主體影響力
微生物學是高等院校生物學專業的壹門重要基礎課或專業基礎課,也是現代高新生物技術的理論和技術基礎。基因工程、細胞工程、酶工程和發酵工程是在微生物學原理和技術的基礎上形成和發展起來的。微生物學也是高等農林院校生物專業發展和農林現代化的重要基石之壹。隨著生物技術的廣泛應用,微生物學將對現代和未來人類的生產活動和生活產生重大影響。
2、吸收多,轉化快1,體積小,比表面積大在um,但比表面積大(表面積/體積),(插入表格),必須有壹個巨大的表面用於營養吸收,代謝廢物排泄和環境信息接收。這壹特征也是區分微生物和所有大型生物的關鍵。比如:乳酸菌:120000;雞蛋:1.5;人(200斤):0.3 2。高吸收、快轉化的特點,為快速生長繁殖和大量代謝產物的產生提供了充足的物質基礎。比如:3克倉鼠每天消耗的食物重量與體重相當;1克閃綠蜂鳥每天消耗體重兩倍的食物;大腸桿菌每小時消耗2000倍重量的糖;乳糖發酵菌能在1小時內分解自身重量1,000 ~ 1萬倍的乳糖,並產生乳酸。1公斤酵母壹天能發酵幾千公斤糖產生酒精;3、生長旺盛,繁殖迅速,生長繁殖速度極高,例如大腸桿菌20-30每20-30分鐘分裂壹次。如果不停止分裂,48小時內細菌數量增加2.2×1043,會限制生長速度。這壹特性可以在短時間內將大量底物轉化為有用的產品,縮短科研周期。也有不利之處,如疾病和谷物黴變。如大腸桿菌在最適生長條件下每12.5~20分鐘可分裂壹次;在液體培養基中,細菌細胞的濃度壹般為108~109個細胞/ml;谷氨酸短桿菌:搖瓶種子→50噸發酵罐:52小時內細胞數可增加32億倍。利用微生物的這壹特性,可以實現發酵工業的短時高效生產。比如生產鮮酵母,每12小時可以收獲壹次,壹年幾百次。表某些微生物的世代和日增殖率微生物名稱世代日分裂次數溫度日增殖率
乳酸菌38分38 25 2.7×1011
大腸桿菌18得分80 37 1.2×1024
根瘤菌110分13 25 8.2×103。
枯草芽孢桿菌31得分46 30 7.0×1013
光合細菌144分10 30 1.0×103。
釀酒酵母120分12 30 4.1×103。
小球藻7小時3.4 25 10.6
地木耳* 23小時1.04 25 2.1
矽藻17小時1.4 20 2.64
草履蟲10.4小時2.3 26 4.92
*是念珠藻的舊稱,與細菌同屬原核生物。4.適應性強,易變異,適應性極其靈活,對極端環境的適應能力驚人,遺傳物質易變異。更重要的是,微生物的生理代謝和代謝產物種類繁多。比如在萬米深海,85公裏高空,128米,地層以下427米的沈積巖中都有微生物。微生物的種類數,按1972:種類低,種類數高。
病毒和立克次體1217 1217 1217
支原體42 42 42
細菌和放線菌>:1000 1500 1500
藍藻1227 1500 1500
藻類15051 23100 23100
真菌37175 47300 68939
原生動物
總計79780 98727 127298
5.分布廣,種類多,分布區域廣,分布環境廣。生理代謝類型多,代謝產物種類多,種類多。更重要的是微生物對青黴素的生理代謝。
種類多,代謝物多。在任何有其他生物存在的環境中都可以發現微生物,在其他生物無法生存的極端環境中也存在微生物。例如,產黃青黴(產黃晴黴菌)的產量為1943,每毫升發酵液中含有20單位青黴素。40年來,經過全世界微生物遺傳育種家的不懈努力,產黃青黴產量的變異逐漸積累,發酵條件得到改善。目前世界先進國家的發酵水平已經超過每毫升5萬單位,甚至接近654.38+萬單位。在動植物育種中,通過微生物數量性狀的變異和育種來提高產量是絕對不可能的。正因為如此,幾乎所有的微生物發酵廠都非常重視菌種的選擇。微生物作用:1、在自然物質循環中的作用2、空氣和水的凈化、汙水處理3、工農業生產:細菌、代謝物、代謝活動4、對生命科學的貢獻。
編輯此段落的分類和命名
微生物的分類單位:門、綱、目、科、屬和種是最基本的分類單位。在每個分類單元之後,可以有亞門、亞綱、亞目和亞科...以啤酒酵母為例。其分類學地位如下:Kindom: Phyllum: Class:子囊菌:科:屬:酵母種:目酵母種:它是壹個基本的分類學單位。是壹大群表型特征高度相似、親緣關系極其密切、與同屬其他物種有明顯差異的菌株的總稱。(1)菌株是指由壹個獨立的單細胞繁殖的任何純種種群及其所有後代(起源於* * *的同壹祖先並保持其祖先特征的壹組純種後代菌群)。因此,來自不同來源的微生物的純培養物可以被稱為該菌株的菌株。該品系強調遺傳純度的血統。比如大腸桿菌的兩個菌株的表達:大腸桿菌和大腸桿菌12:如果壹個物種是分類學的基本單位,那麽菌株實際上就是應用的基本單位,因為同壹物種的不同菌株在產酶或代謝產物方面會有很大的差異!(2)亞種或變種:種內的再分類。當壹個種內不同品系存在少數明顯而穩定的變異特征或遺傳形態,不足以將其區分為新種時,這些品系可以細分為兩個或兩個以上的小的分類學單位——亞種。變種是亞種的同義詞,因為“變種”這個詞容易引起意思上的混淆。1976之後,不再使用“變體”壹詞。在實驗室獲得的突變菌株通常被稱為亞種。例如,大腸桿菌k12(野生型)不需要特殊的aa,但經過實驗室突變後,可以從k12中獲得壹個缺失型的aa,稱為大腸桿菌k12的亞種。(3)形式:常指亞種以下的細分。當同壹種或亞種內不同品系間的差異不足以劃分為新的亞種時,可以細分為不同的類型。比如根據抗原特性的不同,可以分為不同血清型的微生物:微生物的名稱有兩種:通用名和學名。如:紅面包黴菌——粗糙脈孢菌;綠膿桿菌-綠膿桿菌。學名——是微生物的學名,根據國際微生物分類委員會擬定的規則命名。學名由拉丁詞或拉丁借詞組成。學名的命名有兩種:二名法和三名法。(1)二項式法:學名=屬名+種名+(第壹次)+現名人名+命名年份屬名:用作名詞的拉丁名詞或形容詞,單數,大寫,表示微生物的主要特征,由微生物構造並定型或由科學家命名。名稱:帶小寫前綴的拉丁文形容詞,是微生物的次要特征,如微生物的色素、形狀、來源或科學家的名字。例如:大腸桿菌(Migula)Castellanietchalmers 1919金黃色葡萄球菌1884當泛指微生物的某壹屬,而非指該屬的某壹種(或未指明的種)時,sp。或者ssp。(分別代表。例如,酵母菌。代表酵母屬中的壹個物種。菌株名稱:在植物名稱後加數字、地名或符號,例如:枯草芽孢桿菌1.389As =中研院枯草芽孢桿菌BF7658BF =丙酮丁醇梭菌824。
微生物的定義
現代定義:微生物是所有肉眼不可見或不清楚的微小生物的總稱。通常用光學顯微鏡和電子顯微鏡能看清楚的身體小、結構簡單的生物統稱為微生物。(但是可以看到壹些微生物,比如蘑菇和靈芝,屬於真菌。)
特性
壹般來說,個體很小
分類
原核生物:三個細菌,三個身體。三菌:細菌、藍藻、放線菌:支原體、衣原體、立克次氏體;真核生物:真菌、原生動物和微藻。無細胞類:病毒、亞病毒(類病毒、假病毒、朊病毒)。
五* * *性:
體積小,面積大;高吸收快速轉化微生物
;繁榮的增長和快速的再生產;適應性強,易變異;分布廣泛,種類繁多。
編輯此群
原核生物:細菌、放線菌、螺旋體、支原體、立克次體、衣原體。真核生物;真菌
、藻類、原生動物。無細胞類:病毒和亞病毒。壹般來說,在中國大陸的教科書中,微生物分為以下八類:細菌、病毒、真菌、放線菌、立克次體、支原體、衣原體和螺旋體。
胚芽
(1)定義:壹類原核生物,細胞短小,結構簡單,細胞壁堅韌,二分分裂樣繁殖,水生性強(2)分布:溫暖、潮濕,富含有機質(3)結構:主要為單細胞原核生物,球形和桿狀、螺旋狀基本結構:細胞膜、細胞壁、細胞質、核質,特殊結構:莢膜、鞭毛、菌毛、孢子(4)繁殖:主要以二分分裂形式存在(5)菌落:單個細菌肉眼不可見。當單個細菌或少數細菌在固體培養基上大量繁殖時,會形成具有壹定形態結構的子細胞群落。菌落是菌株鑒定的重要依據。不同種類的細菌。
放線菌
(1)定義:主要生長在菌絲中,靠孢子繁殖的壹類陸生原核生物。
(2)分布:含水量低、有機質豐富的弱堿性土壤;(3)形態結構:主要由菌絲組成,包括基質菌絲和氣生菌絲(部分氣生菌絲可成熟分化為孢子體產生孢子);(4)繁殖:通過形成無性孢子進行無性繁殖;(5)菌落:在固體培養基上幹燥、不透明、有性繁殖。
病毒
(1)定義:壹種由核酸和蛋白質組成的“無細胞生物”,但其生存必須依賴活細胞。(2)結構:[font class = " apple-style-span " style = " font-family:-Webkit-monospace;font-size:13px;行高:正常;空白:預換行;"蛋白質衣殼和核酸(核酸是DNA或RNA)[/font] (3)大小:壹般直徑約100nm,最大病毒直徑200nm,最小病毒直徑28nm。(4)增殖:病毒生命活動的壹個顯著特征是寄生。病毒只能生活在某些活細胞中。並利用宿主細胞內的環境和原料快速復制增值。在非寄生狀態下,它是晶態的,不能進行獨立的代謝活動。以噬菌體為例:吸附→DNA註射→復制、合成→組裝→釋放噬菌體感染細菌。
編輯本段中微生物的特征。
微生物的化學成分
碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素。
微生物營養
1水和無機鹽2碳源:任何能為微生物的生長和繁殖提供碳的營養源3氮源:任何能為微生物提供必需氮的營養源:主要用於合成蛋白質、核酸和含氮代謝產物4能源:能為微生物生命活動提供初始能源的營養物或輻射能。
根據碳源和能源的分類
5生長因子:微生物生長不可缺少的微量有機物
能引起人和動物疾病的微生物稱為病原微生物,有八大類:1。真菌:引起皮膚病。深層組織感染。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。細菌:皮膚病化膿、上呼吸道感染、尿路感染、食物中毒、敗血癥、急性傳染病等。5立克次體:斑疹傷寒等。衣原體:沙眼、泌尿生殖道感染。病毒:肝炎、日本腦炎、麻疹、艾滋病等。支原體:肺炎、尿路感染。生物界有成千上萬種微生物,大部分對人類有益,只有少數能致病。有些微生物通常不致病,但在壹定情況下能引起感染,稱為條件致病菌。它能引起食物變質腐敗,也正是因為它們分解自然物,自然界的物質循環才能完成。
微生物的作用
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現代生物學的壹些基本的、重要的發現和理論,都是在研究微生物或利用微生物作為實驗材料和工具的過程中獲得的。這些理論包括:證明DNA(脫氧核糖核酸)是遺傳信息的載體(三個經典實驗:肺炎球菌轉化實驗、噬菌體實驗、植物病毒重組實驗)。DNA的半保守復制模式(雙螺旋的每壹條鏈都是壹個復制模板)。遺傳密碼子的解讀(64個密碼子對應20個氨基酸,終止信號是哪壹個)。基因的轉錄調控(opera、啟動子、操縱子、復制子和激活子的概念和調控方式)。信使RNA的終止子等等。如今,許多常用和通用的生物學研究技術都依賴於微生物,如分子克隆和在細菌或酵母中表達重組蛋白。很多醫學技術也依賴於微生物,比如以病毒為載體的基因治療。
編輯本段中微生物在整個生命世界中的位置
人類在發現和研究微生物之前,將所有生物分為兩個截然不同的世界——動物界和植物界。隨著人們對微生物認識的逐漸深入,從二境界體系經歷了三境界體系、四境界體系、五境界體系甚至六境界體系。直到20世紀70年代末,美國人Woese等人發現了地球上的第三種生命形式——古生菌,才導致了生命三界說的誕生。根據這個理論,生命是由古細菌、細菌和真核生物組成的。在圖示的“生物系統進化樹”中,左邊黃色分支是細菌結構域;中間棕色和紫色的樹枝是古細菌;右邊的綠色分支是真核領域。古細菌包括圓古菌門、廣古菌門和古菌門。細菌結構域包括細菌、放線菌、藍藻以及除古細菌以外的各種其他原核生物;真核領域包括真菌、原生動物、動物和植物。除了動物和植物,其他大多數生物都屬於微生物的範疇。可見,微生物在生物學的分類中占有特別重要的地位。生命進化壹直是人們關註的焦點。根據平行同源基因構建的“Cenancestor”進化樹,布朗認為生命的祖先Cenancestor是壹種原生動物。原生動物在進化過程中產生了兩個分支,壹個是原核生物(細菌和古細菌),壹個是原核生物。在隨後的進化過程中,細菌和古細菌先是朝著不同的方向進化,然後原核生物吞噬了壹種古細菌,用古細菌的DNA替換了宿主的RNA基因組,產生了真核生物。從進化的角度來看,微生物是所有生物的老前輩。如果把地球的年齡比作壹年,那麽微生物將在3月20日誕生,人類將在2月31日晚上7點左右出現在地球上。
總結
微生物對人類最重要的影響之壹就是傳染病的流行。人類50%的疾病是由病毒引起的。根據世界衛生組織公布的數據,傳染病的發病率和死亡率居所有疾病之首。微生物引發人類疾病的歷史,也是人類不斷與之鬥爭的歷史。在疾病的預防和治療方面,人類已經取得了很大的進步,但新的和再現的微生物感染不斷發生,如大量的病毒性疾病壹直缺乏有效的治療藥物。有些疾病的發病機制還不清楚。大量廣譜抗生素的濫用造成了強大的選擇壓力,使許多菌株發生變異,產生耐藥性,對人類健康造成新的威脅。有些節段病毒可以通過重組或重排發生變異,最典型的例子就是流感病毒。每次疫情流感發生時,流感病毒都會從上次導致感染的毒株變異而來。這種快速突變給疫苗的設計和治療造成了很大的障礙。耐藥結核桿菌的出現,使得原本幾乎得到控制的結核病感染在全球範圍內肆虐。微生物有很多種,其中壹些是腐敗的,即引起食物氣味和組織結構的不良變化。當然,有些微生物是有益的。它們可以用來生產奶酪、面包、泡菜、啤酒和葡萄酒。微生物非常小,必須用顯微鏡放大才能看到。比如中等大小的細菌,1000就只有壹個句號那麽大。想象壹滴牛奶,每毫升腐爛的牛奶中大約有5000萬個細菌,或者說每誇脫牛奶中細菌總數大約是50億個。也就是壹滴牛奶可以含有50億個細菌。微生物會致病,會引起食物、布匹、皮革等發黴腐爛,但微生物也有有益的壹面。正是弗萊明首次從抑制其他細菌生長的青黴菌中發現青黴素,這是醫學領域劃時代的發現。後來從放線菌的代謝產物中篩選出大量抗生素。抗生素的使用在第二次世界大戰中拯救了無數的生命。壹些微生物被廣泛用於工業發酵生產乙醇、食品和各種酶制劑。壹些微生物可以降解塑料,處理廢水和廢氣等。,並具有巨大的可再生資源潛力,被稱為環境微生物;還有壹些微生物可以在高溫、低溫、高鹽、高堿、高輻射等極端環境下生存,還有壹些微生物依然存在。看似發現了很多微生物,但實際上由於培養方法等技術手段的限制,人類今天發現的微生物只占自然界現存微生物的壹小部分。微生物很小,結構也很簡單,所以人們充分了解它,發展成為壹門學科,相對於其他學科來說還是很晚的。盡管如此,人們壹直在廣泛使用微生物。我國勞動人民早就認識到微生物的存在和作用,也是少數幾個最早使用微生物的國家之壹。據考古推測,八千年前中國就出現了曲蘗釀酒,四千多年前釀酒在中國已經非常普遍。當時,埃及人還學會了烤面包和釀造果酒。2500年前,中國的人們發明了發酵醬和醋,他們知道如何用屈治療消化道疾病。公元6世紀(北魏),賈思勰的傑作《齊姚敏書》詳細記載了制曲、釀酒、醬醋的技術。在農業上,雖然還不知道根瘤菌的固氮作用,但豆科植物輪作已被用來提高土壤肥力。這些事實表明,盡管人們不知道微生物的存在,但他們已經在與微生物打交道了。在施用有益微生物的同時,也防治有害微生物。為了防止食物變質,人們采用了腌制、加糖、幹燥和酸化等方法。在中國隆慶,天花是由人痘預防的。人痘預防天花是中國對世界醫學的壹大貢獻。這種方法首先傳播到俄羅斯、日本、朝鮮、土耳其和英國。1798年,英國醫生詹納提出用牛痘預防天花。微生物學作為壹門學科是從顯微鏡開始的,它的發展經歷了三個時期:形態學時期、生理學時期和現代微生物學的發展。形態學時期對微生物的形態學觀察始於安東尼·列文虎克(Antony van Leeuwenhock 1632-1732)發明的顯微鏡。他是第壹個真正看到並描述微生物的人。他的顯微鏡被認為是當時最精致、最優秀的單體顯微鏡。他用放大50 ~ 300倍的顯微鏡,清晰地看到了細菌和原生動物。1695年,安東尼·列文虎克在《安東尼·列文虎克發現的自然秘密》壹書中收集了大量積累的結果。他的發現和描述首次揭示了壹個全新的生物世界——微生物世界。這在微生物學史上具有劃時代的意義。
生理期
比如健康人的腸道內存在大量的細菌,稱為正常菌群,包括上百種細菌。在腸道環境中,這些細菌相互依存,互惠互利。食物、有毒物質甚至藥物的分解和吸收,菌群在這些過程中的作用,以及細菌之間的相互作用機制,都還是未知的。壹旦菌群失衡,就會引起腹瀉。隨著醫學研究進入分子水平,人們對基因、遺傳物質等專業術語越來越熟悉。公認遺傳信息決定了生物體的生命特征,包括外部形態和生命活動,而生物體的基因組就是這些遺傳信息的載體。因此,弄清生物體基因組所攜帶的遺傳信息,將對揭示生命的起源和奧秘有很大幫助。從分子水平上研究微生物病原體的變異、毒力和致病性是對傳統微生物學的壹次革命。以人類基因組計劃為代表的微生物基因組研究已經成為整個生命科學研究的前沿,微生物基因組研究是其中的壹個重要分支。世界權威雜誌《科學》曾將微生物基因組研究評為世界重大科學進展之壹。通過基因組研究揭示微生物的遺傳機制,發現重要的功能基因,並在此基礎上開發疫苗和新型抗病毒、抗菌、抗真菌藥物,將有效控制新舊傳染病的流行,促進醫療衛生事業的快速發展和壯大!在分子水平上研究微生物的基因組,為探索微生物個體和群體間相互作用的奧秘提供了新的線索和思路。為了充分開發微生物(尤其是細菌)資源,美國啟動了微生物基因組研究計劃(MGP)65438-0994。通過研究完整的基因組信息,不僅可以加深對微生物致病機理、重要代謝和調控機制的認識,還可以開發壹系列與我們生活密切相關的基因工程產品,包括接種用疫苗、治療用新藥、診斷試劑以及應用於工農業生產的各種酶制劑。通過基因工程方法的改造,促進新菌株的構建和傳統菌株的改造,全面推進微生物工業時代。工業微生物涉及食品、制藥、冶金、采礦、石油、皮革、輕化工等多個行業。通過微生物發酵生產抗生素、丁醇、維生素C和制備壹些風味食品;壹些特殊的微生物酶參與皮革脫毛、冶金、采油和采礦,甚至直接用作洗衣粉的添加劑。此外,壹些微生物代謝產物可作為天然微生物農藥廣泛應用於農業生產。通過對枯草芽孢桿菌基因組的研究,發現了壹系列與生產抗生素和重要工業用酶相關的基因。乳酸菌作為壹種重要的微生態調節劑,參與食品發酵過程。
編輯此段落的世界狀態
人類在發現和研究微生物之前,將所有生物分為兩個截然不同的世界——動物界和植物界。隨著人們對微生物認識的逐漸深入,從二境界體系經歷了三境界體系、四境界體系、五境界體系甚至六境界體系。直到20世紀70年代末,美國人Woese等人發現了地球上的第三種生命形式——古生菌,才導致了生命三界說的誕生。根據這個理論,生命是由古細菌、細菌和真核生物組成的。在圖示的“生物系統進化樹”中,左邊黃色分支是細菌結構域;中間棕色和紫色的樹枝是古細菌;右邊的綠色分支是真核領域。古細菌包括圓古菌門、廣古菌門和古菌門。細菌結構域包括細菌、放線菌、藍藻以及除古細菌以外的各種其他原核生物;真核領域包括真菌、原生動物、動物和植物。除了動物和植物,其他大多數生物都屬於微生物的範疇。可見,微生物在生物學的分類中占有特別重要的地位。生命進化壹直是人們關註的焦點。根據平行同源基因構建的“Cenancestor”進化樹,布朗認為生命的祖先Cenancestor是壹種原生動物。原生動物在進化過程中產生了兩個分支,壹個是原核生物(細菌和古細菌),壹個是原核生物。在隨後的進化過程中,細菌和古細菌先是朝著不同的方向進化,然後原核生物吞噬了壹種古細菌,用古細菌的DNA替換了宿主的RNA基因組,產生了真核生物。從進化的角度來看,微生物是所有生物的老前輩。如果把地球的年齡比作壹年,那麽微生物將在3月20日誕生,人類將在2月31日晚上7點左右出現在地球上!!
有好有壞!!