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现代生物技术导论结课论文 学院：数理与生物工程学院 专业：数学与应用数学10级 学号：1068132126 姓名：邹晓慧 微生物学的发展及其应用摘要：微生物学是研究微生物及其生命活动的科学微生物具有种类繁多、体积微小、代谢类型多、代谢强度高、生长繁殖速度快、容易变异等多种特点它广泛分布于空气、水、土壤、人体及动植物体，营独立或寄生生活大多数微生物对人类和动植物是有益的，特别是它与人类的生活有密切的关系，对工农业生产、人类的生活环境和健康卫生有极大的影响所以，我们研究微生物及其生命活动的目的是为了开发微生物资源，充分利用其对人类生活有利的方面，控制有害方面，使之为社会主义经济建设服务，造福人类关键词：微生物学的发展、人类生命活动、作用一、认知微生物的重要性当你清晨起床后，深呼吸一口清新的空气，喝一杯可口的酸奶，品尝着美味的面包和馒头的时候，你就已经开始享受到了微生物给你带来的恩惠；当你因患某种疾病而躺在医院的病床上，经受病痛的折磨是，那便是有害微生物给你侵蚀了你的身体；但当白衣天使给你服用抗生素的药物，使你很快恢复健康时，你得感谢微生物给你带来的福音，因为抗生素是微生物的“奉献”。

然而，如果高剂量的某种抗生素注入到你的体内后，效果甚微甚至毫无效果，你可曾想到这也是微生物的恶作剧可以说，人们已经离不开微生物了微生物是一把双刃剑首先，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其次，微生物当中有些是腐败性的，即引起食品气味和组织结构发生不良变化，能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂，给我们的生活带来很多不便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。

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二、 认知研究的发展1、微生物学的经验时期古代人类虽未观察到微生物，但早已将微生物学知识用于工农业生产和疾病防治中，公元前二千多年的夏禹时代，就有仪狄酿酒的记载北魏（公元386～534年）《齐民要术》一书中详细记载了制醋的方法长期以来民间常用的盐腌、糖渍、烟熏、风干等保存食物的方法，实际上正是通过抑制微生物的生长而防止食物的腐烂变质关于传染病的发生与流行，在11世纪初时，我国北宋末年刘真人就提出肺痨由虫引起意大利Fracastoro(1483～1553)认为传染病的传播有直接、间接和通过空气等几种途径。

奥地利Plenciz(1705～1786)认为传染病的病因是活的物体，每种传染病由独特的活物体所引起18世纪清乾隆年间，我国师道南在《天愚集》鼠死行篇中生动地描述了当时鼠疫流行的凄惨景况，并正确地指出了鼠疫与鼠的关系在预防医学方面，我国自古就有将水煮沸后饮用的习惯明朝李时珍在《本草纲目》中指出，将病人的衣服蒸过后再穿就不会传染上疾病，说明已有消毒的记载大量古书证明，我国在明代隆庆年间（1567～1572）就已广泛应用人痘来预防天花，并先后传至俄国、朝鲜、日本、土耳其、英国等国家，这是我国对预防医学的一大贡献2、实验微生物学时期微生物的发现首先观察到微生物的是荷兰人列文虎克（Antory Van Leeuwenhoek，1632～1723）他于1676年用自磨镜片制造了世界上第一架显微镜（约放大40～270倍），并从雨水、池塘水等标本中第一次观察和描述了各种形态的微生物，为微生物的存在提供了有力证据，亦为微生物形态学的建立奠定了基础19世纪60年代，欧洲一些国家占重要经济地位的酿酒的工业和蚕丝业发生酒类变质和蚕病危害等，促进了人们对微生物的研究法国科学家巴斯德（Louis Pasteur,1822～1895）首先实验证明有机物质的发酵与腐败是由微生物所引起。

而酒类变质是因污染了杂菌，从而推翻了当时盛行的自然发生说巴斯德的研究开创了微生物的生理学时代人们认识到不同微生物间不仅有形态学上的差异，在生理学特性上亦有所不同，进一步肯定了微生物在自然界中所起的重要作用自此，微生物开始成为一门独立学科巴斯德创用的加温处理以防酒类变质的消毒法，就是至今仍沿用于酒类和乳类的巴氏消毒法在巴斯德的影响下，英国外科医生李斯德(Joseph Lister, 1827～1912)创用石炭酸喷洒手术室和煮沸手术用具，为防腐、消毒以及无菌操作打下基础微生物学的另一奠基人是德国学者郭霍（Robert Koch,1843～1910）他创用固体培养基，可将细菌从环境或病人排泄物等标本中分离成单一菌落，便于对各种细菌分别研究同时又创用了染色方法和实验性动物感染，为发现各种传染病的病原体提供了有利条件在19世纪的最后20年中，大多数细菌性传染病的病原体由郭霍和在他带动下的一大批学者发现并分离培养成功俄国学者伊凡诺夫斯基（Nвановский）于1892年发现了第一种病毒即烟草花叶病病毒1897年Loeffler和Frosch发现动物口蹄疫病毒1901年美国学者Walter-Reed首先分离出对人类致病的黄热病毒。

1915年英国学者Twort发现了细菌病毒（噬菌体）以后相继分离出人类和动、植物的许多病毒免疫学的兴起 18世纪末，英国琴纳（Edward Jenner，1749～1823）创用牛痘预防天花；随后巴斯德研制鸡霍乱、炭疸和狂犬病疫苗成功，为免疫学和预防医学开辟了途径人们对抗感染免疫的本质的认识是从19世纪末开始的德国学者Behring在1891年用含白喉抗毒素的动物免疫血清成功地治愈一白喉患儿，引起科学家们注意从血清中寻找杀菌物质，导致血清学的发展由于各人研究的领域和重点有别，当时关于机体抗感染免疫的解释存在两种不同的学术观点：以欧立希（Poul Ehrlich，1854～1916）为代表的体液免疫学派认为机体的免疫力与血液及其他体液中的杀菌物质有关，主要是特异性抗体的作用；而以梅契尼科夫（Mечникови.и. ,1845～1916）为代表的细胞免疫学派则认为吞噬细胞的作用才是机体免疫力的主要因素不久，Wright在血清中发现了调理素，并证明吞噬细胞的作用在体液因素参与下可大为增强，两种免疫因素是相辅相成的，从而使人们对免疫机理有了较全面的认识，促进了免疫学的进一步发展化学治疗剂和抗生素的发明首先合成化学治疗剂的是欧立希，他在1910年合成治疗梅毒的砷凡纳明，后又合成新砷凡纳明，开创了微生物性疾病的化学治疗途径。

以后又有一系列磺胺药相继合成，在治疗传染性疾病中广泛应用1929年Fleming首先发现青霉菌产生的青霉素能抑制金黄色葡萄球菌的生长，但直到1940年Florey等将青霉菌培养液加以提纯，才获得青霉素纯品，并用于治疗感染性疾病，取得了惊人的效果青霉素的发现和应用极大地鼓舞了微生物学家，随后链霉素、氯霉素、金霉素、土霉素、四环素、红霉素等抗生素不断被发现并广泛应用于临床3、现代微生物学时期近几十年来，由于生物化学、遗传学、细胞生物学、分子生物学等学科的发展，以及电子显微镜、气相、液相色谱技术、免疫学技术、单克隆抗体技术、分子生物学技术的进步，促进了医学微生物学的发展人们得以从分子水平上探讨病原微生物的基因结构与功能、致病的物质基础及诊断方法，使人们对病原微生物的活动规律有了更深刻的认识相继发现了一些新的病原微生物，如军团菌、弯曲菌、拉沙热病毒、马堡病毒及人类免疫缺陷病毒等1967～1971年美国植物病毒学家Diener等发现马铃薯纺锤形块茎病的原原是一种不具有蛋白质的RNa，分子量约为100，000，这类致病因子被称为类病毒 (Viroid)随后在研究类病毒的过程中又发现一种引起苜蓿等植物病害的拟病毒(Virusoid)。

1982年发现引起羊搔痒病的病原为一分子量27KD的蛋白，称朊病毒(Virino)1983年有关国际会议上将这些病原因子统称为亚病毒(Subvirus)人类中亦可能存在亚病毒，例如人类的C-J病(Creutzfeldt-Jakob disease)、库鲁病(Kuru disease)等可能由朊病毒或蛋白侵染因子(Prion)引起近十几年来，病原微生物迅速检验诊断方法发展很快ELISA快速检测抗原及抗体技术已被普遍应用，简化了过去繁琐的微生物学检验手续，特别是通过采用单克隆抗体，进一步提高了检测的特异性和敏感性目前已制备出许多诊断试剂盒，其中病毒快速诊断试剂盒的广泛应用，使过去长期难以实现的病毒病的快速实验室诊断成为现实目前许多实验室正在探索将基因探针和聚合酶链反应(PCR)用于微生物的快速检验中在传染病的预防方面，目前大多数严重危害人类健康的病原微生物均已研制出相应的疫苗1980年世界卫生组织宣布在全球消灭了天花，这是人类完全依靠自身力量彻底消灭的第一种烈性传染病，其最根本的措施即是牛痘苗的普遍接种各种疫苗的广泛接种，已成为当今人类对付许多传染病的最有效和最经济的手段在传染病的治疗方面，新的抗生素不断被制造出来，有效地控制了细菌性传染病的流行。

相比之下，抗病毒药物的研究进展较慢近年来应用细胞因子（如白细胞介素Ⅱ、干扰素等）治疗某些病毒性疾病，已取得一定疗效另外，单克隆抗体及基因治疗等手段在病毒性疾病治疗中的应用研究也日益广泛和深入1957年澳大利亚学者伯内特(Burnet. F. M)根据前人的工作和他自己的研究提出了著名的“细胞系选择学说”，使免疫学进入了生物医学新领域特别是近二十年来，免疫学发展十分迅速，其范围涉及细胞生物学、分子生物学、分子遗传学等生物学的许多方面和临床各学科，远远超出了以往感染免疫的传统概念，已独立成为医学和生物学中极为重要的基础学科之一虽然人类在医学微生物学领域及控制传染病方面已取得巨大成就，但至今仍有一些传染病的病原体尚未完全认识，某些疾病还缺乏有效的防治方法因此，医学微生物学今后要加强对病原微生物的生物学性状和致病性研究，建立特异的快速、早期诊断方法；研制新疫苗和改进原有疫苗，以提高防治效果要加强感染免疫的研究，寻找或人工合成能调动和提高机体防御机能的非特异性和特异性物质要加强基因工程学的研究，除制备供诊断、预防、治疗及研究用的制剂外。