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1、苏州大学1微生物学前景 一、微生物学在解决人类面临的五大危机中的作用 .1（一）微生物与粮食 .2（二）微生物与能源 .2（三）微生物与资源 .2（四）微生物与环境保护 .2（五）微生物与人类健康 .3二、现代微生物学的特点及其发展趋势 .3（一）研究工作向着纵深方向和分子水平发展 .3（二）在基础理论深入研究的基础上，一批新的学科（或潜学科）正在形成 .3（三）微生物学与其他学科的渗透、交叉和融合，形成了新的边缘学科 .4（四）新技术、新方法在微生物学中的广泛应用 .4（五）向着复合生态系统和宏观范围拓宽 .4（六）一大批应用性高技术微生物学分科正在孕育和形成 .4三、微生物在“生物学世纪”
2、中的作用 .5四、大力开展我国微生物学研究 .6（一）资源调查与分类鉴定 .6（二）生理代谢与发酵工程 .6（三）遗传变异与菌种选育 .6（四）生态学理论与环保实践 .7（五）传染和免疫的机制及实践 .7（六）其他 .7总结 .7苏州大学2一、微生物学在解决人类面临的五大危机中的作用人所共知，当前人类正面临着多种危机，诸如粮食危机、能源匮乏、资源紧缺、生态恶化和人口爆炸等。人类进入 21 世纪后，将遇到从利用有限的矿物资源时代过渡到利用无限的生物资源时代而产生的一系列新问题。由于微生物细胞不仅是一个比面值（specificsurface）大、生化转化能力强、能进行快速自我复制的生命系统，而且它
3、们还具有物种、遗传、代谢和生态类型的多样性，使得它们能够在解决人类面临的各种危机中发挥其不可替代的独特作用。现分述如下。（一）微生物与粮食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。（二）微生物与能源当前，化石能源日益枯竭问题正在严重地困扰着世界各国。微生物在能源生产上有其独特的优点：把自然界蕴藏量极其丰富的纤维素转化成乙醇。据估计，我国年产植物秸秆多达 56 亿吨，如将其中的 10进行水解和发酵，就可生产燃料酒精 70
4、0800 万吨，余下的糟粕仍可作饲料和肥料，以保证土壤中钾、磷元素的正常供应。目前已发现有高温厌氧菌例如 Closiridiumthermocellum（热纤梭菌）等能直接分解纤维素产生乙醇。利用产甲烷菌把自然界蕴藏量最丰富的可再生资源“生物量” （biomass）转化成甲烷。这是一项利国、利民、利生态、利子孙的具有重大战略意义的措施。利用光合细菌、蓝细菌或厌氧梭菌类等微生物生产“清洁能源”氢气。通过微生物发酵产气或其代谢产物来提高石油采收率。研究微生物电池并使之实用化。（三）微生物与资源微生物能将地球上永无枯竭之虞的纤维素等可再生资源转化成各种化工、轻工和制药等工业原料。这些产品除了传统的乙
5、醇、丙酮、丁醇、乙酸、甘油、异丙醇、甲乙酮、柠檬酸、乳酸、苹果酸、反丁烯二酸和甲叉丁二酸等外，还可生产水杨酸、乌头酸、丙烯酸、己二酸、丙烯酰胺、癸二酸、长链脂肪酸、长链二元醇、2，3-丁二醇、- 亚麻酸油和聚羟基丁酸酯（PHB） ，等等。由于发酵工程具有代谢产物种类多、原料来源广、能源消耗低、经济效益高和环境污染少等优点，故必将逐步取代目前需高温、高压、能耗大和“三废”苏州大学3严重的化学工业。微生物在金属矿藏资源的开发和利用上也有独特的作用。第九章中已述及的细菌沥滤技术，就可把长期以来废弃的低品位矿石、尾矿、矿渣中所含的铜、镍、铀等十余种金属不断溶解和提取出来，变成新的重要资源。（四）微生物
6、与环境保护在环境保护方面可利用微生物的地方甚多：利用微生物肥料、微生物杀虫剂或农用抗生素来取代会造成环境恶化的各种化学肥料或化学农药；利用微生物生产的 PHB 制造易降解的医用塑料制品以减少环境污染；利用微生物来净化生活污水和有毒工业污水；利用微生物技术来监察环境的污染度，例如用艾姆氏法检测环境中的“三致”物质，利用 EMB 培养基来检查饮水中的肠道病原菌等。（五）微生物与人类健康微生物与人类健康有着密切的关系。首先是因为各种传染病构成了人类的主要疾病，而防治这类疾病的主要手段又是各种微生物产生的药物，尤其是抗生素。自从遗传工程开创以来，进一步扩大了微生物代谢产物的范围和品种，使昔日只由动物才
7、能产生的胰岛素、干扰素和白细胞介素等高效药物纷纷转向由“工程菌”来生产。与人类生殖、避孕等密切相关的甾体激素类药物也早已从化工生产方式转向微生物生物转化（biotransformation 或bioconver-sion）的生产方式。此外，一大批与人类健康、长寿有关的生物制品，例如疫苗、菌苗和类毒素等均是微生物的产品。无怪乎有人估计，自从发明种痘以来，人类平均寿命提高了 10 岁，而自从发现抗生素以来，平均寿命又提高了 10 岁以上。当然，要制止人口的过度增长就不光是微生物学范围内的事了。二、现代微生物学的特点及其发展趋势当前，由于分子生物学研究的逐步深入，各种新方法、新技术在微生物学研究中的
8、广泛应用，各学科间的积极渗透和交叉，以及生产实践中大量有关问题的提出，为微生物学的发展提供了巨大的推动力。总的看来，现代微生物学的特点和发展趋势有以下六个方面。（一）研究工作向着纵深方向和分子水平发展由于分子生物学的飞速发展，使整个生命科学都推进到分子水平上来了。微生物学也不例外。当前，在微生物领域中的几乎所有问题都深入到分子水平上进行了深入的研究，诸如细胞构造和功能，微生物对营养物质的吸收机制，生长、繁殖和分化，代谢类型、途苏州大学4径和调控，遗传、变异和进化，传染和免疫，以及分类和鉴定，等等。（二）在基础理论深入研究的基础上，一批新的学科（或潜学科）正在形成例如真菌毒素（学） ，细菌质粒（
9、学） ，微生物分子育种（学） ，重组微生物生理学，原生质体融合遗传学，极端环境微生物学，菌种保藏（学） ，混菌发酵生理学，甲烷菌生物学，厌氧菌生物学，古细菌（学） ，亚病毒（学） ，微生物酶学，固氮生物化学，固氮遗传学，微生物分子遗传学，微生物生态遗传学，微生物生物转化（学） ，等等。（三）微生物学与其他学科的渗透、交叉和融合，形成了新的边缘学科在学科的发展中，各学科间的相互渗透、交叉和融合，往往起着生长点和带头的作用，其结果不仅产生了一系列新概念、新理论和新技术，而且会形成一系列具有旺盛生命力的新的边缘学科。这或许就是学科间的“互补” 、 “共生”或“杂种优势”效应的一种体现。这类例子很多，
10、例如分析微生物学、化学分类学、微生物数值分类学和微生物地球化学，等等。（四）新技术、新方法在微生物学中的广泛应用在现代的数、理、化和多门工程技术学科的推动下，为微生物学的发展创造了空前的有利条件，它主要体现在新方法、新技术、新仪器、新装备和新试剂的提供上。例如同位素标记技术，电子显微镜技术，X 射线衍射技术，电子计算机技术，超离心技术，电泳技术，层析技术，离子交换技术，质谱技术，分光光度计技术，细胞破碎技术，免疫学技术，氨基酸自动分析技术，核酸自动合成技术，蛋白质或核酸的顺序测定技术，低温技术，新型微生物培养技术，微生物计数技术，微生物快速鉴定技术，固定化生物催化剂技术，微量物质的分离、纯化和测定技术，等等。这些技术的广泛应用，大大促进了对微生物细胞的结构与功能的研究，把原来
