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微生物学在生命科学中的地位和作用探讨

时间:2022-11-26 10:55:03 来源:网友投稿

摘要:微生物学被称为是生命科学最为重要的学科之一,微生物本身是一种简单的生命体,非常适合用来进行各种生命科学实验,在科学发展的进程中,有不少关于生命的理论利用微生物进行实验而获得重大的突破。微生物学可以同信息类等多种学科进行知识上的交流,具有特殊的应用性。本文主要从微生物学对生命科学的贡献、微生物学与人类的健康及微生物学未来发展等几个方面进行阐述。

关键词:微生物学;微生物;发展;生命科学

引言:

微生物主要包括体积较小的单细胞、结构简化的多细胞以及没有完整细胞结构的无细胞结构等微小生物。其中还包含细真菌、部分结构较小的的原生生物、细菌、各种藻类以及个体微小的病毒等诸多的生物群体。微生物学是在分子或细胞水平上,研究自然界常见的微生物的生物学规律,其中有生长繁殖等各个方面的内容,并将其应用于生物工程等领域的科学。微生物学不仅仅与人们的生命健康息息相关,而且是最活跃的研究领域之一,随着微生物与人类关系日渐密切,微生物学的重要性也更加得到凸显。

一、微生物學在生命科学中的地位和作用

生物科学是系统的阐述与生命特征有关的重大课题的科学。微生物在分子生物学、遗传学等生物工程研究的模式生物,其存在奠定了微生物学在生命科学中基础而又重要的地位。微生物学的发展对人类的健康与社会的进步起了促进的作用,为人类做出了巨大贡献。如:为防止病原微生物感染建立了外科手术中的消毒技术;为杜绝传染病的传播,接种疫苗对人类进行预防接种等。

(一)微生物学对生命科学与技术研究的贡献

微生物学奠基人柯赫除了在病原体研究方面的伟大成就外,还发明了人工培养基,并利用固体培养基分离、培养和纯化微生物。人们借助微生物的消毒灭菌、分离培养等技术可在平板或三角瓶中培养动植物细胞,进行组织再分化;转基因动物和植物的基因工程技术源于微生物的理论和技术。基因克隆、技术等的出现导致了DNA重组技术和遗传工程的发展,从根本上使生命科学发生改变,并为人类定向改变生物、根治疾病的目标提供技术支持。

(二)微生物学与基因工程的发展

基因工程是在微生物学和分子生物学的基础之上诞生并得以发展的一项崭新的生物技术。基因工程是在分子水平上对基因进行拼接和重组,是将外源目的基因通过体外与载体重组后导入微生物等受体细胞内,使目的基因得以复制、转录和翻译,表达人们所需要的产物。

微生物和微生物学是基因工程最初产生的理论契机,同时,也为基因工程的未来发展提供方向。所有的基因工程操作都离不开微生物:第一,基因工程所用克隆载体主要是用细菌质粒或病毒;第二,基因工程所使用的千余种工具酶,有很大一部分是从微生物细胞中经过分离再纯化得到;第三,微生物细胞是基因工程中基因克隆的重要宿主,植物基因工程和动物基因工程中外源基因的重组、拼接和改造也是在大肠杆菌中进行;第四,外源目的基因产物的商业化生产,一般是利用外源基因进行重新组合后,再进行大肠杆菌或酵母菌中的导入,并且最后需要利用工厂发酵来实现。

三、微生物学的发展促进人类的健康与进步

(一)微生物学与人类健康密切相关

人体体表皮肤与外界相通的部位寄宿着多种各个类型的微生物,这个部位包括人体的口腔、上呼吸道、肠道、泌尿生殖道等粘膜,这些聚集在人体各个部位的微生物,称之为人体正常微生物菌群。人体正常菌群的主要生理作用为:

1.生物拈抗作用

正常菌群能够凭借粘附和繁殖的方式,形成一层具有非特异性的自然菌保护膜,这层保护膜使得病原菌开始有了抢夺营养物质和空间位置的趋势,也会随着其代谢产物和抗生素、细菌素等的产生,避免有害微生物菌群的滋生。

2.刺激免疫应答

正常的菌群所产生的的内毒素等物质,具有刺激机体免疫系统的作用,从而最终产生免疫反应,使得人体免疫保持在平衡状态下,产生的抗体除抵抗病原微生物致病外,某些诱发的自身免疫过程,具有抑制癌细胞出现的作用。

(二)微生物工业和产品

微生物工业主要是指是微生物发酵工业,包括医药行业、食品生产、能源获取、农业发展和环境保护等多个方面。微生物工业是可以通过工业化、规模化的特定培养而诞生的,将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程,其主要产品是微生物菌体本身或代谢产物,产品类型有食品及调味品、抗生素等。

四、微生物学未来的发展方向

(一)微生物学分支学科间的渗透、交叉和融合

微生物学分支学科间的渗透、交叉和融合产生了一系列新概念、新理论和新技术,形成了许多新的边缘或交叉学科。如微生物进化工程学和微生物生态工程学等;未来微生物学将与计算机、信息、能源和材料多方面结合,更大程度的使海洋、大气和太空渗透、海洋微生物学、大气微生物学和太空微生物学等边缘学科向更好的方向发展;微生物学与数学、物理、化学、信息科学和技术等多个科学,能够完成交叉、渗透和融合,为生命科学的研究开辟新的方向和应用领域。

(二)微生物学发展促进环境保护

利用微生物肥料、杀虫剂等来取代化学肥料和化学农药,这可以维护环境生态平衡;还可以生产环境友好型物资如PHB、聚乳酸取代塑料和农用薄膜以减少“白色污染”;利用微生物来净化污水;利用微生物来检测环境的污染程度等。

结束语:

随着我国社会主义经济建设的不断发展,以微生物学为主的生命科学将占据越来越重要的地位,其地位的发展将会越来越重要。因此,需要更多的研究人员去开拓微生物学的发展领域,为微生物学的未来发展指明方向,更好的造福于人类。

参考文献:

[1]陈文强,邓百万,刘开辉,彭浩,解修超,丁小维.《微生物学》实验教学体系的创新与学生实践能力的培养[J].安徽农业科学,2010,38(24):13537-13538+13541

[2]沈萍,陈向东,唐兵,彭珍荣.微生物学发展的一些事件的启示[J].微生物学通报,2000(06):464-466

[3]何绍江.农业院校微生物学教育质量浅析[J].生物学杂志.2000(02)

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