微生物通常不被肉眼所见，却富含在我们呼吸的空气中、土壤里、水中、我们的皮肤和头发上、我们的口腔和肠道里、我们吃的食物内外。它们使土壤肥沃，使环境清洁。它们改变(通常是改善)我们的食物。其中有些更是保护我们免受有害微生物的侵犯。然而，大多数人几乎意识不到它们的存在，除非他们生了病。人们叫做“细菌”的微生物被认为是肮脏的、不受欢迎的东西，因为它们中有少数会让人生病，有少数会使食物变质。然而，早在数千年前大多数的微生物就被应用于生产生活的方方面面，微生物与人类的日常生活，密切相关。科学系统地认识“微生物”是十分有必要的。随着科学的发展，人类更要做到“师夷之长技以制夷”。
到目前为止，绿色的地球是唯一为人类所认知的一块生命的栖息地。在地球的陆地和海洋，与人类相依相存的是另一个缤纷多彩的生命世界。在这个目前对人类仍有太多未知的生命世界里，除了我们熟知的动物、植物，还有一个神秘的群体。它们太微小了，以至用肉眼看不见或看不清楚，它们的名字叫微生物。它和我们的日常生活密切相关。但是，绝大多数的人们对此，却是一知半解，甚至是一无所知。既然要说“微生物与人类的日常生活”，那我们首先得知道，什么是微生物？它到底是什么？
微生物主要是由一群肉眼看不見的单细胞生物所构成的，其种类之繁多，数目之庞大，超乎我们的相像。目前，微生物大致分类为细菌、真菌（包含酵母菌和微菌）、藻类和俗称为寄生虫的原虫和蠕虫。病*是一种只能在活的生物细胞中复制的简单有机体，严格说来並不能视为一种生物，不过，也被归属于微生物。
一、微生物与农业生产
近代,随着现代生物技术的不断进步,微生物作为一种重要的资源,由于其生长周期短,易于大规模培养等优点,已经被运用于农业生产的方方面面,随之出现了被称为“白色农业”的微生物产业化的工业型新农业。我国是一个传统的农业大国,在农业现代化进程中,对农业微生物资源的开发利用尤为重要。近年来,以微生物饲料、微生物肥料、微生物农药等为代表的新型农业生产技术的研究和开发利用取得了长足进步。
1、微生物肥料
微生物肥料又称生物肥料，是农业生产中使用的肥料制品的一种，与化学肥料、有机肥料、绿肥性质不同，它是利用微生物的生命活动及代谢产物的作用，改善作物养分供应，向农作物提供营养元素、生长物质、调控其生长，达到提高产量和品质，减少化肥使用，提高土壤肥力的目的。我国土壤微生物学的奠基人、中国科学院院士、华中农业大学教授陈华癸先生曾对微生物肥料做过准确的定义。他提出，微生物肥料是一类“含有活微生物的特定制品，应用于植物生产取得特定的肥料效应，在这种效应的产生中，制品中活微生物的生命活动起关键作用。”
使用微生物肥料能改善作物根际小生态环境。通过微生物生命活动中的合成或分解作用,能改善由于长期施用化学肥料带来的土壤板结、理化性差的状况,使作物根际土壤保墒、保肥,通透性良好,作物根系发达,耐旱能力增强。并且,由许多有益微生物种群形成的作物根际有益菌优势群体,能拮抗相对弱势的致病菌种群,消灭或削弱病原菌,从而减轻或避免作物发病。
微生物肥料比化肥在提高作物品质上更有优势。许多研究试验结果证明,微生物肥料具有平衡营养供给关系的作用,对于提高农产品品质的效果明显。合理、正确地施用微生物肥料,可以改善农产品的外观品质,提高耐贮运性能,优化风味口感,增加干物质积累。
制造和协助作物吸收营养,增进土壤肥力,提高化肥利用率,减少化肥使用量。通过微生物肥料中特定微生物种群的固氮、解磷、解钾等功能,和微生物对作物根系的促生作用,可以一方面增进吸收,另一方面微生物种群的生命活动,可以形成大量的腐殖质,改善土壤理化性,避免化肥在土壤中的大量固定和流失,从而提高肥效。同时,由于微生物的分解、合成(如固氮等)作用,可以提高原生土壤对根际的供肥量,减少化肥用量,从而增效节能。
微生物肥料与化学肥料相比,生产时所耗能源少,生产成本低。并且由于微生物肥料的使用,能提高化肥的利用率至少达50%以上,就目前农业生产中化肥的使用状况来看,无论是微观农业生产中生产成本的节省,还是宏观的国家能源节约方面,这都是一笔惊人的经济账。
使用微生物肥料,能促进农业废弃物(作物秸秆、畜禽粪便、畜产品下脚料等)和城市垃圾的腐熟和开发利用;可制成微生物有机复、混合肥,实现废物利用,供给农业低成本的优质肥料。
微生物肥料用量少,省工节时,本身无*无害,没有环境污染问题;并能因其促生作用而减少农药用量,简化农事操作工序。而化学肥料的使用则造成严重的环境污染问题。
2、微生物农药
微生物农药是指非化学合成、具有杀虫防病作用的微生物制剂，如微生物杀虫剂、杀菌剂、农用抗生素等．这一类微生物包括杀虫防病的细菌、病*和真菌．
杀虫微生物中研究最多，用量最大的是苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis，简称Bt)．该菌在生成芽孢时菌体中可形成一个或多个具有强烈杀虫作用的称为内*素的蛋白晶体，因而能广泛用于粮食、经济作物与蔬菜、林业以及一些卫生害虫的防嘲，Bt的另一突出优点是选择性强，对人畜、天敌、植物都非常安全，堪称“无公害农药”．但是Bt也存在一些缺点与不足，如*索蛋白晶体易受环境因素作用而分鳃；杀虫作用不持久，田间防治效果仅能维持3、4天；杀虫谱偏窄，仅对部分鳞翅目害虫有效；常年使用，害虫可能产生抗药性等．2O世纪8O年代以来，对Bt杀虫作用的分子机理已有大量研究，国际上迄今已命名的cry和cyt杀虫蛋白基因已达余个．这些基因大多定位在质粒上，因此，通过质粒的修饰与交换，基因的体外重组或杀虫基因向其他受体细菌的转移，可以有效地对Bt进行遗传改良而达到扩大杀虫谱和提高杀虫*力的目的。
二、微生物与环境保护
当前社会是高速发展，变化的社会，随着人类工农业的高速发展和全球人口的急速增加，使人类赖以生存的自然环境严重恶化，当代人类的生产活动势必造成环境污染。污染物长期残留在环境之中，对生态环境和人类健康危害极大。生态环境是人类和其他生物赖以生存的空间，生命质量和环境密切相关已成为全球共识。我国在过去几十年的经济发展中，由于忽视了发展中的环境保护问题，环境状况十分严峻，已经影响了我国经济的可持续发展。微生物是自然界中的分解者，在好氧条件下，它能将有机污染物彻底的氧化，分解成CO2、H2O、NO3-等无机物，在厌氧条件下，能将有机物降解，转化成有机酸、CO2、CH4等。微生物种类繁多（我国约有微生物26万种），代谢类型多样，每一种微生物都有独特的酶系与功能。因此，它们是自然界进行自净作用的主力*，也是我们对污染物进行生物处理的“有力武器”，是环境治理的主要工具。
1、微生物对水的处理
（1）废水中的脱氮除磷，废水中氮、磷是造成水体富营养化的根源，利用生物脱氮除磷已进行了广泛的研究。生物脱氮中，有反硝化能力的微生物有变形杆菌、微球菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属等。
（2）废水中有机物的降解，有机物的生物降解中，白腐菌是值得一提的。白腐菌是一类提子真菌，在废水治理中，其降解污染物的范围十分广泛。
（3）废水中重金属的去除，由于藻类对重金属离子具有较强的富集能力，利用其生物吸附作用可从工业污水中去除有*、放射性金属和回收稀有、贵重金属。除了人工合成的有机汞制剂外，细菌具有合成甲基汞的能力，即生物甲基化，它会使汞的生物*性大大增强。而另一些微生物又可使甲基汞降解、还原，降低其*性。该法具有高效、经济、简便、选择性好等优点，尤其适用于低浓度及一般方法不易去除的金属。
2、微生物用于垃圾的处理
在我国人口急剧上升，每天由于人类活动，生活的垃圾也越来越多，每天都有大量的固体废弃物，如各种垃圾的产生，特别是大城市的固体废弃物的产量更是惊人。这些固体废弃物都应该进行无害化处理，但目前几乎95%的垃圾未经这样的处理，一般只是简单地堆集起来或倾入江河中。
（1）城市垃圾微生物处理，目前城市主要可以分为三大类：化学法（如絮凝沉淀法）、物理法（过滤法）和生物法（如活性污泥法）。这三类方法也可以结合使用。在污染物的处理中，虽然物理、化学方法作出了一定的贡献，但由于这些方法存在投资大、成本高、二次污染的问题，而逐渐被生物法所代替。可见微生物有非凡之效。
（2）农村垃圾微生物处理，沼气发酵微生物是在缺氧条件下降解有机质产生沼气的一群微生物。沼气常形成于富含有机质的沼泽、塘、湖等水下缺氧沉积物中，是一种可燃性气体，其主要成分为甲烷（占55～70％）和二氧化碳（占30～45％）。
沼气微生物使自然界中缺氧环境的有机质降解，进入碳、氮等物质循环圈，所产生的甲烷最终又被氧化为二氧化碳。产生于深海沉积物中的甲烷则可能转化为甲烷水合物，进而转化为天然气。中国广大农村正在利用沼气微生物的作用，以秸秆、粪便等制取沼气，作为一种再生性补充能源，同时也有利于农村生态平衡，保持、提高土壤肥力并改善环境卫生，也是最经济，最实用的能源发展方向。
3、污染土壤的微生物修复与治理
目前工业的迅速发展，大量的人造化学物质排放到环境中，对资源和环境构成越来越严重的破坏。化石燃料的开采和使用，工业三废的排放，给我们赖以生存的环境造成难以估量的污染。在我的家乡，年年村民一到谷雨后，就要购买一些工业化肥，其实那只是短期的效果，但是日积月累给土壤和水带来大量的有机污染，从此下去我国赖以生存的土地就会严重破坏，导致无法耕作。
自“绿色革命”以来，对蔬菜无公害无污染越来越严格，大家都喜欢绿色食品。人们在使用农药防止病虫草害的同时，也使粮食、蔬菜、瓜果等农药残留超标，土壤污染严重，同时给非靶生物带来伤害，破坏了生态平衡，影响了农业的可持续发展，威胁着人类的身心健康。
土壤中的微生物，包括细菌、真菌、放线菌和藻类等，在它们中有一些具有农药降解功能的种类。我们可以利用其特点，使细菌由于其生化上的多种适应能力和容易诱发突变菌株，从而在农药降解中占有主要地位，例如假单胞菌对敌敌畏；曲霉菌、镰孢霉菌对敌百虫；芽孢杆菌、曲霉、青霉、假单胞杆菌、瓶型酵母等对甲胺磷。
三、微生物与制药
半个世纪以来微生物转化在药物研制中一系列突破性的应用给医药工业创造了巨大的医疗价值和经济效益。微生物制药工业生产的特点是利用某种微生物以“纯种状态”，也就是不仅“种子”要优而且只能是一种，如其它菌种进来即为杂菌。微生物在其生命活动过程中产生的，能以极低浓度抑制或影响其他生物机能的低分子量代谢物。微生物制药利用微生物技术，通过高度工程化的新型综合技术，以利用微生物反应过程为基础，依赖于微生物机体在反应器内的生长繁殖及代谢过程来合成一定产物，通过分离纯化技术进行提取精制，并最终制剂成型来实现药物产品的生产。微生物制药的生物来源是青霉素，放线菌；作用对象是抗菌药，抗肿瘤药，抗病*药，除草剂，酶抑制剂，免疫调节剂；作用机制是抑制细胞壁合成药，影响细胞膜功能药，干扰蛋白质合成药；化学结构是抗生素，维生素，氨基酸，甾体激素，酶及酶抑制剂。
1、抗生素。细菌对抗生素的抗性有内在抗性(intrinsicresistance)和获得性抗性(acquiredre2sistance)。内在抗性是指细菌天然对某些抗生素不敏感。获得性抗性涉及细菌遗传背景的改变。细菌可通过随机突变,或表达潜在抗性基因获得抗性;也可通过抗性基因水平转移获得抗性。细菌可移动遗传元件(mobilegeneticelements,MGE)可以在同种甚至不同种菌株间水平转移,加速了临床上耐药及多重耐药菌株产生。
链霉素（streptomycin）是一种氨基葡萄糖型抗生素，分子式C21H39N7O12。年美国S.A.瓦克斯曼从链霉菌中析离得到，是继青霉素后第二个生产并用于临床的抗生素。它的抗结核杆菌的特效作用，开创了结核病治疗的新纪元。链霉素属于不含伯胺基的氨基糖苷类抗生素，可采用两种方法制备免疫原。一是利用醛基可以采用O-(羧甲基)羟基胺法，将其生成含有带羧基的半抗原衍生物，然后采用碳化二亚胺法，将带有羧基的半抗原与载体蛋白的胺基或者羧基结合。二是利用链霉素其醛基直接与载体蛋白的胺基缩和。目前已发现的天然抗生素约2/3来源于链霉菌。利用链霉菌产抗生素能力与链霉素抗性基因之间的对应关系定向筛选正向突变株,是目前农用抗生素科研领域的研究热点，紫外诱变是菌种选育过程中最常用的诱变方法之一,但该法导致的菌种突变是随机的,正突变株的出现频率很低,需要进行大量的筛选工作。通过将链霉素抗性筛选法与传统紫外诱变法结合,可快速、有效的获得理想的抗生素高产突变株。
2、甾体激素。甾体激素药物是仅次于抗生素的第二类药物,由于其结构极其复杂,目前利用全合成的方法比较困难,通常以具有甾体母核结构的天然产物为原料采用半合成的方法改造后制得。以前生产甾体激素类药物以薯蓣皂素为起始原料,但自20世纪70年代以来,薯蓣资源日渐枯竭,皂素价格不断上涨,促使国内外一些公司寻找和开发新的甾体激素药物的原料。植物甾醇的结构特点决定了它可以作为甾体激素药物半合成的原料。微生物选择性降解甾体侧链技术的发展使这些廉价易得的甾醇充分利用成为可能。
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来源：微生物技术应用
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