| 词条 | 微生物 |
| 释义 | § 发现历史 形态学时期 微生物微生物的形态观察是从安东·列文虎克发明的显微镜开始的，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，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。在微生物学的发展史上具有划时代的意义。 生理学时期 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，以法国的巴斯德和德国的柯赫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。 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。[1] 现代微生物学 19世纪末和20世纪初，微生物学被牢固地建立起来。其后，它的主要发展有两个方面：一是研究传染病和免疫学，研究疾病的防治和化学治疗剂的功效；另一方面是和遗传学的结合。[1] § 分类学地位 微生物 当人类在发现和研究微生物之前，把一切生物分成截然不同的两大界－动物界和植物界。随着人们对微生物认识的逐步深化，从两界系统经历过三界系统、四界系统、五界系统甚至六界系统，20世纪70年代后期，美国人Woese等发现了地球上的第三生命形式－古菌，才导致了生命三域学说的诞生。该学说认为生命是由古菌域（Archaea）、细菌域（Bacteria）和真核生物域（Eucarya）所构成。除动物和植物以外，其它绝大多数生物都属微生物范畴。微生物在生物界级分类中占有特殊重要的地位。 Brown等依据平行同源基因构建的“Cenancestor”生命进化树，认为生命的共同祖先Cenancestor是一个原生物。原生物在进化过程中产生两个分支，一个是原核生物（细菌和古菌），一个是原真核生物，在之后的进化过程中细菌和古菌首先向不同的方向进化，然后原真核生物经吞食一个古菌，并由古菌的DNA取代寄主的RNA基因组而产生真核生物。从进化的角度，微生物是一切生物的老前辈。如果把地球的年龄比喻为一年的话，则微生物约在3月20日诞生，而人类约在12月31日下午7时许出现在地球上。[2] § 特点 个体微小，一般<0.1mm。构造简单，有单细胞的，简单多细胞的，非细胞的进化地位低。 五大共性 1，体积小，面积大。 2，吸收多，转化快。 3，生长旺，繁殖快。 4，适应强，易变异。 5，分布广，种类多。 § 分类 原核 细菌结构模式图细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克次氏体、衣原体。 1.细菌 一类细胞细短，结构简单，胞壁坚韧，多以二分裂方式繁殖和水生性强的原核生物。分布在温暖，潮湿和富含有机质的地方。个体十分微小，大约1000个细菌排成一排才有1毫米长。 2.放线菌 一类主要成菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物。分布在含水量较低，有机物较丰富的，呈微碱性的土壤中。主要由菌丝组成，包括基内菌丝和气生菌丝（部分气生菌丝可以成熟分化为孢子丝，产生孢子）。 真核 真菌、藻类、原生动物。 非细胞类 1.病毒 一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的“非细胞生物”，但是它的生存必须依赖于活细胞。形体极其微小，通常只能借助电子显微镜才能观察到它们。一般直径在100nm左右，最大的病毒直径为200nm的牛痘病毒，最小的病毒直径为28nm的脊髓灰质炎病毒。 2.亚病毒。 § 化学组成 C，H，O，N，P，S 以及其他元素。 § 营养物质 微生物 水和无机盐 碳源：凡能为微生物提供生长繁殖所需碳元素的营养物质。 氮源：凡能为微生物提供所必需氮元素的营养物质。作用：主要用于合成蛋白质，核酸以及含氮的代谢产物。 能源：能为微生物生命活动提供最初能源来源的营养物质或辐射能。 生长因子：微生物生长不可缺少的微量有机物。 § 应用范围 抗生素的发现 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。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。 环保微生菌 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。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。中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，中国在8000年前已经出现了曲蘖酿酒，4000多年前中国酿酒已十分普遍，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），中国贾思勰的巨著《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、酸化等方法处理食物。在中国隆庆年间就开始用人痘预防天花。人痘预防天花是中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。 § 研究发展 传染病的流行 微生物在人类疾病中有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。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。 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。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。 植物固氮根瘤菌的全序列也已测定完成。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。 基因产品开发 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。 嗜极菌 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。 极端微生物的适应性极强，据学者介绍，无孔不入的微生物总会在人类眼皮底下借助货运飞船进入空间站，同时迅速适应空间站内的环境并四处蔓延。苏联科学家曾经在“礼花”号空间站与“和平”号空间站内发现约300种对人体和空间站设备有害的致病细菌和微小真菌。“和平”号空间站就曾发生过微生物“蚕食”电缆的事故。但科学家们始终没有找到抵御微生物入侵的好办法[3] 。 |
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