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微生物(microorganism简称microbe)是指一切肉眼看不到或看不清楚,因而需要借助显微镜观察的微小生物。微生物包括原核微生物(如细菌)、真核微生物(如真菌、藻类和原虫)和无细胞生物(如病毒)三类。 微生物与人们的关系非常密切,人们无时无刻不在接触微生物。我们呼吸的空气,我们接触的物体上,我们的皮肤上、消化道内等等,都存在着很多微生物。总之微生物的数量多得惊人,可以说,我们生活在微生物的海洋中。 微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。当今科技高速发展,很多引起一般传染病的微生物都能被人们制服,但是,艾滋病和新出现的疾病依然严重威胁着人类,还有些一度被控制的传染病又开始死灰复燃。例如,世界各地一度似乎销声匿迹的结核病,近年来患病率持续上升。据世界卫生组织的资料,全世界每年死亡的五千多万人中,有三分之一是由传染病造成的,传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。 微生物导致人类疾病的历史,也就是人类与之不断斗争的历史。在疾病的预防和治疗方面,人类取得了长足的进展,但是微生物感染还是不断发生,像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。鼠疫,艾滋病(AIDS),癌症,肺结核、虐疾、霍乱、伊波拉病毒、疯牛病、SARS、禽流感等都是由一些极少部分的微生物所致,拿鼠疫来说吧,1347年的一场由鼠疫杆菌(Yersiniapestis)引起的瘟疫几乎摧毁了整个欧洲,有1/3的人(约2500万人)死于这场灾难,在此后的80年间,这种疾病一再肆虐,实际上消灭了大约75%的欧洲人口,一些历史学家认为这场灾难甚至改变了欧洲文化,我国在解放前也曾多次流行鼠疫,死亡率极高。 微生物具有结构简单、繁殖迅速、容易变异及适应环境能力强的特点。病毒的变异特性增加了人们对某些疾病研究的困难,为了防除这些疾病,全世界虽然已经花费了无法统计的经费,但有些疾病的罪魁祸首却仍然没有被征服,甚至艾滋病的患者和感染者还在每年成倍增长,这不能不引起人们的高度重视。 时时刻刻与微生物“共舞”是祸是福?事实上,微生物既是人类的敌人,更是人类的朋友!微生物在许多重要产品中所起的不可替代的作用,例如:面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫苗、维生素、酶等重要产品的生产。体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证;帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障是人类生存环境中必不可少的成员,有了它们才使得地球上的物质进行循环。在为人类创造财富的同时,为人们的生产和生活带来了提供巨大的便利。下面就从几个方面谈一下微生物对人类的贡献。 1微生物和发酵工程 发酵工程即微生物工程,是指采用工程技术手段,利用微生物和有活性的离体酶的某些功能,为人类生产有用的生物产品,或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精,乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶,利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。 微生物的生长繁殖快,代谢能力很强。比如大肠杆菌在适宜的条件下,每20分钟即繁殖一代,24小时即可繁殖72代,由一个菌细胞可繁殖到47×1022个,如果将这些新生菌体排列起来,可绕地球一周有余。正是因为微生物具有生长快,代谢能力强的特点,才使得微生物能够成为发酵工业的产业大军。利用微生物的发酵工程以其生产条件温和,原料来源丰富且价格低廉,产物专一,废弃物对环境污染小和容易处理等特点,而在医药工业、食品工业、农业、冶金工业、环境保护等许多领域得到了广泛的应用,逐步形成了规模庞大的发酵工业。在一些发达国家,发酵工业的总产值占到国民生产总值的5%左右。 发酵工程在医学上的应用十分显著,生产出了如抗生素、维生素、动物激素、药用氨基酸、核苷酸(如肌苷)等。目前,常用的抗生素已达100多种,如青霉素类、头孢菌素类、红霉素类和四环素类。 发酵工程在食品工业上的应用则包括:生产传统的发酵产品,如啤酒、果酒、食醋等,使产品的质量和产量得到明显提高;生产食品添加剂。如L-苹果酸、柠檬酸、谷氨酸、红曲素、高果糖浆等;单细胞蛋白的生产等。 2微生物与粮食和食品 粮食生产是全人类生存中至关重要的大事。微生物在提高土壤肥力、改进作物特性(如构建固氮植物)、促进粮食增产、防治粮食作物的病虫害、防止粮食霉腐变质以及把多余粮食转化为糖、单细胞蛋白、各种饮料和调味品等方面,都可大显身手。
随着当今社会人口压力越来越大,粮食问题的解决也越发迫切,为此世界各国竞相开发微生物蛋白质资源。利用单细胞蛋白质生产高蛋白质新型人造食品,前景十分广阔,如用每年世界石油产量的1%作原料,利用微生物工程来生产单细胞蛋白质,可供1O亿人吃1年。据推算,1座占地不多、年产1000万吨单细胞蛋白质的微生物工厂,相当于12万公顷耕地生产的大豆蛋白,或2000万公顷草地饲养的牛羊所产出的动物蛋白质。利用微生物生产的真菌肉、食用油等在英国、法国、日本已规模化生产,产品已在超级市场出售。由小球藻制成的食品面包已在日本实现规模化生产。螺旋藻被联合国粮农组织称为“人类未来的粮食”、“人类最佳保健品”,素有“植物肉”之称。1kg蘑菇所含蛋白质相当于2kg禽肉或3kg鸡蛋的蛋白质含量。食用菌中蛋白质的含量是小麦、玉米的几倍,大白菜、番茄的几十倍。许多食用菌还具有抗癌、降脂、提高机体免疫力的功效。 |
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