原核微生物的用途

1、,,,原核微生物の用途,組員：何高潔紫 曾文娟 梁雅婷 李迪,生物科學(xué)三班第二組,,原核微生物的分類,,,,,,,,,,細(xì)菌,放線菌,其他原核微生物,藍(lán)細(xì)菌,原核微生物,,古菌,,,,,,,,,,,,幫助人類處理環(huán)境污染問題,清除污染并產(chǎn)生電能,分解塑料袋,將人類糞便轉(zhuǎn)化為火箭燃料,消耗放射性污染,細(xì)菌の 用途,細(xì)菌的用途,,,,,,,,,,,,消耗溫室氣體甲烷

2、,將報(bào)紙轉(zhuǎn)化為汽車燃料,治療癌癥,生產(chǎn)生物燃料,清除工廠廢料,減少礦山酸性排水量,治療抑郁癥和焦慮癥,,,某些種類的細(xì)菌事實(shí)上可以協(xié)助人類清理某些麻煩的環(huán)境污染問題，比如海洋漏油。一種名為“Alcanivorax”的桿狀細(xì)菌，在海上出現(xiàn)石油泄漏時(shí)會(huì)大量增加，因?yàn)檫@些油污為它們提供了大量的食物。因此，這種細(xì)菌可以用來清除海洋油污?，F(xiàn)在，在墨西哥灣，“Alcanivorax”細(xì)菌正在努力工作著。盡管它們肯定不可能完全解決這一嚴(yán)重的污染問題，

3、但它們的巨大作用已明顯顯現(xiàn)出來。,,一、幫助人類處理污染問題,,,除了熊貓的糞便外，人類的糞便也是可以轉(zhuǎn)化為燃料的。在厭氧氨氧化布羅卡德氏菌的幫助下，人類的糞便也可以轉(zhuǎn)化為肼，這種物質(zhì)最簡(jiǎn)單的解釋就是可用來生產(chǎn)火箭燃料。,,二、將人類糞便轉(zhuǎn)化為火箭燃料,在這一過程中，細(xì)菌消耗氨，產(chǎn)生肼。在這一發(fā)現(xiàn)之前，科學(xué)家們一直認(rèn)為肼只能是一種人造物質(zhì)。當(dāng)然，對(duì)于美國(guó)宇航局來說，他們并不只是建造糞便處理廠。,,,一種名為“Shewanella”的深海

4、細(xì)菌不僅僅可以消化有毒廢物，如化學(xué)溶劑，與此同時(shí)還可以產(chǎn)生能量?！癝hewanella”細(xì)菌在低氧環(huán)境中可以長(zhǎng)出求氧納米線。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種附屬物與鉑電極相連時(shí)，可以傳出電流。如果這種性能得到有效利用，那么在污水處理廠中，“Shewanella”細(xì)菌既可以用來處理污水，同時(shí)還可以為設(shè)備提供電能。,,三、清除污染并產(chǎn)生電能,,,某些細(xì)菌生長(zhǎng)的納米線附屬物，不僅僅可以用來固定有害物質(zhì)，如鈾，還可以防止有害物質(zhì)擴(kuò)散。密歇根州立大學(xué)一個(gè)研究團(tuán)

5、隊(duì)發(fā)現(xiàn)，一種發(fā)現(xiàn)于油污中名為“Geobacter”的細(xì)菌，可以用來電鍍鈾，并將其轉(zhuǎn)化為非溶解物質(zhì)，這樣鈾就不會(huì)再溶解，從而可以保護(hù)地下水。這種細(xì)菌也可以放到鈾污染區(qū)，如礦場(chǎng)或核電廠，用來控制核輻射，甚至有可能用來預(yù)防核泄漏帶來的災(zāi)難性后果。,,四、消耗放射性污染,,,如今，地球上非生物降解物質(zhì)到處都是，塑料處理成為了一大難題。不過，2008年，加拿大一位學(xué)生取得了驚人的發(fā)現(xiàn)：有的細(xì)菌可以吃塑料。自此以后，研究團(tuán)隊(duì)一直在研究細(xì)菌的這種能力

6、并希望能夠利用之。都柏林大學(xué)一位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，一種細(xì)菌可以將塑料瓶變成一種新型塑料，而這種新型塑料是可以生物降解的。今年初，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌已經(jīng)在分解海洋中的塑料碎片，不過科學(xué)家們并不能確定這一現(xiàn)象對(duì)地球環(huán)境的影響究竟是好還是壞，因?yàn)閱栴}在于，這些被細(xì)菌吞噬的塑料在食物鏈傳遞過程中有可能產(chǎn)生對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)有害的物質(zhì)。,,五、噬塑細(xì)菌可以用來分解塑料袋,,,甲烷是最危險(xiǎn)的溫室氣體之一，在各種工業(yè)或自然過程中，都會(huì)產(chǎn)生這種氣體。致力于研究全球

7、變暖的科學(xué)家們正在努力尋找控制甲烷的方法。不過，一種最簡(jiǎn)單的方法來自一種簡(jiǎn)單單細(xì)胞微生物。某些細(xì)菌可以利用環(huán)境中的銅來分解甲烷，將這種溫室氣體和有毒重金屬完全清除。研究人員正在嘗試將這種技術(shù)投入實(shí)際應(yīng)用，如讓甲烷排放物通過裝有這些細(xì)菌的過濾器再排放出去。此外，細(xì)菌在消耗掉甲烷后，會(huì)將其轉(zhuǎn)化為甲醇，因此人們還可以利用生產(chǎn)的甲醇作為燃料。,,六、消耗溫室氣體甲烷,,,一種名為“T-103”的細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)于動(dòng)物尿液中。這種細(xì)菌可以吃掉報(bào)紙并將其

8、轉(zhuǎn)化為生物燃料丁醇。美國(guó)杜蘭大學(xué)科學(xué)家發(fā)明一種培養(yǎng)喜食纖維素的細(xì)菌的方法，這種細(xì)菌可以在有氧環(huán)境中生產(chǎn)燃料，氧是其他多種細(xì)菌生產(chǎn)丁醇的關(guān)鍵。這種技術(shù)將使得燃料生產(chǎn)整個(gè)過程花費(fèi)極小，在實(shí)際生活中應(yīng)用前景很可觀。研究人員認(rèn)為，作為汽車燃料，丁醇比乙醇可以產(chǎn)生更多的能量，而且它還可以通過現(xiàn)有的輸油管道傳送。,,七、將報(bào)紙轉(zhuǎn)化為汽車燃料,,,在癌癥治療中，一種名為“產(chǎn)孢梭菌”的細(xì)菌可以用來輸送藥物，因?yàn)樗哂兄苯用心[瘤的功能。英國(guó)諾丁漢大學(xué)科

9、學(xué)家尼吉爾-明頓教授發(fā)現(xiàn)，“產(chǎn)孢梭菌”只能生長(zhǎng)于缺氧的環(huán)境中，如腫瘤的中心。當(dāng)治療癌癥的藥物注入到腫瘤中時(shí)，這種細(xì)菌可以幫助藥物直接命中腫瘤細(xì)胞，而不會(huì)影響健康的組織。研究人員希望，到2013年將這種細(xì)菌治療手段投入臨床試驗(yàn)。,,八、細(xì)菌治療癌癥,,,研究人員發(fā)現(xiàn)，熊貓糞便中含有的一種細(xì)菌可以分解堅(jiān)硬的植物材質(zhì)--木質(zhì)纖維素。這一發(fā)現(xiàn)或?qū)⒓铀倩谥参锏纳锶剂涎邪l(fā)，而不再單純依賴糧食。在熊貓糞便中發(fā)現(xiàn)的某些有助消化細(xì)菌與在白蟻體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的

10、細(xì)菌有些類似，而白蟻似乎很善長(zhǎng)消化木材。當(dāng)然，這也并不意味著熊貓糞便就能夠立即滿足生物燃料的需求，熊貓的珍稀程度也決定了這種期望的不可能性。不過，這種具備纖維素消化能力的細(xì)菌已經(jīng)被隔離出來并實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。,,九、熊貓糞便細(xì)菌可以生產(chǎn)生物燃料,,,在日常生活中，一種名為“Nylon 6”的聚合體到處可見，如牙刷、外科縫合線、針織類物品、琴弦等。這種聚合體的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有毒副產(chǎn)品可能會(huì)污染水源等。不過，一種名為“Flavobacteri

11、um”的細(xì)菌可以生產(chǎn)一種酶，這種酶可以用來消化那些有毒副產(chǎn)品。事實(shí)上，在尼龍被發(fā)明之前，細(xì)菌并不存在這種功能。,,十、吃尼龍的細(xì)菌可用來清除工廠廢料,,,在采礦過程中，當(dāng)?shù)V物中的硫與水和氧發(fā)生反應(yīng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有毒的硫酸。這一過程是可能導(dǎo)致氣候變化的一個(gè)主要環(huán)境問題。加拿大麥克馬斯特大學(xué)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，從安大略省北部地區(qū)尾礦中隔離出來的兩種細(xì)菌可以相互合作，利用硫作為能量來源，在一個(gè)循環(huán)內(nèi)產(chǎn)生廢物并消耗對(duì)方的廢物，從而減少有毒流失物--礦山酸性

12、排水量。這種流失物可以分解碳酸鹽，釋放二氧化碳，加劇氣候變化。,,十一、噬硫細(xì)菌減少礦山酸性排水量,,,在生物學(xué)上，許多有益細(xì)菌發(fā)揮了重要作用。益生茵甚至可以改變大腦的神經(jīng)化學(xué)，有助于治療焦慮或抑郁相關(guān)的神經(jīng)紊亂。加拿大麥克馬斯特大學(xué)和愛爾蘭科克大學(xué)科學(xué)家實(shí)驗(yàn)證明，食用含有鼠李糖乳酸桿菌JB-1的老鼠，其與壓抑、焦慮或抑郁相關(guān)的行為顯著減少。這一發(fā)現(xiàn)或?qū)槲磥碇委熅窦膊〈蜷_大門。,,十二、益生茵治療抑郁癥和焦慮癥,,,,,,,,,,,

13、,,凈化環(huán)境,維持氮素循環(huán),其他用途,產(chǎn)生生物活性性質(zhì),用于臨床鑒定,放線菌,放線菌的用途,,,放線菌是廣泛分布于土壤中的優(yōu)勢(shì)微生物類群，其分枝狀的菌絲體能夠產(chǎn)生各種胞外水解酶，降解土壤中的各種不溶性有機(jī)物質(zhì)以獲得細(xì)胞代謝所需的各種營(yíng)養(yǎng)，對(duì)有機(jī)物的礦化有著重要作用，從而參與自然界物質(zhì)循環(huán)，凈化環(huán)境、改良土壤。,,一、凈化環(huán)境,,,放線菌代謝功能各異，大多數(shù)放線菌能產(chǎn)生生物活性物質(zhì)，是一類具有廣泛實(shí)際用途和巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的微生物資源。藥理學(xué)

14、研究發(fā)現(xiàn)，放線菌產(chǎn)生的許多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的次生代謝產(chǎn)物具有醫(yī)藥和植物保護(hù)方面的用途，已廣泛應(yīng)用作為抗細(xì)菌，抗真菌和抗腫瘤藥物。在目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的數(shù)萬種微生物來源的生物活性物質(zhì)中，約有70％是由放線菌所合成的各種次生代謝產(chǎn)物，如抗生素，有機(jī)酸、氨基酸、維生素、甾體、酶及酶抑制劑、免疫調(diào)節(jié)劑等。,,二、產(chǎn)生生物活性性質(zhì),,,弗蘭克氏根瘤放線菌能夠誘導(dǎo)大范圍的放線菌根植物產(chǎn)生根瘤、結(jié)瘤固氮，促進(jìn)植物自身的生長(zhǎng)，并增強(qiáng)土壤肥力。這類放線菌與200多個(gè)樹

15、種具有共生結(jié)瘤固氮的能力，是陸地生態(tài)系統(tǒng)中有機(jī)氮輸入的主要貢獻(xiàn)者之一，在自然界氮素循環(huán)和生態(tài)平衡中起著重要作用。有些共生固氮樹種被作為貧瘠土壤上的先鋒樹種，用于防風(fēng)和治沙。,,三、維持氮素循環(huán),,,放線菌特有的形態(tài)和生物學(xué)特性也是研究生物形 態(tài)發(fā)育和分化的良好材料。然而，也有少數(shù)放線菌對(duì)人、動(dòng)物或植物是致病的，雖然其致病性與真菌和細(xì)菌相比是微不足道，但認(rèn)識(shí)它們對(duì)于臨床鑒定和診斷同樣是重要。,,四、用于臨床鑒定,,,放線菌常以孢子或菌絲狀

16、態(tài)及其廣泛的存在于自然界，土壤中最多，其代謝產(chǎn)物使土壤具有特殊的泥腥味能產(chǎn)生大量的、種類繁多的抗生素（其中90%由鏈霉菌產(chǎn)生）有的放線菌可用來生產(chǎn)維生素、酶質(zhì)品少數(shù)寄生型放線菌可引起人、動(dòng)物、植物的疾病,,五、其他用途,,,,,,,,,,,,,聚金、富金作用,進(jìn)行產(chǎn)氧性光合作用,進(jìn)行污水處理,吸收紫外線,固氮作用,藍(lán)細(xì)菌 の用途,藍(lán)細(xì)菌的用途,,,1、聚金作用：藍(lán)細(xì)菌聚金實(shí)驗(yàn)研究表明：①不同的生物由于生化組分的差異，

17、其富金能力不同，低等藍(lán)細(xì)菌生物比動(dòng)物細(xì)胞富金能力強(qiáng)；②在較高溫?zé)崴h(huán)境中微生物對(duì)成礦最顯著。2、藍(lán)細(xì)菌中有紫外吸收作用。太陽(yáng)光能驅(qū)動(dòng)藍(lán)細(xì)菌進(jìn)行光合和固氮作用,但也會(huì)對(duì)藍(lán)細(xì)菌造成紫外輻射損傷。為適應(yīng)高強(qiáng)度的紫外輻射,藍(lán)細(xì)菌形成了一系列的代謝機(jī)制。3、藍(lán)細(xì)菌是地球上最古老的能進(jìn)行產(chǎn)氧性光合作用的大型原核微生物。在50億年前，地球本是無氧的環(huán)境，使地球由無氧環(huán)境轉(zhuǎn)化為有氧環(huán)境是由于藍(lán)細(xì)菌出現(xiàn)并產(chǎn)氧所致。,藍(lán)細(xì)菌的用途,,,4、可以通過

18、氮?dú)獾墓潭▉硖岣叩咎锖推渌寥赖姆柿?。藍(lán)細(xì)菌是海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分和海洋初級(jí)生產(chǎn)力的重要組成部分。5、藍(lán)細(xì)菌與水體環(huán)境質(zhì)量關(guān)系密切，在污水處理，水體自凈中起積極作用。在氮磷豐富的水體中生長(zhǎng)旺盛，可作為水體富營(yíng)養(yǎng)化的指示生物。有某些屬種在富營(yíng)養(yǎng)化的海灣和湖泊中引起海灣的赤潮和湖泊的水華。嚴(yán)重者引起水生動(dòng)物的大量死亡。,藍(lán)細(xì)菌的用途,,,,,,,,,,,嗜酸微生物,嗜鹽微生物,嗜堿微生物,古菌 の用途,古菌的用途,嗜熱微生物

19、,,,嗜熱微生物有的嗜菌微生物可以用于細(xì)菌浸礦、石油及煤炭的脫硫；有助于堆肥、干草堆和碎木堆等高溫環(huán)境中的一些有機(jī)物的降解；在發(fā)酵工業(yè)中，嗜熱微生物可用于多種酶制劑的生產(chǎn)，例如纖維素酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶及菊糖酶，這些酶制劑熱穩(wěn)定性好，催化反應(yīng)速率高，易于在室溫下保存。嗜鹽微生物嗜鹽微生物可用于生產(chǎn)胞外多糖、PHB、食用蛋白、調(diào)味劑、保健食品強(qiáng)化劑、酶保護(hù)劑、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器等，還可用于海水淡化、鹽堿地改造以及能源開發(fā)等。一些嗜鹽

20、微生物能引起食品腐敗和食物中毒。,古菌的用途,,,嗜酸微生物嗜酸微生物被廣泛用于銅等金屬的細(xì)菌浸出。另外，人們也在嘗試?yán)昧驐U菌分解磷礦粉，通過提高其溶解度來增加磷礦粉的肥效。用嗜熱嗜酸的硫化葉菌脫除煤炭中的硫化物，不僅無機(jī)硫化物去除率高，還可去除有機(jī)硫化物。嗜堿微生物嗜堿微生物部分能進(jìn)行光合作用。在發(fā)酵工業(yè)中，嗜堿微生物可作為多種酶制劑的生產(chǎn)菌。系密切，在污水處理，水體自凈中起積極作用。在氮磷豐富的水體中生長(zhǎng)旺盛，可作為水體富營(yíng)