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微生物与人类论文:微生物与人类 今日启明星 世界科学 2010.428 微生物学发展及作用 微生物学一般定义为研究肉 眼难以看清微小生物生命活动的 科学。 这些微小生物包括:无细胞 结构不能独立生活的病毒、细菌、 真菌 、单细胞藻类 、原生动物等 。 目前已知生物种类有 200 万 ,虽 然已经发现的微生物只有 20 万 种,但由于培养方法的限制,自然 界中还有大量的未知微生物 (大 部分为不可培养微生物),估计有 600 万种以上。 由于微生物本身的特殊性,必 须借助于显微镜才能观察和研究, 所以微生物学建立的相对较晚,至...

微生物与人类论文:微生物与人类
今日启明星 世界科学 2010.428 微生物学发展及作用 微生物学一般定义为研究肉 眼难以看清微小生物生命活动的 科学。 这些微小生物包括:无细胞 结构不能独立生活的病毒、细菌、 真菌 、单细胞藻类 、原生动物等 。 目前已知生物种类有 200 万 ,虽 然已经发现的微生物只有 20 万 种,但由于培养方法的限制,自然 界中还有大量的未知微生物 (大 部分为不可培养微生物),估计有 600 万种以上。 由于微生物本身的特殊性,必 须借助于显微镜才能观察和研究, 所以微生物学建立的相对较晚,至 今不过 100多年的历史。 但实际上 人们很早就已经猜想或感觉到它们 的存在,并在不知不觉中应用它们。 4000多年前我国酿酒已十分普遍, 2500年前已发明酿酱和醋, 并知道 用曲治消化道疾病。 公元 9世纪到 10世纪,我国已发明用鼻苗法种痘, 作为预防天花的措施。 到了 16 世 纪, 古罗巴医生明确提出疾病是由 肉眼看不见的生物引起的。 直到荷 兰人安东·列文虎克(1632~1723)利 用自制的放大倍数为 50~300 倍显 微镜发现了细菌和原生动物, 微生 物世界才真正的呈现在人们面前。 微生物学的建立虽然比较 晚,但发展十分迅速,比如大多数 生命活动的基本规律是在研究微 生物的过程中首先被阐明的 ,为 分子遗传学和分子生物学的创 立、发展提供了基础,其多样性也 为人类了解生命起源和生物进化 提供了依据。 微生物学同时也是 一门具有独特实验技术的学科 , 如无菌操作技术、消毒灭菌技术、 纯种分离和克隆化技术 、 原生质 体制备和融合技术等。 这些技术 已成为研究生命科学的必要手 段, 为生命科学的发展做出了方 法学上的贡献。 微生物学与人类关系 众所周知 , 当前在人类面临 着粮食危机、能源匮乏、资源紧缺 和生态恶化等问 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的同时 , 也面 临从利用有限的矿产资源时代过 渡到利用无限的生物资源时代而 产生的一系列挑战。 由于微生物 细胞强大的生化转化以及快速的 自我复制能力, 使得它们能够在 解决人类面临的各种危机中发挥 其独到的作用。 粮食生产是人类生存中至关 重要的大事。 微生物在自然界氮 素、 碳素以及其他各种物质循环 过程中具有不可替代的作用 ,可 提高土壤肥力、改进作物特性(如 固氮植物)和促进粮食增产,实现 农业可持续发展。 微生物在防治 作物病虫害以及把多余粮食转化 为糖、单细胞蛋白、饮料和调味品 等方面都可大显身手。 在能源领域,化石能源日益枯 竭问题正逐渐困扰着世界各国;而 微生物可把自然界中极其丰富的 纤维素转化成燃料酒精,例如高温 厌氧菌热纤梭菌等能直接分解纤 维素以产生乙醇。 据估计,我国年 产植物秸秆多达 5~6 亿吨,如将其 中的 10%进行水解和发酵,就可生 产燃料酒精 700~800 万吨;而光合 细菌、蓝细菌或厌氧梭菌类等微生 物能生产“清洁能源”———氢气,也 可以让微生物从废水的有机物中 摄取营养物质和能源,生产出电池 所需要的燃料。 微生物发酵工程可以生产乙 醇、丙酮、丁醇、柠檬酸、水杨酸、乌 头酸、丙烯酸和 γ-亚麻酸油,等等。 由于发酵工程具有代谢产物种类 多、原料广、能耗低、效益高和污染 少等优点,故必将逐步取代目前需 高能耗和“三废”严重的化学工业。 对于环境保护 , 微生物依然 大有作为。 微生物本身就可维持 图为结合分枝杆菌 H37Ra 基 因组图谱 今日启明星 世界科学 2010.4 29 生态系统平衡以及调节失衡的生 态环境,微生物肥料、微生物杀虫 剂或农用抗生素可取代各种化学 肥料或化学农药, 以及利用微生 物生产的 PHB 可以制造易降解的 医用塑料减少环境污染。 此外,微 生物在被污染环境的生物修复 、 城市污水及垃圾生物处理过程中 得到了广泛的应用。 微生物与人类健康 自然界中除了一部分对人类 有益的微生物外, 还有一部分能 引起人类和动植物的病理性损 伤, 这类微生物称为 “病原微生 物”。 例如,微生物能引起人类伤 寒、肺结核、艾滋病以及对动植物 的鸡霍乱、禽流感、水稻白叶枯病 等。 历史上曾给人类带来特大灾 难的几种传染病至今仍让人不寒 而栗。 公元 6 世纪出现第一次鼠 疫大流行,死亡约 1 亿人。 第二次 大流行始于 14 世纪, 遍及欧洲、 亚洲和非洲, 欧洲人口约四分之 一死于鼠疫, 该次鼠疫流行在医 学史上称为“黑死病”。 当然,人类在长期与传染病斗 争过程中已经积累了大量的经验。 通过疫苗的应用 ,1980 年世界卫 生组织宣布天花已经灭绝 ,2000 年宣布脊髓灰质炎病毒灭绝, 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 人类在这场斗争中暂时取得了胜 利。 另外抗生素的发现和临床应 用,使得人类拥有了另一个同传染 病斗争非常有效的武器。 但是,由 于抗生素的滥用以及微生物自身 的变异,现在很多临床分离菌株具 有耐药性, 而且耐药性越来越强, 多重耐药菌株也越来越多。 据第四次全国流行病调查数 据, 我国的结核病耐多药率高达 10%以上,这类患者治愈率一般不 超过 60%,且复发率高。 此外,一 些新发和再发传染病如艾滋病 、 西尼罗热和登革热等已经成为人 类健康的重要杀手。 可以说传染 病防控形势十分严峻, 前景不容 乐观, 需要从根本上了解病原微 生物并寻找应对之策。 目前, 血清学和分子生物学 技术在病原体鉴定中得到了广泛 的应用, 主要有聚合酶链式反应 (PCR)、核酸序列测定 、免疫胶体 金、基因(蛋白)芯片技术等。 这些 技术具有敏感性高、特异性强、安 全可靠和快速等特点, 在病原微 生物诊断、鉴定、分子分型和药敏 试验中发挥着日益重要的作用 , 尤其是对难分离培养病原体的快 速鉴定,提供了有利条件。 抗生素的发现堪称为医药技 术发展史上重大里程碑之一, 其意 义远远超过其他药物(如阿司匹林) 的发明。 但病原菌耐药性的出现使 得抗生素研究领域的任务越来越艰 巨。 除了在自然界中寻找新的抗生 素, 利用化学方法对已有的抗生素 进行修饰, 现在科研人员正通过体 外基因重组技术,有目的地对抗生 素的生物合成进行改造, 合成出更 适用于临床或具有新疗效的抗生 素。相信,随着人们对细菌耐药机理 了解的深入, 今后若干年中人类在 与细菌之间的 “战争” 将继续占上 风。 一些明智的科学家大胆设想: 今后能否考虑开发出抑菌药而非杀 菌剂,让细菌与人类和平相处,真正 维持自然界本身的平衡。 微生物学的前景 目前人类已研制出了上千种 疫苗用来预防和控制各种疾病 , 疫苗已成为人类同传染病斗争的 一种必不可少的武器。 天花和小 儿麻痹症的灭绝都是依赖于有效 疫苗的应用, 但仍有很多传染病 目前尚无有效的疫苗可用, 如艾 滋病;同时,以前曾有效的疫苗已 经失去保护作用, 如卡介苗基本 对成人结核病无保护能力。 因此, 目前的疫苗主要集中在高效疫苗 的研发和使用以及常规疫苗的改 进上。 借助于分子生物学的发展, 基因工程疫苗取得了突破性进 展,并已获得良好的临床效果。 传染病诊断 、 抗生素开发和 疫苗研制都离不开对病原微生物 的深入了解。 微生物基因组学以 及后基因组研究 (认识基因与基 因组功能) 能对微生物进行全面 的分析, 将对传染病的研究起到 不可估量的推动作用。 另外,微生 物基因组序列分析表明, 在部分 微生物中存在一些与人类某些遗 传疾病相类似的基因, 因此可以 利用这些细菌的模型来研究这些 基因的功能, 为认识庞大的人类 基因组及其功能提供简便的模 式。 相信,随着基因测序方法的不 断进步, 基因组学研究将成为一 种常规的方法, 为从本质上认识 微生物以及利用和改造微生物产 生质的飞跃。 此外,以了解微生物之间 、微 生物与其他生物、 微生物与环境 的相互作用为研究内容的微生物 生态学、环境微生物、细胞微生物 学, 将在基因组信息的基础上获 得长足发展, 为人类的生存和健 康发挥积极的作用。 包括微生物 生命现象的特性和共性必将更加 受到重视,如生命起源与进化、物 质运动的基本规律等, 以及微生 物实际应用问题, 如新的微生物 资源的开发利用,将成为能源、粮 食的最理想的材料。 微生物与人类 姚玉峰(上海交通大学医学院病原细菌学研究室) 今日启明星 世界科学 2010.4 29 生态系统平衡以及调节失衡的生 态环境,微生物肥料、微生物杀虫 剂或农用抗生素可取代各种化学 肥料或化学农药, 以及利用微生 物生产的 PHB 可以制造易降解的 医用塑料减少环境污染。 此外,微 生物在被污染环境的生物修复 、 城市污水及垃圾生物处理过程中 得到了广泛的应用。 微生物与人类健康 自然界中除了一部分对人类 有益的微生物外, 还有一部分能 引起人类和动植物的病理性损 伤, 这类微生物称为 “病原微生 物”。 例如,微生物能引起人类伤 寒、肺结核、艾滋病以及对动植物 的鸡霍乱、禽流感、水稻白叶枯病 等。 历史上曾给人类带来特大灾 难的几种传染病至今仍让人不寒 而栗。 公元 6 世纪出现第一次鼠 疫大流行,死亡约 1 亿人。 第二次 大流行始于 14 世纪, 遍及欧洲、 亚洲和非洲, 欧洲人口约四分之 一死于鼠疫, 该次鼠疫流行在医 学史上称为“黑死病”。 当然,人类在长期与传染病斗 争过程中已经积累了大量的经验。 通过疫苗的应用 ,1980 年世界卫 生组织宣布天花已经灭绝 ,2000 年宣布脊髓灰质炎病毒灭绝,表明 人类在这场斗争中暂时取得了胜 利。 另外抗生素的发现和临床应 用,使得人类拥有了另一个同传染 病斗争非常有效的武器。 但是,由 于抗生素的滥用以及微生物自身 的变异,现在很多临床分离菌株具 有耐药性, 而且耐药性越来越强, 多重耐药菌株也越来越多。 据第四次全国流行病调查数 据, 我国的结核病耐多药率高达 10%以上,这类患者治愈率一般不 超过 60%,且复发率高。 此外,一 些新发和再发传染病如艾滋病 、 西尼罗热和登革热等已经成为人 类健康的重要杀手。 可以说传染 病防控形势十分严峻, 前景不容 乐观, 需要从根本上了解病原微 生物并寻找应对之策。 目前, 血清学和分子生物学 技术在病原体鉴定中得到了广泛 的应用, 主要有聚合酶链式反应 (PCR)、核酸序列测定 、免疫胶体 金、基因(蛋白)芯片技术等。 这些 技术具有敏感性高、特异性强、安 全可靠和快速等特点, 在病原微 生物诊断、鉴定、分子分型和药敏 试验中发挥着日益重要的作用 , 尤其是对难分离培养病原体的快 速鉴定,提供了有利条件。 抗生素的发现堪称为医药技 术发展史上重大里程碑之一, 其意 义远远超过其他药物(如阿司匹林) 的发明。 但病原菌耐药性的出现使 得抗生素研究领域的任务越来越艰 巨。 除了在自然界中寻找新的抗生 素, 利用化学方法对已有的抗生素 进行修饰, 现在科研人员正通过体 外基因重组技术,有目的地对抗生 素的生物合成进行改造, 合成出更 适用于临床或具有新疗效的抗生 素。相信,随着人们对细菌耐药机理 了解的深入, 今后若干年中人类在 与细菌之间的 “战争” 将继续占上 风。 一些明智的科学家大胆设想: 今后能否考虑开发出抑菌药而非杀 菌剂,让细菌与人类和平相处,真正 维持自然界本身的平衡。 微生物学的前景 目前人类已研制出了上千种 疫苗用来预防和控制各种疾病 , 疫苗已成为人类同传染病斗争的 一种必不可少的武器。 天花和小 儿麻痹症的灭绝都是依赖于有效 疫苗的应用, 但仍有很多传染病 目前尚无有效的疫苗可用, 如艾 滋病;同时,以前曾有效的疫苗已 经失去保护作用, 如卡介苗基本 对成人结核病无保护能力。 因此, 目前的疫苗主要集中在高效疫苗 的研发和使用以及常规疫苗的改 进上。 借助于分子生物学的发展, 基因工程疫苗取得了突破性进 展,并已获得良好的临床效果。 传染病诊断 、 抗生素开发和 疫苗研制都离不开对病原微生物 的深入了解。 微生物基因组学以 及后基因组研究 (认识基因与基 因组功能) 能对微生物进行全面 的分析, 将对传染病的研究起到 不可估量的推动作用。 另外,微生 物基因组序列分析表明, 在部分 微生物中存在一些与人类某些遗 传疾病相类似的基因, 因此可以 利用这些细菌的模型来研究这些 基因的功能, 为认识庞大的人类 基因组及其功能提供简便的模 式。 相信,随着基因测序方法的不 断进步, 基因组学研究将成为一 种常规的方法, 为从本质上认识 微生物以及利用和改造微生物产 生质的飞跃。 此外,以了解微生物之间 、微 生物与其他生物、 微生物与环境 的相互作用为研究内容的微生物 生态学、环境微生物、细胞微生物 学, 将在基因组信息的基础上获 得长足发展, 为人类的生存和健 康发挥积极的作用。 包括微生物 生命现象的特性和共性必将更加 受到重视,如生命起源与进化、物 质运动的基本规律等, 以及微生 物实际应用问题, 如新的微生物 资源的开发利用,将成为能源、粮 食的最理想的材料。
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