用一个具体事例说明人类与微生物的关系Word文档下载推荐.docx
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7.简述几种常见菌种保藏方法和原理
科赫假说遵循科学研究的规律及采用正确的方法,可以避免失误。
回顾SARS病原体的发现过程,可以明显感受到一个假说———科赫假说的魅力。
这个有关疾病病原因子证明的假说,是100多年前由德国伟大的微生物学家罗伯特·
科赫提出的。
其基本内容为:
(1)一特定微生物与某一特定疾病有关系,可从患病的个体中分离到该种微生物。
(2)该微生物可以在实验室中分离,并能得到纯培养。
(3)经纯培养注入易感动物后,将引起相应疾病发生。
(4)在实验感染的动物体内,可分离出该注入的微生物。
科赫藉此证明了结核的病因是结核杆菌。
经后来学者们的进一步完善,又增加了一条,即(5)感染动物体内可测出对该病毒的特异免疫反应。
除了上述五个条件,还有一个就是(6)必须具有可滤过性。
自从2003年2月SARS在广东暴发流行后,国内就开始了对SARS病原体的寻找研究工作。
最初广东曾对41份病人的血样检测发现其中10份有腺病毒抗体,但未分离出任何病毒。
后国内某研究机构分离出了衣原体,在电镜下看到了衣原体样的颗粒。
这些发现符合上述假说的前两个条件,后来又发现在SARS病人血清中有对衣原体颗粒的抗体产生。
但仍有两个很重要的有关动物实验的条件没有满足,此时即认为SARS的病因是衣原体显然证据不足。
与此同时,在WHO的组织下,由德国病毒学家克劳斯·
斯托尔3月17日组织起十余个国家和地区参与的“全球病毒实验室”,首先在几个独立的实验室里排除了可能引起SARS的众多病原体,包括数十种已知病毒、衣原体和支原体。
3月18日,德国和中国香港中文大学的实验室用电子显微镜拍到了一种病毒。
5分钟之内,该病毒的照片就通过网站发布出来,以供其他实验室的科学家参考。
但香港实验室以及美国疾病防治中心的实验室很快证明,最初的猜测是错误的。
香港的实验人员将病人的标本进行病毒培养取得成功,加入处于恢复期的SARS病人血清,发现病毒的增殖受到抑制,提示病人血清中产生了抗这种病毒的抗体。
该病毒在电子显微镜下呈冠状病毒样颗粒,疑为冠状病毒。
但已知的人类冠状病毒是极为挑剔的,它只在特定的细胞系培养时才能增殖。
3月21日晚上,香港大学的裴伟士向“全球病毒实验室”各成员发了一个电子邮件,宣称从患者组织中分离了一种病毒,经电子显微镜下形态观察表现为冠状病毒。
很快这项实验在美国、加拿大等其他成员实验室中重复出来。
至此,SARS病原体的研究亦符合了上述假说的前两个和具有可滤过性三个必要条件,但仍有三个条件没有满足,因此,WHO仍无法最后确定SARS的病原体是否是这种新型冠状病毒。
4月16日,荷兰鹿特丹伊拉斯谟医学中心的科学家,使用人类近亲的短尾猴成功进行了最后3项试验。
即在同一个或相似的寄主身上诱发这种疾病,再将这种病原体从患病的动物身上分离,监测机体免疫系统的血清学反应。
至此,假说所有必要条件全部满足,于是4月17日,WHO宣布,确证全球肆虐的SARS病症的病因为一种新型冠状病毒。
由上述可见,科学研究是一个追求真理的过程,来不得半点马虎,也容不得丝毫浮躁,否则就很容易误入歧途。
最近,英国学者菲利普·
莫蒂默将科赫假说进一步延伸,提出了传染性疾病暴发确证的五个基本条件,从而避免将疾病暴发的原因归于错误的病原体,避免将多个病原体引起的疾病暴发归于单一的病原因子,以及避免将并非是传染性的疾病暴发错误的认为是传染性的病因所致。
这些条件是
(1)暴发具有可识别的时间、地点和情节。
(2)有一个共同的传播模式,通常有一个共同的传染源。
(3)暴发中的受染者只存在于接触者中,非接触者没有。
(4)有证据证明有一个单一的微生物株。
(5)当所涉及的微生物的源头得到控制或清除后,暴发减弱并消失。
自由说与生源说的论战微生物的发现大大激发了人们探索生命起源问题的兴趣,也引起了一系列的推测和争论。
一碗美味的肉汤一夜之间变得臭味难闻,并能发现其中生活有细菌,虽然人们已不相信上帝创造人,可是汤中的细菌是怎样形成的呢?
十七世纪,对这个问题的解释主要有两种观点:
一种以为来源于微生物种子,微生物种子从空气中落到食品上,溶液中,从而长出微生物,这就是微生物的生源说;
另一种观点以为微生物来自食品和溶液中的非生命物质,是自然发生的,这便是关于微生物起源的自然发生说。
两种学说从产生之日起,便展开了旷持日久的激烈论战。
1749年尼得海姆(1713—1781)用热火灰加热肉汁作实验,经过一段时间后他在肉汁中发现了微生物,而这种微生物在实验开始并不存在于肉汁中,于是他得出了细菌起源于肉汁的结论。
约在同一时期,意大利神父——生源说的斗士斯巴兰查理(1729—1799)把牛肉汁煮沸一小时,倒入干净的玻璃瓶子中,盖上盖,瓶中却没有微生物。
他立刻找自生说学派论战,却没有说服尼得海姆,尼氏固执地认为空气是微生物自然发生的根本,把瓶子封起来,便把它们和外界空气隔绝了。
大约70年后,舒尔茨(1815—1873)把外界空气通过强酸溶液后再进入煮沸后冷却的肉汁里,施万(1810—1882)则让外界空气经过红热的管道后再进入瓶中的肉汁中,两种情况下肉汁中都没有发现微生物。
说明酸和热破坏了空气中的微生物种子。
但是,顽固的自生论者认为:
酸和热使空气发生了变化而失去“活力”,所以不再滋生微生物。
1850年施洛德和杜奇做了一个更有说服力的实验,让空气经过棉塞后进入密封的冷却肉汁中,肉汁中没有微生物生长。
棉塞滤除了空气中的微生物种子。
1859年,自生说被保切特复活。
他进行了许多逻辑推理和数据说证,发表了一个“证明”生物自然发生的详细报告。
同时代的微生物学家巴斯德被这些推理和数据激怒。
他设计了一个鹅颈瓶,现称巴斯德烧瓶,瓶上有一个弯曲的细长管,与外界空气直接相通。
瓶内的溶液加热到沸点,冷却后,空气可以重新进入。
由于有弯曲的长管,空气中的尘埃和微生物落在管中而不进入溶液,使溶液保持无微生物生长的状态。
如果瓶颈破裂,溶液中就会出现大量微生物。
1864年4月17日,巴斯德在巴黎神学院报告了他的实验结果。
历经一个多世纪的关于微生物如何产生的激烈争论,以自然发生说的失败而告终。
否定微生物的自然发生说是巴斯德对微生物学发展所作的重要贡献之一。
巴斯德的天才实验,得出令人信服的结论,腐败物品上的微生物,来自于空气中的种子。
这个实验也导致巴斯德创造了有效的灭菌方法——巴斯德消毒法,并引入到微生物的研究中,推动了基础微生物学的发展。
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生物起源“自生说”的错谬
19世纪60年代,生物学领域展开了一场激烈的争论,争论的主题是:
生物能否在很短的时间内从无生命物质中突然地自然发生。
争论的一方是以法国生物学家普谢(F·
A·
Pouchet,1800-1872)为代表,他们提出:
生物能够在短时间内从有机物质产生出来。
这就是关于生物起源的“自生说”。
普谢等人通过实验来说明“自生说”的正确性:
他们用显微镜观察腐败的肉汤,发现在短时间内有大量的微生物产生出来,并不需要从空气中进入微生物的胚胎。
由此,普谢等人认为“自生说”得到了验证。
可是,法国生物学家巴斯德(L·
Pasteur,1822—1895),是个坚定的基督徒,他不相信从无生命的物质当中能产生有生命的微生物。
他坚决反对“自生说”。
对于普谢等人的实验,巴斯德认为那是空气中的微生物胚胎进入了有机物质中(肉汤)进行大量繁殖结果。
为了证明这一点,巴斯德做了两个著名的实验。
1864年,巴斯德把煮沸的肉汤装进60个瓶子里,封上瓶口,把瓶子带到阿尔卑斯山下。
在山脚下,打开20个瓶口,让空气进入瓶子,再封上。
到了半山腰,又打开了20个瓶子,装进空气,又封上。
到了山顶上,又打开最后的20个瓶子,装进空气,又封上。
返回巴黎后,巴斯德向生物界同行公开了自己的实验结果:
山底下的20个瓶子中,肉汤全腐败了;
半山腰的20个瓶子中,只有5瓶发生了腐败;
山顶上的20个瓶子中,只有一瓶发生了轻微的腐败。
这是因为山底下的空气中所含微生物多,而越往高处走,空气比较干净,微生物就较少,所以三个高度不同的瓶子中的肉汤,腐败的程度不一样。
这说明普谢等人的实验没有考虑的空气中微生物的存在。
为了进一步证实自己的观点,巴斯德又在众人面前从头到尾又作了一个实验——“曲颈烧瓶实验”。
他把煮沸的肉汤装进各种弯度的S形颈瓶,空气可以通过颈口自由进入瓶子内。
过了一段时间,大家观察到:
瓶颈弯度小的瓶子,肉汤腐败严重;
瓶颈弯度大的瓶子,肉汤腐败轻微。
这表明,瓶颈弯度小的,空气中的微生物进入瓶中多;
弯度大的,空气中的微生物大都沾留在弯管的内壁上,很难进入瓶内,因而肉汤腐败较轻。
通过大量的富有成效的实验,和许多言辞尖刻锋利的论战,巴斯德有效地摧毁了、否定了“生物能从无生命的物质中产生出来”的“生物自然发生学说(即自生说)”理论。
然而这种学说作为一种时髦的东西,曾经占领过统治地位。
因此,普谢起来向巴斯德挑战。
两大著名生物学家要“摆擂比武”,这件事可非同小可。
为了表示重视,法国科学院特意指派了一个委员会来解决这场争论。
1864年6月22日,在皇家植物园自然博物馆切维尔实验室里,一场巴斯德与普谢的最后的较量即将开始。
巴斯德作了大量的准备,提前预备好了由委员会指定的60种实验所需要的“浸出液”;
但是,普谢却拒绝进行相似的实验,自动退出了论战。
所以,巴斯德因普谢的缺席弃权而被委员会宣布获胜。
巴斯德和巴氏灭菌法
由来
巴氏灭菌法(法语:
Pasteurisation)的产生来源于巴斯德解决啤酒变酸的问题。
当时,法国酿酒业面临着一个令人头疼的问题,那就是啤酒在酿出后会变酸,根本无法饮用。
而且这种变酸现象还时常发生。
巴斯德受人邀请去研究这个问题。
经过长时间的观察,他发现使啤酒变酸的罪魁祸首是乳酸杆菌。
营养丰富的啤酒简直就是乳酸杆菌生长的天堂。
采取简单的煮沸的方法是可以杀死乳酸杆菌的,但是,这样一来啤酒也就被煮坏了。
巴斯德尝试使用不同的温度来杀死乳酸杆菌,而又不会破坏啤酒本身。
最后,巴斯德的研究结果是:
以50~60℃的温度加热啤酒半小时,就可以杀死啤酒里的乳酸杆菌,而不必煮沸。
这一方法挽救了法国的酿酒业。
这种灭菌法也就被称为“巴氏灭菌法”。
在我们生活中有着广泛应用,如酸奶大多数都是巴氏杀菌法制成的。
主要原理
在一定温度范围内,温度越低,细菌繁殖越慢;
温度越高,繁殖越快(一般微生物生长的适宜温度为28℃—37℃)。
但温度太高,细菌就会死亡。
不同的细菌有不同的最适生长温度和耐热、耐冷能力。
巴氏消毒其实就是利用病原体不是很耐热的特点,用适当的温度和保温时间处理,将其全部杀灭。
但经巴氏消毒后,仍保留了小部分无害或有益、较耐热的细菌或细菌芽孢,因此巴氏消毒牛奶要在4℃左右的温度下保存,且只能保存3~10天,最多16天。
现行方法
当今使用的巴氏杀菌程序种类繁多。
“低温长时间”(LTLT)处理是一个间歇过程,如今只被小型乳品厂用来生产一些奶酪制品。
“高温短时间”(HTST)处理是一个“流动”过程,通常在板式热交换器中进行,如今被广泛应用于饮用牛
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