本文目录一览:
- 1、生物小知识
- 2、微生物学有哪些知识?
- 3、现在世的国内外著名生物学家!急!!!
- 4、微生物常识
- 5、高中生物
生物小知识
生物经典小知识
1.人类全身上下,最强韧有力的肌肉,是舌头。
2.张开眼睛打喷嚏是不可能的。
3.憋气自杀是不可能成功的。
4.每次你舔一张邮票的背胶,就等于吸收1/10卡路里。
5.右撇子平均比左撇子多活9年。
6.鳄鱼无法伸出它们的舌头。
7.北极熊是左撇子。
8.鸵鸟的眼睛比脑袋大;海星至今还没演化出脑袋。
9.跳蚤可以跳过比它们350倍身长的距离,相当于一个人跳过一个美式足球场。
10.一只被摘掉头的蟑螂可以存活9天,9天后死亡的原因则是过度饥饿。
11.长颈鹿没办法咳嗽。
12.猫头鹰是唯一能够分辨蓝色的鸟类。
13.鲸鱼一分钟心跳只有9下。
14.平均来说,一个成人在清晨比在傍晚时高上0.4吋。因为在白天脊椎的软骨组织容易遭到压迫。
15.我们喝到肚子里头的水已经有3亿岁。
16.巧克力含有一种称为苯基的化学物质。(这是谈恋爱时,大脑里头可以制造出来的一种东西) 。
17.只有30%的人可以放大缩小自己的鼻孔 。
18.英文是所有语言中所含单字最多的,有接近一百万个,德语的字汇少于18万字,而法语更糟,只有不到万字。
19.一尾成年黄鳝的性别会由男变女,此后一生中还会变个几次。
20.艾菲尔铁塔的草稿蓝图摊开来有超过14000平方呎的面积 。
21.根据一项1845年由英国通过的法律,自杀是非常严重的罪行,最重可以处以吊死的极刑 。
22.在太空中太空人是没办法哭的,因为没有地心引力眼泪流不出来 。
23.变色龙舌头的长度是它自己身体的两倍 。
24.最常用牙签的是美国人 。
25.瞎眼的变色龙,还是有能力变色来适应周遭环境的。
26.有27%的美国男性大学生认为人生是一个没啥意义的活地狱。
27.一个正常人的眼部肌肉,一天平均要动1万-1.5万次 。
28.大象死后还会保持站立姿势 。
29.有些昆虫没有头还可以再活上1年 。
30.达芬奇光是画蒙娜丽莎的嘴唇就花上12年 。
31.玻璃破掉时,玻璃碎片的时速最高可达每小时3千英哩 。
32.乳牛听音乐时可以供应更多牛奶 。
33.下午摘下的玫瑰比清晨摘下的玫瑰更能持久不枯萎 。
34.虎鲨的胚胎在母亲的子宫里需经过激烈的搏斗,胜利者就是可以活着出生的小虎鲨 。
35.一只70磅的章鱼可以穿过一个仅一枚银币大小的洞,因为他们没有脊椎 。
36.贝多芬坐着写歌时习惯用冰水冲脸,他相信这样可以刺激他的大脑做出更好的东西 。
37.印尼的竹节虫是全世界最大的昆虫,有些光是身长就有1呎 。
38.男人身体含有比女性身体更多的血液,通常一名男子身上的血液可多达1.5加仑,但女子身上却只有0.875加仑 。
39.降落伞的发明人把第一次乘坐降落伞的机会让给了一只狗 。
40.一台波音747的机翼长度恰巧是莱特兄弟第一次飞行的距离。
41.一只日本大螃蟹可能长达12呎。
42.一只鲨鱼可以侦测到水中仅百万分之一含量的血液 。
43."森巴舞"的"森巴",原来的意思是"一起磨肚脐吧"!。
44.小孩子在春天长的比较快 。
45.你知道亚马逊河流入大西洋的水有多少吗?在河流出海口100英里以内的大西洋,你所喝到的水都还淡水 。
46.刚出生的小火鸡要有爸妈教导如何吃东西,不然会饿死 。
47.月亮有810亿磅重 。
48.蝙蝠是唯一能飞的哺乳动物 。
49.一只毛虫身上有超过2千条肌肉 。
50.河马跑得比人快
微生物学有哪些知识?
微生物学(microbiology)生物学的分支学科之一。它是在分子、细胞或群体水平上研究各类微小生物(细菌、放线菌、真菌、病毒、立克次氏体、支原体、衣原体、螺旋体原生动物以及单细胞藻类)的形态结构、生长繁殖、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动的基本规律,并将其应用于工业发酵、医学卫生和生物工程等领域的科学。
学科影响
微生物学是高等院校生物类专业必开的一门重要基础课或专业基础课,也是现代高新生物技术的理论与技术基础。 基因工程、细胞工程、酶工程及发酵工程就是在微生物学原理与技术基础上形成和发展起来的;《微生物学》也是高 等农林院校生物类专业发展及农林业现代化的重要基石之一。随着生物技术广泛应用,微生物学对现代与未来人类的 生产活动及生活必将产生巨大影响。
2、吸收多、转化快 1、体积小、比表面积大 大小以um计,但比表面积(表面积/体积)大,(插入表),必然有一个巨大的营养吸收,代谢废物排泄和环境信息接受面。这一特点也是微生物与一切大型生物相区别的关键所在。 举例:乳酸杆菌:120,000;鸡蛋:1.5;人(200磅):0.3 2、吸收多、转化快 这一特性为高速生长繁殖和产生大量代谢物提供了充分的物质基础。 举例:3克地鼠每天消耗与体重等重的粮食;1克闪绿蜂鸟每天消耗两倍于体重的粮食;大肠杆菌每小时消耗2000倍于体重的糖;发酵乳糖的细菌在1小时内就可以分解相当于其自身重量1,000~10,000倍的乳糖,产生乳酸;1公斤酵母菌体,在一天内可发酵几千公斤的糖,生成酒精; 3、生长旺、繁殖快 极高生长繁殖速度,如E.coli20-30分钟分裂一次,若不停分裂,48小时2.2×1043菌数增加,营养消耗,代谢积累,限制生长速度。这一特性可在短时间内把大量基质转化为有用产品,缩短科研周期。也有不利一面,如疾病、粮食霉变。 举例:Escherichiacoli(大肠杆菌)在最适的生长条件下,每12.5~20分钟细胞就能分裂一次;在液体培养基中,细菌细胞的浓度一般为108~109个/ml;谷氨酸短杆菌:摇瓶种子→50吨发酵罐:52小时内细胞数目可增加32亿倍。利用微生物的这一特性就可以实现发酵工业的短周期、高效率生产。例如生产鲜酵母时,几乎12小时就可以收获一次,每年可以收获数百次。 表 若干微生物的代时及每日增殖率 微生物名称 代时 每日分裂次数 温度 每日增殖率
乳酸菌 38分 38 25 2.7×1011
大肠杆菌 18分 80 37 1.2×1024
根瘤菌 110分 13 25 8.2×103
枯草杆菌 31分 46 30 7.0×1013
光合细菌 144分 10 30 1.0×103
酿酒酵母 120分 12 30 4.1×103
小球藻 7小时 3.4 25 10.6
念珠藻* 23小时 1.04 25 2.1
硅藻 17小时 1.4 20 2.64
草履虫 10.4小时 2.3 26 4.92
*为念珠蓝菌属(Nostoc)的旧称,与细菌同属原核生物。 4、适应强、易变异 极其灵活适应性,对极端环境具有惊人的适应力,遗传物质易变异。更重要的是在于微生物的生理代谢类型多、代谢产物种类多。 举例:万米深海、85公里高空、地层下128米和427米沉积岩中都发现有微生物存在。微生物的种数,据1972年: 类型 低限 倾向种数 高限
病毒与立克次氏体 1217 1217 1217
支原体 42 42 42
细菌与放线菌 1000 1500 1500
蓝细菌 1227 1500 1500
藻类 15051 23100 23100
真菌 37175 47300 68939
原生动物 24068 24068 30000
总数 79780 98727 127298
5、分布广、种类多 分布区域广,分布环境广。生理代谢类型多,代谢产物种类多,种数多。更重要的是在于微生物的生理代谢 青霉素
类型多、代谢产物种类多。任何有其它生物生存的环境中,都能找到微生物,而在其它生物不可能生存的极端环境中也有微生物存在。 举例:青霉素生产菌Penicilliumchrysogenum(产黄青霉)的产量1943年为每毫升发酵液中含20单位青霉素,40多年来,经过世界各国微生物遗传育种工作者的不懈努力使该菌产量变异逐渐积累,加上发酵条件的改进,目前世界上先进国家的发酵水平每毫升已超过5万单位,甚至接近10万单位。微生物的数量性状变异和育种使产量提高的幅度之大,是动植物育种工作中绝对不可能达到的。正因为如此,几乎所有微生物发酵工厂都十分重视菌种选育工作。 微生物作用: 1、在自然界物质循环中作用 2、空气与水净化,污水处理 3、工农业生产:菌体,代谢产物,代谢活动 4、对生命科学的贡献
编辑本段分类与命名
微生物的分类单位:界、门、纲、目、科、属、种 种是最基本的分类单位,每一分类单位之后可有亚门、亚纲、亚目、亚科... 以啤酒酵母为例,它在分类学上的地位是: 界(Kindom):真菌界 门(Phyllum):真菌门 纲(Class):子囊菌纲 目(Order):内孢霉目 科(Family):内孢霉科 属(Genus):酵母属 种(Species):啤酒酵母 种(species):是一个基本分类单位;是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极其接近,与同属内其他种有明显差别的菌株的总称。 ①菌株(strain)表示任何由一个独立分离的单细胞繁殖而成的纯种群体及其一切后代(起源于共同祖先并保持祖先特性的一组纯种后代菌群)。因此,一种微生物的不同来源的纯培养物均可称为该菌种的一个菌株。菌株强调的是遗传型纯的谱系。 例如:大肠埃希氏杆菌的两个菌株:EscherichiacoliB和EscherichiacoliK12 菌株的表示法:如果说种是分类学上的基本单位,那末菌株实际上是应用的基本单位,因为同一菌种的不同菌株在产酶上种类或代谢物产量上会有很大的不同和差别! ②亚种(subspecies)或变种(variety):为种内的再分类。 当某一个种内的不同菌株存在少数明显而稳定的变异特征或遗传形状,而又不足以区分成新种时,可以将这些菌株细分成两个或更多的小的分类单元——亚种。 变种是亚种的同义词,因“变种”一词易引起词义上的混淆,从1976年后,不在使用变种一词。通常把实验室中所获得的变异型菌株,称之为亚种。 例如:E.colik12(野生型)是不需要特殊aa的,而实验室变异后,可从k12获得某aa的缺陷型,此即称为E.colik12的亚种。 ③型(form):常指亚种以下的细分。当同种或同亚种内不同菌株之间的性状差异不足以分为新的亚种时,可以细分为不同的型。 例如:按抗原特征的差异分为不同的血清型 微生物的命名:微生物的名字有俗名和学名两种。如:红色面包霉——粗糙脉孢霉;绿脓杆菌——铜绿假单胞菌。 学名—是微生物的科学名称,它是按照有关微生物分类国际委员会拟定的法则命名的。学名由拉丁词、或拉丁化的外来词组成。学名的命名有双名法和三名法两种。 ①双名法:学名=属名+种名+(首次定名人)+现定名人+定名年份 属名:拉丁文的名词或用作名词的形容词,单数,首字母大写,表示微生物的主要特征,由微生物构造,形状或由科学家命名。种名:拉丁文形容词,字首小写,为微生物次要特征, 如微生物色素、形状、来源或科学家姓名等。 例:大肠埃希氏杆菌 Escherichiacoli(Migula)CastellanietChalmers1919 金黄色葡萄球菌 StaphylococcusaureusRosenbach1884 当泛指某一属微生物,而不特指该属中某一种(或未定种名)时,可在属名后加sp.或ssp.(分别代表species缩写的单数和复数形式)。 例如:Saccharomycessp.表示酵母菌属中的一个种。 菌株名称:在种名后面自行加上数字、地名或符号等 例如:BacillussubtilisAS1.389AS=AcademiaSinica BacillussubtilisBF7658BF=北纺 ClostridiumacetobutylicumATCC824丙酮丁醇梭菌
微生物的定义
现代定义:微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。 形体微小,结构简单,通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物,统称为微生物。 (但有些微生物是可以看见的,像属于真菌的蘑菇、灵芝等。)
特点
个体微小,一般0.1mm。 构造简单,有单细胞的,简单多细胞的,非细胞的。进化地位低,大多依靠有机物维持生命。
分类
原核类: 三菌,三体。 三菌:细菌、蓝细菌、放线菌 三体:支原体、衣原体、立克次氏体 真核类: 真菌,原生动物,显微藻类。 非细胞类: 病毒,亚病毒 ( 类病毒,拟病毒,朊病毒)。
五大共性:
体积小,面积大; 吸收多,转化快 微生物
; 生长旺,繁殖快; 适应强,易变异; 分布广,种类多。
编辑本段类群
种类 原核:细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克次氏体、衣原体。 真核:真菌
、藻类、原生动物。 非细胞类:病毒和亚病毒。 一般地,在中国大陆地区的教科书中,均将微生物划分为以下8大类: 细菌、病毒、真菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体。
细菌
(1)定义:一类细胞细短,结构简单,胞壁坚韧,多以二分裂方式繁殖和水生性强的原核生物 (2)分布:温暖,潮湿和富含有机质的地方 (3)结构:主要是单细胞的原核生物,有球形,杆形,螺旋形 基本结构:细胞膜 细胞壁 细胞质 核质 特殊结构:荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞 (4)繁殖: 主要以二分裂方式进行繁殖的 (5)菌落: 单个细菌用肉眼是看不见的,当单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时,便会形成一个肉眼可见的,具有一定形态结构的子细胞群落. 菌落是菌种鉴定的重要依据.不同种类的细菌菌落的大小,形状光泽度颜色硬度透明度都不同.
放线菌
(1)定义:一类主要成菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物
(2)分布:含水量较低,有机物较丰富的,呈微碱性的土壤中 (3)形态构造:主要由菌丝组成,包括基内菌丝和气生菌丝(部分气生菌丝可以成熟分化为孢子丝,产生孢子) (4)繁殖:通过形成无性孢子的形式进行无性繁殖 无性繁殖 有性繁殖 (5)菌落:在固体培养基上:干燥,不透明,表面呈致密的丝绒状,彩色干粉
病毒
(1) 定义:一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的“非细胞生物”,但是它的生存必须依赖于活细胞. (2)结构:[font class="12bf-5d5c-bb6a-35d3 Apple-style-span" style="font-family: -webkit-monospace; font-size: 13px; line-height: normal; white-space: pre-wrap; "]蛋白质衣壳以及核酸(核酸为DNA或RNA)[/font] (3)大小:一般直径在100nm左右,最大的病毒直径为200nm的牛痘病毒,最小的病毒直径为28nm的脊髓灰质炎病毒 (4)增殖:病毒的生命活动中一个显著的特点为寄生性。病毒只能寄生在某种特定的活细胞内才能生活。并利用会宿主细胞内的环境及原料快速复制增值。在非寄生状态时呈结晶状,不能进行独立的代谢活动。以 噬菌体为例: 吸附→DNA注入→复制、合成→组装→释放 噬菌体侵染细菌过程示意图
编辑本段微生物的特点
微生物的化学组成
C,H,O,N,P,S以及其他元素
微生物的营养物质
1 水和无机盐 2 碳源:凡能为微生物提供生长繁殖所需碳元素的营养物质 来源 作用 3氮源:凡能为微生物提供所必需氮元素的营养物质 来源 作用:主要用于合成蛋白质,核酸以及含氮的代谢产物 4 能源:能为微生物生命活动提供最初能源来源的营养物质或辐射能
根据碳源和能源分类
5生长因子:微生物生长不可缺少的微量有机物
能引起人和动物致病的微生物叫病源微生物,有八大类: 1.真菌:引起皮肤病。深部组织上感染。 2放线菌:皮肤,伤口感染。 3螺旋体:皮肤病,血液感染 如梅毒,钩端螺旋体病。 4细菌:皮肤病化脓,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。 5立克次氏体:斑疹伤寒等。 6衣原体:沙眼,泌尿生殖道感染。 7病毒:肝炎,乙型脑炎,麻疹,艾滋病等。 8支原体:肺炎,尿路感染。 生物界的微生物达几万种,大多数对人类有益,只有一少部份能致病。有些微生物通常不致病,在特定环境下能引起感染称条件致病菌。 能引起食品变质,腐败,正因为它们分解自然界的物体,才能完成大自然的物质循环。
微生物的作用
编辑本段贡献
现代生物学的若干基础性的重大发现与理论,是在研究微生物的过程中或以微生物为实验材料与工具取得的。这些理论包括:证明DNA(脱氧核糖核酸)是遗传信息的载体(三大经典实验:肺炎球菌的转化实验、噬菌体实验、植物病毒的重组实验)。DNA的半保留复制方式(双螺旋的每一条子链分别、都是复制模板)。遗传密码子的解读(64个密码子各对应20种氨基酸及终止信号的哪一种)。基因的转录调节(operon, promoter, operator, repressor, activator的概念与调节方式)。信使RNA的翻译调节(terminator)等等……。 现在,很多常用、通用的生物学研究技术依赖于微生物,比如:分子克隆重组蛋白在细菌或酵母中的表达。很多医学技术也依赖于微生物,比如:以病毒为载体的基因治疗。
编辑本段微生物在整个生命世界中的地位
当人类在发现和研究微生物之前,把一切生物分成截然不同的两大界-动物界和植物界。随着人们对微生物认识的逐步深化,从两界系统经历过三界系统、四界系统、五界系统甚至六界系统,直到20世纪70年代后期,美国人Woese等发现了地球上的第三生命形式-古菌,才导致了生命三域学说的诞生。该学说认为生命是由古菌域(Archaea)、细菌域(Bacteria)和真核生物域(Eucarya)所构成。在图示“生物的系统进化树”中,左侧的黄色分枝是细菌域;中间的褐色和紫色分枝是古菌域;右侧的绿色分枝是真核生物域。 古菌域包括嗜泉古菌界(Crenarchaeota)、广域古菌界(Euryarchaeota)和初生古菌界(Korarchaeota);细菌域包括细菌、放线菌、蓝细菌和各种除古菌以外的其它原核生物;真核生物域包括真菌、原生生物、动物和植物。除动物和植物以外,其它绝大多数生物都属微生物范畴。由此可见,微生物在生物界级分类中占有特殊重要的地位。 生命进化一直是人们关注的热点。Brown等依据平行同源基因构建的“Cenancestor”生命进化树,认为生命的共同祖先Cenancestor是一个原生物。原生物在进化过程中产生两个分支,一个是原核生物(细菌和古菌),一个是原真核生物,在之后的进化过程中细菌和古菌首先向不同的方向进化,然后原真核生物经吞食一个古菌,并由古菌的DNA取代寄主的RNA基因组而产生真核生物。 从进化的角度,微生物是一切生物的老前辈。如果把地球的年龄比喻为一年的话,则微生物约在3月20日诞生,而人类约在12月31日下午7时许出现在地球上。
综述
微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50%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。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力,使许多菌株发生变异,导致耐药性的产生,人类健康受到新的威胁。一些分节段的病毒之间可以通过重组或重配发生变异,最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都与前次导致感染的株型发生了变异,这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。而耐药性结核杆菌的出现使原本已近控制住的结核感染又在世界范围内猖獗起来。微生物千姿百态,有些是腐败性的,即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的,它们可用来生产如奶酪,面包,泡菜,啤酒和葡萄酒。 微生物非常小,必须通过显微镜放大约1000倍才能看到。比如中等大小的细菌,1000个叠加在一起只有句号那么大。想像一下一滴牛奶,每毫升腐败的牛奶中约有5千万个细菌,或者讲每夸脱牛奶中细菌总数约为50亿。也就是一滴牛奶中可有含有50亿个细菌。微生物能够致病,能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂,但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素,这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。 一些微生物被广泛应用于工业发酵,生产乙醇、食品及各种酶制剂等;一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等,并且可再生资源的潜力极大,称为环保微生物;还有一些能在极端环境中生存的微生物,例如:高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境,依然存在着一部分微生物等等。看上去,我们发现的微生物已经很多,但实际上由于培养方式等技术手段的限制,人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。 微生物因为微生物很小,构造又简单,所以人们充分认识它,并发展成为一门学科,与其他学科比起来,还是很晚的。尽管如此,人们已经在广泛的应用微生物了。我国劳动人民很早就认识到微生物的存在和作用,也是最早应用微生物的少数国家之一。据考古学推测,我国在8000年前已经出现了曲蘖酿酒了,4000多年前我国酿酒已十分普遍,而且当时埃及人也已学会烤制面包和酿制果酒。 2500年前中国人民发明酿酱、醋,知道用曲治疗消化道疾病。公元6世纪(北魏时期),我国贾思勰的巨著《齐民要术》详细地记载了制曲、酿酒、制酱和酿醋等工艺。在农业上,虽然还不知道根瘤菌的固氮作用,但已经在利用豆科植物轮作提高土壤肥力。这些事实说明,尽管人们还不知道微生物的存在,但是已经在同微生物打交道了,在应用有益微生物的同时,还对有害微生物进行预防和治疗。为防止食物变质,采用盐渍、糖渍、干燥、酸化等方法。在我国隆庆年间就开始用人痘预防天花。人痘预防天花是我国对世界医学上的一大贡献,这种方法先后传到俄国、日本、朝鲜、土耳其及英国,1798年英国医生琴纳(Jenner)提出用牛痘预防天花。微生物学作为一门学科,是从有显微镜开始的,微生物学发展经历了三个时期:形态学时期、生理学时期和现代微生物学的发展。 形态学时期 微生物微生物的形态观察是从安东·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50~300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。
生理学时期
例如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。 在分子水平上研究微生物病原体的变异规律、毒力和致病性,对于传统微生物学来说是一场革命。 微生物以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个生命科学研究的前沿,而微生物基因组,研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志《科学》曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制,发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗,开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物,将对有效地控制新老传染病的流行,促进医疗健康事业的迅速发展和壮大! 从分子水平上对微生物进行基因组研究为探索微生物个体以及群体间作用的奥秘提供了新的线索和思路。 为了充分开发微生物(特别是细菌)资源,1994年美国发起了微生物基因组研究计划(MGP)。通过研究完整的基因组信息开发和利用微生物重要的功能基因,不仅能够加深对微生物的致病机制、重要代谢和调控机制的认识,更能在此基础上发展一系列与我们的生活密切相关的基因工程产品,包括:接种用的疫苗、治疗用的新药、诊断试剂和应用于工农业生产的各种酶制剂等等。通过基因工程方法的改造,促进新型菌株的构建和传统菌株的改造,全面促进微生物工业时代的来临。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。
编辑本段世界地位
当人类在发现和研究微生物之前,把一切生物分成截然不同的两大界-动物界和植物界。随着人们对微生物认识的逐步深化,从两界系统经历过三界系统、四界系统、五界系统甚至六界系统,直到70年代后期,美国人Woese等发现了地球上的第三生命形式-古菌,才导致了生命三域学说的诞生。该学说认为生命是由古菌域(Archaea)、细菌域(Bacteria)和真核生物域(Eucarya)所构成。在图示“生物的系统进化树”中,左侧的黄色分枝是细菌域;中间的褐色和紫色分枝是古菌域;右侧的绿色分枝是真核生物域。古菌域包括嗜泉古菌界(Crenarchaeota)、广域古菌界(Euryarchaeota)和初生古菌界(Korarchaeota);细菌域包括细菌、放线菌、蓝细菌和各种除古菌以外的其它原核生物;真核生物域包括真菌、原生生物、动物和植物。除动物和植物以外,其它绝大多数生物都属微生物范畴。由此可见,微生物在生物界级分类中占有特殊重要的地位。生命进化一直是人们关注的热点。Brown等依据平行同源基因构建的“Cenancestor”生命进化树,认为生命的共同祖先Cenancestor是一个原生物。原生物在进化过程中产生两个分支,一个是原核生物(细菌和古菌),一个是原真核生物,在之后的进化过程中细菌和古菌首先向不同的方向进化,然后原真核生物经吞食一个古菌,并由古菌的DNA取代寄主的RNA基因组而产生真核生物。从进化的角度,微生物是一切生物的老前辈。如果把地球的年龄比喻为一年的话,则微生物约在3月20日诞生,而人类约在12月31日下午7时许出现在地球上!!
有利有害!!
现在世的国内外著名生物学家!急!!!
一:获得诺贝尔化学奖的生物化学家:
1.奥尔特曼(S.Altman) (1939-)
奥尔特曼(S.Altman) 美国人,因发现RNA的生物催化作用而获1989年化学奖.
1978年和1981年奥尔特曼与切赫分别发现了核糖核酸(RNA)自身具有的生物催化作用,这项研究不仅为探索RNA的复制能力提供了线索,而且说明了最早的生命物质是同时具有生物催化功能和遗传功能的RNA,打破了蛋白质是生物起源的定论。
2.切赫(T.R.Cech) (1947-)
切赫(T.R.Cech)美国人,因发现RNA的生物催化作用而与奥尔特曼共同获得1989年诺贝尔化学奖.
他们独立地发现核糖核酸(RNA)不仅像过去所设想的那样仅被动地传递遗传信息,还起酶的作用,能催化细胞内的为生命所必需的化学反应.在他们的发现之前,人们认为只有蛋白质才能起酶的作用.他最先证明RNA分子能催化化学反应,并于1982年公布其研究结果.1983年证实RNA的这种酶活动.
4.穆利斯(K.B.Mullis) (1944-)
美国科学家穆利斯(K.B.Mullis) 发明了高效复制DNA片段的“聚合酶链式反应(PCR)”方法,于1993年获奖。利用该技术可从极其微量的样品中大量生产DNA分子,使基因工程又获得了一个新的工具。
85年穆利斯发明了“聚合酶链反应”的技术,由于这项技术问世,能使许多专家把一个稀少的DNA样品复制成千百万个,用以检测人体细胞中艾滋病病毒,诊断基因缺陷,可以从犯罪的现场,搜集部分血和头发进行指纹图谱的鉴定。这项技术也可以从矿物质里制造大量的DNA分子,方法简便,操作灵活。
整个过程是把需要的化合物质倒在试管内,通过多次循环,不断地加热和降温。在反应过程中,再加两种配料,一是一对合成的短DNA片段,附在需要基因的两端作“引子”;第二个配料是酶,当试管加热后,DNA的双螺旋分为两个链,每个链出现“信息”,降温时,“引子”能自动寻找他们的DNA样品的互补蛋白质,并把它们合起来,这样的技术可以说是革命性的基因工程。
科学家已经成功地用PCR方法对一个2000万年前被埋在琥珀中的昆虫的遗传物质进行了扩增。
5.6.7.
分别是:
1997年
因斯.斯寇(Jens C.Skou) (1918-)
1997年化学奖授予保罗.波耶尔(美国)、约翰.沃克(英国)、因斯.斯寇(丹麦)三位科学家,表彰他们在生命的能量货币--腺三磷的研究上的突破。
因斯.斯寇最早描述了离子泵——一个驱使离子通过细胞膜定向转运的酶,这是所有的活细胞中的一种基本的机制。自那以后,实验证明细胞中存在好几种类似的离子泵。他发现了钠离子、钾离子-腺三磷酶——一种维持细胞中钠离子和钾离子平衡的酶。细胞内钠离子浓度比周围体液中低,而钾离子浓度则比周围体液中高。钠离子、钾离子-腺三磷酶以及其他的离子泵在我们体内必须不断地工作。如果它们停止工作、我们的细胞就会膨胀起来,甚至胀破,我们立即就会失去知觉。驱动离子泵需要大量的能量——人体产生的腺三磷中,约三分之一用于离子泵的活动。
约翰.沃克(John E.Walker) (1941-)
约翰.沃克与另两位科学家同获得1997年诺贝尔化学奖。约翰.沃克把腺三磷制成结晶,以便研究它的结构细节。他证实了波耶尔关于腺三磷怎样合成的提法,即“分子机器”,是正确的。1981年约翰.沃克测定了编码组成腺三磷合成酶的蛋白质基因(DNA).
保罗.波耶尔(Panl D.Boyer) (1918-)
1997年化学奖授予保罗.波耶尔(美国)、约翰.沃克(英国)、因斯.斯寇(丹麦)三位科学家,表彰他们在生命的能量货币--腺三磷的研究上的突破。保罗.波耶尔与约翰.沃克阐明了腺三磷体合成酶是怎样制造腺三磷的。在叶绿体膜、线粒体膜以及细菌的质膜中都可发现腺三磷合成酶。膜两侧氢离子浓度差驱动腺三磷合成酶合成腺三磷。
保罗.波耶尔运用化学方法提出了腺三磷合成酶的功能机制,腺三磷合成酶像一个由α亚基和β亚基交替组成的圆柱体。在圆柱体中间还有一个不对称的γ亚基。当γ亚基转动时(每秒100转),会引起β亚基结构的变化。保罗.波耶尔把这些不同的结构称为开放结构、松散结构和紧密结构。
8.9.10
2001年
威廉·诺尔斯(W.S.Knowles) (1917-)
2001年诺贝尔化学奖授予美国科学家威廉·诺尔斯、日本科学家野依良治和美国科学家巴里·夏普雷斯,以表彰他们在不对称合成方面所取得的成绩,三位化学奖获得者的发现则为合成具有新特性的分子和物质开创了一个全新的研究领域。现在,像抗生素、消炎药和心脏病药物等,都是根据他们的研究成果制造出来的。
瑞典皇家科学院的新闻公报说,许多化合物的结构都是对映性的,好像人的左右手一样,这被称作手性。而药物中也存在这种特性,在有些药物成份里只有一部分有治疗作用,而另一部分没有药效甚至有毒副作用。这些药是消旋体,它的左旋与右旋共生在同一分子结构中。在欧洲发生过妊娠妇女服用没有经过拆分的消旋体药物作为镇痛药或止咳药,而导致大量胚胎畸形的"反应停"惨剧,使人们认识到将消旋体药物拆分的重要性。2001年的化学奖得主就是在这方面做出了重要贡献。他们使用一种对映体试剂或催化剂,把分子中没有作用的一部分剔除,只利用有效用的一部分,就像分开人的左右手一样,分开左旋和右旋体,再把有效的对映体作为新的药物,这称作不对称合成。
诺尔斯的贡献是在1968年发现可以使用过渡金属来对手性分子进行氢化反应,以获得具有所需特定镜像形态的手性分子。他的研究成果很快便转化成工业产品,如治疗帕金森氏症的药L-DOPA就是根据诺尔斯的研究成果制造出来的。
1968年,诺尔斯发现了用过渡金属进行对映性催化氢化的新方法,并最终获得了有效的对映体。他的研究被迅速应用于一种治疗帕金森症药物的生产。后来,野依良治进一步发展了对映性氢化催化剂。夏普雷斯则因发现了另一种催化方法——氧化催化而获奖。他们的发现开拓了分子合成的新领域,对学术研究和新药研制都具有非常重要的意义。其成果已被应用到心血管药、抗生素、激素、抗癌药及中枢神经系统类药物的研制上。现在,手性药物的疗效是原来药物的几倍甚至几十倍,在合成中引入生物转化已成为制药工业中的关键技术。
诺尔斯与野依良治分享诺贝尔化学奖一半的奖金。夏普雷斯现为美国斯克里普斯研究学院化学教授,将获得另一半奖金。
野依良治(R.Noyori) (1938-)
2001年诺贝尔化学奖授予美国科学家威廉·诺尔斯、日本科学家野依良治和美国科学家巴里·夏普雷斯,以表彰他们在不对称合成方面所取得的成绩。
瑞典皇家科学院的新闻公报说,许多化合物的结构都是对映性的,好像人的左右手一样,这被称作手性。而药物中也存在这种特性,在有些药物成份里只有一部分有治疗作用,而另一部分没有药效甚至有毒副作用。这些药是消旋体,它的左旋与右旋共生在同一分子结构中。在欧洲发生过妊娠妇女服用没有经过拆分的消旋体药物作为镇痛药或止咳药,而导致大量胚胎畸形的"反应停"惨剧,使人们认识到将消旋体药物拆分的重要性。2001年的化学奖得主就是在这方面做出了重要贡献。他们使用一种对映体试剂或催化剂,把分子中没有作用的一部分剔除,只利用有效用的一部分,就像分开人的左右手一样,分开左旋和右旋体,再把有效的对映体作为新的药物,这称作不对称合成。
1968年,诺尔斯发现了用过渡金属进行对映性催化氢化的新方法,并最终获得了有效的对映体。他的研究被迅速应用于一种治疗帕金森症药物的生产。后来,野依良至进一步发展了对映性氢
安德鲁-费里(美国)
克拉格-米洛(美国)
2005年:
巴里-马歇尔(澳大利亚)
罗宾-沃伦(澳大利亚)
2004年:
理查德-阿克塞尔(美国)
琳达-巴克(美国)
2003年:
保罗-劳特伯(美国)
皮特-曼斯菲尔德(英国)
2002年:
罗伯特-霍威茨(美国)
约翰-萨尔斯顿(英国)
悉尼-布瑞纳(南非/英国)
2001年:
勒兰德-霍特维尔(瑞典)
保罗-格林加德(美国)
艾里克-坎德尔(美国)
1999年:
古恩特-布劳贝尔(德国/美国)
1998年:
罗伯特-弗切哥特(美国)
路易斯-因格纳罗(美国)
弗里德-穆拉德(美国)
1997年:
斯坦利-普鲁西纳(美国)
1996年:
皮特-多赫蒂(澳大利亚)
洛夫-金克纳格尔(瑞士)
1995年:
爱德华-刘易斯(美国)
克里斯蒂纳-沃尔哈德(德国)
艾里克-威斯乔斯(美国)
1994年:
阿尔弗雷德-吉尔曼(美国)
马丁-罗德贝尔(美国)
1993年:
里卡德-罗伯茨(英国)
菲利浦-夏普(英国)
1992年:
艾德蒙德-弗斯切(美国/瑞士)
爱德文-克里布斯(美国)
1991年:
尤因-纳赫(德国)
伯特-萨科曼(德国)
1990年:
约瑟夫-穆雷(美国)
唐纳-托马斯(美国)
1989年:
米切尔-毕西普(美国)
哈罗德-瓦姆斯(美国)
1988年:
詹姆斯-布莱克(英国)
哥土德-埃里昂(美国)
乔治-希汀斯(美国)
1987年:
Susumu Tonegawa(日本)
1986年:
斯坦利-科恩(美国)
里塔-列维-蒙塔西纳(意大利)
1985年:
米切尔-布朗(美国)
约瑟夫-戈德斯坦恩(美国)
微生物常识
微生物的定义
形体微小,结构简单,通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物,统称为微生物。 (但有些微生物是可以看见的,像属于真菌的蘑菇、灵芝等。)
1 特点: 个体微小,一般0.1mm。
构造简单,有单细胞的,简单多细胞的,非细胞的。进化地位低。
2 分类:
原核类: 三菌,三体。
真核类: 真菌,原生动物,显微藻类。
非细胞类: 病毒,亚病毒 ( 类病毒,拟病毒,朊病毒)。
3 五大共性:
体积小,面积大;
吸收多,转化快微生物;
生长旺,繁殖快;
适应强,易变异;
分布广,种类多。
[编辑本段]微生物的类群
种类
原核:细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克次氏体、衣原体。
真核:真菌、藻类、原生动物。
非细胞类:病毒和亚病毒。
一般地,在中国大陆地区的教科书中,均将微生物划分为以下8大类:
细菌、病毒、真菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体。
1 细菌:
(1)定义:一类细胞细短,结构简单,胞壁坚韧,多以二分裂方式繁殖和水生性强的原核生物
(2)分布:温暖,潮湿和富含有机质的地方
(3)结构:主要是单细胞的原核生物,有球形,杆形,螺旋形
基本结构:细胞膜 细胞壁 细胞质 核质
特殊结构:荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞
(4)繁殖: 主要以二分裂方式进行繁殖的
(5)菌落: 单个细菌用肉眼是看不见的,当单个或少数细菌在固体培养基啊行大量繁殖时,便会形成一个肉眼可见的,具有一定形态结构的子细胞群落.
菌落是菌种鉴定的重要依据.不同种类的细菌菌落的大小,形状光泽度颜色硬度透明度都不同.
2 放线菌
(1)定义:一类主要成菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物
(2)分布:含水量较低,有机物较丰富的,呈微碱性的土壤中
(3)形态构造:主要由菌丝组成,包括基内菌丝和气生菌丝(部分气生菌丝可以成熟分化为孢子丝,产生孢子)
(4)繁殖:通过形成无性孢子的形式进行无性繁殖
无性繁殖 有性繁殖
(5)菌落:在固体培养基上:干燥,不透明,表面呈致密的丝绒状,彩色干粉
3 病毒
(1) 定义:一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的“非细胞生物”,但是它的生存必须依赖于活细胞.
(2)结构:蛋白质衣壳以及核酸(核酸为DNA或RNA)
(3)大小:一般直径在100nm左右,最大的病毒直径为200nm的牛痘病毒,最小的病毒直径为28nm的脊髓灰质炎病毒
(4)增殖:病毒的生命活动中一个显著的特点为寄生性。病毒只能寄生在某种特定的活细胞内才能生活。并利用会宿主细胞内的环境及原料快速复制增值。在非寄生状态时呈结晶状,不能进行独立的代谢活动。以 噬菌体为例: 吸附→DNA注入→复制、合成→组装→释放
[编辑本段]微生物的特点
一、微生物的化学组成
C,H,O,N,P,S以及其他元素
二、微生物的营养物质
1 水和无机盐
2 碳源:凡能为微生物提供生长繁殖所需碳元素的营养物质
来源
作用
3氮源:凡能为微生物提供所必需氮元素的营养物质
来源
作用:主要用于合成蛋白质,核酸以及含氮的代谢产物
4 能源:能为微生物生命活动提供最初能源来源的营养物质或辐射能
根据碳源和能源分类:
5生长因子:微生物生长不可缺少的微量有机物
能引起人和动物致病的微生物叫病源微生物,有八大类:
1.真菌:引起皮肤病。深部组织上感染。
2放线菌:皮肤,伤口感染。
3螺旋体:皮肤病,血液感染 如梅毒,钩端螺旋体病。
4细菌:皮肤病化脓,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。
5立克次氏体:斑疹伤寒等。
6衣原体:沙眼,泌尿生殖道感染。
7病毒:肝炎,乙型脑炎,麻疹,艾滋病等。
8支原体:肺炎,尿路感染。
生物界的微生物达几万种,大多数对人类有益,只有一少部份能致病。有些微生物通常不致病,在特定环境下能引起感染称条件致病菌。 能引起食品变质,腐败,正因为它们分解自然界的物体,才能完成大自然的物质循环。
微生物的作用
微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50%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。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力,使许多菌株发生变异,导致耐药性的产生,人类健康受到新的威胁。一些分节段的病毒之间可以通过重组或重配发生变异,最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都与前次导致感染的株型发生了变异,这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。而耐药性结核杆菌的出现使原本已近控制住的结核感染又在世界范围内猖獗起来。
微生物千姿百态,有些是腐败性的,即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的,它们可用来生产如奶酪,面包,泡菜,啤酒和葡萄酒。微生物非常小,必须通过显微镜放大约1000 倍才能看到。比如中等大小的细菌,1000个叠加在一起只有句号那么大。想像一下一滴牛奶,每毫升腐败的牛奶中约有5千万个细菌,或者讲每夸脱牛奶中细菌总数约为50亿。也就是一滴牛奶中可有含有50 亿个细菌。
微生物能够致病,能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂,但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素,这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业发酵,生产乙醇、食品及各种酶制剂等;一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等,并且可再生资源的潜力极大,称为环保微生物;还有一些能在极端环境中生存的微生物,例如:高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境,依然存在着一部分微生物等等。看上去,我们发现的微生物已经很多,但实际上由于培养方式等技术手段的限制,人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。
微生物间的相互作用机制也相当奥秘。例如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。在分子水平上研究微生物病原体的变异规律、毒力和致病性,对于传统微生物学来说是一场革命。
以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个生命科学研究的前沿,而微生物基因组研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志《科学》曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制,发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗,开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物,将对有效地控制新老传染病的流行,促进医疗健康事业的迅速发展和壮大!
从分子水平上对微生物进行基因组研究为探索微生物个体以及群体间作用的奥秘提供了新的线索和思路。为了充分开发微生物(特别是细菌)资源,1994年美国发起了微生物基因组研究计划(MGP)。通过研究完整的基因组信息开发和利用微生物重要的功能基因,不仅能够加深对微生物的致病机制、重要代谢和调控机制的认识,更能在此基础上发展一系列与我们的生活密切相关的基因工程产品,包括:接种用的疫苗、治疗用的新药、诊断试剂和应用于工农业生产的各种酶制剂等等。通过基因工程方法的改造,促进新型菌株的构建和传统菌株的改造,全面促进微生物工业时代的来临。
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。
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。
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。
在极端环境下能够生长的微生物称为极端微生物,又称嗜极菌。嗜极菌对极端环境具有很强的适应性,极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性,加深对生命本质的认识。
有一种嗜极菌,它能够暴露于数千倍强度的辐射下仍能存活,而人类一个剂量强度就会死亡。该细菌的染色体在接受几百万拉德a射线后粉碎为数百个片段,但能在一天内将其恢复。研究其DNA修复机制对于发展在辐射污染区进行环境的生物治理非常有意义。开发利用嗜极菌的极限特性可以突破当前生物技术领域中的一些局限,建立新的技术手段,使环境、能源、农业、健康、轻化工等领域的生物技术能力发生革命。来自极端微生物的极端酶,可在极端环境下行使功能,将极大地拓展酶的应用空间,是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础,例如PCR技术中的TagDNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酶等都具有代表意义。极端微生物的研究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径,其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大。
[编辑本段]微生物在整个生命世界中的地位
当人类在发现和研究微生物之前,把一切生物分成截然不同的两大界-动物界和植物界。随着人们对微生物认识的逐步深化,从两界系统经历过三界系统、四界系统、五界系统甚至六界系统,直到20世纪70年代后期,美国人Woese等发现了地球上的第三生命形式-古菌,才导致了生命三域学说的诞生。该学说认为生命是由古菌域(Archaea)、细菌域(Bacteria)和真核生物域(Eucarya)所构成。在图示“生物的系统进化树”中,左侧的黄色分枝是细菌域;中间的褐色和紫色分枝是古菌域;右侧的绿色分枝是真核生物域。
古菌域包括嗜泉古菌界(Crenarchaeota)、广域古菌界(Euryarchaeota)和初生古菌界(Korarchaeota);细菌域包括细菌、放线菌、蓝细菌和各种除古菌以外的其它原核生物;真核生物域包括真菌、原生生物、动物和植物。除动物和植物以外,其它绝大多数生物都属微生物范畴。由此可见,微生物在生物界级分类中占有特殊重要的地位。
生命进化一直是人们关注的热点。Brown等依据平行同源基因构建的“Cenancestor”生命进化树,认为生命的共同祖先Cenancestor是一个原生物。原生物在进化过程中产生两个分支,一个是原核生物(细菌和古菌),一个是原真核生物,在之后的进化过程中细菌和古菌首先向不同的方向进化,然后原真核生物经吞食一个古菌,并由古菌的DNA取代寄主的RNA基因组而产生真核生物。
从进化的角度,微生物是一切生物的老前辈。如果把地球的年龄比喻为一年的话,则微生物约在3月20日诞生,而人类约在12月31日下午7时许出现在地球上。
高中生物
必修一
一、细胞学说建立过程涉及几个重要科学家
1、虎克:英国人,细胞的发现者和命名者。他用显微镜观察植物的木栓组织,发现由许多规则的小室组成,并把“小室”称为cell——细胞。
2、列文虎克:荷兰人,他用自制的显微镜进行观察,对红细胞和动物精子进行了精确的描述,但没用“细胞”来描述其发现。
3、19世纪30年代,德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了细胞学说,指出细胞是一切动植物结构的基本单位。
4、维尔肖:德国人,他在前人研究成果的基础上,总结出“细胞通过分裂产生新细胞”。
二、生物膜流动镶嵌模型涉及的科学家
5、欧文顿:1895年他曾用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行地上万次的试验,发现细胞膜对不同物质的通透性不一样:凡是可以溶于脂质的物质,比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。于是他提出了膜由脂质组成的假说。
6、罗伯特森:1959年他在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构,结合其他科学家的工作,提出了生物膜结构的“单位膜”模型。
7、桑格和尼克森:在“单位膜”模型的基础上提出“流动镶嵌模型”。强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。为多数人所接受
三、与酶的发现有关的科学家
8、斯帕兰札尼:意大利人,生理学家。1783年他通过实验证实胃液具有化学性消化作用。
9、巴斯德:法国人,微生物学家,化学家,提出酿酒中的发酵是由于酵母菌的存在,没有活细胞的参与,糖类是不可能变成酒精。
9、李比希:德国人,化学家。认为引起发酵时酵母细胞中的某些物质,这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
10、毕希纳:德国人,化学家。他从酵母细胞中获得了含有酶的提取液,并用这种提取液成功地进行了酒精发酵。
11、萨姆纳:美国人,化学家。1926年,他从刀豆种子中提取到脲酶的结晶,并用多种方法证明脲酶是蛋白质。荣获1946年诺贝尔化学奖。
12、20世纪80年代, 美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也有生物催化作用。
四、光合作用的发现涉及的科学家
13、1771年, 英国科学家普里斯特利,通过实验发现植物可以更新空气。
14、1779年,荷兰科学家英格豪斯做普里斯特利的实验,发现只有在阳光照射下才能成功;植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。
15、1785年,发现了空气的组成,明确绿叶在光下放出的气体是氧气,吸收的是二氧化碳。
16、1845年,德国科学家梅耶指出植物在进行光合作用时,将光能转换成化学能储存起来。
17、1864年,德国科学家萨克斯,通过实验证明光合作用产生了淀粉。
18、 1880年,美国科学家恩格尔曼,通过实验证明叶绿体释放氧气,是植物进行光合作用的场所。
19、20世纪,30年代,美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用中释放的氧全部来自水。
20、卡尔文:美国人,生物化学家,植物生理学家。在20世纪40年代,他及其合作者开始利用放射性同位素标记法研究光合作用,经9年左右的研究,最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径,这一途径称为卡尔文循环。
必修二
一、遗传方面的科学家
21、孟德尔:奥地利人,遗传学的奠基人。他进行了长达8年的豌豆杂交实验,通过分析实验结果,发现了生物遗传的规律。1866年他发表论文《植物杂交试验》,提出了遗传学的分离定律、自由组合定律和遗传因子学说。豌豆杂交实验运用假说演绎法。
22、约翰逊:丹麦人,植物学家。1909年给孟德尔的“遗传因子”重新起名为“基因”,并提出表现型和基因型概念。
23、魏斯曼:德国人,动物学家。他预言在精子和卵细胞成熟的过程中存在减数分裂过程,后来被其他科学家的显微镜观察所证实。。
24、萨顿:美国人,细胞学家。1903年,他在研究中发现孟德尔假设的遗传因子的分离与减数分裂过程中同源染色体的分离非常相似,并由此提出了萨顿假说—基因位于染色体上。(类比推理)
25、摩尔根:美国人,遗传学家,胚胎学家。他用果蝇做了大量实验,发现了基因的连锁互换定律,人们称之为遗传学的第三定律。他还证明基因在染色体上呈线性排列,为现代遗传学奠定了细胞学基础。
26、18世纪英国著名的化学家和物理学家道尔顿,第1个发现了色盲症,也是第1个被发现的色盲症患者。
二、DNA是主要的遗传物质
27、1928年,英国科学家格里菲思通过实验推想,已杀死的S型细菌中,含有某种“转化因子”,使R型细菌转化为S型细菌。(体内转化实验)
28、1944年,美国科学家艾弗里和他的同事,通过实验证明上述“转化因子”为DNA,也就是说DNA才是遗传物质。(体外转化实验)
29、1952年,赫尔希和蔡斯,通过噬菌体侵染细菌的实验证明,在噬菌体中,亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA,而不是蛋白质。(同位素标记实验 32P35S)三、DNA分子的结构和复制
30、1953年,美国科学家沃森和英国科学家克里克提出DNA分子双螺旋结构模型。1957年克里克提出中心法则.提出DNA半保留复制的假说。(同位素标记法 密度梯度离心)
31、尼伦伯格和马太成功破译了第一个遗传密码。
四、进化:
32、拉马克:法国人,博物学家,生物进化论的先驱。最先提出了生物进化的学说,认为生物是不断进化的,生物进化的原因是用进废退和获得性遗传。
33、达尔文:英国人,博物学家,生物进化论的主要奠基人。1859年,他出版了科学巨著《物种起源》,书中充分论证了生物的进化,并明确提出自然选择学说来说明进化机理。他创立的进化论的影响远远超出了生物学的范围,它给予神创论和物种不变论以致命的打击,为辩证唯物主义世界观提供了有力的武器。
必修三
一、内环境与稳态
34、贝尔纳:法国人, 1857年,他提出“内环境”的概念,并推测内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节。
35、坎农:美国人,生理学家。1926年,他提出了“稳态”的的概念,并提出了稳态维持机制的经典解释:内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下,通过机体各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。
36、目前普遍认为:神经——体液——免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制
二、动物激素的调节
37、沃泰默:法国人,生理学家。他通过实验发现,把通向狗的上段小肠的神经切除,只留下血管,向小肠内注入稀盐酸时,仍能促进胰液分泌。但是他却囿于定论,认为这是由于小肠上微小的神经难以剔去干净的缘故。
38、斯他林:英国人,生理学家。1902年,他和贝利斯从小肠黏膜提出液中发现了促使胰液分泌的物质——促胰液素。1905年,他们提出 “激素”这一名称,并提出激素在血液中起化学信使作用。
39、巴甫洛夫:俄国人,生理学家,现代消化生理学的奠基人。1891年开始研究消化生理,在“海登海因小胃”基础上,他制成了保留神经支配的“巴甫洛夫小胃”,并创造了一系列研究消化生理的慢性实验方法,揭示了消化系统活动的一些基本规律。为此,他荣获1904年诺贝尔生理学或医学奖。20世纪初,他的研究重点转到高级神经活动方面,建立了条件反射学说。
三、生长素的发现过程
40、1880年,达尔文通过实验推想,胚芽鞘的尖端可能会产生某种物质,这种物质在单侧光的照射下,对胚芽鞘下面的部分会产生某种影响。
41、詹森:丹麦人,植物生理学家。1910年,他通过实验证明,胚芽鞘顶尖产生的刺激可以透过琼脂片传递给下部。
42、拜尔:匈牙利人,植物生理学家。1914年,他通过实验证明,胚芽鞘的弯曲生长,是因为顶尖产生的刺激在其下部分布不均匀造成的。
43、温特:美籍荷兰人,植物生理学家。1928年,他用实验证明造成胚芽鞘弯曲的刺激是一种化学物质,他认为这可能是和动物激素类似的物质,并把这种物质命名为生长素。
44、1934年,荷兰科学家郭葛等人从植物中提取出吲哚乙酸— — 生长素。
四、种群与生态系统
45、高斯:生态学家。他通过实验发现草履虫种群数量增长的S型曲线。
46、林德曼:美国人,生态学家。他通过对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行的定量分析,发现生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减两个特点,能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%~20%。
选修
47、动物细胞工程 1976年,阿根廷科学家米尔斯坦和德国科学家柯勒,通过细胞融合制备出单克隆抗体。
48、斯图尔得用胡萝卜韧皮部的细胞培养成了胡萝卜植株,证明了高度分化的植物细胞具有全能性。
49、韦尔穆特等在体外条件下将羊体细胞培养成了成熟个体,证明了哺乳动物体细胞核具有全能性。
P.S.
高中生物科学研究方法
分离各种细胞器的方法:研究细胞内各种细胞器的组成成分和功能,需要将这些细胞器分离出来。常用的方法是差速离心法:将细胞膜破坏后,形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆;将匀浆放入离心管中,用高速离心机在不同的转速下进行离心,利用不同的离心速度所产生的不同离心力,就能将各种细胞器分离开。
模型方法:模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述,这种描述可以是定性的,也可以是定量的;有的借助于具体的实物或其他形象化的手段,有的则通过抽象的形式来表达。模型的形式很多,包括物理模型、概念模数学模型等。以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征,这种模型就是物理模型。沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型,就是物理模型,它形象而概括地反映了所有DNA分子结构的共同特征。
提出假说:膜的成分和结构的初步阐明,最初都是先根据实验现象和有关知识,提出假说,而不是通过实验观察直接证实的。假说的提出要有实验和观察的依据,同时还需要严谨的推理和大胆的相像。假说需要通过观察和实验进一步验证和完善。
控制变量:实验过程中可以变化的因素称为变量。其中人为改变的变量称做自变量,上述实验中氯化铁溶液和肝脏研磨液,都属于自变量,随着自变量的变化而变化的变量称做因变量,上述实验中过氧化氢分解速率就是因变量。除自变量外,实验过程中可能还会存在一些可变因素,对实验结果造成影响,这些变量称为无关变量。
除了一个因素以外,其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。实验中只有反应条件是改变的,对照实验一般要设置对照组和实验组,在对照实验中,除了要观察的变量外,其他变量都应当始终保持相同。
对比实验:设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素与实验对象的关系,这样的实验叫对比实验。
同位素标记法:同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物,化学性质不会改变。科学家通过追踪同位素标记的化合物,可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。
孟德尔豌豆杂交实验假说——演绎法 在观察和分析基础上提出问题以后,通过推理和想象提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符,就证明假说是正确的,反之,则说明假说是错误的。这是现代科学研究中常用的一种科学方法,叫做假说——演绎法。想一想,这种方法与传统的归纳法有什么不同?
萨顿假说 类比推理:这是科学研究中常用的方法之一。19世纪物理学家研究光的性质时,曾经将光与声进行类比。声有直线传播、反射和折射等现象,其原因在于它有波动性。后来发现光也有直线传播、反射和折射等现象,因此推测光也可能有波动性。上面介绍的萨顿的推理,也是类比推理。他将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比,根据其惊人的一致性,提出基因位于染色体上的假说。应当注意的是,类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性,其正确与否,还需要观察和实验的检验。
荧光标记法确定基因在染色体上:现代分子生物学技术能够用特定的分子,与染色体上的某一个基因结合,这个分子又能被带有荧光标记的物质识别,通过荧光显示,就可以知道基因在染色体上的位置。
样方法:估算种群密度最常用的方法之一,在被调查种群的分布范围内,随机选取若干个样方,通过计数每个样方内的个体数,求得每个样方的种群密度,以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值。
标志重捕法:在被调查种群的生存环境中,捕获一部分个体,将这些个体进行标志后再放回原来的环境,经过一段时间后进行重捕,根据重捕中标志个体占总捕获数的比例来估计该种群的数量。是种群密度的常用调查方法之