進(jìn)行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也剛剛測(cè)定完成。借鑒已經(jīng)較為成熟的從人類病原微生物的基因組學(xué)信息篩選治療性藥物的方案，可以嘗試性地應(yīng)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(xué)研究找到毒力相關(guān)因子，尋找抗性靶位以發(fā)展更有效的控制對(duì)策。固氮菌全部遺傳信息的解析對(duì)于開發(fā)利用其固氮關(guān)鍵基因提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量也具有重要的意義。
在極端環(huán)境下能夠生長(zhǎng)的微生物稱為極端微生物，又稱嗜極菌。嗜極菌對(duì)極端環(huán)境具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，極端微生物基因組的研究有助于從分子水平研究極限條件下微生物的適應(yīng)性，加深對(duì)生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。
生物理論
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)?；虻霓D(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……。2013年，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。
微生物生長(zhǎng)：在適宜條件下，不斷吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并按自身的代謝方式進(jìn)行新陳代謝，如同化作用大于異化作用，其結(jié)果是原生質(zhì)的總量不斷的增加，稱為微生物的生長(zhǎng)。
微生物的繁殖：當(dāng)細(xì)胞增長(zhǎng)到一定程度時(shí)，就以二分裂的方式形成兩個(gè)相似的子細(xì)胞，子細(xì)胞重復(fù)上述過程是細(xì)胞數(shù)目增加，稱為微生物的繁殖。
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