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微生物的应用
微生物与人类生活密不可分。微生物的代谢物可以作为药物、营养品,同时微生物也可使药物、食物变质;利用微生物抗菌试验可以确定药物的抗菌谱及抗菌能力,同时检查药物微生物污染是药物质量监控必要方法之一:微生物是自然界的清洁夫,是维持生态平衡的纽带,是生物修复的主要参与者;微生物还可以作为微生物农药,具有广阔的应用前景。
除一部分微生物能引起人类及动物、植物的病害,给人类带来灾难。或引起药物、食物等变质外,大部分微生物对人类是有益的。这些有益的微生物在物质循环方面起着重要作用;还有许多微生物已被应用于食品加工业、工农业和环保中,特别是应用于制药工业中。人类已经发现许多微生物菌体本身或它的代谢产物具有防病、治病等功能,因此把它们制备微生物药物用于医疗。应该指出的是,目前已应用的微生物药物与微生物及其代谢产物的种类相比,只占极小的比例,因而来自微生物药物的研究与开发还有很大的潜力。
自然界中微生物的多样性及其代谢产物的多样性,为人们提供了发现新药的不竭源泉。人类认识微生物的历史久远,但从人类认识到微生物作为新药发现的重要“源泉”,从而有目的地从微生物次级代谢产物中发现新药的历史,至今不到100年。
所谓微生物次级代谢产物,是指在微生物生命活动过程中产生的极其微量的、对微生物本身的生命活动没有明显作用,而对其他生物体往往具有不同的生理活性作用的一类物质。人们主要通过不同的分离培养技术,让不同来源的细菌、放线菌和真菌产生多种多样的次级代谢产物,然后再通过各种筛选技术和分析检测技术,寻找、发现其中新的具有各种生理活性的次级代谢产物。这些小分子次级代谢产物往往用化学方法难以合成,或即使能够在实验室得以合成也较难以实现产业化。将这些小分子物质作为先导化合物,再通过化学等修饰方法,即可得到具有应用价值的药物,即微生物药物。
微生物产生的次级代谢产物具有各种不同的生物活性,如人们熟悉的抗生素就是具有抗感染、抗肿瘤作用的微生物次级代谢产物。维生素、氨基酸也是较常用的由微生物产生的次级代谢产物。随着生命科学的发展,人们不仅阐明了某些疾病发生的分子基础以及药物的作用机制,而且能够将其作为分子作用靶,在体外建立各种药物筛选模型,从而大大地提高了从微生物中获得各种新药的可能性。
微生物的应用前景
(1)继续采用微生物作为生命科学的研究材料。
(2)微生物生产与动物生产、植物生产并列为生物产业的三大支柱。
(3)在工业中利用微生物来生产许多产品,如各种生物活性物质(抗生素等)、化工原料(酒精等)等。
(4)微生物在农业生产中也有着多方面的作用。
(5)微生物在食品加工中有广泛用途。发酵食品和许多调味品都离不开微生物。
(6)微生物是消除污染、净化环境的重要手段。
(7)在新兴的生物技术产业中,微生物的作用更是不可替代。作为基因工程的外源DNA载体,不是微生物本身(如噬菌体),就是微生物细胞中的质粒,被用作切割与拼接基因的工具酶,绝大多数来自各种微生物。由于微生物生长繁殖快、培养条件较简单容易,当今大量的基因工程产品主要是以微生物作为受体而进行生产,尤其是大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母。借助微生物发酵法,人们已能生产外源蛋白质药物(如人胰岛素和干扰素等)。尽管基因工程所采用的外源基因可以来自动植物,但由于微生物生理代谢类型的多样性,因而它们是最丰富的外源基因供体。
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