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因此现代微生物学时一个具有许多不同专业方向的大学科,它对食物、工业、农业生态环境及医药卫生等都产生了深远的阻碍,而且增进了人类的进步。
1、微生物与食物的关系
微生物在食物中应用的利与弊
你能够想象依托微生物解决温饱问题吗?
你能够想象细菌会成为咱们的重要食物吗?
随着人类的基因图组绘制的日趋完善和克隆技术的不断改良,上面所提出的假想真的有可能在某天变成现实。
早在20世纪70年代初,我国闻名科学家钱学森就曾预言:
“微生物有可能帮忙我国过农业关。
”现代微生物技术的进展和基因工程菌的构建可令人类辞别向土地要粮的历史。
固然微生物在食物中的应用并非只是有利的一面。
微生物与食物的关系要紧有有利、有害、有利和有害彼此转化几种情形。
有利分为直接有利和间接有利,又可进一步分为有利于人体健康和有利于生产;
关于食物有害的微生物,有些是微生物自身是病原菌、致病菌,能够引发食物污染,有些是因为这些微生物并无危害,可是其代谢产物有毒性,危害人体健康;
还有一些微生物自身可不能致病也可不能产生有害代谢物,可是其生长繁衍会给生产带来一些阻碍。
一些微生物对生产和健康的阻碍较小,而另一些微生物在一些情形下有利于生产和健康,但在另一些情形下那么无益于生产,有害于健康。
咱们日常食用的很多食物都是通过微生物的作用生产的。
如食醋是用粮食等淀粉质为原料,经微生物制曲、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等时期酿制而成;
发酵乳制品是用良好的原料乳通过杀菌作用接种特定的微生物进行发酵作用,产生具有特殊风味的食物;
啤酒是以优质大麦芽为要紧原料,大米、酒花等为辅料,通过制麦、糖化、啤酒酵母发酵等工序酿制而成的一种含有二氧化碳、低酒精度和多种营养成份的饮料酒。
像这种食物还有很多中,可见微生物在食物生产中发挥了超级大的作用。
与此同时引发食物腐败变质的重要缘故之一确实是受微生物的污染。
微生物快速检测技术与人类健康
咱们能够通过一些快速检测技术来检测食物受微生物的污染情形。
如:
气相色谱法、“既用胶”测定法、以生物化学手腕成立的快速检测技术、以避免疫学方式成立的快速检测技术、活细胞计数检测、PCR检测技术、生物芯片技术、传感器技术、流式细胞术FCM和基因探针技术在食物病原微生物检测中的应用等。
微生物在食物中存在着专门大的不平安性,会产生很多不平安因素,食物因微生物污染而腐败变质不仅对食物造成损失浪费,同时也严峻阻碍人们的躯体健康,因此对食物中病原菌的快速检测就有着十分重要的意义。
由此可见,微生物在食物中的应用是一把双刃剑,有利亦有害。
咱们需要通过一些新的研究、新的技术完成有害到有利的转化或是将有害方面减少到最小,从而使微生物对人体健康起到踊跃作用而不是相反。
2、微生物与工业的关系
微生物对工业进展的意义
微生物在工业中的应用涉及轻工业、食物工业、医药工业、化学工业、农林渔牧业、和环境爱惜等许多领域,与工业生产和人们的日常生活有着极为紧密的关系,对可持续进展战略有着十分重要的意义。
微生物在工业中相关应用的产业已成为整个国民经济的支柱,具有举足轻重的地位。
不管是传统的发酵工业仍是以基因工程为核心的现代生物技术,都离不开微生物那个主角,是微生物特有的生长特性和代谢活动造就了这些研究和生产领域。
事实上,也是工业微生物发酵所带来的庞大经济和社会效益,使得人类对微生物这种微小的生物加倍另眼相看,人类对微生物的研究和应用正在不断地深切和拓展。
近几十年来,工业微生物技术方面的创新异样活跃,已经成为实现可持续进展最有希望的技术。
新兴微生物技术
生物催化,尤其是微生物催化手性合成由于具有副产物少,辅因子再生简单,选择性高和环境友好等优势,已成为制备手性化合物的最有前景的方式之。
微生物催化合成新技术包括手性合成新进展——环氧化化合物不对称合成、氧化还原反映的新热点——辅因子再生、微生物催化和发酵调控新技术——代谢合成网络调控和重建等。
油藏微生物及其在石油工业中的应用,油藏是一种特殊环境,其高温、高压、高矿化度、无氧、多孔介质及其流体等因素对微生物的存活及生长繁衍都会产生明显阻碍,油藏极端环境对微生物群落结构组成和数量也会有大的阻碍,利用烃降解菌、发酵菌、硫酸盐还原菌及产甲烷菌等微生物群落,激活本源微生物和挑选外源微生物来提高石油采收率。
工业有利微生物菌种选育技术在现代生物技术中,专门是发酵工业中占有重腹地位。
工业有利微生物菌种育种技术提高了发酵工业产品的产量和质量。
该技术已从常规的突变和挑选育种技术进展到诱变育种、杂交育种、代谢操纵育种和基因工程育种等。
各个时期是彼此交叉,彼此联系的。
育种方式大大提高了有利微生物育种的成效。
新兴微生物技术的优势与人类健康
这些新兴的微生物技术在工业中的应用相较于以往有一些特殊优势:
①微生物生长所需要的要紧原料碳源或可再生的生物质资源或二氧化碳来源广、产量大而且价钱低廉对人类赖以生存的环境污染小,十分符合可持续进展战略的要求。
②与化学反映一样要在高温高压的条件下进行不同,微生物发酵和转化通常在常温常压和中性pH范围内进行,反映条件十分温和,而且能源利用率高,生物转化反映的专一性好,产品的转化率高。
③由于微生物的多样性和代谢途径的多样性,咱们能够不断地从微生物代谢产物中分离出新的、对人类生活和工农业生产有重要意义的新产品。
④由于微生物的变异性,采纳各类方法改变微生物的遗传性质,调剂代谢途径,为不断提高目标产物的生产水平或生产新的产品提供了可能性。
⑤微生物的培育基、他们的代谢产物及微生物菌体本身都是可降解的,而且能够通过综合利用增加它们的利用价值,因此利用微生物生产目标产物的进程中产生的污染物比较少,而且容易处置。
以上这些微生物在工业中应用优势足以说明:
现代微生物技术能为工业生产节约资源能源,降低工业生产生活进程中对环境的污染,从而将减少因工业污染对人类健康产生的危害。
3、微生物与农业生态环境
二十一世纪农业生态环境面临的问题
21世纪是一个生态文明的世纪,人们把追求人与自然的和谐相处推被骗今社会进展主旋律的位置。
它预示着人类即将进入一个崭新的文明时期,即生态文明建设时期。
在现代农业进展进程中,遭遇了一系列的问题。
第一,化肥利用量逐年增加,化肥利用率和化肥增产效益下降;
第二,农药利用量逐年上升,引发环境污染,对农产品平安组成要挟;
第三,土壤肥力下降,土壤退化加重;
第四,土壤生态环境恶化,土壤生态功能下降。
解决农业生态环境问题的方法
3.2.1有效微生物技术
有效微生物技术的开发和应用关于中国设施农业的可持续进展具有专门重要的作用,它在土壤肥力的提高与维持、营养元素的转化、提高化肥利用率、增进作物生长、拮抗土传病害、环境净化、生态系统的平稳等方面起着重要的作用。
咱们应当充分利用和发挥微生物肥料的以上诸多功能,为设施农业生产和农业可持续进展效劳。
进展设施农业是集约利用资源、增加农人收入、提高农业竞争力的一项战略方法。
最近几年来,随着我国设施农业的蓬勃进展,设施栽培在取得经济效益、社会效益的同时,也改变了土壤的生态环境。
目前微生物技术正在设施种植业和新型肥料研制当中发挥着愈来愈重要的作用,慢慢成为中国国家生态示范区、绿色和有机农产品基地等的主力军,在设施农业生产中发挥着愈来愈明显的经济效益、社会效益和生态效益。
3.2.2微生物肥料
微生物肥料以微生物的生命活动促使作物取得特定肥料效应,是农业生产中利用肥料的一种。
微生物肥料的利用可减少化肥的利用量,提高化肥利用率,利用微生物肥料还可充分利用再生资源、增进土壤肥力、协助农作物吸收营养、增强植物抗病和抗旱能力、刺激和调控生长、减少或降低植物病(虫)害、和对作物品质有良好的阻碍。
依照微生物肥料的功能、作用机理、其制品中特定的微生物种类的不同划分不同的种类,但生物肥料的功效主若是与营养元素的来源和有效性有关或与作物吸收营养、水分和抗病有关。
3.2.3土壤微生物
微生物在土壤中有丰硕的储量,且随着环境的不同和时刻的延续发生着转变。
新菌株的挑选将极大提高微生物在农业中应用的效率。
通过现代分子生物学技术,将挑选取得的新菌株的功能性基因片段分离克隆,进行人工构建,塑造新的生物活性菌种,将成为重要的科研方向,用微生物治理污染,改善环境将是主题。
可是,随着土壤的破坏,微生物的栖息地也在被慢慢的破坏,因此,爱惜土壤微生物资源也尤其重要。
土壤微生物从农药到饲料,从肥料至食物都将有广漠的应用前景。
3.2.4微生物循环农业
以微生物为核心做循环农业,确实是要利用微生物对农产品生产加工消费剩余物,如农作物秸秆、动植物产品加工下脚料、人畜粪便、城乡有机垃圾等进行分解消化吸收合成新的营养物再输入到农业生产的循环进程。
进展以微生物为核心的循环农业,不但能够增进传统的植物生产、动物生产“二维农业”向植物生产、动物生产、微生物生产“三维农业”的转变,而且能够提高农业质量效益,减少资源浪费,维持生态平稳,增加社会就业,提升劳动者素养,其经济、生态、社会意义深远。
利用微生物工程方法能够有效地改善土壤的环境和质量,减少对生态环境的污染,提高作物的产量和品质。
令人们能够生活在相对健康无污染的环境中,吃上绿色无污染的健康食物,这对人类健康有着相当重要的意义。
4、微生物与医药卫生的关系
微生物病源菌给人类带来的灾难
微生物病原菌可令人和动植物致病,给人类健康及生命带来严峻要挟。
14世纪中叶,鼠疫耶森式菌引发的瘟疫致使了欧洲总人数三分之一的人死亡。
解放前我国也经历了类似的灾难。
即便是此刻,人类社会仍然蒙受着微生物病源菌引发的疾病灾难要挟。
艾滋病、肺结核、疟疾、霍乱正在东山再起和大规模传播,还有正在不断显现的新的疾病如疯牛病、军团病、埃博拉病毒病、大肠杆菌O157、霍乱O139新致病菌株、SARS病毒、西尼罗河病毒、禽流感病毒、猪流感病毒等,正在给人类带来新的疾病与灾难。
微生物与人类的关系
在日常生活及生产中,食物、药品、化妆品、其他产品及物品、生活饮用水及污水、环境空气及生物体内外等也均存在微生物。
这些微生物在咱们体内有利有弊,与咱们的生产、生活及健康都有重要阻碍。
与人类健康相关的微生物包括存在于自然界的所有微生物,生存所涉猎到宇宙空间中已知乃至未知的微生物,都可能对人类带来阻碍;
包括了对人类致病与非致病性微生物,对人体有害和有利的微生物。
病原微生物可引发人类患各类疾病,阻碍人的健康、生活和生存质量,乃至致命,这些表现出微生物的有害作用方面。
另一方面,微生物对人体和生产生活有有利的一面,人作为微生物的宿主,是其最大的微生态空间,是其繁衍的最正确领地之一。
人一诞生,体表及与外界相同的体腔中的就有微生物并伴随到人一辈子命的终结。
人肠道中的细菌依托消化道提供生存环境,同时宿主能够从胃肠道的正常菌群取得营养物质,如B族维生素(B1、B2、B6和B12)、泛酸及烟酸及维生素k等,碳水化合物[微生物几乎有与宿主一样多的碳水化合物酶,其中有些酶(如溶纤维素酶)宿主(反刍动物)缺乏,依托细菌酶降解多糖为营养物质],蛋白质(细菌参与蛋白质代谢,某些菌体蛋白也可为宿主利用);
细菌参与宿主代谢和吸收(细菌的B-葡萄糖醛酸酶、硫化酶,对多种化合物的肝肠循环起重要作用;
肠道菌参与了胆红素、胆汁、雌激素、胆固醇等肝肠循环的大部份;
微生物生长繁衍中合成自身结构组成部份的营养物质最终会被宿主消化、吸收和利用);
参与宿主免疫(正常微生物群具有对人和动物不可少的免疫刺激作用);
发挥生物拮抗作用(对抗外籍菌群定植)。
从上述事实也可看出在宿主环境下正常微生物群和外来微生物群等之间要竞争生存空间和食物,要从其所在环境中捕食,它们借居于宿主又与宿主合作,
主若是一种互利共生关系,能够说人和动物离开了微生物就不能生存,反之,相关微生物也亦然。
微生物在医药卫生中的应用与人类健康
适者生存,不适者淘汰,这是众所周知的自然法那么。
自有人类历史以来,咱们的先人在生产实践和与大自然搏击的生存斗争中积存了同创伤、病痛和瘟疫抗争以增进健康的丰硕体会,创建和进展了预防保健医学和临床医学。
医学是现、诊断、医治、预防、操纵疾病和维持躯体健康的技术和科学。
此刻有很多微生物一杯用来生产各类药物,如抗生素、维生素、氨基酸、酶制剂、酶抑制剂、菌体制剂和微生物表面活性剂等都是微生物生命活动进程中产生的合成代谢产物或由微生物本身制成的。
在生物毒素危害人类健康的同时咱们还应用它作为药物用于人类疾病的医治。
如肉毒梭菌产生的肉毒神经毒素是第一个被用于医治人类斜视、斜颈、脸部痉挛等肌肉障碍症的微生物毒素药物;
一些海洋生物毒素如河豚毒素、芋螺毒素等也在呈现良好的应用前景。
微生物毒素是一把“双刃剑”,它既是人类的仇敌,也是人类的朋友。
因此,即便微生物病原菌在肆虐着人类的躯体健康,在与微生物的较量中咱们总希望一举消灭所有的病原微生物,但不可否定咱们与微生物的彼此依存关系使得咱们无法将其完全消灭。
因此咱们必需找到一个契合点——让微生物减少对人类健康的损害,乃至为人类健康效劳。
结语
综上所述,微生物对人类社会和人类健康的进展已经产生了深远的阻碍。
面对21世纪,展望微生物的以后,咱们能够看到:
微生物基因组和后基因组研究将全面展开,微生物多样性的研究也将普遍深切的进展,微生物和环境治理的重要性加倍受重视,微生物致病性和寄主免疫机制的研究将继续受到重视和增强,了解微生物之间、微生物与其他生物和和微生物与环境之间
的彼此关系,能更有效的操纵污染,更深切地了解微生物与高等动物的共生关系,而且能够改善植物、家禽和人类健康的状况。
能够估量,在21世纪的今天,微生物学仍将是领先的学科,也将为人类的健康和社会经济的进展做出更大的奉献。
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