论微生物的发展和人类的社会进步.doc

微生物学论文论微生物的发展和人类的社会进步专业：生物工程姓名：杜明睿学号：20103303论点论证（50） 逻辑性 （20） 参考文献（20）书写格式（10）论文成绩（100）评阅人论微生物的发展和人类的社会进步微生物是指是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物、显微藻类等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活关系密切。涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域。随着人类社会的逐渐进步和微生物的不断发展，微生物在人类的生活生产中起着不同的作用并且有着越来越重要的地位！本文将以时间为线索，结合人类生活和发展的各个方面追寻微生物的发展和人类的社会进步的丝丝关联。在微生物尚未被人类知晓的史前时期，人类就创造出了酒，创造了灿烂的酒文化。在我国，利用微生物进行谷物酿酒的历史们至少可以追溯到距今四千多年前的龙山文化时期，从各地：龙山文化遗址出土的陶器中有不少尊，高脚杯，小壶等酒容器，证明了这时期的酿酒工艺已经相当发达了，谷物酒已经成为当时比较普遍的饮料了.公园十四世纪书经里有：“若作酒醴，尔惟曲。”意思是说，要酿造酒类，必须用曲。上古时期的曲，是指发霉及发芽的谷粒。可见，在人类还不知道有微生物的时候，微生物就已经在人类的生活中举足轻重了！与人类的发展一直贯穿始终的还有着各种疾病的侵袭，其中很多疾病都是由各种微生物引起的，例如真菌引起的各种皮肤病；细菌引起的上呼吸道感染泌尿道感染，食物中毒，败血压症，急性传染病等；病毒引起的肝炎，乙型脑炎，麻疹，爱滋病等。在人类疾病中有49.877%是由病毒引起。世界卫生组织公布资料显示：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微生物的历史，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，但是新现和再现的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。一些疾病的致病机制并不清楚。其中有些疾病，随着人类对微生物的了解和现代医学的发展都已经可以根治，但是有些疾病如艾滋病依然是目前的现代医学难以攻克的难题。健康人肠道中即有大量细菌存在，称正常菌群，其中包含的细菌种类高达上百种。在肠道环境中这些细菌相互依存，互惠共生。食物、有毒物质甚至药物的分解与吸收，菌群在这些过程中发挥的作用，以及细菌之间的相互作用机制还不明了。一旦菌群失调，就会引起腹泻。随着医学研究进入分子水平，人们对基因、遗传物质等专业术语也日渐熟悉。人们认识到，是遗传信息决定了生物体具有的生命特征，包括外部形态以及从事的生命活动等等，而生物体的基因组正是这些遗传信息的携带者。因此阐明生物体基因组携带的遗传信息，将大大有助于揭示生命的起源和奥秘。人类要生存，必须有最起码的衣、食、住行等物质的提供。这些物质的提供离不开生物，即动植物。随着人类生活水平的不断提高，需求的物质就更加丰富。而微生物学的不断发展和研究，提供了大量而丰富的物质资源。例如应用于酿造工业、发酵工业的酒精酵母菌、啤酒酵母菌、葡萄糖酵母菌等，生产出大批的工业酒精、葡萄酒、啤酒，既发展了工业，又丰富了人类的物质需求；应用于医药工业的多种抗菌素，生产出了各种菌苗、疫苗以及抗菌素等，丰富了治病的药品，提高了治病的效益，保障人类的身体健康；为了解决能源在农村中的不足，充分利用微生物的分解作用，利用畜禽粪便以及用过的培养饲料生产沼气，解决人类的照明、做饭和生产等方面的问题，提高了生物能的回收和利用效率。就连人类维持正常生命活动，也需要微生物的作用。例如人体的肠道中存在微生物，正是微生物的存在合成了人体利用的维生素K、维生成B12、烟酸、核黄素、氨基酸等不可缺少的物质。另外，人类的发展必不可少的还有农业。而微生物对于农业的发展的影响有利有弊，起着重大的作用。绿色植物最大的特性就是能将自然界中的无机物转化成有机物，即通过光合作用将CO2和H2O合成糖类等有机物，能将无机态氮和各种的矿质元素转化成其他有机物。而这些无机物的源源不断供应就依赖微生物将大量的有机物分解成无机物和CO2，归还到土壤和大气中，以供植物用来合成有机物。据估计，地球上的CO2有90是靠微生物的分解作用形成的。土壤是植物生长发育的基地，它最根本的特征是具有肥力，即具有能够提供植物生长发育需要的水分养分和空气。因此，植物生长良好与否直接依赖于土壤肥力，而土壤肥力的发展又依赖于其中的微生物活动具体表现如下：固氮微生物可把大气中的氮转化为氮素化合物，供植物吸收；土壤中的各种植物残残体及排泄物，通过土壤微生物的作用，分解和转化，形成腐殖质把分散的土壤颗粒粘结成稳固的团粒结构，从而改善了土壤的水、肥、气等条件，提高土壤肥力；土壤中某些处于有机或无机状态的养分，通过土壤中多种微生物的分解，使之成为植物所利用的状态。如磷细菌能分解含磷的有机物成为植物易于吸收的磷酸盐；硅细菌能分解土壤里的硅酸盐，分离出植物可吸收的钾现在人们制成微生物肥料，施到地里，能提高土壤肥力，可增加粮食产量。据资料统计，全球每年因病害导致的农作物减产可高达20%，其中植物的细菌性病害最为严重。除了培植在遗传上对病害有抗性的品种以及加强园艺管理外，似乎没有更好的病害防治策略。因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究，认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。 经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物，例如：胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌以及中国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也刚刚测定完成。借鉴已经较为成熟的从人类病原微生物的基因组学信息筛选治疗性药物的方案，可以尝试性地应用到植物病原体上。特别像柑橘的致病菌这种需要昆虫媒介才能完成生活周期的种类，除了杀虫剂能阻断其生活周期以外，只能通过遗传学研究找到毒力相关因子，寻找抗性靶位以发展更有效的控制对策。固氮菌全部遗传信息的解析对于开发利用其固氮关键基因提高农作物的产量和质量也具有重要的意义。 从安东列文虎克（Antony Van Leeuwenhock 1632-1732）发明的显微镜开始的，它是真正看见并描述微生物的第一人，他的显微镜在当时被认为是最精巧、最优良的单式显微镜，他利用能放大50300倍的显微镜，清楚地看见了细菌和原生动物，而且还把观察结果报告给英国皇家学会，其中有详细的描述，并配有准确的插图。1695年，安东列文虎克把自己积累的大量结果汇集在安东列文虎克所发现的自然界秘密一书里。他的发现和描述首次揭示了一个崭新的生物世界微生物世界。这在微生物学的发展史上具有划时代的意义。微生物20世纪上半叶微生物学事业欣欣向荣，微生物学沿着两个方向发展，即应用微生物学和基础微生物学。在应用方面，对人类疾病和躯体防御机能的研究，促进了医学微生物学和免疫学的发展。青霉素的发现（Fleming,1929）和瓦克斯曼（Waksman）对土壤中放线菌的研究成果导致了抗生素科学的出现，这是工业微生物学的一个重要领域。随着工业，农业，医药等事业的发展和人们对微生物了解的增加，微生物在各个领域的应用逐渐增加。工业微生物涉及食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革、轻化工等多种行业。通过微生物发酵途径生产抗生素、丁醇、维生素C以及一些风味食品的制备等；某些特殊微生物酶参与皮革脱毛、冶金、采油采矿等生产过程，甚至直接作为洗衣粉等的添加剂；另外还有一些微生物的代谢产物可以作为天然的微生物杀虫剂广泛应用于农业生产。通过对枯草芽孢杆菌的基因组研究，发现了一系列与抗生素及重要工业用酶的产生相关的基因。乳酸杆菌作为一种重要的微生态调节剂参与食品发酵过程，对其进行的基因组学研究将有利于找到关键的功能基因，然后对菌株加以改造，使其更适于工业化的生产过程。国内维生素C两步发酵法生产过程中的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究，将在基因组测序完成的前提下找到与维生素C生产相关的重要代谢功能基因，经基因工程改造，实现新的工程菌株的构建，简化生产步骤，降低生产成本，继而实现经济效益的大幅度提升。对工业微生物开展的基因组研究，不断发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成相关的功能基因，并将其应用于生产以及传统工业、工艺的改造，同时推动现代生物技术的迅速发展。随着人类社会的逐渐发展，在全面推进经济发展的同时，滥用资源、破坏环境的现象也日益严重。面对全球环境的一再恶化，提倡环保成为全世界人民的共同呼声。而生物除污在环境污染治理中潜力巨大，微生物参与治理则是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有机物；还能处理工业废水中的磷酸盐、含硫废气以及土壤的改良等。微生物能够分解纤维素等物质，并促进资源的再生利用。对这些微生物开展的基因组研究，在深入了解特殊代谢过程的遗传背景的前提下，有选择性的加以利用，例如找到不同污染物降解的关键基因，将其在某一菌株中组合，构建高效能的基因工程菌株，一菌多用，可同时降解不同的环境污染物质，极大发挥其改善环境、排除污染的潜力。美国基因组研究所结合生物芯片方法对微生物进行了特殊条件下的表达谱的研究，以期找到其降解有机物的关键基因，为开发及利用确定目标。 例如为了保护环境，除去环境中对人类有害的物质，现在采取了微生物的处理办法：即利用微生物将含碳有机污物分解成CO2、H2S等气体；将含氮有机污物分解成氨、硝酸、亚硝酸等；将汞、砷对人类有毒的重金属在水体中得到转化，达到污水净化目的。 微生物产业在21世纪将呈现全新的局面。微生物从发现到现在短短的300年间，特别是20世纪中叶，已在人类的生活和生产实践中得到广泛的应用，并形成了继动、植物两大生物产业后的第三大产业。这是以微生物的代谢产物和菌体本身为生产对象的生物产业，所用的微生物主要是从自然界筛选或选育的自然菌种。21世纪，微生物产业除了更广泛的利用和挖掘不同生境（包括极端环境）的自然资源微生物外，