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【科普小課堂】微生物的應用

作者: 編輯: 來源: 發布日期: 2020.10.26
信息摘要:
微生物千姿百態,有些是腐敗性的,即引起食品氣味和組織結構發生不良變化。當然有些微生物是有益的,它們可用來生產如奶酪,面包,泡菜,啤酒和葡萄酒…

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微生物千姿百態,有些是腐敗性的,即引起食品氣味和組織結構發生不良變化。當然有些微生物是有益的,它們可用來生產如奶酪,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。比如中等大小的細菌,1000 個疊加在一起只有句號那么大。

微生物能夠致病,能夠造成食品、布匹、皮革等發霉腐爛,但微生物也有有益的一面(以下圖片均來源于網絡)。

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最早是弗萊明從青霉菌 抑制其它細菌的生長中發現了青霉素 ,這對醫藥界來講是一個劃時代的發現。后來大量的抗生素從放線菌等的代謝產物中篩選出來??股氐氖褂迷诘诙问澜绱髴鹬型炀攘藷o數人的生命。一些微生物被廣泛應用于 工業發酵,生產乙醇、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,稱為環保微生物;還有一些能在極端環境中生存的微生物,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境,依然存在著一部分微生物等等??瓷先?,我們發現的微生物已經很多,但實際上由于培養方式等技術手段的限制,人類現今發現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制也相當奧秘。例如健康人腸道中即有大量細菌存在,稱為正常菌群 ,其中包含的細菌種類高達上百種。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與吸收,菌群在這些過程中發揮的作用,以及細菌之間的相互作用機制還不明了。一旦菌群失調 ,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 等專業術語也日漸熟悉。人們認識到,是遺傳信息決定了生物體具有的生命特征,包括外部形態以及從事的生命活動等等,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。

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工業微生物涉及食品、制藥、冶金、采礦、石油、皮革、輕化工等多種行業。通過 微生物發酵 途徑生產抗生素、丁醇、維生素 C 以及一些風味食品的制備等;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 產物可以作為天然的 微生物殺蟲劑 廣泛應用于農業生產。通過對 枯草芽孢桿菌 的基因組研究,發現了一系列與抗生素及重要工業用酶的產生相關的基因。 乳酸桿菌 作為一種重要的微生態調節劑參與食品發酵過程,對其進行的基因組學研究將有利于找到關鍵的功能基因,然后對 菌株 加以改造,使其更適于工業化的生產過程。國內維生素 C 兩步發酵法生產過程中的關鍵菌株氧化葡萄糖酸 桿菌 的基因組研究,將在基因組測序完成的前提下找到與維生素 C 生產相關的重要代謝功能基因,經基因工程改造,實現新的工程菌株的構建,簡化生產步驟,降低生產成本,繼而實現經濟效益的大幅度提升。對工業微生物開展的基因組研究,不斷發現新的特殊酶基因及重要代謝過程和代謝產物生成相關的功能基因,并將其應用于生產以及傳統工業、工藝的改造,同時推動 現代生物技術 的迅速發展。

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經濟作物柑橘的致病菌是國際上第一個發表了全序列的植物致病微生物。還有一些在分類學、生理學和經濟價值上非常重要的 農業微生物 ,例如 : 胡蘿卜歐文氏菌、植物致病性 假單胞菌 以及中國正在開展的黃單胞菌的研究等正在進行之中。日前植物 固氮 根瘤菌的全序列也剛剛測定完成。借鑒已經較為成熟的從人類 病原微生物 的基因組學信息篩選治療性藥物的方案,可以嘗試性地應用到植物病原體上。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,只能通過遺傳學研究找到毒力相關因子,尋找抗性靶位以發展更有效的控制對策。 固氮菌 全部遺傳信息的解析對于開發利用其固氮關鍵基因提高農作物的產量和質量也具有重要的意義。

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2020-10-26
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2020-10-21

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