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第2节 微生物与人类的关系
第2课时
学习目标
1.举例说明有些微生物在医药工业等方面得到广泛应用
2.了解工业化发酵技术在生产和生活中的应用
课前导入
某同学因感冒导致扁桃体发炎，医生给他开了以下的注射和内服药物。扁桃体发炎是细菌导致的，那用于治疗这一疾病的青霉素药物是怎样获取的呢？与微生物又有什么关系？
微生物在医药工业中的应用广泛
微生物在医药工业中应用广泛。多数酵母菌含有丰富的维生素，可提取供
医药用。
酵母菌
酵母菌
用于防治维生素B族缺乏症，也可用于食欲缺乏、消化不良的辅助治疗。
用于治疗克山病和大骨节病，并有一定防止细胞衰老的作用。
微生物在医药工业中的应用广泛
医疗中常用的青霉素和头孢霉素是相应的真菌产生的抗生素，链霉素、金霉素、卡那霉素和庆大霉素等是某些放线菌产生的抗生素。抗生素对致病细菌引起的疾病有很好的治疗效果，提高了人类对抗疾病的能力。使用抗生素必须遵照医嘱，使用不当会产生严重后果甚至危及生命。
抗生素
微生物在医药工业中的应用广泛
抗生素不仅可以用来防治人类的某些传染病，还可以防治家禽和家畜的某些疾病。但是，若在家禽和家畜饲养中过量使用抗生素，所生产的肉、蛋、奶等产品则对人类健康有害。
抗生素
微生物在医药工业中的应用广泛
阅读教材“小资料：抗生素的发现”。
1928年，英国科学家弗莱明（A.Fleming，1881—1955）发现，他培养金黄色葡萄球菌的平板培养基被青霉菌所污染，在青霉菌的菌落周围，金黄色葡萄球菌不能生长。他经过一系列实验，证明了青霉菌能产生抑制葡萄球菌的物质，并将该物质命名为青霉素。但是，弗莱明并没有充分认识青霉素的治疗作用。1940年，弗洛里（H.W.Florey，1898一1968）等人成功地制成青霉素制剂，并在临床应用中取得成功，这是世界上第一种用于治疗的抗生素。后来，有人从土壤分离的链霉菌中获得链霉素，从此，世界范围内掀起筛选抗生素的热潮。已发现和分离的抗生素超过9000种，其中约2/3来自放线菌。
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
19世纪中期，法国科学家巴斯德（L.Pasteur，1822一1895）揭示了微生物在发酵中的作用，使发酵技术有了理论基础。人们开始利用微生物工厂化生产各种产品，从而构成了生物技术产业。早期的生物技术产业利用微生物发酵法规模化生产青霉素（图12-22），挽救了无数人的生命。此后，微生物在氨基酸、食用有机酸、酶制剂等生产方面得到广泛应用。
酶制剂
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
氨基酸是构成蛋白质的基本单位，是人体和动物的重要营养物质。20世纪50年代，人们开始用微生物发酵法生产氨基酸。目前，氨基酸产品广泛应用于食品、医药、化学、农业等领域。例如，以谷氨酸为原料可以制成调味料——味精，以及对人体皮肤无刺激性的谷氨酸钠肥皂和润肤剂等。
生产方面——氨基酸
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
食用有机酸主要有柠檬酸、醋酸、乳酸、葡萄糖酸、苹果酸等，这些有机酸都能通过微生物发酵制成。其中，柠檬酸在水果饮料、糖果点心、果酱生产和水果保存等方面被广泛应用。我国的柠檬酸年总产量已超过1×10 t, 它是以糖浆为原料，通过黑曲霉发酵而生产的 。
生产方面——食用有机酸
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
酶被广泛应用于食品、医药、化工等领域。早期人们获得酶的途径主要是从动物内脏或植物的茎、叶、果中提取，近年来，酶制剂的来源主要依靠微生物发酵。例如，洗衣粉中的脂肪酶和蛋白酶，酿酒过程中使用的淀粉酶，果汁或葡萄酒加工过程中使用的果胶酶，蚕丝和皮革加工过程中使用的蛋白酶，以及具有明显抗菌和消炎作用的溶菌酶，有助于消化作用的木瓜蛋白酶等，都是通过微生物发酵技术得到的。
生产方面——酶制剂
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
交流——发酵产品在生活中的应用
请你根据具体情况，调查家庭和商店中与发酵技术有关的食品或商品，以及药店、医院中与发酵技术有关的药品或医疗用品等。参考下表，以小组为单位完成调查记录，并讨论下面的问题。
调查人： 调查时间： 调查地点： 调查结果： 产品名称 生产方法 产品用途
生活中发酵产品应用的调查记录
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
交流——发酵产品在生活中的应用
1.除了氨基酸、食用有机酸、酶制剂，你们小组还发现了哪些发酵
产品？
2.根据你们小组的调查结果，发酵产品应用于生活的哪些方面？
3.如果没有微生物发酵技术，会给你的生活带来哪些不便？
问题
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
通过调查，我们发现很多食品或药品都与微生物发酵有关。例如，胰岛素、乙肝疫苗、干扰素等都是利用基因工程通过微生物生产而来的，可见微生物对人类生活有着深远的影响。另外，微生物在采油、治金、生物防治、生物能源升发、环境污染治理等方面也有着广阔的应用前景。
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
采油、冶金
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
生物防治
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
生物能源开发——沼气（一种可燃气体）
甲烷菌——沼气
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
环境污染治理——污水处理
污水、废水中的有机物
细菌、真菌、甲烷菌
（ 无 氧 ）
甲烷
污水、废水中的有机物
细菌分解
（ 有 氧 ）
二氧化碳、水
环境保护
清洁能源
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
作为分解者参与物质循环
细菌和真菌能够把动植物遗体分解成二氧化碳、水和无机盐，这些物质又能被植物吸收和利用，进而制造有机物。
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
利用基因工程通过微生物制药
重组人胰岛素
重组乙肝疫苗
重组人干扰素
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
课外读——利用微生物生产蛋白质
据估计，人一生中大约要吃掉1.6t蛋白质。利用微生物生产蛋白质，是解决食用蛋白质短缺的有效方法。生化测定结果表明，大豆的蛋白质含量约为40%，酵母菌为45%～55%，细菌为60%～80%，藻类为60%～70%。酵母菌、细菌等单细胞生物体内的蛋白质称为单细胞蛋白（singlecellprotein，SCP）。单细胞蛋白含有人体必需的各种氨基酸。由于微生物生长繁殖极快，因而其蛋白质合成效率比动植物要高。例如，250kg的牛日产蛋白质约200g，而250kg的微生物在理想的生长条件下，则具有日合成25t蛋白质的潜力。
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
思考与练习
1.列举对人类有益和有害的微生物，并举例说明其中两种微生物与人类的关系。
对人类有益的微生物有乳酸菌、酵母菌、醋酸菌、米曲霉、产甲烷细菌等，对人类有害的微生物有人类免疫缺陷病毒、痢疾杆菌、链球菌、结核分枝杆菌、枯草杆菌等。其中，酵母菌可以用来制作馒头、面包，以及酿酒等，链球菌能够使人患扁挑体炎、猩红热和丹毒等多种疾病。
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
思考与练习
2.“无废弃物农业”是我国进行农业生产的一种模式，其做法是收集有机物质，包括人畜粪便、枯枝落叶等，采用堆肥和沤肥等多种方式，把它们转变为有机肥料，再施用到农田中。请分析说明，在有机肥料的形成过程中，微生物发挥的作用是什么。
在有机肥料的形成过程中，微生物可以将人畜粪便、枯枝落叶等中的有机物分解成二氧化碳、水和无机盐，这些养分可以被农作物吸收和利用，从而提高农作物产量。
工业化的发酵技术构成了生物技术产业
思考与练习
3.调查你最感兴趣的与发酵技术相关的一种职业，如面包师、制药厂技术员、食品厂技术员、酿酒厂技术员等，了解该职业主要的工作内容和职业特点。
面包师的主要工作内容包括原料处理与准备、面团制作、发酵控制、面包整形、烘焙制作等。职业特点包括技能性强、工作时间早、富有创造性等。
课堂小结
微生物在医药工业中应用广泛
工业化的发酵技术
构成了生物技术产业
产生抗生素来杀死或抑制某些致病细菌
用转基因技术使用细菌制药
氨基酸
食用有机酸
微生物与人类的关系
酶制剂
课堂检测
1.发酵技术指的是人们利用微生物的发酵作用，运用一些技术手段控制发酵的过程，从而进行大规模生产发酵产品的技术。下列发酵产品与微生物搭配正确的是( )
A.酸奶的制作——酵母菌 B.醋的制作——乳酸菌
C.酱油的制作——醋酸菌 D.沼气的产生——甲烷菌
1.答案：D
解析：A、酸奶利用乳酸菌发酵，酵母菌制作馒头面包，搭配错误，A错误；
B、醋依靠醋酸菌，乳酸菌产酸奶，搭配错误，B错误；
C、酱油由霉菌发酵，醋酸菌酿醋，搭配错误，C错误；
D、沼气池内甲烷菌分解有机物产生甲烷沼气，微生物匹配正确，D正确。
故选D。
D
课堂检测
2.下列微生物与其在发酵技术（工程）中的应用配对，错误的是( )
A.制作馒头——酵母菌 B.提取青霉素——青霉菌
C.制作酸奶——乳酸菌 D.酿制葡萄酒——毛霉菌
2.答案：D
解析：A、酵母菌无氧呼吸产生二氧化碳，面团蓬松，用于制作馒头，配对正确，A正确；
B、青霉菌代谢产生青霉素抗生素，用于临床抑菌，配对正确，B正确；
C、乳酸菌无氧发酵生成乳酸，制作酸奶、泡菜，配对正确，C正确；
D、酿制葡萄酒依靠酵母菌分解糖类产生酒精，毛霉菌不用于酿酒，配对错误，D错误。
故选D。
D
课堂检测
3.人类对细菌、真菌的利用很多，下列与细菌的利用无关的是( )
A.制作酸奶泡菜 B.产生甲烷气体
C.生产青霉素 D.制造味精
3.答案：C
解析：A.制作酸奶泡菜：制作酸奶和泡菜利用的是乳酸菌，乳酸菌是细菌。在无氧条件下，乳酸菌可将葡萄糖等糖类分解为乳酸，使酸奶和泡菜具有独特的风味，A正确。
B.在沼气池等环境中，一些甲烷菌等细菌能够在无氧条件下，将有机物分解产生甲烷气体，可作为清洁能源使用，B正确。
C.青霉素是由青霉菌产生的，青霉菌属于真菌，不是细菌。青霉素能抑制细菌细胞壁的合成，从而起到杀菌的作用，C错误。
D.制造味精通常利用谷氨酸棒状杆菌等细菌，通过发酵将原料转化为谷氨酸，再经过加工制成味精，D正确。
故选C。
C
课堂检测
4.链霉菌产生的链霉素可以杀死革兰氏阳性菌，主要原因是链霉素可以抑制蛋白质的合成。判断下列叙述不正确的是( )
A.使用链霉素能治疗某些细菌感染引起的疾病
B.培养革兰氏阳性菌的培养基被链霉菌污染后，链霉菌菌落周围无这些细菌的菌落
C.生病时应尽早服用链霉素，以便早日康复
D.链霉素虽能治病，但使用不当也会对身体不利
4.答案：C
解析：A.链霉素是一种抗生素，可以用于治疗由细菌感染引起的疾病，故A正确。
B.链霉菌产生的链霉素可以杀死革兰氏阳性菌，所以链霉菌菌落周围无这些细菌的菌落，故B正确。
C.链霉素是一种抗生素，不能随意使用，必须在医生的指导下使用，以避免抗药性和其他副作用，故C错误。
D.凡是药物都有一定的毒性和副作用，因此要根据病情需要，恰当选择药物并合理使用，以达到更好的治疗效果。故抗生素虽能治病，但使用不当也会对身体不利，故D正确。
故选C。
C

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