什么是微生物生理学？

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引言

那些肉眼无法观察，需要借助显微镜才能看到的生物被称为微生物。微生物包括细菌、真菌、病毒和寄生虫。对这些微生物及其行为的研究被称为微生物学。

微生物生理学可以定义为微生物的内部和外部结构、它们的功能、它们之间的相互作用以及它们对周围环境的反应。研究微生物生理学很重要，因为它与微生物的工业应用和科学研究有关。微生物生理学涉及对需氧和厌氧微生物的研究。

微生物生理学涵盖的主题

要学习微生物生理学，就必须研究微生物进行的各种过程。这些过程如下：

• 微生物的结构

• 生长和繁殖

• 微生物的代谢

微生物的结构

根据细胞核是否被核膜包裹，微生物可以分为原核生物或真核生物。每种微生物都有不同的形状和大小，但大多数微生物的共同点是存在某些细胞器。但所有类别仅基于结构而彼此不同。

细菌

它们是原核细胞。细胞的基本成分包括细胞壁、核糖体、质膜、荚膜、拟核、内含体、鞭毛和菌毛。

细菌的荚膜由糖萼组成，有助于提供针对人体免疫系统的免疫力。正是细胞壁决定了细菌的形状。拟核是散布在细胞核中的细菌DNA。鞭毛有助于运动，菌毛有助于细胞附着在表面。

真菌

它们由真核细胞组成，也就是说它们具有带有核膜的明确定义的细胞核。它们的细胞壁由几丁质构成，并赋予细胞形状。

原生动物

它们在许多方面与真菌相似，但不同之处在于它们没有细胞壁，而是具有称为表膜的细胞膜，为它们提供保护。

病毒

它们是最不同且最难研究的微生物。它们含有包裹病毒遗传物质的衣壳。它们被称为生物与非生物之间的桥梁，因为它们在宿主体外是非生物的，但在宿主体内是生物的。它们借助刺突蛋白结合到各种表面。

生长和繁殖

• 在微生物的情况下，生长可以定义为细胞数量的增加，而不是大小的增加。单个亲本细胞可能会产生许多细胞，从而导致菌落的形成。微生物的生长是由于繁殖。

• 微生物繁殖的方式有很多，其中包括二元裂变、多重裂变、出芽等。

• 可以使用生长曲线评估微生物的生长和繁殖，该曲线包括滞后期、指数增长期、稳定期和死亡期。

• 影响微生物生长和繁殖的因素包括营养物质的可用性、培养基的pH值、氧气、水分、温度和培养基的渗透势等。

微生物的代谢

• 代谢是指复杂物质的分解以及新产品的合成。

• 在微生物中，代谢是指它们获取营养物质和能量的方式。

• 为了产生能量，微生物需要食物，获取食物以产生能量的过程称为营养。在微生物中，三种主要的营养类型是自养型（不依赖其他生物）、异养型（依赖其他生物）和腐生型（依赖死亡的腐烂有机物）。

这些是微生物通过呼吸作用产生能量获取营养的常见方式。

一些生物体中可以看到厌氧呼吸，这会导致酒精的产生，这个过程被称为发酵。

还原力如NADH、NADPH、FADH等是通过自养型和异养型营养获得的。

微生物生理学的重要性

• 研究微生物的行为对于它们的工业应用很重要。几种微生物被用于烘焙、饮料和酒精工业。研究微生物有助于使用它们进行下游加工。

• 对微生物进行基因组水平的研究使得研究致病微生物以及开发针对它们的药物和疫苗成为可能。

• 基因工程微生物已被用于优化工业发酵过程。这个过程被称为代谢工程。

• 微生物生理学帮助我们研究细菌耐药性发展机制以及克服这种机制的方法。

• 最近在冠状病毒爆发期间，对病毒全基因组的测序帮助科学家开发了其疫苗和药物，用于治疗冠状病毒感染者。

结论

微生物生理学的应用为医学和微生物研究领域打开了新的大门。深入了解微生物及其在特定环境中的行为将导致对微生物在定量水平上的相互作用有更深入的了解。这反过来将对微生物代谢途径的工程产生更大的影响。